1、声学计算公式大全当声波碰到室内某一界面后(如天花、墙),一部分声能被反射,一部分被吸收(主要是转化成热能),一部分穿透到另一空间。 透射系数: 反射系数: 吸声系数:声压和声强有密切的关系,在自由声场中,测得声压和已知测点到声源的距离,就可计算出该测点之声强和声源的声功率。 声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下限: p=2*10-5N/m2为0dB能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB听觉上限: P=20N/m2为120dB 1、声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下限:
2、 p=2*10-5N/m2为0dB能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB听觉上限: P=20N/m2为120dB 2、声功率级Lw 取Wo为10-12W,基准声功率级 任一声功率W的声功率级Lw为: 3、声强级: 3、声压级的叠加 10dB+10dB=? 0dB+0dB=? 0dB+10dB=? 答案分别是:13dB,3dB,10dB. 几个声源同时作用时,某点的声能是各个声源贡献的能量的代数和。因此其声压是各声源贡献的声压平方和的开根号。即: 声压级为: 声压级的叠加 两个数值相等的声压级叠加后,总声压级只比原来增加3dB,而不是增加一倍。这个结论对于声强级和声功率级同样适
3、用。 此外,两个声压级分别为不同的值时,其总的声压级为 两个声强级获声功率级的叠加公式与上式相同 在建筑声学中,频带划分的方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离的划分频带,而是以各频率的频程数n都相等来划分。 声波在室内的反射与几何声学3.2.1 反射界面的平均吸声系数 (1)吸声系数:用以表征材料和结构吸声能力的基本参量通常采用吸声系数,以表示,定义式: 混响室界面全反射,声能在声音停止后,无限时间存在。 普通厅堂房间等 界面部分反射,声能在声音停止后,经过多次反射吸收,能量逐渐下降。 消声室 界面全吸收,声能在声音停止后,完全没有任何反射吸收,在接触界面后,声能立即消失。 材料和结构的吸声
4、特性和声波入射角度有关。 声波垂直入射到材料和结构表面的吸声系数,成为“垂直入射(正入射)吸声系数”。 这种入射条件可在驻波管中实现。其吸声系数的大小可通过驻波管法来测定。 当声波斜向入射时,入射角度为,这是的吸声系数称为斜入射吸声系数, 。 建筑声环境中,出现垂直入射和斜入射的情况较少,而普遍情况是声波从各个方向同时入射到材料和结构表面,如果入射声波在半空间中均匀分布,则称这种入射情况为“无规则入射”或“扩散入射”。这时材料和结构的吸声系数称为“无规则吸声系数”获“扩散吸声系数”, 这种入射条件是一种理想的假设条件 ,在混响室内可以较好的接近这种条件,通常也是在混响室内测定“扩散吸声系数”
5、某一种材料和结构对于不同频率的声波有不同的吸声系数。工程上通常采用125,250,500,1000,2000,4000 Hz六个频率的吸声系数来表示某一种材料和结构的吸声频率特性 。有时也把250,500,1000,2000Hz四个频率吸声系数的算术平均值(取为0.05的整数倍)称为“降噪系数”(NRC),用在吸声降噪时粗略的比较和选择吸声材料。 2)吸声量:用以表征某个具体吸声构件的实际吸声效果的量,它和构件的尺寸大小有关,对于建筑空间的围蔽结构,吸声量A是: 如一个房间由n面墙(包括顶棚和地面): 对于在声场中的人(如观众)和物(如座椅)、或空间吸声体,其面积很难确定,表征它们的吸声特性,
6、有时不用吸声系数,而直接用单个人或物的吸声量。当房间中有若干个人或物时,他(它)们的吸声量是用数量乘个体吸声量,然后再把结构纳入房间总的吸声量中。 房间的平均吸声系数:房间的总吸声量和房间界面面积的比值: 混响时间Reverberation Time( RT ) 混响和混响时间是室内声学中最为重要和最基本的概念。 混响,是指声源停止发声后,在声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声形成的声音的“残留”现象。这种残留现象的长短以混响时间来表示 。 3.3.1 什么是混响时间? 衰减过程即为混响时间,室内总吸声量越大,衰减越快,室容积越大,衰减越慢。 室内声场达到稳态后,声源突然停止发声,室内声压
