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聲學基礎知識介紹
查看:1807  發稿日期:2017-3-10 17:49:10
聲學術語
       分貝(decibel):分貝對于非專業人員來講是最難理解的,然而對于專業人士來講分貝又是再熟悉不過了。分貝(dB)是以美國電話發明家貝爾命名的,因為貝的單位太大因此采用分貝,代表1/10貝分貝的概念比較特別,它的運算不是線性比例的,而是對數比例的,例如兩個音箱分別發出60dB的聲音,合在一起并不是120dB,而是63dB。如果某種吸聲材料吸收了80%的聲能,聲音降低了不是0.8dB也不是80dB而是 10lg(1-0.8)=7dB。如果某種隔墻隔聲量為50dB,那么透過去的聲音為0.00001。
       頻率:聲的源頭是振動,振動就有頻率(符號f),即每秒種振動的次數,單位是赫茲(Hz)人耳不是所有的頻率的聲音都能聽的到,只有振動頻率為20Hz(一說16Hz)~20000 Hz的聲音,人耳才能有聲覺。20 Hz以下為次聲,20000Hz以上為超聲,低于20 Hz和高于20000 Hz的聲音人耳不會有聲的感覺,人耳最敏感的頻率在100~3150 Hz。在建筑聲學中,一般把200~300 Hz或以下的聲音稱為低頻聲,500~1000 Hz的聲稱為中頻聲,2000~4000 Hz或以上的聲稱為高頻聲。
       A聲級:A聲級的概念會使普通人感到迷惑。聲級是將各個頻率的聲音計權相加(不是簡單的算術相加)得到的聲音大小,A聲級是各個頻率的聲音通過A計權網絡后再相加得到的大小,A聲級反映了人耳對低頻和高頻不敏感的聽覺特性例如,如果100Hz的聲壓級為80dB,在計算A聲級時,將按計權減去50.5dB,即按29.5dB來計算;而1KHz的聲壓級為80dB,計權值為0dB,即仍按80dB計算。A聲級的目的在于,A聲級越大,則表明聲音聽起來越響。A聲級分貝通常計為dBA。許多與噪聲有關的國家規范都是按A聲級作為指標的。
       混響:室內聲源停止發聲后,由于房間邊界面或其中障礙物使聲波多次反射或散射而產生聲音延續的現象。混響可以使室內的聲音增加15dB,同時會降低語言清晰度。對于音樂演奏的空間,如音樂廳、劇場等,需要混響效果使樂曲更加舒緩而愉悅。對于語言使用的空間,如電影院、教室、禮堂、錄音室等需要減少混響使講話更加清晰。因此,不同使用要求的房間需要不同的混響效果。
       聲橋:板材直接固定在龍骨上時,受聲一側板的振動會通過龍骨傳到另一側板,這種象橋一樣傳遞聲能的現象被稱為聲橋。聲橋越多、接觸面積越大、剛性連接越強,聲橋現象越嚴重,隔聲效果越差。在做隔聲處理是,在剛性接觸的地方最好使用軟性高阻尼材料來阻斷聲橋的產生。
       撞擊聲:由于撞擊固體而在室內引起的一種噪聲。描述撞擊聲傳聲隔聲性能的指標是撞擊聲壓級,它不同于空氣聲隔聲量所表達的"隔掉聲音的分貝數",而是表示在使用標準打擊器(一種能夠產生標準撞擊能量的設備)撞擊樓板時,樓下聲音的大小。撞擊聲壓級越大表示樓板撞擊聲傳聲隔聲能力越差,反之越好。一般的認為,在樓板計權撞擊聲級低于65dB時,除了敲打、蹦跳外,一般的聲音都聽不到,當計權撞擊聲級在   75dB~85dB時,能夠聽到腳步聲、拖桌椅聲、孩子跳跑感覺強烈,敲打聲則更難以忍受。
       駐波(Standing wave):由于頻率機同的同類聲波互相干涉而形成空間分布固定的周期波。
       混響(Reverberation):室內聲源停止發聲后,由于房間邊界面或其中障礙物使聲波多次反射或散射而產生聲音延續的現象。
       聲橋:雙層或多層隔聲結構中兩層間的連接物。聲能以振動形式通過它而在兩層間傳播。
      吸聲(Sound absorption):聲音進入多孔材料或引起可彎曲變形的板振動后,聲能轉化為熱能的效應。
      聲波在空氣中傳播與空氣質點因振動摩擦使聲能轉化為熱能,引起的聲波隨傳播距離增加逐漸衰減的現象,稱為空氣吸收;當聲波入射多孔吸聲材料時,由于空氣的粘滯阻力,空氣與孔壁的振動摩擦,使相當一部分聲能轉化成熱能而被吸收,稱為材料吸聲。任何材料對入射聲能或多或少都有一些吸聲能力,平均吸聲系數超過0.2的材料才稱為吸聲材料。多孔吸聲材料吸聲頻率的特性是:中高頻吸聲系數較大,低頻吸聲系數較小。
      回聲(Echo gereration):由單一聲源發聲而產生了時間延遲所導致的多余一個聲源趕的聽覺效應,其原因是一些反射聲的聲程差彼此超過了17m。
