导图社区 建筑物理--声学（旧版）
- 12
- 0
- 0
- 举报
建筑物理--声学（旧版）
目前未整理完，只有热工学整理完，建筑声学主要研究室内音质和建筑环境的噪声控制，以保证室内具有良好听闻条件。它涉及声音在建筑环境中的传播规律、声音的评价方法以及控制噪声的技术措施。
编辑于2025-01-01 15:41:35- 建筑物理
- 声学
- 相似推荐
- 大纲
声学
建筑声学
声学级数类
声功率W
定义
声源单位时间向外辐射的声音能量，单位：W,μW
说明
类比于光的光通量，辐射体的辐射功率，都针对发射体，反映其向外辐射能量的能力，是对声源的描述
声强I
定义
声波传播过程中，单位面积波阵面上通过的声功率，单位：W/㎡
说明
类比于光的照度，表达声功率在面积上的分布密度，随之距离增加，单位面积上的声功率，也就是声功率密度下降，是对声源发出的声音的描述
声压P
定义
空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏，单位：N/㎡
说明
声能作用在空气上，将振动转化为空气压强，是声功率作用的结果
声压-声强
公式
I=P²/ρOC
ρOC：空气特性阻抗
ρ：介质密度，空气1.225kg/m³
c：声速
说明
声压与声强的关系表现在，声强W/㎡（单位面积声功率，即功率密度）作用于空气压力变化，转化为力学状态，即声压N/㎡
声功率级Lw
公式
Lw=10lg(W/W0)
基准声功率W0=10^-12W
计算
声功率增加1倍，声功率级增加3dB
Lw=10lg(2W/W0)=10lg(W/W0)+10lg2=10lg(W/W0)+3dB
说明
10的系数将贝尔B的量进行扩大化处理，因为贝尔计算得值很小，d→Δ
lg的计算式，是与人耳听觉感受相称的，呈对数关系变化，故声功率级、声压级、声强级的计算式统一使用lg对数据进行处理
声强级Li
公式
Li=10lg(I/I0)=10lgI+120
基准声强I0=10^-12W/㎡
计算
声强增加1倍，声强级增加3dB
说明
声强级和声压级使用相同级别的10^(-12)数值，是因为声强级本身就来自声功率级，仅多出1㎡参数
声压级Lp
公式
Lp=20lg(P/P0)=20lgP+94
基准声压P0=2×10^-5N/㎡
计算
声压增加1倍，声压级增加6dB（20lg2）
声压每乘10倍，声压级增加20dB（20lg10）
忽略空气特性阻抗（ρ0C）的影响，声强级和声压级的数值近似相等 ✖ 正是因为ρ0C的存在！才使得声强级≈声压级
ρ0C=1.225x340=416.5
Li=10lg(I/I0)=10lgI-10lgI0
I=P²/ρ0C
Li=10lg(P²/ρ0C/I0)=10lgP²-10lgρ0C-10lgI0=20lgP-26+120=20lgP+94 Lp=20lg(P/P0)=20lgP-20lgP0=20lgP+94 ∴Lp=Li=20lg(P/P0)=Li=10lg(I/I0)
说明
人耳能察觉最小声压级3dB
声压级增加10dB，人耳主观听闻响度增加1倍
级数判定
异声源相加
n声源相加
p总=√（p1^2+P2^2+…pn^2），再对p总折算
2声源相加
声压级相加
0-1
+3
2-3
+2
4-9
+1
≥10
+0
声压级相减
0
-10
1
-7
2
-4
3
-3
4-5
-2
6-9
-1
10
-0
等声源相加
n个等声源
Lp=20lg(p/p0)+10lgn
2个等声源
Lp=20lg(p/p0)+10lg2=20lg(p/p0)+3
人耳特性
人耳长时间暴露在80dB环境下，听力损失
人耳主观听闻响度x2，声源x10，声压x√10，声压级+10dB
20Hz-4000Hz，是听闻语言和欣赏音乐的很重要的频率范围
人耳/声源/声压/声压级
声源-声压-声压级
声源x2，声压级+3dB
声压x2，声压级+6dB
声源x2=声压x√2=10lg2=3dB
人耳-声源-声压级
人耳主观听闻响度x2，声源x10，声压x√10，声压级+10dB
点声源-平方反比律
点声源
与声源的距离等于或超出声源最大尺度的5倍时
定义
点声源声强度与距离的平方成反比
公式2+1
与点声源距离r处的声强度，I=W/4πr²
与点声源距离r处的声压级，Lp=Lw-11-20lgr
Lp=Li=10lg（W/(4πr²·I0）=10lgW-lg4π-10lgr²+120=(Lw-120)-lg4π-10lgr²+120 =Lw-11-20lgr 声功率级Lw产生-120dB与声压级自带120dB相消
与声源的距离每增加一倍，声压级降低6dB
说明
点声源使用立体角概念，使用r²
线声源-反比律
定义
线声源声强度和与声源的距离成反比
公式2+1
与线声源距离r处的声强度，I=W/2πr
与线声源距离r处的声压级：Lp=Lw-8-10lgr
与声源的距离每增加一倍，声压级降低3dB
说明
线声源使用圆柱面概念，使用r即可
面声源-衰减性
声源较近，不衰减
声源较远，衰减3~6dB
赛宾公式
公式
T60=0.16V/A
A，房间总吸声量
A=α1S1+α2S2+…+αnSn=∑Sα
V，房间容积
适用
赛宾公式是建立在室内声场扩散的基础上，限用于平均吸声系数≤0.2的房间（活跃的）
说明
赛宾公式只能用于声反射活跃的房间，消声室不可使用
响度级
定义
表示人对声音感觉量，单位：方phon，其数值等于等响线上1000Hz纯音的dB数
响度级建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作为基准音，若某个噪声与该纯音一样响，则该1000Hz纯音的声压级就等于噪声的响度级
特性
响度级每增加10方，响度增加1倍
说明
在经过1000Hz-40dB并以此作为原点的曲线上，1000Hz的40dB=100Hz的50dB=5000Hz的35dB，这根曲线我们称之为40方的等响曲线，方是揭示曲线在1000Hz起点dB数的响度级单位
在单根等响曲线上，所有频率的声音的主观感受全都一样，均以该条等响曲线的1000Hz的方数对应的声压级为基准
响度级每增加10方，响度增加1倍。说成人话就是，1000Hz的基准音，声压级每增加10dB，人耳主观听闻响度增加1倍，只不过现在这个声音是1000Hz（或者是等响曲线上对应的其他频率声音）
响度
定义
人耳对声音的主观感受
特性
人耳对纯音的响度感觉，既随随声音的频率而变，也随声音的强度而变
响度主要决定于引起听觉的声压，也与声音的频率和波形有关
说明
之前已知，声源x10，声压x√10，声压级+10dB，此时人耳主观听闻响度x2，x2的意思等于增加一倍。唯一能够与人耳感受的数值一致的物理量只有响度
之前已知，响度级每增加10方，响度增加1倍（连响度级都只能作为1000Hz声压级的衍生计量，而无法描述人耳主观感受）
响度本质上是基于声压级对声强/声压的对数处理后，对声压级/响度级进行的二次加工
宋
定义
响度的单位是宋（sone），频率为1000Hz，声压级为听者听阈以上40dB的一个纯音所产生的响度是1宋
说明
响度级是一个相对量，有时需要用绝对值来表示，故引出响度单位“宋”的概念
1宋是一个1000Hz-40dB的纯音响度原点，是人为规定的起点，n宋意味着这个声音的响度是1宋的n倍，是人耳主观感受下认为1宋的n倍响度
响度级和响度的关系
响度级每增加10方，响度增加1倍
声学级数类
声音基本属性
波长λ
声波一个起伏的长度
频率f
每秒振动次数，单位Hz
声速c
声波在弹性介质中的传播速度，单位m/s
周期T
振动一次起伏所需的时间，单位s，T=1/f
c=λ·f，λ=T·c
声功率W
定义
声源单位时间向外辐射的声音能量，单位：W,μW
说明
类比于光的光通量，辐射体的辐射功率，都针对发射体，反映其向外辐射能量的能力，是对声源的描述
声强I
定义
声波传播过程中，单位面积波阵面上通过的声功率，单位：W/㎡
说明
类比于光的照度，表达声功率在面积上的分布密度，随之距离增加，单位面积上的声功率，也就是声功率密度下降，是对声源发出的声音的描述
声压P
定义
空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏，单位：N/㎡
说明
声能作用在空气上，将振动转化为空气压强，是声功率作用的结果
声压-声强
公式
I=P²/ρOC
ρOC：空气特性阻抗
ρ：介质密度，空气1.225kg/m³
c：声速，通常取340m/s
I=P²·K
说明
声压与声强的关系表现在，声强W/㎡（单位面积声功率，即功率密度）作用于空气压力变化，转化为力学状态，即声压N/㎡
建立起声功率-声强-声压 ²的正比联系 声源 每秒辐射的能量=>声功率 声功率 在面上的分布=>声强 声强 引起空气压力变化=>声压
声功率级Lw
公式
Lw=10lg(W/W0)
基准声功率W0=10^-12W
计算
声功率增加1倍，声功率级增加3dB
Lw=10lg(2W/W0)=10lg(W/W0)+10lg2=10lg(W/W0)+3dB
说明
10的系数将贝尔B的量进行扩大化处理，因为贝尔计算得值很小，d→Δ
lg的计算式，是与人耳听觉感受相称的，人耳感受和声压呈对数关系变化，故声功率级、声压级、声强级的计算式统一使用lg对数据进行处理
声强级Li
公式
Li=10lg(I/I0)=10lgI+120
基准声强I0=10^-12W/㎡
计算
声强增加1倍，声强级增加3dB
说明
声强级和声压级使用相同级别的10^(-12)数值，是因为声强级本身就来自声功率级，仅多出1㎡参数
声压级Lp
公式
Lp=20lg(P/P0)=20lgP+94
基准声压P0=2×10^-5N/㎡
计算
声压增加1倍，声压级增加6dB（20lg2）
声压每乘10倍，声压级增加20dB（20lg10）
忽略空气特性阻抗（ρ0C）的影响，声强级和声压级的数值近似相等 ✖ 正是因为ρ0C的存在！才使得声强级≈声压级
ρ0C=1.225x340=416.5
Li=10lg(I/I0)=10lgI-10lgI0
I=P²/ρ0C
说明
人耳能察觉最小声压级3dB
声压级增加10dB，人耳主观听闻响度增加1倍
Li=10lg(P²/ρ0C/I0)=10lgP²-10lgρ0C-10lgI0=20lgP-26+120=20lgP+94 Lp=20lg(P/P0)=20lgP-20lgP0=20lgP-(6-100)=20lgP+94 ∴Lp=Li=20lg(P/P0)=Li=10lg(I/I0) ∴ 声压级=声强级
级数判定
异声源相加
n声源相加
p总=√（p1^2+P2^2+…pn^2），再对p总折算
声压不能直接累加，存在I=P²/ρ0C，能量可以累加 p2折算成声强（即能量密度）进行累加，加后折算
2声源相加
声压级相加
0-1
+3
2-3
+2
4-9
+1
≥10
+0
声压级相减
0
-10
1
-7
2
-4
3
-3
4-5
-2
6-9
-1
10
-0
等声源相加
n个等声源
Lp=20lg(p/p0)+10lgn
Lp=20lg[√(n·p^2)/p0]=20lg(p√n)/p0=20lg[(p/p0)·√n] =20lg(p/p0)+20lg√n=20lg(p/p0)+10lgn
2个等声源
Lp=20lg(p/p0)+10lg2=20lg(p/p0)+3
Lp=20lg[√(2·p^2)/p0]=20lg√2+20lg(p/p0) =20lg(p/p0)+10lg2=20lg(p/p0)+3
人耳听闻
声源x2，声功率x2，声强x2，声压级x√2，声功率级增加3dB
声压x2，声压级增加6dB（20lg2）
声源x10，声功率x10，声强x10，声压x√10，声压级+10dB，人耳主观听闻响度x2
声压x10，声压级增加20dB（20lg10）
人耳/声源/声压/声压级
声源-声压-声压级
声源x2，声压级+3dB
声压x2，声压级+6dB
声源x2=声压x√2=10lg2=3dB
人耳-声源-声压级
声源x10，声功率x10，声强x10，声压x√10，声压级+10dB，人耳主观听闻响度x2
响度级
定义
表示人对声音感觉量，单位：方phon，其数值等于等响线上1000Hz纯音的dB数
响度级建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作为基准音， 若某噪声与该1000Hz的纯音主观感觉一样响，则此时该1000Hz纯音的声压级就等于该噪声的响度级
特性
响度级每增加10方，响度增加1倍
说明
在经过1000Hz-40dB并以此作为原点的曲线上，1000Hz的40dB=100Hz的50dB=5000Hz的35dB，这根曲线我们称之为40方的等响曲线，方是揭示该曲线在1000Hz处的等效dB数的响度级单位
在单根等响曲线上，所有频率的声音的主观感受是一致的，均以该条等响曲线的1000Hz的声压级，即方数为基准
响度级每增加10方，响度增加1倍。说成人话就是，该声音的等响曲线在1000Hz处的声压级每增加10dB，人耳主观听闻响度增加1倍
响度
定义
人耳对声音的主观感受
特性
人耳对纯音的响度感觉，既随随声音的频率而变，也随声音的强度而变
响度主要决定于引起听觉的声压，也与声音的频率和波形有关
联想：人的听阈因为声音频率而改变，听觉掩蔽
计算
40方=1宋，50方=2宋，60方=4宋，70方=8宋，80方=16宋，…
说明
