一级建筑师室内声学原理辅导精选(3)
(五)室内稳态声压级
声源在室内发声后,声场中的能量逐渐增加,当声源向室内辐射的能量与房间界面所吸收的能量相等时,室内声场达到稳定状态,这一般需要1~2s的时间。室内稳态声压级可由式(3-20)计算:
式中 Lw——声源的声功率级,dB;
Q——指向性因数,与声源的位置有关,见表3-2;
r——声源与受声点间的距离,m;
R——房间常数, ,m2,是表示房间吸声强弱的物理量。
(六)混响半径
直达声能密度与混响声能密度相等处距离声源的距离称为混响半径,也称临界半径。由 ,有:
式中 ro——混响半径。
在混响半径之内,受声点的声能主要是直达声的贡献,直达声的作用大于混响声;在混响半径之外,受声点的声能主要是混响声的贡献。
在室内吸声降噪时,仅当受声点在混响半径之外,才会有明显的降噪效果。
三、用波动声学处理室内声学问题
用波动声学处理室内声学问题,即是从声波波动的物理本质出发,求解满足一定边界条件的声波动方程。这里仅限于讨论驻波及房间共振现象。
(一)驻波
驻波是驻定的声压起伏,由两列在相反方向上传播的同频率的声波相互叠加而形成,波腹和波节的位置固定。
(二)两个平行墙面间产生驻波的条件
两个平行墙面之间维持驻波状态的条件为:
式中 f——共振频率,Hz;
L——两平行墙面间的距离,m
c——声速,m/s2
n——不为零的正整数,1,2,3,…,∞,每一个数对应一个振动方式。
(三)矩形房间的声共振
1.矩形房间的共振频率
在矩形房间的三对平行表面间也可产生共振,称为轴向共振。除了三个方向的轴向共振外,声波还可在两维空间内出现驻波,称为切向共振,此外,还会出现斜向共振。矩形房间的共振频率为:
式中 Lx,Ly,Lz——分别为房间的长、宽、高,m;
nx,ny,nz——零或任意正整数,不同时为零。
选择任一组nx、ny、nz不同时为零的非负整数,即对应一种振动方式。从上式可以看出,房间尺寸的选择,对共振频率有很大影响。
2.共振频率的简并
某些振动方式的共振频率相同时,就会出现共振频率的重叠现象,称为共振频率的简并。
在出现简并的共振频率上,那些与共振频率相当的声音会被加强,造成频率畸变,使人们感到声音失真,产生声染色。同时,这种简并现象还将导致某些频率的声音能量,特别是低频声,在空间分布上的不均匀。
为了克服简并现象,使声音分布均匀,可采取以下措施:
(1)选择合适的房间尺寸、比例和形状。房间长、宽、高的比值选择为无理数时,可有效地避免共振频率的简并。在这方面,正方体的房间是最不利的。
(2)将房间的墙面或顶棚做成不规则形状,在墙面或顶棚上布置声扩散构件,或不规则地布置吸声材料,可在一定程度上克服共振频率的简并现象。
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