1、1.什么是声音(波)n弹性介质中,机械振动由近及远的传播。(纵波)n机械振动:质点(物体)围绕平衡位置的往复运动。(振幅、频率、相位)cos()oyAt(一)声音(波)及其描述音的描述与传播2.声音产生的条件(1)声源:不断振动的物体n声带n扬声器膜片n小提琴琴弦(2)弹性介质:传播振动状态的媒质3.声波的描述(1)物理量的描述:n波长 :相邻的两个同位相质点的距离,或振动在一个周期的时间所传播的距离,mn频率 f:质点在单位时间作完全振动的次数。声的频率是声源的振动频率,Hzn声速 c:声音在单位时间所传播的距离,m/s声速的大小与介质的物理性质、温度有关。空气中:n量间关系:=c/f c=
2、f 331.41/273cm s钢 5000m/s松木 3320m/s水 1450m/s软木 500m/s(2)几何描述波阵面:声传播时,介质中振动位相相同的各点的轨迹。形状:球面波点声源 柱面波线声源 平面波面声源声线:自声源发出代表声能传播方向的曲线,声的波动性质不计。在均匀、各向同性的介质中,声线是直线。声线的意义:声线代表了声传播的方向并不考虑波动性,因此声传播问题得到了简化,它是一种研究声传播规律的简明工具。几何声学:用声线来研究声传播的声学。4.声波与振动的区别 相 同 不 同 点振动:机械运动 单个质点平衡位置往返 能量守恒声波:机械振动 若干质点,各自平衡位置往返 能量传递 相
3、相 同同不不 同同振动:机械运动 单个质点平衡位置往返 能量守恒声波:机械振动 若干质点,各自平衡位置往返能量传递(二)声音的传播特性1.声的反射(1)现象:在较大的障碍物前(如墙等)或封闭空间中,听见的声音较旷野里大,甚至声源关闭后,声音较长时间才消失。(2)定义:声波传到两个介质分界面时,部分声波从界面返回原介质的现象。(3)反射条件:障碍物反射板的尺度充分大。(4)反射定律:反射线、入射线、法线在同一平面 反射线、入射线在法线的两侧 反射角=入射角n障碍物尺度与反射的关系(5)典型反射面的应用平面镜象反射凹面聚焦反射凸面扩散反射(反射条件:尺度与)(6)扩散系数定义:均匀反射的声能与总的
4、反射声能之比。作用:用来度量表面产生的反射声的特性。CATT-acoustic1%diffusion20%diffusion1%diffusionScattering/diffusion coefficient 扩散系数20%diffusion2.声的透射(1)现象:隔墙可以听到声音(2)定义:声传播过程中,部分声能透过障碍物传播重点研究它的反面不透声隔声3.吸声概念(1)声传播的能量分配 Eo=Er+E+E 能量守恒(2)反射系数 r=Er/Eo 透射系数 =E/Eo(3)吸声系数 =1-r概念:从入射声能所在空间考虑,除反射声以外,均不会引起该空间声场的变化,故视为被围护结构所“吸声”。定
5、义:=(Eo-Er)/Eo=(E+Er)/Eo问题:窗帘、窗洞的吸声系数多少?4.声的绕射(衍射)(1)现象:看不见声源却能听到声音(2)定义:声波在经过障碍物时,其传播方向要发生改变,能绕过障碍物继续前进的现象。(3)结论:障碍物尺度与声波波长相比足够大,该物体对声传播才有影响,才能改变声的传播方向。特点:声波的频率越小,波长越长,绕射的现象越明显 举例:举例:在建筑中由于声音的绕射造成的影响n障碍物尺度与绕射的关系n声的传播特性1入射声或直达声;2反射声;3声音被处理过的表明吸收;4声扩散或散射;5衍射或绕射;6透射声;7声音在结构体内耗散;8声音通过结构传递声音在封闭空间内的特性5.声的
6、干涉(驻波)(1)现象:在同一空间中可能出现的随位置的不同声能分布不均匀,声音从而随位置变大或变小,甚至声音沉寂的区域。(2)定义:两种频率相同,相位相同或相位差固定的两列波叠加,在重叠区域某些位置振动加强,另一些位置声振动减弱的现象。(3)结果:使声场分布极不均匀。6.大气的影响(1)声折射(光)n波的传播特性可知,声波将发生向声速较小的介质层折射。n白天:空气的温度随高度增加而减小,所以白天声线向上弯曲,水平方向上声传播距离减小,听闻不佳。n夜间:空气的温度随高度增加而增加。所以夜间声线向下弯曲。水平方向上声传播距离增大,听闻效果好。(2)空气的吸收(高频)由于空气分子间存在摩擦和热传导,使一部分声能转化为热能被消耗,其宏观表现为空气的吸收。与频率及空气的相对湿度有关混响时间计算中需考虑n思考题1、建筑声学的科学发展有什么意义?2、在音质设计和噪声控制中,为什么要了解材料的隔声和吸声特性?n建筑声学基础知识的复习1、赛宾对建筑声学的贡献是什么?2、声线的传播规律?3、声反射的现实意义及作用条件?4、声衍射的现实意义及作用条件?5、什么是吸声系数?