之前已知，人耳主观听闻响度x2，声源x10，声压x√10，声压级+10dB， 唯一能够与人耳直接感受的数值一致的物理量只有响度
之前已知，响度级每增加10方，响度增加1倍（连响度级都只能作为1000Hz声压级的衍生计量，而无法描述人耳主观感受）
响度本质上是基于声压级对声强/声压的对数处理后，对得到的声压级/响度级进行的二次加工
原始数据：声功率、声强、声压 一次加工：声功率级、声强级、声压级 二次加工：响度级、响度
宋
定义
响度的单位是宋（sone），频率为1000Hz，声压级为听者听阈以上40dB的一个纯音所产生的响度是1宋
计算
40方=1宋，50方=2宋，60方=4宋，70方=8宋，80方=16宋，…
说明
响度级是一个等效换算值，引出响度单位“宋”的概念，直接与人耳感受挂钩
1宋是一个1000Hz-40dB的纯音响度原点，是人为规定的起点，n宋意味着这个声音的响度是1宋的n倍，是人耳主观感受下认为1宋的n倍响度
点声源-平方反比律
定义
点声源
与声源的距离等于或超出声源最大尺度的5倍时
点声源声强度与距离的平方成反比
公式2+1
与点声源距离r处的声强度，I=W/4πr²
与点声源距离r处的声压级，Lp=Lw-11-20lgr
Lp=Li=10lg[W/(4πr²·I0)]=10lgW-10lg4π-10lgr²+10lgI0=(Lw+10lgW0)-11-20lgr+120 =(Lw-120)-11-20lgr+120=Lw-11-20lgr
与声源的距离每增加一倍，声压级降低6dB
距离x2，声强x1/4，声压x1/2，声压级-6dB
说明
点声源使用立体角概念，使用r²
线声源-反比律
定义
线声源声强度和与声源的距离成反比
公式2+1
与线声源距离r处的声强度，I=W/2πr
与线声源距离r处的声压级：Lp=Lw-8-10lgr
Lp=Li=10lg[W/(2πr·I0)]=10lgW-10lg2π-10lgr-10lgI0 =(Lw+10lgW0)-8-10lgr+120=Lw-8-10lgr
与声源的距离每增加一倍，声压级降低3dB
距离x2，声强x1/2，声压x√2/2，声压-3dB
说明
线声源使用圆柱面概念，使用周长关系，r即可
面声源-衰减性
声源较近，不衰减
声源较远，衰减3~6dB
赛宾公式
公式
T60=0.161V/A
A，房间总吸声量
A=α1S1+α2S2+…+αnSn=∑Sα
V，房间容积
适用
赛宾公式是建立在室内声场扩散的基础上，限用于平均吸声系数≤0.2的房间（活跃的）
说明
赛宾公式只能用于声反射活跃的房间，消声室不可使用
赛宾修正公式
T60=0.161V/[-S·ln(1-α)]
V，房间容积
α'，平均吸声系数
α'=(α1S1+α2A2+…+αnSn)/(S1+S2+…+Sn)
S1,S2…Sn——室内界面不同材料的表面积，㎡
α1,α2…αn——不同材料的吸声系数
T60=0.161V/[-S·ln(1-α)+4mV]
适用
如果房间尺度较大，还须考虑空气对较高频率频率的吸声，一般指1000Hz，吸声量取决于空气湿度、温度
4m——空气的吸收系数
稳态声压级
Lp=Lw+10lg[Q/(4πr²+4/R)]
Lp——室内与声源距离为r处的声压级，dB
Lw——声源的声功率级，dB
r——接受点与声源的距离，m
Q——声源的指向性因数，与声源的方向性和位置有关，无方向声源在房间中心时，Q=1
R——房间常数，决定于室内的总表面积S(㎡)与平均吸声系数α-，其计算式为R=Sα'/(1-α)
声音频率
分频3
低频
250Hz以下的倍频带
中频
500Hz-1kHz的倍频带
高频
2kHz以上的倍频带
人耳听觉频率：20Hz~20kHz
人耳灵敏范围：3000-4000Hz
建筑重要范围：100-1000Hz
听闻语言和欣赏音乐的很重要的频率范围：20Hz-4000Hz
与人们感受有关的振动频率：0.5-100Hz，最敏感的是2-12Hz
标准听阈曲线
低于800Hz，灵敏度随频率降低而降低
400Hz：灵敏度降为标准阈强度1/10
10Hz：灵敏度降为标准阈强度1/10^6
800Hz-1500Hz，听阈没有明显变化
最灵敏听觉范围3000-4000Hz，是标准阈强度10倍
高于6000Hz，灵敏度又减小
倍频带
31.5/63/125/250/500/1000/2k/4k/8k/16k
声学测量：63Hz-8kHz
建筑声环境：63Hz-8kHz
建筑声学测量：125Hz-8kHz
痛阈
除了在4000Hz附近有一点凹陷外，痛阈随频率的变化不很大。
声级计计权特性
A计权
参考倒置40方等响线，对500HZ以下的声音有较大的衰减，模拟人耳对低频声不敏感的特性
应用最广，A声级能够对噪声做出满意的表述
B计权
模拟人耳对70方纯音的响应
介于A/C两者之间，对低频声有一定的衰减
C计权
模拟人耳对85方以上纯音的响应
在整个可听范围内几乎不衰减，可代表总声压级
D计权
用于测量航空噪音
听阈，痛阈，闻阈
人耳的听阈：2x 10^-5N/㎡，声压级0dB
人耳的痛阈：声压级130dB
人耳的闻阈：10^-12W/㎡，声强级0dB
噪声对人的影响
听力损伤首先在高频率范围，继而扩展到较低的频率范围直到重要的语言频率范围受影响
40dB(A)：听觉干扰，暴露越久而增加
45dB(A)：影响睡眠
60-65dB(A)：增加烦恼
高于65dB(A)：影响生活
长期80dB：暂时/永久听力损失
85dB(A)：易犯错
长期90dB(A)：噪声性耳聋
高于90dB(A)：损伤听觉器官，暴露越久损伤越重
130dB(A)：立即引起听力损伤
150dB爆炸声：永久性损伤
墙
硬而厚，临界频率↓ 软而薄，临界频率↑
面密度↑：透射↓，反射↑ 面密度↓：透射↑，反射↓
频率↑：透射↓，反射↑ 频率↓：透射↑，反射↓
墙上的孔洞会使墙体的隔声性能明显下降，如果在隔声量40dB，面积为10㎡的墙体上留出面积为0.1㎡的孔洞而不做特殊的声学处理，墙体隔声量就减少20dB
隔声罩带有占面积10%的孔洞：10dB（A） 隔声罩带有占面积1%的孔洞：20dB（A） 隔声罩带有占面积0.1%的孔洞：30dB（A）
空气层
空气层厚度通常8~12cm，附加隔声量8~12dB
带有0.5-1.5cm厚度空气层的薄的双层玻璃隔热窗，尽管能够达到一定的绝热要求，但隔声性能差
每增加一层纸面石膏板，提高隔声量3-6dB
空气层厚度75mm，提高隔声量8~10dB
空气层厚度75mm→100mm，提高隔声量3-6dB
空气层填充多孔材料，提高隔声量3-8dB
钢龙骨比木龙骨的隔声量高2-6dB
建筑吸声材料
材料/结构吸声
无孔材料吸声
多孔材料吸声
中高频
空腔共振吸声
穿孔板吸声结构
中频
微穿孔板吸声结构
中高低频
亥姆霍兹共振器
薄板结构吸声
薄膜吸声结构
中频
薄板吸声结构
低频
分类/材料
多孔吸声材料
纤维材料、颗粒材料、泡沫材料、金属材料
共振吸声结构
单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、薄板共振吸声结构
特殊吸声结构
空间吸声体、吸声尖劈
强吸声材料
吸声系数＞0.8
分类/频率
多孔吸声材料
中高频
共振吸声结构
薄膜吸声结构
中频
薄板吸声结构
低频
穿孔板吸声结构
中频
微穿孔板吸声结构
中高低频
多孔吸声材料
原理
摩擦、热能
吸声
中高频
趋势
加空气层，低频↑
密度↑，低频↑
存在最佳密度
厚度↑，中低频↑，有效频率范围↑
存在最佳厚度
厚度↑↑，低频↑↑，高频μ↑
含水量↑，高频↓，继而扩展
影响
空气黏性的影响最大
表观密度不如厚度引起的变化大
表观密度相同，还可能因纤维粗细和形状不同而使声音频率特性不同
垂直入射和无规则入射的吸声系数不同
气流或气压的作用使纤维飞散
注意
必须透声，网、布、<0.05mm膜、穿孔率>20%穿孔板
若气流速度过大（20m/s），还需增设金属穿孔板罩面
用喷涂代替刷漆，减少对吸声的影响
共振吸声结构
原理
质量-弹簧共振系统
分类4
薄膜吸声结构
吸声
中频
趋势
张力↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
对于不施加拉力的薄膜
f0——共振频率
m——薄膜的单位面积重量，kg/㎡
L——薄膜背后封闭空气层的厚度，cm
薄板吸声结构
吸声
低频
趋势
劲度↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
f0——共振频率
m——薄板的单位面积重量，kg/㎡
L——薄板背后封闭空气层的厚度，cm
K——薄板的劲度，kg/㎡·s²，需由实验决定，一般取K=1x10^6~3x10^6
影响
空气层超过100cm则认为吸声与空气层无关
比较薄的板，因为容易振动可提供较多的声吸收
吸声系数峰值一般处在低于200-300Hz的范围
空气层里填多孔材料，使吸声系数峰值增加
表面涂层不影响吸声性能
预制块状多孔吸声板与空气层组合，兼有多孔材料和薄板共振结构吸声的特征
穿孔板吸声结构
吸声
中频
趋势
板厚度↑，孔径（>>波长）↑，穿孔率↓， 空腔厚度↑，频率↓
f0——共振频率
c——声速，取34000，cm/s
t——穿孔板厚度，cm
d——孔径，cm
P——穿孔率，当圆孔按正方形排列时，P=(π/4)·(d/D)²，其中D为孔距，cm
L——穿孔板背后封闭空气层的厚度，cm
特性
油漆处理对穿孔板影响小
空气层厚度很大时，低频↑
这种吸声结构是亥姆霍兹共振器的组合
微穿孔板吸声结构
吸声
中高低频
影响
微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数
板的构造和背后空气层厚度决定吸声频率的范围
注意
孔径＜1mm 穿孔率1%~3%
其它吸声结构
空间吸声体
用吸声量表示它们的吸声特性
最终的吸声效果依它们的悬吊间距而定
吸声尖劈
几乎完全吸声，用于特殊场所，消声实验室
截止频率与使用的多孔材料品种及尖劈的形状、尺寸有关
可变吸声构造
能在较宽的频率范围里适当地改变总的吸声量
人和家具
服装一般只对中高频声的吸收比较明显
在大厅里通常使用听众吸收的平均值
空气吸收
一般只考虑对2000HZ以上的高频声音的吸收。空气吸收的多少与其温度和湿度有关
开口的吸收
如果洞口不是开向自由声场，其吸声系数就小于1
舞台开口的吸声系数为0.3-0.5
频率
门的面积比墙体小，它的低频共振常发生在声频频谱的重要范围内
轻质双层墙的固有振动频率很高
砖砌体或混凝土的双层墙的固有振动频率低，接近人的听阈
决定于
人耳对语言听闻的好坏决定于语言的：声功率、清晰度
噪声对听力的影响决定于：噪声的强度、持续暴露时间
语言的清晰决定于：对中、高频率的听闻
响度主要决定于：引起听觉的声压，也与声音的频率和波形有关
声衍射
同一频率：小板反射能力小，衍射能力强
同一尺寸：低频衍射作用大，反射强度小（对高频具有定向特性）
公式
c=λ·f，λ=T·c
W=E/t，I=W/S，P=√[I/(ρOC)]，I=P²/(ρOC)
Lw=10lg(W/W0)
基准声功率W0=10^-12W
Li=10lg(I/I0)=10lgI+120
基准声强I0=10^-12W/㎡
Lp=20lg(P/P0)=20lgP+94
基准声压P0=2×10^-5N/㎡
p总=√（p1^2+P2^2+…pn^2）
Lp=20lg(p/p0)+10lgn
Lp=20lg(p/p0)+3
T60=0.161V/A
Lp=Lw-11-20lgr
Lp=Lw-8-10lgr
对建筑声环境的研究和实践可以追溯到：19世纪末，赛宾提出混响时间
评价室内音质的重要指标：混响时间
声音的物理性质
声音与声源
声音特性
能量
声音在空气中传播时，传播的只是振动的能量，是机械能的传播，非介质质点的传播
弹性介质的质点在受到振动波干扰后即回到其原来的位置
振动表面向所有方向辐射声音
在管道中，声波依然是自声源向远处传播，而与空气的流动方向无关
人耳听闻最终决定于经由空气介质的传播
人耳不能察觉次声和超声
能量
中等响度的声音：正常大气压的百分之一
研究2内容
室内声学：涉及空气传播
噪声控制：涉及空气传播+固体传播
横纵波1+2
空气中的声波是纵波
纵波：传播方向与质点振动方向平行
类比弹簧
横波：传播方向与质点振动方向垂直
类比丝带
行波：物体的继续振动使这种密集与稀疏依次扰动空气质点而传播
波阵面/声线
声波在同一时刻到达的球面
声音的传播方向可以用声线表示
方向性
声音的频率越高（波长越小），声源尺寸比声波波长大得越多，声音的方向性越强
声源的方向性常以极坐标图表示
人的嗓音具有方向性，前后相同距离，较高频率的语言声响亮程度的差别可达1倍以上
三要素：声音的强弱、音调的高低和音色的好坏
a. 音调——频率
b. 响度——振幅
c. 音色——波形
声源分类3
点声源
单个声源的尺度比所辐射的声波波长小得多，辐射球面波
球面波
线声源
把许多很靠近的单个声源沿直线排列，辐射柱面波
柱面波
面声源
很大的振动表面、许多距离很近的声源放置在一个平面上
平面波
声音的物理性质和计量
声音属性4
频率（符号f，单位Hz）
概念：质点在单位时间内作完全振动的次数，声的频率是声源每秒振动的次数，单位Hz，T=1/f
频率决定声音的音调，高频声音是高音调，低频声音是低音调
波长（符号λ，单位m）：指波在一个振动周期内传播的距离
