噪声第七章第四节资料讲解.ppt

第三节 室内声场和吸声降噪一、声场的分类直达声场：从声源直接到达接受点的直达声形成的声场混响声场：经过房间面壁一次和多次反射后到达接受点的反射声形成的声场扩散声场：房间内声能密度处处相同，而且在任一受声点上，声波在各个传播方向作无规则分布的声场扩散声场包含直达声场和混响声场，是由两声场叠加形成）二、扩散声场的声能密度和声压级1、直达声场对于点声源，直达声的声强为：因为：所以：所以直达声声能密度：又由于：所以直达声声压级为：2、混响声场自由程：在室内声场中，声波每相邻两次反射所经过的路程平均自由程：声波经过相邻两次反射距离的平均值（d）由理论和实验均证实不论空间形状如何，均有：其中：V为房间体积，S为房间总表面积设声音在1秒钟内传播的距离为c米，则1秒钟内的平均反射次数为：设声源单位时间发出的声功率为W，则当声波被房间壁面部分吸收后剩余的声能量为:设混响声平均声能密度为 ，则单位时间被吸收的声能量为：亦即：声源提供的混响声能量当单位时间内声源贡献的混响声能与被吸收的混响声能相等时，体系达到稳定状态，即：所以，室内混响声场平均声能密度为：设：R：房间常数，m2则混响声场平均声能密度为：又由于直达声声能平均密度为： 当室内存在混响时，室内某点的平均声能密度应等于直达声和混响声能密度之和，即：3）总声场把直达声场和混响声场叠加形成总声场。

又因为声能密度与有效声压是平方正比关系，即：则：所以混响声压级为： 从混响声压级公式可看出：公式中第一项Lw为直达声，第二项为混响声当 时，即 r 很小，声场以直达声为主；当 时 ，即 r 很大，声场以混响声为主；当 时，直达声声能密度与混响声声能密度相等，这时r称为临界半径，即：当Q1时的临界半径又称为混响半径v当接受点与声源距离大于临界半径时，即混响声占主导地位，则吸声降噪处理效果明显；v当接受点与声源距离小于临界半径时，即直达声占主导地位，则吸声降噪处理效果不明显三、室内声音的衰减和混响半径混响声：由于室内存在混响，声音发出后，不会立即消失，要持续一段时间，这一段时间内持续的声音成为“混响声” 当声音经过第1次反射后，平均声能密度降低为： 当声音经过第2次反射后，平均声能密度降低为： 当声音经过第n次反射后，平均声能密度降低为：由于在t秒内总反射次数为：则t秒后的平均声能密度为： 又由于声能密度与有效声压是平方正比关系，所以有： 当声能密度衰减到原来的百万分之一时所需要的时间，即声压级衰减60dB所需要的时间，称为混响时间所以有： 当声音为高频区声音，声音传播过程中空气吸声不能不考虑，t秒内传播距离为ct，经空气吸收后声能密度降为原来的e-mct，其中m为声音衰减常数，单位为m-1（即书中第140页，7-43公式），则t秒后平均声能密度衰减为：则：1）当声音频率低于2000Hz时，m可忽略，也即：2）当声音频率低于2000Hz，且平均吸声系数小于0.2时，有：此时混响时间为：无吸声材料时：有吸声材料时：由于：所以：混响室法测吸声系数四、吸声降噪量设吸声前的声压级为：吸声后的声压级为：则：当某接受点远离声源时，即：则：一般情况下，平均吸声系数都比1小得多，所以有： 由于平均吸声系数通常是按实测混响时间T60得到，如果T1和T2分别为吸声前后的混响时间，则： 一般地面和壁面（墙面）平均吸声系数为0.03左右，吸声处理后平均吸声系数约为0.3左右，则声压级衰减10dB左右。

一般吸声处理降噪10-12dB，如果平均吸声系数要求0.5以上，则降噪处理所需要的成本增加五 室内简正方式理想声场是完全扩散声场；实际声场是不完全扩散声场，而是由室内各壁面反射声形成的驻波声场；只有当房间体积很大和声波频率很高时，才能达到近似的扩散声场房间是一个复杂的多自由度振动系统，任一振动状态都是由单个振动以一定的组合叠加而成，每个独立的振动称简正振动，相应的振动频率叫简正频率；在连续介质中，简正振动实际是一种驻波，也称简正波，其变化情况与边界条件有关1）声波的一维空间简振（声波沿轴相方向传播）入射简谐振动声波：反射简谐振动声波：两列声波进行合成（叠加），其合成声波：其中：合成波振幅为 Pcoskx，P2PiA：当 （nx=0, 1, 2, 3.）时，振幅有最大值（即波腹），此时有：B：当 （nx=0, 1, 2, 3.）时，振幅有最小值（即波节），此时有： 由于这两列波频率相同，所以它们之间的相位差为：设x2-x1=Lx，则：所以：当体系满足 时，形成驻波对应的共振频率为： 即在一维空间（一个频率的声波），每个n对应一个简振频率，共有n个简正振动方式2）声波的二维空间简振（声波沿-平面切向传播）类似地可导出两平面声波在两维空间叠加后声压方程为：该方程形成驻波条件为：由于：所以：其中：nx = 0, 1, 2, 3n ny = 0, 1, 2, 3n 即在二维空间，每个nx和ny对应一个简振频率，共有nxny个简正振动方式。

3）声波的三维空间简振（斜向波）同样类推，有：则简振方式个数:其中： Lx 、Ly 、Lz分别为房间长、宽和高（m） VLxLyLz （即房间体积） S2（LxLyLyLzLxLz）（即房间总表面积） L4（LxLyLz） (即房间各边长总和) 从上式可看出频率越高，N增加得越快，简振频率越加密集，N越多，越接近扩散声场 将上式取微分，可得到一定频带f 的简正频率数，即：。