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[软件] 这些声学小知识,你知道多少?

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发表于 2005-10-24 | |阅读模式
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我们知道声学材料主要用于控制和调整室内的混响时间,消除回声,以改善室内的听闻条件;用于降低喧闹场所的噪声,以改善生活环境和劳动条件;还广泛用于降低通风空调管道的噪声。小编专门搜集了声学方面的小知识,赶快来自检一下!
+ D, L; V2 }9 p+ o
0 C4 X0 d0 U" w; n. D; W5 T+ r这些声学小知识,你知道多少?
9 H: @7 |  g. J, V$ {" ~6 B& V3 `# n9 V
材料的吸声系数
9 R8 |5 r" O( o
8 g: U6 L& |$ \4 z/ `吸声系数
) C7 _) ?# E  N1 C- k+ ~材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比,叫吸声系数(α)。
3 @) P/ F3 `0 Rα=Eα/Ei =(Ei-Er)/Ei=1-r; Y9 p6 J" q3 D
式中:Ei——入射声能; Eα——被材料或结构吸收的声能;Er——被材料或结构发射的声能; r——反射系数。
0 ~$ V, P5 R0 D3 V8 `, n* Q1 O8 }4 a- J吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量。$ t7 c2 C$ B# l# z7 Y; Z
分贝(db),是声压级大小的单位(声音的大小)。声音压力每增加一倍,声压量级增加6分贝。1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。20分贝以下,我们认为它是安静。20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60分贝是我们正常谈话的声音。60分贝以上属于吵闹范围。70分贝很吵,并开始损害听力神经。90分贝会使听力受损。在100-120分贝的房间内呆1分钟,如无意外,人就会失聪(聋)。
4 N- h/ n4 f5 }9 Y8 ~' }. j5 R8 ]
7 R5 H* c: h* r, K吸声原理6 c+ V* {7 v, Q! t! J, ^, {( D
当入射声能被完全反射时, α=0,表示无吸声作用;当入射声波完全没有被反射时, α=1,表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数 α=0~1, α值越大,表示吸声能越好,它是目前表征吸声性能最常用的参数。( H1 G' A8 @* |! P. x( G
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象,吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a,代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上,如果某种材料完全反射声音,那么它的a=0;如果某种材料将入射声能全部吸收,那么它的a=1。事实上,所有材料的a介于0和1之间,也就是不可能全部反射,也不可能全部吸收。
6 ~; x- u. U7 ~2 M不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准,吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数,平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能,这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值,四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料,NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时,常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料,5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。
: K' N7 j5 w  A4 C" W8 O
* I5 r( u) s7 k6 r! `分贝、声功率、声强和声压1 G7 C0 O# A, F- m  Y& P7 D
; u( i- }) l1 \' [
分贝6 J  v% J% ]" y7 K! i
人们日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同时 声音功率由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的,而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB",它是无量纲的。式中A0是基准量(或参考量),A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数,这对数值称为被量度量的"级"。亦即用对数标度时,所得到的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少"级"。
0 Y* F0 H+ d0 H' S1 G, j# q- U2 q8 A  J; i
声功率(W)% m2 Z, w7 w3 b/ V
声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。单位为W。
8 S6 E4 V/ v$ T  ~% L2 b, U0 F8 I. r$ x4 O! z1 U
声功率级3 G9 ?  M( [. \3 N) Q& V
Lw =10lg(W/W0)
* N% a9 a9 X4 N( y* u$ e6 q4 f7 m式中:Lw——声功率级(dB);W—— 声功率(W);W0—— 基准声功率,为10-12 W。6 M5 X/ p: J  [5 P' t
0 l* `2 E9 v4 e
声强(I)5 v3 G/ i. T! a; W+ S9 z
声强是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。单位为 W / m2。
5 B* w$ ?6 u+ l' P1 j. y6 }. U8 l9 W: [/ `
声强级" o9 p* K  x+ ], _. r
LI = 10lg(I/I0)式中:LI —— 声压级(dB);. W- y* K% [) M4 Y8 T  M4 m; b
I —— 声强(W/m2);
; C: K) D4 f4 ~- R- DI0 —— 基准声强,为10-12 W/m2。
* J  d4 H* p9 v2 U) Y1 \& {" }5 q/ U- h$ n4 {% N* T( ^3 [+ w
声压(P)( ~" A3 f# d3 ~/ G& J" s
声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化,所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均方根值,叫有效声压,故实际上总是正值,对于球面波和平面波,声压与声强的关系是:I= P2 / ρc式中:ρ-空气密度,如以标准大气压与20℃的空气密度和声速代入,得到ρ· c =408 国际单位值,也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。
* k; h& O+ b/ d$ _! Q# R0 R& h" l$ e3 |0 q- C% u0 \, P" Q
声压级. e! R7 a# ?/ H/ {% G  `6 A* k+ ]$ k
LP = 20lg(P/P0)
3 O! m  Z+ z5 n/ G式中:LP—— 声压级(dB);P ——声压(Pa);P0—— 基准声压,为2×10-5Pa,该值是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压。
4 a4 g0 p- S' E) v; |
) x* _- d6 k0 G7 z# _& a; E1 z& y响度(N)
8 M+ c& y1 ?( o) Q; r/ Y响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,它不仅取决于声音的强度(如声压级),还与它的频率及波形有关。响度的单位为"宋",1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz,且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比1宋的声音大n倍,即该声音的响度为n宋。) t9 B- e: B6 Q7 D# ]( p0 y