c. 声速（符号C，单位m/s）：声音在单位时间内传播的距离
e. 频率（f，单位Hz）
三者关系：λ=c/f
波长λ
在传播路径上，两相邻相位质点的距离，λ=c/f
声速c
声波在弹性介质中的传播速度，单位m/s
在空气中：通常取340m/s
周期T
弹性媒质质点在其平衡位置附近，每来回振动一次所需的时间，单位s
语言声能2
辅音
高频
包含声能少
提供语言清晰度（低于500Hz对清晰度贡献很少）
元音
低频
语言声能3/4是低频元音
提供语音品质
人耳听觉范围
人耳能听到的声波的频率范围：20~20000Hz
频率
a. 低频：＜500Hz
b. 中频：500~1000Hz
c. 高频：＞1000Hz
波长
17m~0.017m
建筑重要范围
100-1000Hz
原因：波长3.4-0.34m和建筑物内部构件尺寸相接近
声音特征
频谱
表示声音频率与能量关系
音乐频谱：是一些由离散频率成分形成的谱，即断续的线状谱
噪声环境：往往包含连续的频率成分，频谱是连续的曲线
人耳听不出噪声中包含任何谐音或音调的特征，但其主要频率可以辨认
纯音
由敲击音叉听到的单一频率的声音
复音2
基音
一系列频率成分中，最低频率的声音为基音，据以辨别声调
基频
基音的频率称基频
谐音
频率是基频整数倍的声音为谐音
谐音的音量一般比基音弱
谐频
谐音的频率称谐频，是基频频率的整数倍
音乐声
频率决定声音的音调，高频声音是高音调，低频声音是低音调
只含有基频和谐频 ，频谱是断续线状谱（离散频谱）
基音和谐音共同决定声音的音色和音质
噪音
频谱是连续曲线
电锯噪声主要分布在：高频
倍频程
频带
两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是频率上限值和下限值之差
倍频带
目的
便于研究与声源频带有关的建筑材料和围蔽空间的声学特性
中心频率
上限频率和下限频率的几何平均值求得，就是上限频率和下限频率乘积的平方根
倍频带上限频率fu与下限频率fL之比2：1
31.5/63/125/250/500/1000/2k/4k/8k/16k
建筑声环境常用8个
63Hz-8kHz
声学测量的频率范围：63Hz-8kHz
用于建筑声学测量的频率范围：125Hz-8kHz
公式
fc=√(fL·fu)，fu/fL=2
fu 上限频率，fL 下限频率，fc中心频率
1/3倍频带
目的
为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围蔽空间的声学特性
公式
fc=√(fL·fu)，fu/fL=2^(1/3)≈1.26
fu 上限频率，fL 下限频率，fc中心频率
分频
低频
250Hz以下的倍频带
中频
500Hz-1kHz的倍频带
高频
2kHz以上的倍频带
声音计量
声功率（符号W，单位瓦w）
声源单位时间向外辐射的声音能量，单位：W,μW
声源本身的一种特性
声强（符号I，单位w/㎡）
在声波传播过程中，每单位面积波阵面上通过的声功率，单位：W/㎡
声压（符号P，单位N/㎡或pa）
空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏，单位：N/㎡
不受边界影响的情况下，某点的声强与该点声压的平方成正比
声压P与声强I的关系（不受边界影响）
I=P²/ρOC
ρOC：空气特性阻抗
ρ：介质密度
c：声速
声音的计量用对数标度，人耳对声音变化的反映接近于对数关系
闻阈
人耳的闻阈：10-12W/㎡=0dB，声强级
引起痛觉：10W/㎡=130dB，声强级
人耳对声音变化的反应不是线性的，而是接近对数关系
引起人耳听觉系统响应的最强音是最弱音的10^13倍
对声音的计量比较方便的用：对数标度
级和分贝
引入级的原因
1. 各种声源的声压级差别很大
2. 正常人耳对声音响应范围也很大
3. 人耳对声音变化的反应不是线性的，而是接近于对数关系
4. 便于描述与计量
分贝：度量两个相同量的比，上述比值的对数是无量纲的量，但人为地定义其为贝尔（Bel）。由于对数比率的数值都很小，因而更为常用的量是贝尔的1/10，称为分贝dB
级
概念：刚刚可以听到的声音强度称为闻阈。引起人耳听觉系统响应的最强的声音是最弱的声音的10<13次方>倍。取一个物理量的两个数值之比的对数称为该物理量的“级”，其中被比的数值称为基准量或是参考量
意义：声音的计量单位，声功率、声强、声压通常使用的数值都较小，不方便使用，而且近似的与他们的对数值成正比，因而引入“级”的概念，以便使用和计量
在一般的建筑声环境下，忽略空气特性阻抗的影响，认为声强级（L<I>）与声压级（L<P>）的数值近似相等
声功率级Lw
公式
Lw=10lg(W/W0)
基准声功率W0=10-12W
计算
声功率增加1倍，声功率级增加3dB
Lw=10lg(2W/W0)=10lg(W/W0)+10lg2=10lg(W/W0)+3dB （lg2=0.3）
声强级Li
公式
Li=10lg(I/I0)
基准声强I0=10-12W/㎡
计算
声强增加1倍，声强级增加3dB
声压级Lp
公式
Lp=20lg(P/P0)
基准声压P0=2×10-5N/㎡
计算
声压增加1倍，声压级增加6dB（20lg2）
忽略空气特性阻抗（ρOC）的影响，声强级和声压级的数值近似相等
声压规律
0dB的声压：Lp=20lg(P/P0)=20lg1=0，P=P0=2×10-5N/㎡
人耳能判断的声压级最小变化为3dB，5dB则有明显的感觉
声压每增加1倍，声压级增加6dB；声压每乘10，声压级增加20dB(20lg10)
声压级每增加10dB,人耳主观听闻的响度大致增加1倍
人耳长时间暴露在80dB的噪声环境中，有可能导致暂时的或永久的听力损失
组合声级
定义
声压级：几个不同声源同时作用的总声压（有效声压）是各声压的均方根值
公式3+2
数声源，声压不等
数声源，声压相等
两声源，声压相等
如果两个声音的声压级相等，总声压级比单个的声压级增加3dB；如果有多个声压级相等的声源，组合的声压级比单个的声压级增加的dB数是10lgn
声音传播
波阵面
a. 点声源——球面波
b. 线声源——柱面波
c. 面声源——平面波
点声源平方反比律
点声源
与声源的距离等于或超出声源最大尺度的5倍时，该声源就相当于点声源。事实上，当声源与接受点的距离足够远时，都可视为点声源
定义
平方反比律：声强度与距离的平方成反比，距离每增加一倍，声压级降低6dB
公式2+1
与点声源距离r处的声强度，I=W/4πr²
Lp=Li=10lg(I/I0)
与点声源距离r处的声压级，LP=LW-11-20lgr
与声源的距离每增加一倍，声压级降低6dB
厂商提供的产品噪声级：通常都是在没有的反射的空间里、与产品若干距离处（通常是1m）测得的数值
线声源反比律
定义
线声源：由排列在一条直线上的许多点声源构成
反比律：线声源强度与声源的距离成反比。如果距离较近，则距离每增加一倍，声压级降低3dB；如果距离较远，则距离每增加一倍，声压级降低6dB
公式2+1
无限长线声源
线声源声强度和声源的距离成反比，I=W/2πr
与线声源距离r处的声压级：Lp=LW-8-10lgr
有限长线声源
观测点所接受的声音能量与该点至有关声源两端点视线间的夹角成正比，与距离成反比。
如果距离较近，与声源的距离每增加一倍，声压级降低3dB
如果距离较远，与声源的距离每增加一倍，声压级降低6dB
面声源衰减性
面声源随距离的衰减：如果观测点与声源的距离比较近，声能没有衰减。
在远离声源的观测点也会有声压级的降低，降低的数值为3~6dB
声音的计量2
声压级相加
0-1
+3
2-3
+2
4-9
+1
≥10
+0
声压级相减
0
-10
1
-7
2
-4
3
-3
4-5
-2
6-9
-1
10
-0
使用公式：声压或声强的均方根值，然后折成声级
声波
反射
原理
当障碍物的尺寸大于波长多得多时产生反射
分类
平面反射
镜像反射
曲面反射
凹曲面
凹面的反射：聚焦反射
凸曲面
凸面的反射：扩散反射
凹面使声波聚集，凸面使声波发散 凸曲面的波阵面比来自平面的波阵面大得多 凸曲面的反射声的强度较弱，凹平面的较强
影响因素
入射线和反射线分别在法线两侧，入射线、反射线、法线在同一平面内
房间界面对在室内空气中传播的声波反射取决于其表面的性质
反射声强度取决于它们与“像”的距离，以及反射表面对声音的吸收程度
厚重部件可比轻质部件提供更多的反射
对于一既定频率的声音，小尺度反射板的反射能力较小
折射
原理
声波的折射：简单了解温度与风速对声波传播方向的影响即可
声波在传播过程中，遇到不同介质的分界面时还会发生折射，从而改变声波的传播方向
表现
白天
近地面处气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯曲
夜晚
地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波传播方向向下弯曲（夜晚声波传播得比较远）
顺风传播
声线方向向下弯曲
逆风传播
声线方向向上弯曲，并产生声影区
实际情况很难严格区分温度与风的影响 因为往往同时存在
应用
露天剧场利用白天因温度差导致声波传播方向向上弯曲的特点，采用成排的台阶坐席，使台阶的升起坡度与声波向上折射的角度大致吻合。
露天剧场利用白天因温度差导致声波传播方向向上弯曲的特点，以便加强后部座位所接受的来自舞台的声音
干扰噪声源（厂房）考虑常年主导风向的影响
衍射
原理
概念：当声波在传播过程中遇到障壁或建筑部件（如墙角、梁、柱等）时，如果障壁或部件的尺度比声波波长大，则其背后会出现“声影”，然而也会出现声音绕过障壁边缘进入“声影”的现象，声音绕到障板的背后改变原来的传播方向，在它的背后继续传播的现象叫“声衍射”，即声波绕过障碍物的现象
作用：衍射是声波绕过障壁弯折的能力，声波进入声影区的程度与波长和障壁的相对尺度有关
衍射波的曲率以障壁边缘为中心 ，进入声影区愈深，声音就愈弱
影响因素
声波进入声影区的程度与波长和障壁的相对尺寸有关
对于一既定频率的声音，小尺度反射板的反射能力较小
同尺度的反射板对低频声波的衍射作用较大，因此反射波的强度就比较小（绕过障壁弯折的能力越强）
同样尺寸的反射板对低频声的衍射作用较大，对高频声的反射比较有效，即对高频声有定向特性
语言的清晰很大程度上取决于：对中高频声音的听闻
应用
扩散
原理：声波的扩散反射
声波在传播过程中，如果遇到表面有凹凸变化的反射面，就会被分解成许多小的比较弱的反射声波，这种现象称为扩散反射
条件：不规则表面尺度与声波波长相当
特性
波长>不规则尺度，产生定向反射
波长≤不规则尺度，产生扩散反射
影响因素
导致声波扩散反射的表面必须很不规则，其不规则的尺度与声波波长相当
吸收
原理：声波的吸收
空气对声能的吸收：声音在空气中传播时，由于振动的空气质点之间摩擦使一小部分声能转化为热能
能量的损失随着频率的不同而不同
吸声系数
定义
材料的吸声效率用它对某一频率的吸声系数衡量，某一频率被吸收的声能（未反射的部分=透射+吸收）：入射的全部声能
公式
材料的吸声量=表面面积（m²）x吸声系数，吸声量单位m²
影响因素
空气对室内来回反射的声波（尤其是高频声）的吸收不可忽视
如果声音传播的距离较远，就必须考虑这种附加损失
声波投射到建筑材料或部件引起声吸收，取决于：材料及其表面的状况、构造
打开的窗的吸声系数α=1
透射
原理：声波的透射
声波入射到建筑材料或建筑部件时，除了被反射吸收的能量外，还有一部分声能透过建筑部件传播到另一侧空间去
材料的透声能力以透射系数τ表示，材料的透声能力越强（τ越大），材料的隔声能力越差
公式
r＋ρ＋τ＝１
r：反射系数
τ：透射系数
ρ：吸收系数
隔声量
工程中用隔声量表示建筑物构件的隔声性能
影响因素
建筑材料或部件的面密度（即单位面积重量）是影响反射、吸收和透射最重要的因素
厚重部件可比轻质部件提供更多的反射
厚重部件透射的声能比轻质部件少
影响反射、吸收、透射最重要的因素：建筑材料或部件的面密度
声音在围蔽空间内的传播
声场
围蔽空间内任何一点的声场，都由直达声和混响组成
室内的稳态声压级
1. “弹性”介质中，有声波存在的区域称为“声场”
2. 声场将直达声和不同延时的混响声“建立”起来，直至房间对声能的吸收与声源发出的能量相等，这时的室内声能达到稳定的状态。只要室内持续发声，室内的声音就保持在一定的声压级。
分类2
直达声场
在靠近声源处，直达声占主导地位，声压级的变化服从平方反比定律的声场
混响声场
在远离声源处，反射声占主导地位，声压级是常数的声场
声源辐射的能量与被吸收（包括围蔽界面及空气吸收）的能量达到动态平衡时，空间内声压达到稳定值，不同位置的数值可能不同，
驻波
形成原因
概念：驻定的声压起伏
入射声波在传播方向遇到垂直的刚性反射面时，用声压表示的入射波在反射时没有振幅和相位的改变，入射波和反射波相互干涉，形成驻波，即驻定的声压起伏。
两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时互相叠加形成的波，它是干涉中的一种特殊现象
特性
某些点总是没有声压，某些点的声压随传播过程持续起伏
A：没有声音
自反射面起，1/4波长和1/4波长的奇数倍
B：有压力变化
其他地方
声音在一对相互平行的，间距正好是半波长整数倍的界面（例如围蔽空间的两个墙面）之间来回反射，则产生驻波