      隔聲(Sound insulation):材料降低傳聲的能力。建筑物受到外部聲場的作用或受撞擊而發生振動時,聲音就會透過圍護結構傳進來,這叫做"傳聲"。由于圍護結構的作用,傳進來的聲能總是有所減少,作用的大小取決于圍護結構的隔聲性能。隔絕外部空間聲場的聲能,稱為"空氣聲隔絕";使撞擊能量輻射的聲能有所減少,稱為"固體聲或撞擊聲隔絕"。這和"隔振"的概念不同,前者是指到達接受者的空氣聲,后者是指接受   者感受到的固體振動。采取隔振措施可減少振動源或撞擊源對圍護結構(如樓板)的影響,降低撞擊聲本身的聲級。
       隔聲機理:當聲波依次透過特性阻抗完全不同的墻體、空氣介質時,造成聲波的多次反射,發生聲波的衰減,并且由于空氣層的彈性和附加作用,是振動能量大大衰減,從而達到隔聲效果。
       共振頻率:任何隔墻都存在固有的共振頻率, 當聲波的頻率和墻的共振頻率一致時,墻體整體產生共振,該頻率的隔聲量將大大下降。
       吻合效應:聲波接觸墻板后,墻板除了垂直方向的受迫振動以外,還有沿著板面方向的受迫彎曲振動。在某個特定頻率以上,受迫彎曲振動將和板固有的自由彎曲振動發吻合,這時板就非常順從地跟隨入射聲彎曲,造成聲能大量地透射到另一側去,形成隔聲量的低谷,這種現象被稱作吻合效應。
       掩蔽效應:人耳存在掩蔽效應,當一個聲音高于另一個聲音10dB時,較小的聲音因掩蔽而難于被聽到和理解,由于掩蔽效應,在90-100dB的環境中,即使近距離講話也會聽不清。
噪聲有兩種意義:
       ① 在物理上指不規則的、間歇的或隨機的聲振動。
       ② 在心理上指任何人們不希望聽到的聲音。聲音的產生是物理現象,而噪聲是人們對聲音的一種主觀感受和心理感受。因此,凡是人們不希望聽到的任何聲音,即對生活、工作和學習有干擾的聲音,統稱""噪聲"。
空氣聲與固體聲
       談話聲、音樂聲等通過空氣介質傳播的聲音叫做空氣聲;人耳能聽到的主要是空氣聲。對于家居及辦公的隔音也就是要隔絕空氣聲。機器的振動、排水聲等通過地板和管道介質傳播的聲音叫做固體聲。空氣聲與固體聲的區別在于不同的傳播途徑,處理方法各不相同。
吸聲與隔聲
       吸聲是利用疏松多孔的材料將部分聲能轉化成熱能加以吸收。以吸收聲音能量為主,如超細玻璃棉、巖棉等。主要用于降低聲反射。
       隔聲是利用質密的材料將聲音隔絕于某個空間。 隔聲材料所具有的降噪作用叫做隔聲性能,假設某客廳電視機的聲音是70dB,傳到與之相隔一墻的臥室后降到50dB,則該墻體的隔聲性能可以說是20dB。
       隔聲與吸聲是兩個截然不同的概念,市場上常見的只有吸聲材料,少見專業的隔聲材料,在沒有選擇的情況下,人們往往吸聲材料代替隔聲材料擋聲音,這是一種誤區,其效果微乎其微。隔音要用真正的隔音材料。 在實際中如果為了尋求良好的隔聲效果,往往采取“吸隔共用”的方法,表面隔聲層用來隔聲,后面的空腔填充吸聲材料,這樣的復合結構可以有效的增強整體的隔聲性能。
常見聲音分貝數
       人耳的聽覺下限是0dB,低于15dB的環境是極為安靜的環境,安靜的會使人不知所措。鄉村的夜晚大多是25-30dB,除了細心才能夠體會到的流水、風、小動物等自然聲音以外,其他感覺一片寧靜。城市的夜晚會因區域不同而有所不同。較為安靜區域的室內一般在30-35dB,如果你住在繁華的鬧市區或是交通干線附近,將不得不忍受40-50dB(甚至更高)的噪聲。人們正常講話的聲音大約是60-70dB,大聲呼喊可達100dB。人耳的聽覺上限一般是120dB,超過120dB的聲音會造成聽覺器官的損傷,140dB的聲音會使人失去聽覺。高分貝喇叭、重型機械、噴氣飛機引擎等都能夠產生超過120dB的聲音。
圍護結構聲音傳播途徑
       聲音通過圍護結構的傳播,按傳播規律分為兩種途徑。一種是振動直接撞擊圍護結構,并使其成為聲源,通過圍護結構作為媒質,使振動沿著固體構件而傳播,這種傳播方式,一般稱為固體傳聲或結構傳聲。聲音在固體媒質中的傳播比在空氣中的傳播衰減的慢,傳播的遠,速度也更快。另一種是空氣中的聲源發聲后,激發周圍的空氣振動,以空氣為媒質,形成聲波,傳播至構件(大部分被反射),并激發構件這一媒質的振動,使小部分聲能被透射傳播到另一空間去,這種傳播方式一般稱為空氣傳聲。
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