11.1-建筑聲學基本知識-2009版_第1頁
已閱讀1頁,還剩32頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、第三篇 建筑聲學,第11章 建筑聲學基本知識,教學時數:2學時教學目的與要求: 要求學生掌握聲學建筑的發(fā)展歷史,掌握建筑聲學的基本知識,掌握聲音的計量單位,了解人的聽覺特點。教學重點: 建筑聲學的特點,計量單位,聽覺特點。教學難點: 計量單位,聽覺特點。本章主要閱讀文獻資料(要求有3本或3篇以上): 1、柳孝圖 著《建筑物理》,中國建筑工業(yè)出版社,2000年6月版 2、劉加平 編《建筑物理》,中國建筑

2、工業(yè)出版社, 2000年12月版 3、秦佑國王炳麟編《建筑聲環(huán)境》(第二版),清華大學出版社1999.8版,引言 一、建筑設計與聲學設計的關系: ● 相輔相成:,首先,為了滿足聲學的新的特殊要求----建筑師創(chuàng)造新穎的方案,從而得到卓越的建筑造型和音質效果;,其次,原先建筑的聲學效果不佳----通過聲學家的改造而突破困境。 例:皮爾斯學校體育館,● 專家講評 馬大猷院士: 一座廳堂要達到良好的音質效

3、果,需要水平高的建筑師和聲學家的密切配合,并創(chuàng)造性的發(fā)揮水平。建筑師要懂得一些聲學并尊重聲學家,聲學家要懂一些建筑并尊重建筑師。,● 建筑聲學 研究與建筑環(huán)境有關的聲學問題的科學:它的基本任務是研究室內聲波傳輸的物理條件和聲學處理方法,以保證室內具有良好的聽聞條件以及在何種因素下,可產生最理想的音樂狀態(tài)。研究控制建筑內部和外部一定空間內的噪聲干擾和危害。 即:廳堂音質設計 建筑環(huán)境噪聲控制,宋的“勾欄”,

4、著作:《禮儀?大射儀》:西周,通過樂隊的合理排列達到良好效果. 《列子》:能吸聲的幃帳,余音繞梁,能反射的圍墻.欄桿. 《后漢書》:(緹室)——律呂學,1、中國:殷代的“宛丘”,二、觀演建筑的形成與演變:,,漢代的“觀壇”,隋唐的”戲場”,,,,明清的以庭院圍廊環(huán)繞戲臺為基本形式,建于1737年意大利那不勒斯的圣卡洛劇場(標志演員與樂隊的分離),中世紀的教堂,后期還有會議室,20世紀,現代聲學的建立(建成于1900年

5、的美國波士頓音樂廳,世界上第一個經過計算的音樂廳).賽賓公式的提出使廳堂聲學從原來的推測領域解放出來,成為工程科學中的一門系統(tǒng)分支學科.,文藝復興時期的旅館庭院式劇場(例:建于公元1600年的英國的環(huán)球劇場),19世紀開始對新型觀眾廳進行探討(建于1876年德國的費斯特施皮爾劇場,采用扇形觀眾廳平面),2、西方:公元前7世紀古希臘的露天劇場(例:建于公元前350年的埃比道拉斯劇場),建于1618年意大利帕爾馬的法內斯劇場(標志著劇院形式

6、完成了向箱形舞臺的演進過程),二、觀演建筑的形成與演變:,,古羅馬圓形劇場(例:建于公元50年的馬奧郎日劇場),,,,,,,三、現代建筑聲學的發(fā)展過程: 1、1895年賽賓開始研究“混響”(哈佛大學的Fogg藝術博物館禮堂——1900年的波士頓音樂廳)。,2、二次大戰(zhàn)后:哈斯效應、早期聲與混響聲的聲能比、清晰度、重心時間、側向反射聲的作用、雙耳效應等……………….電聲系統(tǒng)延長RT、聲學建筑的造型變化;,3、20世紀70年代:聲場

7、計算機數字仿真技術;多功能廳,4、20世紀末至今:對人聽覺的生理、心理機制的研究,…………… 到20世紀30年代,努特生的《建筑聲學》和莫爾斯的《振動與聲》的發(fā)表,標志著〝建筑聲學〞已初步形成一門學科。二戰(zhàn)后到60年代,以建筑聲學理論來指導建筑設計中的聲學設計取得了巨大的成功。……………… 依林混響公式、聲學縮尺模型、室內波動聲學;,第3.1章 聲音的基本知識,§1 聲音與聲波的基本概念 一、 聲音、聲源、聲波

8、1、聲音:人耳所感覺到的〝彈性〞介質中的振動或壓力的迅速而微小的起伏變化。,2、聲源:振動的物體。(點聲源、線聲源、面聲源),3、聲波:振動在介質中的傳播。 ① 聲源產生振動時,迫使其周圍的空氣質點往復移動,使空氣中產生在大氣壓力上附加的交變壓力,這一壓力波成為聲波。 ② 彈性介質中傳播的壓力、應力、質點位移、質點速度的變化或幾種變化的綜合。note: ⑴ 聲音傳播需要傳聲介質。