声音强弱的变化取决于人们的听闻位置
对于较高频率的声音，听者头部移动就能感觉到声音响度的起伏。
措施
建筑中房间的尺度比例不宜为简单的整数比（如6×6×3，8×8×4），以减少房间共振
简正波
简正波、简正振动
围蔽空间作为复杂的共振系统，形成的一维驻波
切向驻波
围蔽空间作为复杂的共振系统，形成的二维驻波
斜向驻波
围蔽空间作为复杂的共振系统，形成的三维驻波
简正频率
围蔽空间作简正振动的频率，有无限多个
简并现象
房间受到声源激发时，由于其三维尺度是简单整数比，可被激发的简正频率相对较少并且只能叠合（或称简并）在某些较低的频率，使那些与简正频率（或称房间的共振频率）相同的声音被大大加强，导致原有声音的频率畸变，使人们感到听闻的声音失真的现象。
混响
概念
指声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些
当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后还有若干个声波混合持续一段时间（室内声源停止发声后仍然存在的声延续现象），这种现象叫做混响。这段时间叫做混响时间。
声源停止发声后，声音由于多次反射或散射而延续的现象，或者说声源停止发声后，由于多次反射或散射而延续的声音。
混响是可以加强直达声的一种声学现象。
大多数情况下人们接受的相继到达的反射声之间的时差很短，在大多数情况下，人们听到的混响如同原来声音的演唱，分辨不出是不连续声音的系列
混响时间T
原理
b. 混响时间：声源停止发声，围蔽空间里声场有一个衰变过程，赛宾把这一衰变定义为混响时间，并确定为——在声源停止发声后，声音自稳态声压级衰减60dB所经历的时间或（声能密度随时间衰减的快慢）
当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声音衰减60dB所经历的时间，单位：s
赛宾定60dB完全是任意的，60dB代表了管风琴产生的声音被背景噪声掩盖时的声压级差
特性
混响是可以加强直达声的一种声学现象
要求
听闻语言：50ms 欣赏音乐：80ms
50ms只是衰减过程很小的一部分，混响声的后续部分加到听闻的声音主体和背景上，起到类似于摄影棚漫射光的作用
过长的混响必然有负面影响
影响因素
空气对高频声音的吸收主要取决于空气的湿度（湿度越大、吸收越少）和气温
1）混响和回声
b. 回声：人们的听觉系统把连续的反射声整合在一起的能力有限，大小和时差都大到足以和直达声区分开的反射声
赛宾公式
公式
赛宾公式：T<60>=0.161V/A
赛宾公式局限性：赛宾公式限用于平均吸声系数α≤0.2的房间
适用
赛宾公式是建立在室内声场扩散的基础上
为了有一定程度的扩散，围蔽空间在声学上必须是活跃的
限用于平均吸声系数≤0.2的房间（活跃的）
混响时间的影响因素
房间的容积、房间的吸收
大型房间的混响计算：如果房间尺度较大，还需考虑在声波传播过程中空气对较高频率声音（一般指2000Hz）的吸收作用（公式再次变形）
回声
大小和时间差都足以同直达声区分开的反射声
回声干扰听闻
依林公式
“沉寂”类房间的混响计算：修正公式——伊林公式（平均吸声系数α＞0.2）
T60=0.161V/[-S·ln(1-α)]
V，房间容积
α'，平均吸声系数
α'=(α1S1+α2A2+…+αnSn)/(S1+S2+…+Sn)
S1,S2…Sn——室内界面不同材料的表面积，㎡
α1,α2…αn——不同材料的吸声系数
T60=0.161V/[-S·ln(1-α)+4mV]
适用
房间尺度较大：还须考虑空气对较高频率频率的吸声，一般指1000Hz，吸声量取决于空气相对湿度、温度（湿度越大、吸收越少）
4m——空气的吸收系数
稳态声压级
原理
稳态声压级：当声功率级L<w>的声源在室内连续发声，声场达到稳定状态时，距离声源为r处的稳态声压级由直达声与混响声两部分组成。其中直达声声强与r的平方成反比，混响声的强度则主要取决于室内吸声状况
房间对声能吸收与声源发出的能量相等，在室内持续发声，室内保持一定的声压级
Lp=Lw+10lg[Q/(4πr²+4/R)]
Lp——室内与声源距离为r处的声压级，dB
Lw——声源的声功率级，dB
r——接受点与声源的距离，m
Q——声源的指向性因数，与声源的方向性和位置有关，无方向声源在房间中心时，Q=1
声源的指向性因数与声源的方向性和位置有关，无方向性声源放在房间中心时，Q=1，在墙面或地上为2，在两面墙角为4，在三面墙角为8
R——房间常数，决定于室内的总表面积S(㎡)与平均吸声系数α’，其计算式为R=Sα‘/(1-α)
直达声声强与r²成反比，混响声声强取决于室内吸声状况
稳态声压级组成
直达声
和与声源距离的平方成反比
混响声
取决于室内吸声状况
人耳对声音的感受
音调
音调的高低，由频率决定
音量
音量的大小，由声压级或声强级决定
音色
音色的好坏，由频谱决定
听阙
听阈
能够引起听者有声音感觉的最低声压（随频率不同而变化）
阈值
上限频率20000Hz，下限频率20Hz
中频附近听阙：0dB，2X10^-5N/㎡
痛阈：130dB
除了在4000Hz附近有一点凹陷外，痛阈随频率的变化不很大。
特性
800Hz-1500Hz，听阈没有明显变化
低于800Hz，灵敏度随频率降低而降低
400Hz：灵敏度降为标准阈强度1/10
10Hz：灵敏度降为标准阈强度1/10^6
最灵敏听觉范围3000-4000Hz，是标准阈强度10倍
高于6000Hz，灵敏度又减小
听闻语言和欣赏音乐很重要的频率范围：20-4000Hz，人耳的灵敏度差值可达75dB
听阈痛阈曲线图不适用摇滚乐
声压级在20dB-25dB，常在大厅中作为干扰的背景噪声出现
屏息：20dB
响度
响度（单位为宋sone）：指人们听觉判断声音强弱的属性。响度主要决定于引起听觉的声压，但也与声音的频率和波形有关系
人耳对纯音的响度感觉，既随随声音的频率而变，也随声音的强度而变
人们对低频声不敏感，对中高频声敏感，最敏感3k-4k（同响度，敏感度越低，所需声压越大，听阈越高）
主观感受的声音响度增加1倍（或减为1/2），则声压级的改变需有10dB。
只有1-2dB的的改进不可能有明显的降噪效果
复杂频率的声音（如噪声），也可以根据其频率通过计算用方（phon）表示
表示人对声音感觉量的响度级单位是方（phon），其数值与等响线上1000Hz纯音的dB数相同
方
表示人对声音感觉量，单位：方phon，其数值等于等响线上1000Hz纯音的dB数
响度级
响度级（单位为方phon）：表示人们对声音感觉量，其数值与等响线上1000Hz纯音的dB数相同
响度级建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作为基准音，若某个噪声与该纯音一样响，则该噪声的响度级在数值上就等于该纯音的声压级
响度级每增加10方，响度增加1倍
宋
响度的单位是宋（sone），频率为1000Hz，声压级为听者听阈以上40dB的一个纯音所产生的响度是1宋
一个声音的响度如果被听者判断为1宋的n倍，这个声音的响度就是n宋
声级计计权特性4
原理
声权计中的计权网络，想象地模拟正常人耳对不同频率的声音的响应，使各个频率对总声级读数提供的数量近似地与人们对该频率的主观响度，成比例并对测量的量以单一数值表示
A计权特性
参考倒置的40方等响曲线进行计权，对500HZ以下的声音有较大的衰减，模拟人耳对低频声不敏感的特性
如果已知噪声频谱，，可以将这些数值转化为在声级计上读出的等效LA
A声级能够对噪声做出满意的表述，应用最广
但还不能满足工程中为了控制噪声需作详细分析的要求
A声级40dB干扰听觉，60-65dB增加烦恼，高于65dB影响生活质量，高于85dB容易犯错，90dB损伤听觉器官，130dB立即引起听力损伤
B计权特性
模拟人耳对70方纯音的响应
介于A/C两者之间，对低频声有一定的衰减
C计权特性
模拟人耳对85方以上纯音的响应
在整个可听范围内几乎不衰减，可代表总声压级
D计权特性
用于测量航空噪音
时差效应
原理
概念：又叫哈斯效应，人耳听觉的一个重要特征是对短时间间隙里出现的相同的声音的积分（整合）能力，即听成一个声音而不是若干个单独的声音
规律
1. 时差不变，强差越大，干扰越小
2. 强差不变，时差越大，干扰越大
现象
两个同样的声音可以集成为一个声音的时差为50ms，相当于声波在空气中17m的路程
听觉掩蔽
原理
a. 概念：人对声音感受的另一个重要特征是声掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的存在而提高的现象称为听觉掩蔽，提高的数值称为掩蔽量
现象
一个既定频率的声音容易受到相同频率声音的掩蔽，声压级越高，掩蔽量越大
低频声能够有效地掩蔽高频声，但高频声对低频声的掩蔽作用不大
低频声掩蔽高频声，高频声对低频声的掩蔽作用不大
可认为掩蔽是时差效应的一种，迟到的声音被先到的声音掩蔽，但掩蔽既有听觉感受的因素，还有神经学因素的作用
双耳听觉
原理
双耳听觉：人耳能判断声源的方向，是由于声音到达两耳的时间差和声压级差。声音达到两耳经历的声程不同，到达两耳的时间明显不同，声程差还引起声压级差
人耳能判断声源方向的原因
时间差
声压级差
声程差因引起时间差， 还引起声压级差 对声源较远的一只耳朵产生声影
认为依靠双耳感受的时间差和声压级差对声源定位的能力，限于包含声源和双耳的平面，精度1-2°
由于声波的衍射，声影的影响对低频声不明显
如果声源在双耳之间并通过头部中间的垂直面上，声音到达两耳没有时差，人耳不能对在垂直面上的声源定位。
现象
依靠双耳听觉可以确定声源在空间的位置，即生定位，人耳辨别方向相当准确，辨别远近的效果差
应用
扬声器安装在舞台前部，使演讲者、扬声器同在一个垂直面上，人耳区别不出来自真实演讲者或扬声器的声音
共振
a. 围蔽空间是复杂的共振系统，一维驻波（或称简正振动、简正波）
b. 二维：切向驻波
c. 三维：斜向驻波
d. 共振频率的简并
1. 共振频率：房间中可能形成的每一个驻波的频率
2. 当房间受到声源激发时：房间的三个边长及其相互比例决定简正频率（或称房间的共振频率）及其分布
3. 在小的建筑空间（例如录音室），如果其三维尺度是简单的整数比，则可被激发的简正频率相对较少并且可能只叠合（或称简并）
4. 围蔽空间内声音失真：在某些较低的的频率，这就会使那些与简正频率相同的声音被大大加强，导致失真
噪音对人的影响
环境噪声
人们所处环境的总噪声，通常由多个不同位置的声源产生
室内环境噪声
房间在使用时不可避免出现的一般噪声，其中包括人们的日常起居、工作、休闲活动噪声，使用各种电器的噪声等等
干扰噪声
原理
是指由室外传入的噪声，或是由建筑围护结构传递的来自建筑物其他部分的噪声
影响因素6
声压级或声级
干扰的感觉随着噪声强度的增加而增加
声音的持续时间
除了突然爆发的强噪声，强噪声环境的短时间刺激量与声压级相对较低的同类型噪声在较长时间里的刺激量相同
8小时接触限值为90dB（A），4小时为93dB（A），2小时为96dB（A），任何情况下都不能超过115dB（A）
听觉损伤包括
暂时性的听阈偏移
永久性的听阈偏移
听觉损伤的发展过程
听觉适应
暂时性听阈偏移
短时间暴露在高噪声环境中
可能出现在一部分频率范围
可能延续很短的时间
可能持续几天
噪声性耳聋
长时间暴露在90dB以上噪声环境中
声现象随时间的变化情况
高噪声级的增长时间愈短促，引起的干扰越大
持续时间
定时出现的噪声，以及连续的间隔时间很短的噪声引起的干扰都比较大
两次间隔
声现象出现突然，干扰程度就越大
复合声的频谱成分
低频噪声的干扰比声级相同的中高频噪声（频率高于500Hz）小
可以清楚辨认地峰值超过噪声平均值10dB左右的噪声
声音包含的信息量
声环境中人与噪声源的关系
噪声对健康和各种活动的影响
1）噪声对健康的影响
噪声级超过45dB（A）明显影响睡眠
噪声级达到60-65dB（A）将明显增加烦恼
高于65dB（A）的环境噪声严重影响生活质量
当噪声级为85dB（A）时，可能使出现差错的次数增加
长时间暴露在90dB（A）的噪声环境中会引起噪声性耳聋
噪声对听力的影响决定于：噪声的强度、持续暴露时间
听力损伤首先在高频率范围，继而扩展到较低的频率范围直到重要的语言频率范围受影响
2）噪声对各种活动的影响
1）噪声与语言干扰
人耳对语言听闻的好坏决定于语言的：声功率、清晰度
听闻语言不良：并非因语言声功率不足，往往是过长的混响声降低了清晰度，前面音节的较强混响掩盖了后续发出的音节，使人们听到的语言很模糊
通讯用的房间，混响应衰减得快
2）噪声与效率
3）噪声与音乐欣赏
引起烦恼最大的噪声：高频噪声、起伏噪声、突发噪声
4）噪声与烦恼
3）振动对人的影响
振动
对振动感觉的影响因素3
强度
常用位移、速度、加速度描述振动的强度，它们之间的差别主要是频率
人们对垂直振动和水平振动的感受不同
频率
低频震动环境：对位移（振幅）较敏感
高频振动的环境：对加速度较敏感
与人们感受有关的振动频率主要是0.5-100Hz，最敏感的是2-12Hz
感受相同时，振幅（μm）往往和频率（Hz）成正比
时间特性
建筑部件、设备和家具的振动还可能成为第二个噪声源
建筑吸声与隔声
建筑吸声材料
概述
1）含义：声波在媒质传播过程中使声能产生衰减的现象称为吸声。根据建筑声学用途，要求具有较好吸声作用而生产、制作、安装的构造，称为吸声材料和吸声构造