7、级将按线性规律衰减。衰减60dB所经历的时间叫混响时间T60,单位S。 实际的混响衰减曲线。 由于衰减量程及本底噪声的干扰,造成很难在60dB内都有良好的衰减曲线,因此有时取T30或T20代替T60。 3.3.2 赛宾(Sabine)公式 赛宾是美国物理学家,他发现混响时间近似与房间体积成正比,与房间总吸声量成反比,并提出了混响时间经验计算公式赛宾公式。 3.3.3 伊林(Eyring)公式 在室内总吸声量较小(吸声系数小于0.2)、混响时间较长的情况下,有赛宾的混响时间计算公式求出的数值与实际测量值相当一致,而在室内总吸声量较大、混响时间较短的情况下,计算值与实测值不符。 在室内表面的平均吸
8、声系数较大(大于0.2)时,只能用伊林公式计算室内的混响时间。 利用伊林公式计算混响时间时,在吸声量的计算上也应考虑两部分(1)室内表面的吸声量(2)观众厅内观众和座椅的吸声量(有两种计算方法:一种是观众或座椅的个数乘其单个吸声量;二种是按观众或座椅所占的面积乘以单位面积的相应吸声量。 3.3.3 伊林(Eyring)公式(伊林-努特生公式) 赛宾公式和伊林公式只考虑了室内表面的吸收作用,对于频率较高的声音(一般为2000Hz以上),当房间较大时,在传播过程中,空气也将产生很大的吸收。这种吸收主要决定于空气的相对湿度,其次是温度的影响。在计算混响时间时,考虑空气的吸收: 4m:空气吸收系数,空
9、气吸收=4mV当频率取=2KHz时,一般地,4m与湿度温度有关,通常取相对湿度60%,温度20时,其值见下表: 计算RT时,一般取125、250、500、1K、2K、4K六个倍频程中心频率,求出各个频带的混响时间 空气吸收系数4M值 (室内温度20度) 频率(Hz) 室内相对湿度 30% 40% 50%60% 2000 4000 6300 0.012 0.038 0.084 0.010 0.029 0.062 0.010 0.024 0.050 0.009 0.022 0.0433.3.4 混响时间计算的不确定性室内条件与原公式假设条件(一、声场是一个完整的空间;二、声场是完全扩散的)并不完全
10、一致。1)室内吸声分布不均匀 ; 2)室内形状,高宽比例过大 ,造成声场分布不均匀,扩散不完全 计算用材料的吸声系数与实际情况有误差,一般误差在10%15% 计算RT的意义:1)“控制性”地指导材料的选择与布置。2)预测建筑厅堂室内的声学效果3)分析现有的音质问题 3.4 室内声压级计算及混响半径 (一)当室内声源声功率一定时,稳态时,在室内距离为r的某点声压级可以计算,室内稳态声压级的计算公式为: 公式前提: 1)点声源2)连续发声3)声场分布均匀 Q-是指向因数,其取值见下表: (二)混响半径: 根据室内稳态声压级的计算公式,室内的声能密度有两部分组成: 第一部分是直达声,相当于 表述的部
11、分;第二部分是扩散声(包括第一次及以后的反射声),即 表述的部分。在离声源较近处 直达声大于扩散声在离声源较远处 扩散声大于直达声混响半径 在直达声的声能密度与扩散声的声能密度相等处,距声源的距离称为“混响半径”,或“临界半径吸声量或吸声系数的测量: 1、混响室法 其中:V -混响室体积 ; S- 材料表面积; n -吸声体个数; T1-空室混响室混响时间; T2-放入材料后混响时间。 2、驻波管法: 利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压Pmax和极小声压Pmin推导出0 3、 T 和 0 的值有一定差别, T是无规入射时的吸声系数, 0是正入射时的吸声系数。 工程上主要使用T 对于穿孔
12、板吸声结构,板后空气层可划分为许多小空腔,每一个开孔与背后一个小空腔对应,是许多并联的亥姆霍兹共振器。 计算穿孔板吸声结构共振频率的公式 在设计时,根据主要吸收频率,确定共振频率。在共振频率附近有最大的吸声系数,离之越远,吸声愈小。 建筑中的吸声降噪 1、吸声降噪的原理: 工厂车间或大型厅堂内,若内表面为清水砖墙、抹灰墙面,地面为水泥或水磨石地面,在房间内部,人听到的不只是由声源发出的直达声,还会听到大量经各个界面多次反射形成的混响声。 在直达声与混响声的共同作用下,当离开声源的距离大于混响半径时,接收点上的声压级要比室外同一距离处高出1015dB。 如在室内顶棚或墙面上布置吸声材料或吸声结构
13、,可使混响声减弱,这时,人们主要听到的是直达声,那种被噪声“包围”的感觉将明显减弱。这种利用吸声原理降低噪声的方法称为“吸声降噪”。 Q-是指向因数,其取值见右表: 二)混响半径: 1.根据室内稳态声压级的计算公式,室内的声能密度有两部分组成: 第一部分是直达声,相当于 表述的部分;第二部分是扩散声(包括第一次及以后的反射声),即 表述的部分。 在离声源较近处 -直达声大于扩散声在离声源较远处 -扩散声大于直达声 2、吸声降噪量的计算 距声源 r 米处的声压级与直达声和混响声的关系是如下式: 如进行吸声处理,则处理前后该点的声级差(或称降噪量)为 进行吸声处理的降噪量: 3、吸声降噪的设计步骤 目前,国内外采用“吸声降噪”方法进行噪声控制已非常普遍,一般效果约为610dB。
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1