9、 ⑵ 空氣壓力的起伏變化非常小。,二、波陣面、波長、聲速,1、聲場:有聲波存在的空間。 2、波陣面:在某一時刻,聲波到達的各點的包跡面。 3、球面波:波陣面為同心球面的波。(點聲源) 4、柱面波:波陣面為同軸柱面的波。(線聲源) 5、平面波:波陣面為與傳播方向垂直的平行平面的波。(面聲源),6、聲 速:聲波在傳聲介質中的傳播速度。 用〝C〞來表示,單位m/s。 note:

10、 ⑴ 聲速是振動狀態(tài)傳播的速度。 ⑵ 聲速與振源無關,與介質特性有關。固體中最快。 ⑶ 聲速與溫度有關,7、波長λ,周期T,頻率f:8、⑴ 人耳所能感受到的聲波在20~20000Hz之間。 低頻125~250Hz ┉ 中頻500~1000Hz ┉ 高頻2000~4000Hz ⑵ 超聲波、次聲波 ⑶ 頻率在100~4000Hz之間的聲音——波長在3.4m~8.5cm,三、惠更

11、斯原理:,1、聲線:聲波的傳播路徑,且與波陣面垂直。2、原理:在任一時刻,波陣面上的各點都可看成一個 發(fā)射子波的新波源。3、利用它可以解釋聲源的衍射、反射等。,§2 聲波的特征,一、聲源的指向性: 1、聲源尺度比波長小得多時,可看成點聲源,能量呈球狀分布。 2、聲源尺度與波長比差不多或更大時,能量有方向性,呈不均勻分布。例:100 Hz~3.4 m 10000

12、Hz~3.4 cm 3、頻率越低,聲源方向性越弱; 頻率越高,聲源方向性越強。,二、聲波的頻率: 1、純音、復音、基音、基頻、諧音、諧頻。 2、聲調(音調)pitch tone :取決于頻率、聲壓級、及其組成部分, 聽覺區(qū)別聲音高低的屬性,根據它可以把聲音排列成從高到底的順序。如,音階; 單位:mel(美) 3、音色(音品)timbre :聽覺區(qū)別具有同樣響度和音調的兩個聲音所以不同的屬性?!从硰秃下暤奶?/p>

13、征,主要由頻譜決定。 4、頻譜:把聲音按頻率大小依次排列起來而得到的圖稱為頻譜。分為線狀譜(樂音),連續(xù)譜(噪音),混合譜。 (見后圖),三、聲波的衍射、反射、擴散、透射與吸收,1、聲波的反射:⑴ 符合反射定律⑵ 反射后聲波特性不變⑶ 凹曲面-聚焦 凸曲面-擴散,三、聲波的衍射、反射、擴散、透射與吸收 2、聲波的衍射:,d<<λ 小孔處的空氣質點可以一個新的聲源,其包跡面為球面。,d>&g

14、t;λ 孔徑處形成多個新的聲源,因為沒有中心,其包跡面較為復雜。,⑴、有小孔的障礙板 ( d表示孔徑 λ表示波長),⑵、無孔障礙板,障礙板尺寸比波長大的多,部分反射,部分衍射,但會形成聲影區(qū)。,障礙板尺寸比波長小的多,幾乎不受影響。,3:聲波的擴散 聲波波長與界面相比差不多大。,4:聲波的透射與吸射 ⑴、透射:部分聲能透過構件。 ⑵、吸收:①聲波通過媒質,或射到媒質表面上時,聲能減少的過程;②通過一種介質時,將

15、聲能轉換成其它能量的一種現象。 ⑶、能量守恒: 透射系數: 反射系數: ⑷、吸聲系數:,⑸、隔聲量R:,§3 人的主觀聽覺特征,1、人耳的聽覺范圍:大小0dB~130dB ,頻率20~20000Hz 0dB: 人耳有感覺 120dB: 人耳感覺不舒服 130dB: 耳內發(fā)癢 140dB: 耳內會感覺疼痛 > 140dB: 耳內出血 2、頻率在5

16、0~10000Hz的純音,當聲壓超過50dB,人耳大致可鑒別1dB的聲壓級變化。,2、哈斯效應:如有兩個聲源發(fā)出同樣的聲音,在同一時刻以同樣強度到達人耳,則聲音呈現的方向大致在兩個聲源之間。如果其中一個聲音略微延遲5~35ms,則聽起來所有的聲音似乎都來自第一個聲源。如果延時在35~50ms之間,則延時聲源可以被識別,但其方向仍在未經延時的聲源方向。只有當延時超過50ms時,第二個聲源才能聽到。人耳的這一聽覺特性稱為哈斯效應。,二、時差