吸声系数：是评价材料吸声作用的主要指标，吸声系数越大，材料的吸声性能越好。一般把吸声系数α＞0.8的材料，称为强吸声材料；α=1为全吸收材料（吸声尖劈）；α=0为近似的全反射材料（混凝土、大理石等）
材料/结构吸声
无孔材料吸声
多孔材料吸声
中高频
空腔共振吸声
穿孔板吸声结构
中频
微穿孔板吸声结构
中高低频
亥姆霍兹共振器
薄板结构吸声
薄膜吸声结构
中频
薄板吸声结构
低频
分类
多孔吸声材料
纤维材料、颗粒材料、泡沫材料、金属材料
共振吸声结构
单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、薄板共振吸声结构
特殊吸声结构
空间吸声体、吸声尖劈
强吸声材料
吸声系数＞0.8
分类/频率
多孔吸声材料
中高频
共振吸声结构
薄膜吸声结构
中频
薄板吸声结构
低频
穿孔板吸声结构
中频
微穿孔板吸声结构
中高低频
多孔吸声材料
原理
材料具有大量内外联通的微小间隙和连续气泡，因而具有通气性。摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能
多孔材料一直是最主要的吸声材料。这类材料曾经是以麻、棉、毛等有机纤维材料为主，现在则大部分由玻璃棉、岩棉等无机纤维材料代替；除了棉状的以外，还可用适当的胶粘剂制成板状或加工成毡，已经做到成品化
吸声频响特性
吸声频响特性：中高频（500Hz以上）吸声较大，低频吸声较小
吸声机理
a. 机理：多孔材料的构造特征是在材料中有许多微小间隙和连续气泡，因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料时，引起小孔或间隙中空气的振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使空气质点的动能不断转化为热能。小孔中空气与孔壁之间的不断热交换，这些都使相当一部分声能转换为热能而被吸收
影响因素9
空气流阻
在多孔材料中，空气黏性的影响最大
空气黏性愈大，材料越厚、越密实，流阻越大，说明材料的透气性下降、吸声性能先上升后下降
多孔材料存在最佳的空气流阻
孔隙率
空气体积：是指处于连通状态的气体并且能够被入射到材料中的声波引起运动的部分
材料中的空气体积/总体积
多孔材料的孔隙率一般都在70%以上，有的甚至达到90%
同一种材料，密度愈大，其孔隙率越小，流阻就愈大，因此实际常用材料的厚度，表观密度控制其吸声频响特性
材料厚度
厚度增加，中低频吸声系数有所增加，并且其吸声的有效频率范围也有所增加； 材料厚度增加到一定值时，增加材料厚度，低频吸声增加明显，高频吸声影响较小； 频率较低时，单纯依靠增加厚度不合理，使用中存在最佳厚度
材料的表现密度
密度增加低频吸声性能，频率较低时，单纯依靠增加密度不合理。密度增加到一定程度吸声系数反而下降，使用中存在最佳密度
表观密度改变时，吸声频率特性也会发生改变，但比增加厚度所引起的变化小
即使表观密度相同，还可能因为纤维粗细和形状的不同而使声音频率特性不同
材料背后的条件（空气层）
同一多孔材料由于背后增加了空气层，可以使低频声吸声系数有所增加
饰面的影响
选用适当的饰面处理以防止表面开孔被堵塞
用喷涂代替刷漆，减少对吸声的影响
必须透声，网、布、<0.05mm膜、穿孔率>20%穿孔板
声波频率和入射条件
多孔材料的吸声系数随声波频率的提高而增加，垂直入射和无规则入射的情况下测出的吸声系数不同
混响室法
测量声波无规则入射时的材料和构造的吸声系数
阻抗管法
测量声波垂直入射时的材料和构造的吸声系数
声音垂直入射是比较特殊的条件，实际情况多为声波无规则入射到材料表面
吸湿吸水的影响
一般趋势是，随含水量增加，首先降低了对高频声的吸声系数，继而逐步扩大其影响范围
气流的影响
气流对多孔材料的影响，主要从机械方面来考虑：气流或气压的作用使纤维飞散
气流速度为每秒几米的情况下，可以用玻璃丝布等作护面层
若气流速度过大（20m/s），还需增设金属穿孔板罩面
共振吸声结构
原理
含义：不透气软质膜状材料（例如塑料薄膜、帆布等）或薄板，与其背后的封闭空气层形成一个“质量——弹簧”共振系统。当受到声波作用时，在该系统共振频率附近具有最大的声吸收
分类4
薄膜吸声结构
吸声频带
中频
吸声材料
皮革、人造革、塑料薄膜、帆布
影响共振频率因素
张力↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
对于不施加拉力的薄膜
f0——共振频率
m——薄膜的单位面积重量，kg/㎡
L——薄膜背后封闭空气层的厚度，cm
薄板吸声结构
薄板吸声结构（低频500Hz以下，一般是80~300Hz）：对于薄板，还应考虑其所具有的弹性以及能够传播弯曲波的影响。
吸声材料
塑料板、石膏板、木纤维板、金属板、GRC、GRG
影响共振频率因素
劲度↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
f0——共振频率
m——薄板的单位面积重量，kg/㎡
L——薄板背后封闭空气层的厚度，cm
K——薄板的劲度，kg/㎡·s²，需由实验决定，一般取K=1x10^6~3x10^6
特点
应考虑其所具有的弹性以及能够传播弯曲波的影响
如果薄板背后的空气层厚度超过100cm，则括号内的第一项对K来说可忽略，可认为吸声与空气层无关
比较薄的板，因为容易振动可提供较多的声吸收
吸声系数的峰值一般都处在低于200~300Hz的范围；同时随着薄板单位面积重量的增加以及在薄板背后空气层的厚度增加，吸声系数的峰值向低频移动
在薄板背后的空气层里填放多孔材料，会使吸声系数的峰值有所增加
薄板表面的涂层，对吸声性能没有影响
当使用预制的块状多孔吸声板与背后的空气层组合时，则将兼有多孔材料和薄板共振结构吸声的特征
穿孔板吸声结构
a. 组成：由各种穿孔的薄板与它们背后的空气层组成的
吸声频带
中频
吸声材料
穿孔的塑料板、石膏板、木纤维板、金属板
影响共振频率因素
板厚度↑，孔径（>>波长）↑，穿孔率↓， 空腔厚度↑，频率↓
估算公式表明：穿孔率越大，共振频率越大；相反，板后的空气层厚度越大，共振频率越小（穿孔率和板后的空气层厚度是决定穿孔板吸声结构共振频率的主要因素，其他效果不明显）
f0——共振频率
c——声速，取34000，cm/s
t——穿孔板厚度，cm
d——孔径，cm
P——穿孔率，当圆孔按正方形排列时，P=(π/4)·(d/D)²，其中D为孔距，cm
L——穿孔板背后封闭空气层的厚度，cm
特性
吸声特性取决于板厚、孔径、孔距、空气层厚度以及底层材料
穿孔板吸声结构的表面材料有足够的强度，对表面进行油漆等饰面处理，对穿孔影响较小
空腔厚度增大，低频吸声性能提高
这种吸声结构是亥姆霍兹共振器的组合
当入射声波的频率与这个系统固有频率相同时，在穿孔孔颈的空气就会因共振而剧烈震动
在震动过程中主要由于穿孔附近的摩擦损失而吸收声能
微穿孔板吸声结构
吸声频带
中高低频
吸声材料
微穿孔的塑料板/片、金属板、有机玻璃板/片孔径＜1mm 穿孔率1%~3%
影响因素
微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数
板的构造和它与墙面的距离（即背后空气层的厚度）决定吸声频率的范围
特性
空气质点在孔中摩擦=多孔材料的效果
金属板防火，又不受温度和湿度的影响
亥姆霍兹共振器
1. 概念：指由一个封闭的空腔通过开口管道与外部空间相互贯通，从而形成一个声学振动系统
2. 特点：当入射声波的频率和这个系统固有频率相同时，在穿孔孔径的空气就会因共振而剧烈振动。在振动过程中主要由于穿孔附近的摩擦损失而吸收声能
3. 穿孔板是由多个亥姆霍兹共振器组合而成的
其它吸声结构6
空间吸声体
没有足够的表面做吸声处理时采用
常用多孔吸声材料（如超细玻璃棒）做成一定形状，外加透气护面层（如钢板网、铝板网等），吊挂在空中，叫做空间吸声体
吸声体的各个表面都受到入射声波的作用，吸声效果比常见的材料（构造）好
对于形状复杂的吸声体，设计时都用吸声量表示它们的吸声特性
最终的吸声效果依它们的悬吊间距而定
吸声体尤其适合大型体育馆的音质设计或工业厂房的吸声降噪处理
吸声效果好，经费节省，容易与照明、空调系统相结合，美观等优点
吸声尖劈
用细钢筋制成所需形状和尺寸的楔形骨架，沿骨架外层包缝玻璃丝布等透气性好的材料做罩面层，然后在其中填放玻璃棉等多孔材料
几乎完全吸声，用于特殊场所，消声实验室
截止频率：吸声系数为0.99的最低频率
截止频率与使用的多孔材料品种及尖劈的形状、尺寸有关
可变吸声构造
调节室内的混响情况
能在较宽的频率范围里适当地改变总的吸声量
人和家具
很难计算有效地吸声面积，吸声特性用每个人或每件家具的吸声量表示
人和家具都是吸声体，听众对声音的吸收主要是着装及其孔隙
服装一般只对中高频声的吸收比较明显
在大厅里，人们衣着不同，通常使用听众吸收的平均值
听众吸收还决定于：座位的排列方式、座位排列的密度
空气吸收
一般只考虑对2000HZ以上的高频声音的吸收。空气吸收的多少与其温度和湿度有关
开口的吸收
送、回风口，舞台开口
如果洞口不是开向自由声场，其吸声系数就小于1
舞台开口的吸声系数为0.3-0.5
吸声材料（构造）的选用
在吸声降噪等噪声控制工程中，常按吸声材料（构造）的降噪系数NRC对其性能分等级。按降噪系数NRC的上下限的范围分为4个等级
降噪系数（NRC）
1/3倍频带中心频率为250、500、1000、2000HZ材料吸声系数的平均值
等级Ⅰ：NRC≥0.8 等级Ⅱ：0.8>NRC≥0.6 等级Ⅲ：0.6>NRC≥0.4 等级Ⅳ：0.4>NRC≥0.2
建筑吸声材料和构造具有：吸声和建筑装修的作用
扩散反射
最大长度序列（MLS）扩散反射构造
由一系列深度相同的凹沟槽组成，凹槽宽度由MLS序列确定，深度为扩散声波波长的1/4。
将其中任一凹槽填平，扩散反射消失，变为镜面反射
特定频率的吸收
2次剩余扩散体（QRD）
按特定序列、用隔板分隔的不同深度凹槽组合的墙
QRD墙不同槽深有声阻差异，利用其反射声波之间的衍射效应，在相当宽的频率范围内提供声波的扩散反射
是共振管吸声器的一种特殊类型
在考虑QRD时，应当意识到为获得低频的扩散反射，将占用较多的建筑空间，且对低频声有较多吸收
设计步骤
f高~f低，则周期N=f高/f低
凹槽宽度W必须比最高扩散反射频率的版波长小，W≤C/2f高
λ=C/f低，称为设计的波长
相当宽的频率范围
建筑隔声
建筑围护结构中的传播途径
区别：是否与土建结构有直接接触
空气传声
又称空气声
传播途径
1.经由空气直接传播
2.经由围护结构的振动传播
固体传声
又称固体声/撞击声
固体传声：围护结构受到直接的撞击或振动作用而发声。这种传声途径又称固体声或撞击声。固体声直接通过围护结构传播，并从某些建筑部件如墙体、楼板等再辐射出来，最后仍作为空气声传至入耳
就人的感觉而言，固体声和空气声不容易分辨
隔声量：工程中习惯以隔声量R表示声透射的多少，R=10lg(1/τ)（dB）
空气声透射2+2
直接透射
噪声源和听闻地点之间的墙壁（或屋顶）直接透射
侧向透射
沿着围护结构的连接部件间接（或侧向）的透射
空气声以隔声量（R=10lg（1/τ））表示声透射的多少
隔声量包括了围护结构隔声性能和室内吸声条件的共同作用
各种建筑部件所起作用的大小取决于它们的重量、位置、刚度、以及各部件之间的连接方法等因素
如果向铺贴吸声材料的房间辐射声音，也将因反射声的减弱而使接收室内的声压级有所降低，但墙体自身的透射特性并不因有误=无吸声材料铺贴而有所改变
如果侧向建筑部件（如楼板）都比相邻两室之间隔墙轻，侧向透射将使隔墙的隔声效能下降
墙体、门窗及楼板隔声
单层匀质密实墙的空气声隔声
隔声特性
质量定律（公式）：墙体受到声波激发所引起的振动与其惯性即质量有关，墙体的单位面积重量愈大，透射的声能愈少。
质量定律
墙体的隔声量取决于其单位面积的重量和入射声波的频率
公式表明，当墙的单位面积重量增加1倍（或者说对于已知材料的墙体，其厚度加倍），隔声质量提高6dB；同时频率加倍（即对于每1倍频带），增加6dB
R=20lg(fm)+k
f：入射声波频率
m：墙的面密度kg/m³
k：常数，当声波无规则入射时，K=-48
R：墙体的隔声量，dB
面密度和入射声波频率的乘积增加一倍，隔声量提高6dB，此外还要考虑吻合效应的影响
质量定律不能完全表述墙的隔声性能，这是由于波的吻合效应或波迹匹配效应
吻合效应/波迹匹配效应
a. 概念：指声波斜入射时，墙体的固有弯曲波波长与入射声波的波长相吻合时，可以增强墙体的振动，使得墙体的隔声性能明显下降的一种现象
b. 避免措施：采用不同材料、不同厚度的隔墙
墙体本身存在随频率而变的自由弯曲波传播速度C<B>。当受迫弯曲波的传播速度C<0>/Sinθ与自由弯曲波的传播速度C<B>相等时，墙体振动的振幅最大，使声音大量透射；出现吻合效应的最低频率称为吻合临界频率
吻合临界频率
出现吻合效应的最低频率
硬而厚的墙板，临界频率↓ 软而薄的墙板，临界频率↑
墙上的孔洞会使墙体的隔声性能明显下降，如果在隔声量40dB，面积为10㎡的墙体上留出面积为0.1㎡的孔洞（占墙体面积1%）而不做特殊的声学处理，墙体隔声量就减少20dB
双层匀质密实墙的空气声隔声
隔声特性7
单纯增加单面墙的的重量或厚度，对于提高隔声量并不合理，因此可采用墙体-空气层（多孔吸声材料层）-墙体的双层墙来达到更好的隔音效果
