名师精编优秀资料第一章声学基本知识教学目的：第一章的教学目的是，掌握声学中相关基础知识，使学生能理解噪声控制、音质设计的原理与方法。 同时也为今后提高建筑声学的理论与实际问题处理能力，再学习建立良好基础。教学内容：声的概念及描述，声的传播规律，声的反射与吸声系数，声的绝对计量。教学重点： 声概念、反射定律的空间意义、 吸声系数、级的定义与运算、 倍频带与 1/3 倍频带、A 声级、时差效应、稳态声压级、混响时间、房间声学固有频率、各类吸声材料的特性及影响因素。教学方式：讲解、范例、练习。12 学时：教学目的：建立声的基本概念、声的基本描述方法。教学内容：声的概念及描述，声的传播规律，声的吸声系数，声的绝对计量。教学重点：“相位”强调该物理量在振动与声学中确定运动状态的重要性。“声存在条件”强调噪声控制中各类控制措施的基本原理。“声线”强调是描述声传播规律的工具。平剖面图中的使用它表达设计思想。“吸声系数”以所在空间角度，强调定义除去反射的被认为吸声。名师精编优秀资料“声压”选择声波所在空间便于测量的物理量来描述“声”。板书内容： 11 声的描述与传播一、 声的定义1、振动概念：1）状态cos()oyAt（位移、速度、加速度）强调质点运动状态的描述是由位移y、速度 v、加速度 a同时表达。运动状态相同必须是这3 个量不仅数值相等，是矢量方向也必须相同。振动曲线表达一个质点在不同时刻的运动状态，以曲线上波幅与波节点说明。2）相位（ot） ：质点的运动状态由（ot）所决定。将物理量ot定义为相位。强调相位是振动与声中非常重要的物理量，对它们的叠加具有决定性意义。3）完全振动：振动时将所有运动状态经历一遍的过程称为进行了一次完全振动。4）频率f：定义：质点在单位时间作完全振动的次数称为振动的频率。单位：赫兹Hz2、声的定义：以扬声器的纸盆振动为例。说明纸盆的振动状态是通过空气介质将它传递到人的耳膜，人方能接收到信息。由此说明声是弹性介质中振动由近及远的传播过程（振名师精编优秀资料动能量的传播过程）。3、存在条件：（教学重点）由声传递过程得出需要条件，是“源与载体” 。1）声源：即振动源。无振动即无声存在。2）介质：弹性介质，无介质亦无振动状态的传递，无声波。4、声与振动的区别通过“单摆”与“声信息传递”对比说明振动与声的区别与联系。强调它们都是机械运动。1）单个与无数个：振动可以是单个质点，声波必须是若干质点。2）能量保守与传递：振动能量保守，声波传递振动的能量。二、 声的描述讲述对声过程的不同描述方式对应于不同的角度与问题。1、几何描述：1）波阵面（平面、柱面、球面） ：声传播中相位相同点的轨迹。2）声线：声源发出代表声能传播的曲线。强调它是一个分析声传播的工具。2、物理量描述：1）频率f：声源的振动频率就是声波的频率。单位：赫兹Hz2）波长：声传播中相邻的相位相同的点质间的距离。单位：米m3）声速v：声（振动）单位时间传播的距离。单位：/m s，3310.6c名师精编优秀资料三、 声的传播对中学物理与波传播知识的回顾与提高。1、绕射与反射：1）现象：障碍物后能听见声，障碍物前听闻响度增大。2）定义（绕射、反射）：绕射：声传播过程中能够绕过障碍物继续传播的现象。反射：声传播到介质分界面时，部分声波返回原介质的现象。3）条件： a 尺度与波长相对大小b 声阻抗改变（小、大、突变）4）反射定律：共 3 条，强调空间意义。（教学重点）5）典型反射面：平面、凹面、凸面。强调它们在建筑室内空间的运用。2、透射：1）现象：在完全封闭的隔墙外能听见声。2）定义：声能够透过障碍物继续传播的现象。3、声传播中的能量分配1）能量守恒orEEEE，2）反射系数/rorEE3）透射系数/oEE4）吸声系数0rooEEEEEE。（教学重点）强调以所在空间位置对观察问题的立场。强调围护结构对室内的声学贡献。名师精编优秀资料4、声干涉：声场中的起伏现象。5、声折射：声在大气中的弯射。6、介质吸收：介质对传播过程中的声的能量消耗。 