17、效應:(哈斯效應) 1、經驗證明,人耳感覺到聲音的響度,除了與聲壓及頻率有關外,還與聲音的延續(xù)時間有關。,3、回聲:人耳在聽到直達聲后,如果存在一個延時長于50ms,又具有足夠強度的反射聲,就會被感覺到是個回聲。同時差和強度有關。50ms-17m,⑵、雙耳對左右水平方向上的聲音的分辨能力,比上下豎直方向上大的多。 人在安靜和無回聲的環(huán)境下:水平方向1°- 3°的變化;

18、 豎直方向10°- 15 °的變化; ⑶、揚聲器的聲音和我們用一只耳朵的聽音很相似,叫單耳聽聞。而我們習慣以雙耳聽聞,聲音到達雙耳的響度、音品和時間各不相同,由于這些差別使我們能辨別不同地點的各種聲音的每一聲源位置。并將注意力集中于這些聲源。,三、雙耳效應:(聽覺定位) 1、 在正常情況下,人們靠雙

19、耳聽到的時間差、強度差、和位相差,來判斷聲源的方向和遠近,并確定聲源的位置。我們把這種能力,稱為“雙耳效應”或“方位感”。 2、⑴ 時, 強度差起主要作用。 時,時間差起主要作用。,四、掩蔽效應: 1、概念:人耳對一個聲音的聽覺靈敏度因為另一個聲音的存在而降低的現象。即,由于某一個聲音的存在,要聽清另外的聲音必須把這些聲音提高(把這些聲音的可聞下限提高),這種現象叫

20、掩蔽。 2、低頻聲容易掩蔽高頻聲; 被掩蔽聲和掩蔽聲的頻率相近,掩蔽量最大; 掩蔽聲的聲壓級越大,掩蔽量越大。,3、噪聲對語言的掩蔽,即使聽閾提高,也對語言清晰度有影響。 語言可懂度最重要的頻率在800-2500Hz; 噪聲聲壓級超過語言級10-15dB:必須全神貫注; 20-25dB:完全聽不清。 4、利用掩

21、蔽作用:在噪聲的商場,用音響系統(tǒng)的樂音來掩蔽顧客喧鬧的噪聲。,五、識別聲音的三要素: 聲音三要素:聲音的強弱、音調的高低、音色的不同。 聲音的強弱:可由聲強級或聲壓級表示; 音調的高低:取決于聲音的頻率,頻率越高,音調越高。 還與聲音的聲壓級和其組成成分有關。 音色的不同:音色是反映復合聲的一種特征,主要由復 合聲中各種頻率成分及其強度決定,即

22、由 頻譜決定。,§4 聲音的計量和表示,一、聲壓 P,聲強 I,聲功率 W 1、聲壓:指某瞬時介質中的壓強相對于無聲波時壓強的改變量。 單位 Pa , 有效聲壓級:某段時間內瞬時聲壓的平均值。,2、聲強:單位時間內通過垂直于聲音傳播方向上單位面積的平均聲能通量。 單位 。 ⑴公式:I=W/S W:聲能 S:面積

23、 ⑵自由聲場: r:球面距聲源中心的距離。,3、聲壓與聲強的關系: P ——— 有效聲壓 ——— 空氣密度 C ——— 空氣中的聲速 ——— 介質的聲阻抗率,4、聲功率:指聲源在單位時間內向外輻射的聲能。單位w ⑴ 聲功率與電功率的區(qū)別。 ⑵ 各種聲源功率。,二、級的概念與聲學量表示: 1、聽覺:聽力范圍 20~20000Hz

24、 對于f=1000Hz的聲音,聽聞下限 , 聽聞上限 ,,2、人耳對聲音感受的變化度,近似與聲壓、聲強數值的對數成正比。 ⑴、貝爾(BL):以10倍(即相對比值為10)為一〝級〞劃分; 分貝(dB):工程上常用貝爾的十分之一作單位。 ⑵、聲強級: 聲壓級: ———

25、—聲強級 ————基準聲強,其值為 。,⑵、聲功率級: ———— 基準聲功率,,三、聲壓級的疊加: 1、聲強疊加: (代數和) 2、聲壓疊加: (均方根值) 3、聲強級、聲壓級疊加時: ⑴、假設,有m個等聲壓級的聲音疊加時,其總聲壓極為

26、 ⑵、不相等聲壓級疊加,當有兩個不同的聲壓級時,設 其總聲壓級為:Note: 1)聲強級、聲功率級的疊加同理; 2)查表法:先把聲壓級數值按順序排列; 再依次疊加。,四、響度級: 1、響度:聽者判斷聲音強弱的屬性,根據它可以把聲音排列成 由輕到響的順序。 單位,宋song note: 1)、響度是人們反應聲音

27、大小的主觀量; 聲強、聲壓是客觀量。 2)、聲壓越大,聲音越響,但不成正比。,2、響度級:如果一聲音與已選定的1000Hz的純音聽起來同樣響,那么這個1000Hz純音的聲壓級值,就定義為待測聲音的〝響度級〞。 note: 響度級為40方時,響度為1宋。響度級每增加10方,響度增加1倍。,3、等響曲線: 1)、每根曲線表示響度相等。(以1000Hz純音的響度為標準) 2)、人耳

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論