设空气间层的双层墙，可看作质量-弹簧-质量系统
避免吻合效应
声波作用下，双层墙也有吻合效应，如果两层墙体的材料和厚度相同，则吻合临界频率一样，隔声特性曲线出现的低谷较深。如果两层墙的面密度不同，不同的吻合临界频率将使隔声特性曲线比较平滑
轻质双层墙的固有振动频率相当高； 砖砌体或混凝土的双层墙的固有振动频率低，接近人的听阈
与单层墙相比，等重的双层墙有较大的隔声量，或是达到同样的隔声量而可以减轻结构的重量
有空气层的双层GRC（增强玻璃纤维水泥板）轻墙比单层GRC轻墙隔声效果好，而且可达240mm砖墙的隔声效果
当入射声波的频率远低于系统的固有频率，其斜率为6dB/倍频带
质量定律
当入射声波的频率远高于系统的固有频率，其斜率为18dB/倍频带
为了比单层墙的歌声的隔声性能有明显改进，两墙之间的空气层应相对较大，如果空气层的厚度小于4cm，不可能比同样质量的单层墙有明显的改进
带有0.5-1.5cm厚度空气层的薄的双层玻璃隔热窗，尽管能够达到一定的绝热要求，但隔声性能差
空气层厚度通常8~12cm，附加隔声量8~12dB
声桥
若两层墙之间有刚性连接，则一侧墙体震动的能量将由刚性连接件传至另一侧墙体，空气层将失去弹性作用，这种刚性连接称为声桥
三种不同的刚性连接，使隔声量的差别可达11dB
轻质隔墙的空气声隔声
材料
建筑设计和工业化的趋势是采用轻质隔墙代替厚重隔墙
纸面石膏板、加气混凝土
提高轻质墙隔声的措施3
设空气层（75mm以上，对于大多数频带隔声增加8~10dB）
用多孔材料填充空气层
轻质墙体材料层数，填充材料种类对隔声性能都有影响
提高
每增加一层纸面石膏板，提高隔声量3-6dB
空气层厚度75mm，提高隔声量8~12dB
空气层厚度75mm→100mm，提高隔声量3-6dB
空气层填充多孔材料，提高隔声量3-8dB
钢龙骨比木龙骨的隔声量高2-6dB
门的空气声隔声
措施
提高门隔声能力的关键在于：门扇及其周边缝隙的处理。（设置声闸：铺贴强吸声材料）
门扇：面密度较大的复合构造
门扇周边：密缝处理，橡胶、泡沫塑料条，门碰头、垫圈
门是墙体中隔声较差的部件，因为它的面密度比墙体小，周边缝隙也是传声途径
未做隔声处理可开的门，隔声量20dB 质量较差的变形木门，隔声量15dB 专门设计的门，隔声量40dB
门的面积比墙体小，它的低频共振常发生在声频频谱的重要范围内
窗的空气声隔声
措施4+1
多层窗的隔声性能主要取决于总的有效空腔厚度
双层窗隔声空腔厚度应不小于100mm
不同厚度：错开吻合效应的频率
非平行布置：减弱共振效应
如果门窗隔声量提不高，墙体隔声量不必做得太高，一般高出门窗10dB左右，以免造成浪费
门是围护结构中隔声较差的部件 窗是围护结构中隔声最差的部件
玻璃窗的隔声性能不仅与玻璃的厚度、层数、玻璃的间距有关 还与玻璃窗的构造、窗扇的密缝程度有关
交通干道以低频声强度较大，许多沿干道住宅装置玻璃面密度相等的双层窗，无助于减弱交通噪声对居民的干扰
可启窗 没有压缝条，4mm的玻璃无助于隔声； 装有压缝条，6mm的玻璃有助于隔声； 不可启窗 可选配超过6mm的玻璃
不可开启窗=装有压缝条的可开启窗
如果双层窗的一樘固定的且密缝，另一樘的缝隙不会有明显影响； 如果双层窗都可以开启，应在双层窗的两侧都装置压缝条； 在双层窗之间的空腔周边，也需作声学处理
双层窗隔声量随两窗间的空腔厚度而增加； 双层窗对改善隔绝低频噪声尤其明显； 空腔厚度不宜小于100mm，如果有150mm更好； 5-10mm厚度空气层的双层玻璃绝热窗，从改善窗的隔声性能考虑并无实际价值
多层窗的隔声性能主要取决于总的有效空腔厚度，通过增加玻璃分隔空气层，把双层窗改为三层窗，改变窗的隔声特性，但未增加平均隔声量
屋顶隔声
屋顶对于抑制侵扰噪声有重要作用
分类
轻质的坡屋顶构造：一般不考虑气密性，隔声量很少超过15-20dB
带吊顶的轻质屋顶：隔声量可达30-35dB
带吊顶的铺瓦（或石板）斜屋顶：隔声量可达35-40dB
钢筋混凝土平屋顶：隔声量可达45-50dB，足以抑制一般的侵扰噪声
楼板撞击声隔声
隔声性能
主要是指隔绝撞击声（固体声）的能力，主要取决于楼板的厚度
楼板下面的撞击声声级，决定于楼板的弹性模量、密度、厚度等因素，但主要决定于楼板的厚度
在其他条件不变时，厚度增加一倍，下层撞击声可降低10dB
措施3
在承重楼板上铺设弹性材料垫层
塑料橡胶布、地毯等软质弹性材料，有助于减弱楼板所受的装及，对于改善楼板中、高频撞击声的性能有显著效用
在楼板基层和面层间作弹性垫层，即浮筑构造
在楼板承重层与面层之间设置弹性垫层，以减弱结构层的振动。弹性垫层可以是片状、条状或块状的。
应注意在楼板面层和墙体交界处需有相应的隔离构造，以免引起墙体振动，从而保证隔声性能的改善
在承重楼板下加设吊顶
1.对于改善楼板隔绝空气噪声和撞击噪声的性能都有明显效用
2.吊顶不可以用带有穿透的孔或缝的材料，以免噪声通过吊顶直接透射
3.吊顶与周围墙壁之间不可留有缝隙，以免漏声
4.在满足建筑结构要求的前提下，承重楼板与吊顶的连接应尽量减少，悬吊点宜用弹性连接
建筑隔声测量与单值评价量
空气声隔声量
隔声量R
实验室测量
空气声隔声量是声源室与接收室的平均声压级差（D），在加上接收室吸声量和被测试件面积的修正而得到的。值越大，隔声量越好
标准化声压级差DnT
现场测量
值越大，隔声量越好
楼板撞击声级
规范化撞击声压级Ln/Lpn
用标准化撞击器撞击楼板，在楼板下的房间内测定其产生的声压级。经以接收室参考吸声量10㎡修正后所得
值越小，隔声量越好
标准化撞击声压级L’nT
现场测量
值越小，隔声量越好
楼板厚度增大，撞击声压级减小，厚度增加一倍，撞击声压级减小10dB
空气声隔声单值评价量
计权隔声量Rw
计权标准化声压级差DnT,w
上下移动，各频带不利偏差（指低于参考曲线的dB数）的总和尽量地大，但不超过32dB（对于倍频带，不超过10dB）
撞击声隔声单值评价量
计权规范化撞击声压级Ln,w
计权标准化撞击声压级L’nT，w
上下移动，各频带不利偏差（指高于参考曲线的dB数）的总和尽量地大，但不超过32dB（对于倍频带，不超过10dB）
声环境规划与噪声控制
城市噪音及相关评价量
城市噪音来源4
交通噪声
交通噪声（主要来源）
交通干线噪声
决定于机动车类型、车流量、行驶速度、路面状况以及干道两侧的建筑物布局
车速↑，噪声声功率↑，车辆启动、变速会使噪声声级明显增加
铁路噪声
火车行驶噪声75-80dB（A），风笛噪声99dB（A），汽笛噪声119dB（A）
行驶速度超过250km/h时，噪声中的高频成分明显增加
可以预计的，规律出现的强噪声对人们的干扰更大
航空噪声
飞机噪声的干扰程度取决于噪声级、噪声出现的周期以及可能出现的最强噪声源
起降噪声100dB（A）以上
内河航运噪声
传到附近沿岸的噪声可达70dB（A）以上
建筑施工噪声
仅次于交通噪声，非永久性，但声级较高
包括固定的噪声源、流动的噪声源
依噪声出现的时间特性分为稳态噪声和非稳态噪声
工业生产噪声
是固定的噪声源，一般在60-70dB（A），有时伴有明显的振动
社会生活噪声
主要指社区噪声，声压级一般不高
噪声评价量
描述噪声暴露的几个评价量6
噪声评价数NR
语言干扰级SIL
统计百分数声级Ln
交通噪声指数TNI
等效[连续A计权]声级Leq
昼夜等效[连续]声级Ldn
噪声评价数NR
中心频率为1000Hz的倍频带声压级等于噪声评价数
在进行降噪设计考虑安静标准时，可取经验值：NR=LA-5（LA：A声极限值），如果噪声特殊则不能使用
常用于评价室内噪声暴露、特定的办公室、会堂及居住区的噪声
语言干扰级SIL
评价噪声对语言掩蔽影响的单量值。取噪声在倍频带中心频率500Hz、1000Hz、2000Hz声压级的算术平均值。
涵盖语言主要频率范围的3-4个倍频带声压级的算术平均值
广泛用于评价飞机机舱的噪声
统计百分数声级Ln
用于评价连续起伏的噪声。依对噪声随时间变化测量的记录按一种规定的方法做统计分析
分别超过90%、50%和10%时间的声级以符号L90、L50、L10表示
L90：背景噪声级
L50：平均噪声级
L10：峰值噪声级
交通噪声指数TNI
考虑交通噪声级起伏的评价量
由A计权的L10和L90组成交通噪声指数
背景噪声中有侵扰的暂态噪声
等效[连续A计权]声级Leq
用单值表示一个连续起伏的噪声
是我国城市声环境噪声的评价量
说明：还原声能，累加取均值，重新成级
如果噪声随时间的变化符合正态分布，则有
Leq=L50+d²/60
d=L10-L90
昼夜等效[连续]声级Ldn
对所有在夜间出现的噪声均以比实际数值高出10dB来处理，再计算一天的等效声级
噪声控制
工作噪声
每天工作8h，允许工作环境的连续噪声级为90dB（A），工作时间减半，允许噪声级提高3dB（A），但任何情况下都不得超过115dB（A）
如果人们连续工作所处的噪声环境A声级是起伏变化的，则应以等效声级评定。
等效[连续A计权]声级Leq
声环境功能区
1类：住宅
设计阶段增加总造价0.1%-3%，可使隔声改善10dB，后期很难有相同噪声改善
0类：疗养
2类：商业
3类：工业
4类：干线
4a：公路
4b：铁路
解决噪声污染问题采取的措施3
噪声源
最根本的措施
传播途径
接收者
噪声控制2
降低噪声
增加屏蔽噪声
噪声控制并不等于噪声降低，有时是增加噪声
降噪设计步骤
1.确定噪声声压级
2.确定所需降低的噪声声压级
3.确定降噪措施
城市干道系统分类3
始终点交通
过境交通
货运交通
内环道路，外环道路
减小城市噪声干扰的主要措施5
与噪声源保持必要的距离
与干道的距离小于15m，交通车流的噪声衰减接近于平方反比定律（因为单一车辆噪声起决定性作用） 与干道距离超过15m，距离每增加1倍，噪声级大致降低4dB
噪声的平均衰减率介于点生源与线声源之间
噪声经过有吸收能力的地面传播时，靠近地面的噪声级会因地面吸收而有所降低；并且这种吸收随传播距离的增加而增加 坚硬地面则有所增加，但计入增量的读数在其他距离不再增加
地面条件的影响取决于声音传播的平均高度
利用屏障降低噪声
a. 屏障要靠近声源，或者靠近需要防护的点
如果在声源和接收者之间设置屏障，听到的声音就取决于绕过屏障顶部的总声能
低频声的衍射比高频声多，绕过屏障后其频谱会有所变化，人耳对高频声比较敏感，也就有助于使人们听到的噪声响度有所降低
屏障对线声源提供的衰减比点声源的要低
声学屏障导致的声衰减是通过计算路程的长度差而得到的
薄屏障：a+b-d
厚屏障：a+b+T-d
很长的屏障：至少相当于声源与接受点之间距离的8倍
声屏障的隔声量应比衰减量高10dB以上
明区的衰减量很小
由于屏障的存在，使声音传播经历了附加的陆生，声学屏障导致的声衰减是通过计算路程的长度差而得到的
一旦求得声程差，屏障的衰减就可以仅仅依据所考虑的声音波长或频率来计算
点声源屏障：垂直线
线声源屏障：平行线
为了使屏障有最佳的防噪效用，屏障应设置在靠近噪声源或者靠近需要防护的地点（或建筑物），并完全遮段在被防护地点对干道（铁路或其他噪声源）的视线
屏障限高：英3m，加德4m
一般认为，不值得做低于1m的屏障
设置屏障需要考虑的另一个重要因素是：风荷载、飘雪以及冰冻等气候条件的影响
b. 完全遮断被防护点对声源的视线
c. 隔声效果好
d. 保养费低、不易损坏
屏障与不同地面条件组合的降噪
悬臂式声屏障
结合绿化、土坡
结合建筑景观
附加衰减量
视野遮挡百分数40-65%，附加衰减量3dB
视野遮挡百分数65-90%，附加衰减量5dB
绿化减噪
零星难以提供有效声衰减，应形成整体的“绿墙”
林带宽度不少于10-15m，林带中心树行高度超过10m
树木各组成部分（干、枝、叶）是决定树木减声作用的重要因素
车流噪声经过软质铺装时，距离每增加一倍，降噪量为4.5dB
墙最多20dB，坡地最多降低23dB
森林最多降低10dB
硬质地面并有建筑物降低10dB
草地对火车：距离增加1倍。降低5dB（A）
降噪路面
有空隙的铺面材料（如空隙率达到20%），可减弱行驶中的摩擦噪声。
沥青
多孔材料降噪路面可降噪3-5dB
隔声设计
室内混响声级的降低
ΔLp=10lg(A2/A1)
ΔLp——室内两种吸声条件的混响声声压级差值
A1——室内原有条件的总吸声量
A2——室内增加吸声材料后的总吸声量
这种改进只在房间原有混响时间较长情况下才比较明显
如果把房间原有的硬界面，更换为有效的吸声顶棚地毯，可以使混响声压级降低接近10dB
相邻两室的隔声量公式
R=Lp1-Lp2+10lg(S/A)
公共隔墙是向受声室辐射声音的大隔板，其面积S愈大，辐射的声能越多
受声室里的吸声材料对于透过的声能的反射有减弱作用
修正项S/A反映了所使用的隔墙的特定环境，修正项的数值通常不超过5dB，但是相当重要，对于低频噪声尤其如此
在考虑噪声减噪措施时，必须使透射的声压级低于受声室内的背景噪声级，才不至对受声室的使用引起干扰
总平
普通教室和病房的噪声要求：≤45dB（A）
运动场沿干道布置
演奏厅、空琴房不采用规则的矩形平面
教室外墙到运动场距离：25m
音乐楼到教学区：30m以上
演奏厅空场混响时间：1s（中频500-1000Hz）
练琴房空场混响时间：0.36-0.4s（中频）
总平面按照“闹静分区”原则布置
听力测听室：全浮筑房中房设计
室内降噪
医院建筑的听力测听室内允许噪声级限用于：纯音气导听阈测试法、骨导听阈测听法
