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室内声学原理

作者:vip  人气: 次  时间:2004年11月21日  星级:

在建筑设计中,建筑师经常遇到封闭窨的声学问题。声波在封闭空间中(如剧院观众厅、播音室等)的传播及其特性比在露天的场合更为复杂。首先,声源在室内发声与传播,听者也在室内接收;其次是界面(墙壁、顶棚、地面等)会对声波产生扫射、吸收、扩散和透身,形成室内声学的特点。因此,为了做好声学设计,应对声音在室内传播的规律及室内声场的特点有所了解。分析声波在室内传播情况,可以用波动声学(物理声学)的理论进行分析,但这将涉及到一些复杂的数学推导。

  对于室内声音的形成,除了考虑其分布外,还需要考虑到达某一接收点的直达声和各个反射声,在时间上有先后。当一声源在室内发声时,声波由声源到室内各接收点形成了复杂的声场。对于任
一接收点,其所接收的声音可以简单地看作由三部分组成,第一部分为直达声,它是由声源直接到接收点而不受界面影响的声音,其声音强基本上按照距离平方反比而衰减;第二部分为早期反射声。它是指在直达声之后相对延迟时间为50ms内到达的反射声。这种短延时的反射声难以与直达专长分开,对直达声起到加强作用;第三部分为混响声,它是在前次反射后陆续到达的、经过多次反射的声
音的统称。影响声的长短与强度将影响厅堂音质,如清晰度和丰满度等。
  当声源在室内辐射声能时,声波在空间传播,当遇到界面时,部分声能被吸收,部分被反射。声波继续传播时,又第二次、第三次以及多次地被吸收的反射。这样,在空间就形成了一定的声音密度。随着声源不断地供给能量,室内声能密度将随时间增加而增加。这就是声音的增长过程。

  这时,单位时间内被室内吸收的声能与声源供给的声能相等,室内声能密度就不再增加,而处于稳态平衡。对于一个室内吸声量大、容积也大的房间,接近稳态前的某一时刻的声能密度,比一个吸声量、容积均小的房间要弱。所以,在房间声学设计时,需恰当地确定容积和室内吸声量。

  当声音达到稳态时,若声源突然停止发声,室内接收点上的声音并不会像在露天那样立即消失,而要有一个衰变过程、首先直达声消失,反射声将继续下去,每反射一次,声能被吸收一部分,因此,室内声能密度将逐渐减弱,直到完全消失,我们称之为“混响过程”或“交混回响”。

  室内声音的增长、稳态和衰变过程可以看出,当室内表面反射很强时,声源发声后,可获得较高的声能密度,而进入稳态过程的时间稍晚一点。当声源停止发声后,反射声消失的时间拖得长些,即声音变较慢。若室内表面吸声量增加,则与上述情况相反,短时间内达到稳态,且声能密度小,其混响过程也短一些。

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