声学计算公式大全讲解

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1、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： p=2*10-

2、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用。 此外，两个

3、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。 材料和结构的吸声特性和声波入射角

4、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” 某一种材料和结构

5、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，有时不用吸声系数

6、，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，室内声压级将按线性规律衰

7、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声系数较大（大于

8、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，空气吸收=4mV当

9、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）并不完全一致。1）室内吸

10、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 表述的部分；第二部分是扩

11、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a0 3、 aT 和a 0 的值有一定差别， aT是无规入射时的吸声系数， a 0是正入射时的吸声系数。 工程上主要使用aT 对于穿孔板

12、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，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