室内声屏障的效果取决于屏障表面的吸声量、声源辐射的指向性、声源被屏障环绕的程度
遮挡声源和接受点之间的直达声传播途径，可以降低直达声，其效果取决于屏障的最小尺寸、声源与屏障的距离以及接受点与屏障的距离
屏旁边的开敞情况以及开场处周边的吸声对屏障的效果也有影响
屏障声衰减=直达声声压级-衍射声声压级
混响半径内的接受点，由于靠近声源的屏障反射和屏障衍射效果最小边的衍射，屏障导致的声衰减有所减少，减少的数值3-5dB
声源事的混响声压级决定了两室之间的隔声要求，所以降低室内混响声压级即为了改善使用者所处空间的声环境，也是为了降低传到临室去的噪声
室内界面吸声材料的主要作用：降低反射声控制的混响声场的噪声级（对于直达声与声源距离增加不断衰减的规律没有任何影响）
如果把房间原有的硬界面改成有效的吸声顶棚、地毯等，可以使混响声压级降低接近10dB，即主观上感觉声音减弱1/2
欲使降噪量增加3dB，室内的吸声量要增加1倍，如果要使降噪量增加10dB，则吸声量要增加10倍
吸声降噪改善室内声环境存在着效率递减的规律，即如果室内已经有相当的吸声量，增加更多的吸收并不能取得明显的降噪效用
外挑阳台面底部做吸声处理使噪声在到达建筑外立面前被适当吸收
声屏障可以与吸声顶棚同时使用
声源靠近墙：+3dB 声源靠近房间边缘：+6dB 声源位于房间一角：-9dB
车间降噪：声屏障+吸声板、声屏障+空间吸声体
桥式吊车的空间：水平的吸声板装置在顶棚下与顶棚的间距为：20cm
旅馆客房夜间允许噪声级LA≤40dB（A），引用噪声评价数NR-35的限值，LA-5=NR
建筑隔声
最关键的建筑部位：受到水平振动力作用的墙体
整栋建筑物的共振频率基本上决定于房屋建筑总高度
受声室的声压级将取决于三个因素：公共隔墙的隔声性能、公共隔墙的面积、受声室的总吸收量
计算两室隔声量的公式R=Lp1-Lp2+10lg(S/A)
S/A：修正项，反映了所使用隔墙的特定环境，修正项的数值通常不超过±5dB
公共隔墙是向受声室辐射声音的大隔板，面积S越大，辐射的声能越多
必须使透射的声压级低于受声室内的背景噪声级，才不致对受声室的使用引起干扰
一堵50dB隔声量的墙，占面积1%的孔洞而使隔声量降低20dB
隔声罩带有占面积10%的孔洞：10dB（A） 隔声罩带有占面积1%的孔洞：20dB（A） 隔声罩带有占面积0.1%的孔洞：30dB（A）
隔声设计中首先考虑提高墙体最差部分的隔声量，如缩小或排除门、窗周边的缝隙，对于设在多空（缝）的吊顶下面的隔墙要细心处理
整栋建筑的共振频率基本上决定于房屋建筑总体高度，共振频率的范围一般从10Hz（多层建筑）到0.1Hz（60层或者更高）
钢筋混凝土建筑中，楼板内阻尼很小，因反射、内部阻尼引起的衰减都很少，对于产生低频振动的设备即使装置正确的隔振器，也会引起楼板自身的共振
墙体改为双层，面密度不变，但隔声量明显提高，刚度下降，吻合频率提高
设备降噪
空气调节系统，回送风口的风管可产生声音的横向投射（又称串话干扰）
管道隔音：内壁25mm的吸声衬垫，并在风口处装消声器
卧室卫生间的上下水管最好为铸铁管，避免通过塑料管道的流水因紊流引起管道振动经刚性连接的墙体、楼板辐射传播，在楼下产生的噪声级可达60-65dB（A）
通常将刚性构造改为弹性链接的构造，利用声学的“不连续”抑制噪声、振动再辐射的传播
如果是低频声噪声源，采用不同围蔽结构的隔声间的噪声降低值将比较少
如果隔声间和主体建筑在结构构造上没有刚性连接，则可阻断固体和振动的传播
隔声罩还能隔绝固体声传播
就降低A声级而言： 一般的隔声罩5-10dB； 贴有吸声材料的单层罩10-25dB； 贴有吸声衬垫的双层罩超过25dB
隔声罩带有占面积10%的孔洞：降低值10dB（A） 隔声罩带有占面积1%的孔洞：降低值20dB（A） 隔声罩带有占面积0.1%的孔洞：降低值30dB（A）
隔声罩上如果设有开口，将显著降低其隔声的有效性，对于高频声尤其明显
不设开口、设置装有消声器的开口，或是适当密闭的门
现代化生产车间
地面作隔振处理
墙体：双层石膏板内填岩棉
观察窗：双层玻璃，沿两层玻璃的四周都作吸声处理
穿孔板背后填充岩棉毡，控制室顶棚是穿孔吸声板
窗的吻合频率是2000Hz左右
钢筋混凝土建筑，楼板内部阻尼很小，对于产生低频振动的设备，即使装置正确的隔振系统，也会引起楼板自身的共振，这类问题较普遍
建筑物的吸声降噪
吸声降噪原理
室内界面有足够数量的吸声材料，则混响声的声压级可以得到显著减弱
主要降低混响声，一般降低6~10dB
应用3
在有强反射的室内空间，应使声源远离界面
与声源在房间中部相比： 噪声源靠近一个反射面，噪声级增加3dB； 噪声源在靠近房间边缘，噪声级增加6dB； 噪声源位于房间的一角，噪声级增加9dB
有外挑阳台，可以在阳台底部做吸声处理
声屏障可以与吸声顶棚一起使用
利用声屏障减弱高频噪声，屏障愈高，愈靠近噪声源，其降噪效果愈好
声屏障+吸声板，声屏障+空间吸声体
建筑物隔振与消声
空气调节系统管道除了低于250Hz的低频声外，提供的噪声衰减可忽略不计
隔振器
达到隔振效果：f/f0＞√2
f：激发力的频率
f0：隔振系统固有频率
频率大于隔振系统固有频率
隔振系统的共振频率
f0=5/√d
f0：隔振系统固有频率
d：承受荷载时弹簧的静态压缩量
有时把机器设备安装在较重的机座上，再做弹性隔振处理，以增加总重量，使静态压缩量增加而降低其共振频率
消声器
吸收低频
厚吸声材料、宽通道
吸收高频
薄吸声材料、宅通道
吸收低、高频
厚吸声材料、窄通道
消声器
阻尼消声器
中、高频
多孔吸声材料、阻性材料
抗性消声器
中、低频
管道横断面声学性能突变
复合式消声器
较宽频率
吸声小室
小空间可以做成与建筑物结合在一起的消声器，称为吸声小室
为了阻止高频噪声通过，将吸声小室界面上的气流入、出口错开布置
如果小室的空间容积较大，界面覆盖的吸声材料较厚，当可拓宽对低频噪声的消声降噪
建筑隔振分析
无阻尼的质量-弹簧系统的振动传递比
T=1/[1-(f-f0)²]
T——隔振效率（各镇系统的振动传递比）
f——激发力的频率，Hz
f0——隔振系统的固有频率，Hz
无内部阻尼，f<f0，隔振无效 无内部阻尼，f=f0，振幅加大，危险 内部阻尼大，f=f0，隔振无效 无内部阻尼，f>f0，隔振有效
机械设备安装在隔振机座上组成一个隔振系统，该系统共振频率的计算式为f0=5/√d
f0——系统的固有频率，Hz
d——承受荷载时弹簧的静态压缩量，cm
传过的能量主要决定于激发震动的频率（即设备的扰动频率）与隔振系统的固有频率之比
最重要的是选择隔振系统有合适的固有频率
有时先把机器设备安装在较重的机座上，然后再作弹性隔振处理，以便增加机器设备的总重量，使静态压缩量增加而降低其共振频率
隔振垫：又称减振器，可用橡胶（有所发展）、软木、毛毡、钢丝弹簧（适用范围广）
弹簧上下垫一层毛毡，以免高频振动沿着钢丝弹簧传递
橡胶：小型精密仪器、地下铁道的房屋建筑
几类建筑声环境设计要点及工程实例
1】住宅建筑
1）安静标准
2）声环境设计要点
3）工程实例
2】学校建筑
1）安静标准
2）声环境设计要点
3）工程实例
3】医院建筑
1）安静标准
2）声环境设计要点
3）工程实例
4】旅馆建筑
1）安静标准
2）声环境设计要点
3）工程实例
5】办公建筑
1）安静标准
2）声环境设计要点
3）工程实例
室内音质设计
围蔽空间里的声学现象综述
室内音质设计的基本要求5
合适的响度
声能分布均匀
合适的混响时间及频谱曲线
充分利用早期反射声
消除音质缺陷
声聚焦
回声
颤动回声
有音质要求的围蔽空间3
语言通信用
音乐演奏用
多用途厅堂
满足听闻语言和欣赏音乐
解决思路2
依主要的、经常使用的功能确定适宜的音质标准，在可能条件下兼顾另一类使用要求
使得可以有所需的调节范围，较好满足不同的使用功能
反射声根据延迟时间和强度不同分为
混响声
近似回声
回声
可懂度
许多口语声的可懂度是很低的
在对任何一座厅堂设计时，首先考虑：声源的性质和位置
语言的另一个重要特征是被人们理解的程度，这取决于语言短促的音节系列的清晰程度
可懂度：语言声功率+清晰程度=可懂度
影响语言声功率的因素包括：听众与演讲者的距离、听众与讲演者（声源）方向性的关系、听众对直达声的吸收、反射面对声音的加强、扩声系统对声音的加强以及声影的影响
影响听闻清晰程度起作用的主要因素包括：延时的反射声（其中因延迟时间和强度不同可分为回声、近似回声、混响声）由于扬声器的设置使声源移位、环境噪声、侵扰噪声
语言的可懂度随听者与演讲者的方向性关系而有所不同
在语言可懂度等值曲线上任一位置的语言可懂度是同样好或者同样差
为了使所有听众能有最佳的听闻条件，全部坐席应当布置在该等值线范围内，或者接近于该等值线
但考虑到时限要求，在演讲者背后以及过偏的地带不应布置听众席位
口语的可懂度曲线
SA=15m，听闻满意
SA=15-20m，良好的可懂度
SA=20-25m，听闻不费力
SA=30m，不用扩声系统听闻的极限
直达与反射
考虑到听众的视线要求，在前排最外侧的席位之间的夹角如果不超过140°，则边座听众都可以看清演讲者，如果在前排设有投影屏幕，则角度应限制在125°内。
水平大厅后部席位感到听闻困难的主要原因之一：对直达声能的吸收随着掠过听众席位的排数的增加而增加
挑台地面的升起高度尽可能大些，并对挑台的出挑深度加以限制
直达声和反射声的时差很短时，反射声使语言这种复合频率的声音的声压级增加2-3dB
反射板投射的反射声，将大大有助于中后部席位的听众所接受的声压级
在满足建筑装修的同时，反射板的位置应尽可能低一些，使听众听到的直达声和反射声的时差减到最小
反射板
顶棚较低：顶棚的一部分，用顶棚作为反射面
顶棚过高：顶棚下悬挂反射板
反射板的边长不宜小于3m，以免反射声因反射板边缘的衍射而减弱，反射板应当是平面或接近平面，对于所有频率的声音，反射板的吸声系数都应该很小
可以考虑光滑平面？
直达声和反射声的声程差最好不超过7m
远离声源的反射板用于加强有较长直达声路程坐席的声音，不会出现过长的延时
在大厅顶部的反射板比竖直的反射板效果好，但在阶梯教室里，设置在讲台附近墙面的竖直反射板效果很好
人们对一座厅堂音质的最终判断，决定于大厅对声波的反射作用
比大厅加装反射板更为重要的是设法缩短讲台（声源所在位置）至最后排席位的距离
扩声系统
声功率的增加，很可能也加重了原先音质设计中的缺点，还可能形成双重的声源，使用得当的扩声系统，有助于减少厅堂的某些声学缺陷
最简单的扩声系统：传声器、放大器、扬声器
对扩声系统的要求：适当的频率响应范围、足够的功率输出而不失真
扬声器的布置方式
集中系统
分散系统
立体声系统
在最简单的扩声系统中，扬声器需装置在比听众距离真实声源更远一些的地方，避免出现对声源位置的视觉与听觉感受的矛盾
可使用电子的时间延迟处理，以便对扬声器位置比真实声源更靠近听者的情况进行调整
创造直达声-扬声器扩声的增强声，扩声到达应比直达声晚！
回声
如果引起回声的反射面是弯曲的凹面，将使回声更加明显
对回声的处理
平面：50%作吸声处理或50%作凸面体
凸平面：50%作吸声处理或30%作凸面体
凹曲面：90%作吸声处理或70%作凸面体
人们对回声的察觉，在某种程度上取决于某一反射声相对于另一些反射声的频率与声功率
可闻回声：当反射声相对直达声的延迟达到1/15s或更长（相当于声程差23m或等多），就有出现可闻回声的危险。
近似回声：在一个能够有效地加强口语声的反射声与另一个可以引起明显的回声之间，还可能存在若干反射声，这些是在直达声后延时1/30-1/15s（相当于声程差12m-23m）到达的反射声，将使人们听闻的语言变得模糊。
近似回声往往与其入射角以及别的短延时反射声的声压级有关。
近似回声是由侧墙或比声源位置高很多的界面反射引起的
把可能产生回声的表面做成凸起的形状
利用这些表面提供扩散反射的混响声
将这些界面设计呈某一角度，以便将这些反射声投射到最需要加强的后部席位区域。
混响
混响延时愈长，前一个词（单音节）的混响对后续词（单音节）的掩蔽愈大，如果前一个音节较强，后一个音节较弱，这种掩蔽现象尤为明显
为了使室内有良好的听闻条件，希望在两个音节之间有适当短的混响，语言的可懂度也部分地取决于这种短延时的混响。过长的混响，将使听到的语言模糊。
声功率愈大，房间容积愈大，声音的频率愈高，出现的混响时间愈长。室内的总吸收愈大，混响愈短。
房间共振只对某些频率的混响延时有影响
合适混响时间
合适混响时间：引入了一个新考虑的心理因素，即与空间容积大小有关的合适混响时间，必须是有良好体型设计的围蔽空间，也就是排除对立着的平行反射界面，以防止驻波的产生，考虑人耳对不同频率声音灵敏度的差异。
混响时间只规定了混响的衰减率，而不考虑初始的稳态声压级
混响时间定义未考虑可能出现房间共振以及人耳对不同频率声音灵敏度的差异
空间尺度影响人们对不同功能要求的大厅理想听闻条件的判断
各种使用要求的房间，其合适的混响时间偏离推荐值5%-10%都是常见的
为了有合适的混响，需要控制大厅的容积
歌舞剧院：4.5-7.5m³
话剧、戏剧院：3.5-5.5m³
电影院：4.0-6.0m³
多用途厅堂：3.5-5m³
以自然声为主的话剧院一般不超过1200座，歌剧院不超过1400座（如果以使用扩声系统为主则不受上述限制）
音乐和语言的区别
音量起伏大
频率范围宽
声源展开面积大
欣赏音乐包括
主观感受
数值判断