2 B* {- x* I8 d3 B1 x; s% [& d这些声学小知识,你知道多少?
1 E7 T6 n2 M  S* {
6 ~1 s$ y/ R/ v, q6 p0 K- b" N" D响度级(LN)
* d8 ]/ D/ E) i  u  G2 ~2 l响度级是建立在两个声音主观比较的基础上,选择1000Hz的纯音作基准音,若某一噪声听起来与该纯音一样响,则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级(dB)。响度级用LN表示,单位是"方"。如果某噪声听起来与声压级为80dB,频率为1000Hz的纯音一样响,则该噪声的响度级就是80方。* b' J% B) C: k7 g# _
根据大量的实验得到,响度级每改变10方,响度加倍或减半。它们的关系可用下列数学式表示:N = 2[(LN-40)/10] 或 LN = 40+33lgN注意,响度级的合成不能直接相加,而响度可以相加。应先将各响度级换算成响度进行合成,然后再换算成响度级。( T. z  X! j9 [# S
4 o9 C+ d7 C3 u2 L/ a& e; v
声级
, B0 ?+ m. I5 b# ~3 G: n为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量,有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器,叫计权网络。通过计权网络测得的声压级,已不再是客观物理量的声压级,而叫计权声压级或计权声级,简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性;B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性;C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性;D计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机噪声的测量。计权网络是一种特殊滤波器,当含有各种频率通过时,它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度,A衰减最多,B其次,C最少。A、B、C、D计权的特性曲线见十四、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级。
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发表于 2017-7-31 |
1.常用建筑材料类(混响室值)
: f" i# ^" {8 [4 _  b
: O) M: c8 p) c" C 20151029105148_7430.jpg
$ b7 q( o8 @. n) M  `! y$ L* u; [" S! _& o6 v# E; ^7 G7 M# J& b
2.座位和听众的吸声系数和吸声量(m2)(混响室值)
7 g4 Q0 L: `: P# }
1 V: J! x4 |2 t  M 20151029105149_0940.jpg 8 `5 F6 j- I. S

8 J! r  D3 G: c: E1 t" N; ~3.多孔吸声材料类(驻波管值)
' o5 A) J% m6 R
& Z( a4 f9 @! N% G3 l# [6 T, u 20151029105151_0560.jpg ( q% q7 c! J* R6 n: T
$ L; A. Y# n; e4 U
4.共振类吸声结构(混响室值)
2 J* {( z* i: ^+ M# F# j- M; N8 N! X  I) u1 w0 @+ P
20151029105153_5860.jpg + C( g1 W$ h' Y1 U7 q6 N; @

' K3 P) F5 \8 i( \, `多孔材料是如何吸声的?
; j+ X( }. E! a9 E+ A5 I/ J! i) M' z; p: K8 x" K  q  B0 e$ e) X% k4 C
20151029105155_4960.jpg
. G4 \5 D6 p. [, L* q
/ o( e/ r- c2 ^( _$ O* a# s" ]一般多孔材料内部具有大量的小孔,这些微小细孔相互连通并直接通向材料的表面,当声波入射到这种开孔性材料表面时,一部分声波会透入材料内部,一部分声波在材料表面反射。透入材料内部的声波在缝隙和小孔中传播,空气运动会产生粘滞和摩擦作用,同时小孔中空气受压缩时温度升高,稀疏时温度降低,以及材料的热传导效应,从而使声能逐渐转变成热能所消耗,这种能量的转变是不可逆的,因此材料就产生了吸声作用。对于这种具有良好吸声性能的材料,一般被称为多孔吸声材料。
8 F- c" j- U6 x+ e2 M" A' l' G  T- S& }6 u0 L0 {
其吸声性能与小孔的大小、数量、构造形式等有关,而且材料就产生了一定的厚度才能起吸声作用。对于材料内部虽具有大量微孔,但这些微小细孔相互封闭而不连通的多孔材料,当使波入射到这种材料表面时,因声波无法透入材料内部,因此它不会产生吸声作用。这类多孔材料一般具有良好的隔热保温作用,被称为隔热或者绝热材料。如聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯板、酚醛泡沫板等。开孔型多孔吸声材料和闭孔型多孔隔热材料中的小孔。多孔型吸声材料一般是中高频的吸声系数比较大,而低频段的吸声系数比较小。: l+ y' J+ \, e. M2 w
) @2 d( z1 e( T+ C0 I
吸声材料
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吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象,吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a,代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上,如果某种材料完全反射声音,那么它的a=0;如果某种材料将入射声能全部吸收,那么它的a=1。事实上,所有材料的a介于0和1之间,也就是不可能全部反射,也不可能全部吸收。$ M8 L2 {5 |2 ?) p+ G$ Z; ]' X4 H
' |; ^2 E, r' L) |1 {
不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准,吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数,平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能,这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值,四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料,NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时,常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料,5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。. k! E7 F- M, [
7 F$ ]- ?3 J7 f% u& j
测量材料吸声系数的方法有两种,一种是混响室法,一种是驻波管法。混响室法测量声音无规入射时的吸声系数,即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例,而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数,声音入射角度仅为90度。两种方法测量的吸声系数是不同的,工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数,因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况,这是由于测量的实验室条件等造成的,理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能,吸声系数永远小于1。任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用,最多按1进行计算。
: L' r3 f7 h* x5 v* u
/ e+ v5 [) c6 d! g1 m9 D% I/ f在房间中,声音会很快充满各个角落,因此,将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。吸声材料吸声系数越大,吸声面积越多,吸声效果越明显。可以利用吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等进行吸声降噪。
- Z, l8 m6 {+ u& H0 \
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