12 声的计量讲述对室内声环境的控制必须进行定量的描述。所选物理量必须是易测量、 有实用价值。一、 绝对计量1、声能密度D1）定义： 声场中单位体积的声能量。符号：D单位：3/J m焦耳每立方米。2）特点：标量。3）运算：12DDD2、声强I1）定义：单位时间通过垂直于声传播方向上单位面积的声能量。2）特点：矢量。符号：I，单位：瓦每平方米2/w m3）运算：12III3、声压p1）定义：opPP声波存在时压强与无声波时压强间的差值。符号：aP单位：帕斯卡2）特点：标量。3）分类（测量）瞬时、峰值、有效值名师精编优秀资料4）量间关系：ID C，2pIc，22pDc5）运算：由能量相加12DDD推导出声压运算规律加法22212ppp，减法22212ppp，平均2212()2ppp34 学时教学目的：理解声的相对计量、掌握其运算法则。理解声源的三个重要特性，理解人耳的听闻特性。教学内容：声压级的定义，级的能量与算术运算法则。声源的能量特性与频谱特性。教学重点：级的相对计量意义，以基准声压作为比较的起点。级的运算法则存在能量运算与算术运算法则。要求在实际问题中能正确选择相对应的、合适的运算法则。倍频带与 1/3 倍频带（ ISO 划分）是建声、电声中最常用的频段划分。板书内容：二、 相对计量级的引入：声的特征量变化范围大计量不方便；人耳感觉特性与其对数成比例。1）声压级pL，22010lgppLp，基准声压：502 10apP（可听阈）名师精编优秀资料2）声强级IL，10lgIoILI，基准声强：12210/oIw m（可听阈）3）IL与pL 的关系：40010lgIpLLc，三、 级的运算（教学重点）实际问题中提出多个声源发声时相关的计量问题，如70dB 与 70dB 的声叠加问题。用声压运算22212ppp按级的定义推导级的运算法则。1、分贝相加：1210101010lg101010nLLLL相同相加：110lgLLN2、分贝平均：12101010110lg101010nLLLLN3、分贝相减：21010110lg 1010LLL例：用 80dB 与 70,71,72 80dB 的 2 个声级的叠加结果得出级运算的以下结论。4、运算特点：1）不同声压级叠加，总声压级较其中大者的增加值3dB。2）两个声压级间差值 10dB（15dB）以上，总声压级较大者的增值 0.5dB。实际问题中的意义是：较小声级可忽略不计。即对“干扰与不干扰问题。”的判断。5、能量运算与算术运算（教学重点）1）能量相减与算术相减能减：两个声音同时发声pL，其中一个单独发声为1pL求另一个单独发声时的声压级2pL。名师精编优秀资料算减：两个声音单独发声各是1pL，2pL求两个声音的差值。例：90dB 与 70dB 算术： 907020dB能量：9710lg 101089.9590pLdB，两者相差 70dB ， 107倍不可混淆。2）能量平均与算术平均（教学重点）能均：不稳定噪声起伏较大无确定值，需用一个数值表达用能量平均。算均：对某一种或一类产品抽样若干，分别单独进行测量各样品的噪声值，用算术平均得到此产品的噪声代表值。例：90dB，0dB，0dB，0dB 四个声音的平均值。能量：9000010101010101010101082.98834pLLgdB。算术：9000022.54pLdB在一些问题中能量运算与算术运算其结果差异很大不可混淆。 13 声源特性一、 能量特征1、 声功率W 1) 定义：声源在单位时间内所辐射的总声能量。单位：瓦W。2) 声强与声功率关系：WIS名师精编优秀资料3）声强平方反比率（自由声场） ：24WIr4）运算：12WWW2、 声功率级WL1） 定义：10lgWoWLW，基准声强：1210oWw2） 运算：按级的运算法则。二、 频谱特征1、 纯音与复合声：定义：单一频率的声音。若干纯音的组合。2、 频谱1） 定义：组成复合声的所有频率或频带的声压级（或其它声学量）表示为频率的函数分布图形或列表。