欣赏音乐主观要求和客观评价量
主观感受
明晰度
明晰度：指听闻乐器奏出地各个声音彼此分开地程度。
明晰度即取决于音乐自身的因素、演奏技巧和意图，也与大厅的混响时间及早期声能与混响声能的比率有关
空间感
早期声
视在声源宽度
大厅侧墙投向听众席的反射声
混响
听闻环绕感
多个界面、所有方向的80ms后到达的混响声
空间感
包括早期声导致的视在声源宽度和混响导致的听闻环绕感。大厅侧墙投向听众席的反射声似乎扩展了声源宽度，使音乐有整体感；来自大厅多个界面、所有方向的80ms后到达的混响声，使听者有被声音环绕的感觉。
适当的响度
建筑设计对听闻响度的影响在：听众与舞台的距离、把早期声反射声到听众席的分布情况和中频混响时间。
听闻的亲切感
亲切感：指感觉演奏音乐所在的空间大小适宜，主要取决于直达声与第一个反射声到达时间之差，也与总的声音能量有关。
温暖感
温暖感：指感受的低音强度，取决于满场条件下低频混响时间与中频混响时间的比率。
数值判断（客观评价量）
欣赏音乐混响时间的要求取决于空间尺度和音乐类型
早期衰减时间
早期衰减时间：表示声音衰减的一个量，是指声源停止发声后，室内声场衰变过程的早期部分从0dB到10dB衰变曲线斜率所确定的混响时间。早期衰减时间与主观判断的混响感相关性比较好。
明晰度
明晰度：指80ms以内到达的声能（包括直达声和早期反射声）与80ms后到达声能之比的对数值。明晰度在欣赏音乐时感觉清晰与混响之间的平衡有关。
围蔽感
围蔽感：指80ms以内到达的侧向声能与在80ms以内到达的总声能之比。这个比值关系到欣赏音乐所感受的空间效果，空间感也与音乐的声压级有关。
总声压级
即声音的强度，与人们判断的响度有关
供语言通信用的厅堂音质设计
1】考虑听者与声源的距离
2】考虑声源的方向性
3】考虑听众对直达声的吸收
4】设置有效的反射面
5】选用扩声系统
6】避免出现声影区、回声
7】选择合适的混响时间
8】排除噪声干扰
音乐厅设计应考虑的基本方面
1）音乐厅的规模、形状和容积
决定混响时间的重要因素：容积
从音质要求考虑，采用显著改变大厅容积的方法最为合理
顶棚的平均高度决定大厅的容积
在尺度较小的情况下，观众厅的形状没有明显影响，但当容众超过1000人时，大厅的平剖形状对欣赏音乐有重要影响。
一般认为，如果大厅容众数超过2000人，就很难保证整个听众席区域有良好的音质。空间尺度过大，势必将减少甚至失去对听众席有用的声反射面，从而减少对明晰度起作用的在80ms内到达的声音，还因为大空间对声能的吸收降低了声压级。
矩形平面大厅能够提供比较多的反射声（包括早期侧向反射声），扇形平面则相反
音乐厅：矩形平面
矩形平面：优听众席早期侧向反射声较强，方向性好、缺宽度≥30m，前中区缺少早期侧向反射声。适合：中小型厅堂
剧院：马蹄形平面
多边形平面：用声线分析来确定平面，适合视听要求较高的中小型厅堂曲线形平面：易出现声学缺陷、改进方法：后墙扩散处理或做吸声
扇形平面：优最远视距短，容量大、缺弧形面造成声聚焦、适合大型厅堂、改进：可破面处理
音乐厅：建议每座容积10㎡，在任何情况下，每座容积不应少于7㎡
演奏台面积宜控制在200㎡
2）早期反射设计
音乐厅设计除了重视一般的混响声之外，还着重研究探讨为听众提供适合的早期反射声
早期反射声对明晰度、亲切感、响度有重要影响
侧向反射：是指到达听众左右耳的声音存在时间和强度的差别。
来自侧墙的较强的早期反射声，有助于增加对声音的环绕感
3）挑台设计
建议挑台的出挑深度不超过其开口高度
4）演奏台（舞台）设计
音乐罩：为乐器演奏者提供早期反射声，使他们自己及演奏者之间能够相互听闻，有助于将反射声（主要是低频声）投射到听众席区域，将乐队的演奏与舞台上部及背后的声环境隔离，并与音乐厅其他部分的建筑环境协调，使音乐罩所围合的空间成为观众厅空间的组成部分，使演奏者感觉到听众的联系
音乐罩的材料应比较坚硬，面密度有20kg/㎡，以免对低频声的吸收
木材有助于对音乐的温暖感
某些情况下帘幕可以消除来自特定界面的延时过长的反射声，此外，可改变的声吸收（即增加的吸声量）会使仅仅是自然声的口语声和音乐的声压级有所减低，也会使早期反射声能有所减弱
现代音乐厅围护结构通常采用重质材料的原因：1.厚重材料可有效阻断外界噪声 2.材料能按预定的方向有效反射声音
顶棚面采用面密度大的反射板，表面对低频声过多的吸收，保证良好的混响频率特性
tips
电影院
从银幕扬声器发出的直达声，与任何界面的任何一次的反射声到达观众席的时差都不应超过40ms，相当于直达声和反射声的声程差为13.6m
电影院观众厅内各坐席间声压级最大值和最小值之差不超过6dB，最大值与平均值之差不超过3dB
体育馆
体育馆比赛大厅以保证语言清晰为主，不得出现回声、颤动回声、声聚焦等音质缺陷
播音室
播音室音质指标：混响时间、声扩散
播音室的混响时间一般取0.3-0.4s，以满足清晰度的要求
希望播音室的噪声水平达到NR-25，大致相当于30dB（A）
播音室避免低频范围出现的驻波，避免采用简单整数比，吸声材料采用“补丁式”的分布，在界面上设置不规则形状的扩散体，改善室内声音分布的情况
歌舞厅
歌舞厅扩声系统声压级正常不超过96dB，短时间最大应控制在110dB以内
审判庭
审判厅出席人数少时混响时间1s，噪声控制在NR-30到NR-35
多用途厅堂音质设计
1】可变的大厅容积
2】可改变的声吸收
3】可改变的反射、扩散及吸声体
4】设置与大厅在声学上耦合的混响室
声学模型
水波模型试验
比较声波在三维空间里的传播特征
光波模型试验
针对高频声波
声线跟踪
能量束
计算机模型
缩尺模型，则频率提高为响应的倍数
1：10的模型，时间减为1/10，频率为10倍
模型中使用相对湿度3%的干空气或氮气解决对高频声的吸收问题
建筑措施
明晰度
强而均匀的直达声+界面提供的短延时反射声
平衡的投射
由舞台（演奏台）至听众席反射的选择控制
演奏的内聚性
舞台（演奏台）上反射的控制
无回声干扰
后墙反射的控制
强的围蔽感（空间感）
侧墙反射的控制
混响声级和延时率
大厅内吸声材料的分布
扬声器的布置方式3
集中系统
分散系统
立体声系统
室内音质设计的设计步骤5
1.总图布置和各种房间的组合
2.满足观众厅容积
3.体型设计
4.噪声控制设计/混响时间设计/声压级计算/扩声系统设计
5.施工中的测试与调整
室内音质设计的内容5
大厅容积设计
保证足够的响度，保证合适的混响时间
体型设计
噪声控制设计
混响时间设计
扩声系统设计
针对自然声演出大厅的体型设计3
充分利用直达声4
控制观众厅长度（歌舞剧场最远视距小于33m，话剧和戏曲剧场小于28m）
舞台深入观众厅
控制观众厅宽度
地面有足够升坡（视线升高值12mm）
争取和合理分布早期反射声4
前次反射声界面位置的确定
利用声线作图，遵循和光相同的反射定律
早期反射声：语言声50ms，音乐声80ms
平面形状对早期反射声的影响
体型设计不合理导致观看条件较好的中前区缺乏早期侧向反射声
观众厅后墙不宜做成糊墙，吊顶不宜做成穹顶或弧形面，以避免声聚焦
天棚设计
对于自然声演出大厅，接近台口天棚设计成反射面，而后部天棚常作为扩散处理
解决反射与混响时间矛盾可采用浮云式反射板
侧墙设计
增加侧墙反射声覆盖面舞台
使声场均匀，频响特性好2
提高声场扩散度3
a.不规则几何体型
b.通过室内界面的起伏或扩散
c.吸声材料与反射材料间隔布置，利用两种材料交界处的相位差异，引起波干涉，从而改变射声方向
几何形扩散体尺寸应与入射声波的波长相当，有圆柱、球切面、三角锥、三角柱、矩形柱等截面形式
声学缺陷的防止
回声
产生
天棚、后墙、挑台栏板
处理3
吸声处理
控制反射面到声源距离
扩散处理
对反射面做护散吸声处理
墙面倾斜处理
调整反射面角度
颤动回声
产生
平行墙面之间
处理
控制平行壁面距离
两对表面作大于5°夹角
使反射面不平行
对反射面作扩散、吸声处理
声影
1）使观众区都在扩散区内
2）按照规范，控制楼座下开口高度与跳台深度的比例
沿边反射
1）调整反射面角度
2）对反射面作扩散、吸声处理
声聚焦
产生
凹曲面
处理2
吸声处理
扩散处理
吸声材料类
多孔吸声材料 (中高频)
物理特性
原理
材料具有大量内外联通的微小间隙和连续气泡，因而具有通气性。摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能
吸声频响特性
中高频吸声量较大，低频吸声量较小
影响因素8
空气流阻
材料越厚越密实，流阻越大、透气性下降、吸声性能先上升后下降
孔隙率
材料中的空气体积/总体积
材料厚度
厚度增加，低频吸声性能改善，频率较低时，单纯依靠增加厚度不合理，使用中存在最佳厚度
材料的表现密度
密度增加低频吸声性能，频率较低时，单纯依靠增加密度不合理。密度增加到一定程度吸声系数反而下降，使用中存在最佳密度
材料背后的条件（空气层）
统一多孔材料由于背后增加了空气层，可以使低频声吸声系数有所增加
饰面的影响
选用适当的饰面处理以防止表面开孔被堵塞
必须透声，网、布、<0.05mm膜、穿孔率>20%穿孔板
声波频率和入射条件
多孔材料的吸声系数随声波频率的提高而增加，垂直入射和无规则入射的情况下测出的吸声系数不同
吸湿吸水的影响
一般趋势是，随含水量增加，首先降低了对高频声的吸声系数，继而逐步扩大其影响范围
人话
多孔吸声材料均使用棉来解释
自身吸声性能：1.空气空腔特性（决定中高频）-2.材料特性（影响中高频）-3.背后空气层厚度（影响低频）
空气流阻：材料厚度影响材料层空腔空气流通性，厚度上升，空气流通性降低，热能损耗增多，吸声性能上升，继续增厚失去空气层，吸声性能重新下降
材料厚度：厚度上升，空气流通性下降，吸声性能提升，厚度继续上升，失去空气层，失去吸声性能
表面密度：密度增加，线性材料趋于面性材料，不影响空气流通，中高频不变，低频吸声性能增加
背后空气层：空腔厚度上升，频率下降，对空气层的吸声性能考虑其封闭空间内的空气层厚度（多孔吸声材料的空腔单元极小，适合吸收中高频、短波的空气声）背面的整体空腔，适用于低频、长波的空气声，多孔吸声材料配合空气层，形成中低高频的吸声特性
声音频率：中高频吸声量大，因为空气对高频（一般2000Hz以上）的吸声性能本来就不差，空气对低频声基本不衰减，此外多孔吸声材料表现出线型的吸声材料特性，线型材料厚度极小，对应波长短
声音频率：空气中低频声衰减程度非常小，次声波可绕地球几圈，而空气对1000Hz以上的声吸收不可忽略
含水量增加，增加空腔空气湿度和密度，表现同材料层，密度增加，整体倾向于表现低频吸声
薄膜吸声结构 (中频)
物理特性
吸声频带
中频
吸声材料
皮革、人造革、塑料薄膜、帆布
影响共振频率因素
张力↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
人话
所有薄膜吸声结构用塑料薄膜解释
自身吸声性能：1.材料特性（结合空气层成为中频）2.空气层厚度（低频）两者的作用是同步考虑不可分割的
自身特性：材料层薄膜塑料厚度极小，相对多孔吸声材料的线型特点，演变成面型，整体吸声从中高频演变为中频
面密度：面密度上升，面性材料演变为金属板的体型材料，整体频率下降
张力：张力越小，面密度趋势越大，薄膜越趋向于薄板，吸声频率范围下降
空腔厚度：空腔厚度上升，频率下降，对空气层的吸声性能考虑其封闭空间内的空气层厚度，（多孔吸声材料的空腔单元极小，适合吸收中高频、短波长的空气声）空气层厚度变大，整体波长频率下移
薄板吸声结构 (低频)
物理特性
吸声频带
低频
吸声材料
塑料板、石膏板、木纤维板、金属板、GRC、GRG
影响共振频率因素
劲度↓，面密度↑， 空腔厚度↑，频率↓
人话
所有薄板结构使用金属板解释
自身特性：金属板自身的共振频率很低，次声波能够引起金属板剧烈共振，导致飞机解体
自身特性：金属板相对薄膜，通过自身属性对空气声隔声的干预强得多，表现出了低频的特性
面密度：面密度越高，金属密度越大，金属板的吸声频率就越偏低，金属影响占比变大
面密度：薄膜和薄板的一大差别是薄膜的面密度低，从薄膜到薄板，吸声频率下降，薄板密度变大、吸声频率继续下降
劲度：金属板的劲度下降，面密度趋势越大，材料层厚度越大
空腔厚度：空腔厚度上升，空气层厚度变大，整体波长频率下移
穿孔板吸声结构 (中频)
物理特性
吸声频带
中频
吸声材料
穿孔的塑料板、石膏板、木纤维板、金属板
影响共振频率因素
板厚度↑，孔径（>>波长）↑，穿孔率↓， 空腔厚度↑，频率↓
人话
金属板打孔成为穿孔板
板厚上升，空腔厚度上升，频率下降，原理同薄板吸声结构
孔径：大孔径补充金属板失去的中频特性，大孔径允许波长较长的声音进入空气层，孔径越大，波长越长，频率越低
穿孔率：穿孔率上升，材料表现处线型体质，整体频率上升，穿孔率下降，材料回归金属薄板，整体频率下降回归低频
微穿孔板吸声结构 (中低高频)
物理特性
吸声频带
中高低频
吸声材料
微穿孔的塑料板/片、金属板、有机玻璃板/片孔径＜1mm 穿孔率1%~3%
人话
微穿孔板只能通过波长短的中高频声
微穿孔板保留金属薄板的特性，在低频基础上增加中高频
阻尼消声器
中、高频
在里面加了多孔吸声材料
抗性消声器
中、低频
整体偏硬，类似金属板，金属薄膜，中低频
复合式消声器
较宽频率
就是全功能消声器
响度（1000Hz纯音）
人耳听闻特性
响度级（1000Hz纯音）
A计权：倒置40方等响曲线
C计权：总声压级
声压级
纯音声源
声功率
声强
声压