2014年一級建筑師物理與設(shè)備知識輔導(dǎo)：建筑聲學(xué)基本知識1

更新時(shí)間：2013-10-10 16:15:18 來源：|0

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摘要 2014年一級建筑師物理與設(shè)備知識輔導(dǎo)：建筑聲學(xué)基本知識1

　　一、聲音的基本性質(zhì)

　　聲音來源于振動(dòng)的物體。輻射聲音的振動(dòng)物體稱為“聲源”。聲源要在彈性介質(zhì)中發(fā)聲并向外傳播。聲波是縱波。

　　(1)人耳所能聽到的聲波的頻率范圍為20~20000Hz，稱為可聽聲。低于20Hz的聲音稱為次聲;高于20000Hz的聲音稱為超聲。次聲與超聲不能使人產(chǎn)生聲音的感覺。

　　(2)室溫下空氣中的聲速為340m/s.聲速c，波長λ和頻率f有如下關(guān)系：

　　頻率為100～10000Hz的聲音的波長為3.4～0.034m.這個(gè)波長范圍與建筑物室內(nèi)構(gòu)件的尺度相當(dāng)，在室內(nèi)聲學(xué)中，對這一頻段的聲波尤為重視。

　　-f2.每一頻帶以其中心頻率fc標(biāo)度，.建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)和測量中常用的有倍頻帶和1/3倍頻帶;在倍頻帶分析中，上限頻率是下限頻率的兩倍，即fl=2f2;在1/3倍頻帶分析中，在可聽聲范圍內(nèi)，倍頻帶及1/3倍頻帶的劃分及其中心頻率如表3―l所示。表中第一行為1/3倍頻帶中心頻率，第二行為倍頻帶中心頻率。

　　(4)波陣面與聲線

　　聲波從聲源出發(fā)，在同一介質(zhì)中按一定方向傳播，聲波在同一時(shí)刻所到達(dá)的各點(diǎn)的包絡(luò)面稱為波陣面。聲線表示聲波的傳播方向和途徑。在各向同性的介質(zhì)中，聲線是直線且與波陣面垂直。依據(jù)波陣面形狀的不同，將聲波劃分為：

　　1)平面波――波陣面為平面，由面聲源發(fā)出;

　　2)柱面波――波陣面為同軸柱面，由線聲源發(fā)出;

　　3)球面波――波陣面為球面，由點(diǎn)聲源發(fā)出。

　　一個(gè)聲源是否可以被看成是點(diǎn)聲源，取決于聲源的尺度與所討論聲波波長的相對尺度。當(dāng)聲源的尺度比它所輻射的聲波波長小得多時(shí)，可看成是點(diǎn)聲源。所以往往一個(gè)尺度較大的聲源在低頻時(shí)可按點(diǎn)聲源考慮，而在中高頻則不可以。

　　(5)聲繞射

　　聲波在傳播過程中，遇到小孔或障板時(shí)，不再沿直線傳播，而是在小孔處產(chǎn)生新的波形或繞到障板背后而改變原來的傳播方向，在障板背后繼續(xù)傳播。這種現(xiàn)象稱為繞射，或衍射。

　　(6)聲反射

　　聲波在傳播過程中，當(dāng)介質(zhì)的特性阻抗發(fā)生變化時(shí)，會發(fā)生反射。從幾何聲學(xué)角度，可更直觀地解釋為，聲波在傳播過程中遇到尺寸比聲波波長大得多的障板時(shí)，聲波將被反射。根據(jù)界面的粗糙程度，聲波在界面上的反射可分為鏡像反射和擴(kuò)散反射。

　　1)鏡像反射

　　鏡像反射聲線的方向可由虛聲源法確定。如果用聲線表示聲波的傳播方向，則反射聲線可以認(rèn)為是從虛聲源發(fā)出的。

　　鏡像反射遵循斯奈爾聲波反射定律，即入射聲線、反射聲線和反射面的法線在同一平面內(nèi)，入射聲線和反射聲線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。

　　2)擴(kuò)散反射

　　當(dāng)界面比較粗糙，其凸出部分不小于入射聲波波長的1/7時(shí)，人射到界面上的聲波會發(fā)生擴(kuò)散反射。這時(shí)，聲波被分解成許多較小的反射聲波，傳播的立體角擴(kuò)大。

　　(7)反射系數(shù)、透射系數(shù)、吸聲系數(shù)

　　聲波入射到構(gòu)件時(shí)，入射聲能中的一部分聲能被反射，一部分透過構(gòu)件，還有一部分由于構(gòu)件的振動(dòng)或聲音在其中傳播時(shí)介質(zhì)的摩擦或熱傳導(dǎo)而被損耗，稱為材料的聲吸收。

　　根據(jù)被反射、透過和吸收的聲能占總?cè)肷渎暷艿谋壤?，分別定義了材料的反射系數(shù)、透射系數(shù)和吸聲系數(shù)，如下：

　　反射系數(shù)：

　　透射系數(shù)：

　　吸聲系數(shù)：

　　式中E0，Eτ，Eγ――分別為人射聲能、被界面反射的聲能和透射的聲能。