2） 种类：线状谱、连续谱3） 组成：基频、分音、谐音。3、 频程与频带（教学重点）1） 倍频程与 1/3 倍频程：122nff，11322kff。,1,2,3n k正整数。2） 频带：频率上限1f与频率下限2f间的所有频率。中心频率f中12ff。3） ISO 标准。教材 p275 表 104 56 学时教学目的：使学生理解辐射、接收声能均有指向性问题及意义。名师精编优秀资料使学生理解并掌握人耳听闻特性中的响度、时差、方位、声掩蔽与厅堂音质相关的重要性。教学内容：声源指向性。响度级的引入、意义， A 声级的定义与意义。时差效应、方位感、声掩蔽。教学重点：“ A 声级”的定义，此计量的实际意义。“时差效应”强调判断不同延时的反射声对人耳听闻所起到的不同作用。“双耳效应”强调电声系统中音箱位置对听闻的重要性。“声掩蔽”强调背景噪声对听闻的干扰与听觉损伤。强调人耳听闻特性在厅堂声学设计中的指导意义。板书内容：三、 指向特征1、 定义：声源辐射声能是空间方位的函数，此属性称为指向性。2、 表达：1） 指向性因素22pQp。2） 指向性指数ppDILL。用球面图形表达，分析定义。定义中的均值为算术平均值。3、 影响因素1） 声源尺度与间的比例：高频指向性强，低频指向性弱。2） 空间位置影响：角：棱：面：空中8：4：2：1 名师精编优秀资料 14 人耳听闻特性一、响度级1、 等响曲线1） 现象：频率不同，强度不同，感觉不同。2） 测定：对象、环境、方法。3） 定义：听者认为响度相同的纯音的声压级与频率间的关系曲线。4） 意义：判断不同频率的声音在“响”的感觉上的级别。2、 响度级1） 定义：等响的 1KHz 纯音的声压级2） 特点： A、低频迟钝，高频敏感。B、低响度级曲线陡峭，高响度级曲线平缓。C、10 方变化不一定是10 倍能量的变化。D、可听阈 4.2 方。3、 A 声级（教学重点）声学测量仪器模拟人耳的感觉特性，表达人对声的感觉大小使用等响曲线。1） A、B、C 计权： 40、70、100 方等响曲线倒置作为仪器的灵敏度曲线。2） A 声级： 40 方等响曲线倒置作为计权曲线所测得的声级。p273 图 1015 二、时差效应1、 现象：两个声音先后到达因其时差不同，会有完全不同的感觉。名师精编优秀资料2、 定义：两个声音先后到，如果时差在50ms 以内感觉是一个声音仅是响度与音色不同。响度变大，音色更好。3、 规律：时差固定，强差越大干扰越小：强差固定，时差越大干扰越大。4、 意义：判断迟到的声有益还是有害。 （早期反射声与回声的判别）三、双耳效应1、 方位感：双耳判别声源方向与远近的能力。2、 判断因素：强度差、时间差、相位差、3、 定位特点：1） 水平面灵敏3 52） 垂直面迟钝66； 10 20（新观点） 。4、 意义：声像统一问题电声系统扬声器的布置方式。四、掩蔽效应1、 声掩蔽：一个声音的存在使另一个声音的听阈提高的现象。2、 掩蔽量：发生声掩蔽时听阈提高的分贝数。3、 特点：低频掩蔽范围宽，高频掩蔽范围小；声级高掩蔽量大。4、 意义：耳聋问题；主观听闻失真（主观感觉音质改变）。名师精编优秀资料78 学时教学目的：使学生对声波在室内增长稳态，衰减的过程，矩形空间中的简正振动认识与理解。并能运用于实际工程设计。教学内容：室内声场的组成，稳态声压级，混响时间公式，室内简正频率的分布与数量，简并现象及其消除措施。教学重点：“室内稳态声压级公式”强调统计声学对指定位置声级的估算。“混响时间公式”强调建筑声学第一指标的重要性及计算方法。“简并现象”强调简并（声染色）对室内声场的影响，及消除手段。板书内容： 15 室内声学原理一、声的增长与稳态声压级1、室内声场的组成1） 直达声：从声源直接辐射到接收点的声音。2） 反射声：从不同介质分界面反射来的声，或除直达声以外的所有声。3） 混响声：声源停止后由多次反射或散射而延续的声。2、特征量