三室内声场.doc

自由声场与室内声场(一)教学目的:了解自由声场与室内声场的区别、掌握室内声场的分析方法教学内容:声场的类型、室内声场的特点、声波在室内的传播、室内声场的几何图解、室内声场的统计分析、室内声场的波动理论教学重难点:室内声场的几何图解、室内声场的统计分析、室内声场的波动理论教学时数:2课时教学步骤:一、新课导入了解声音在室内传播的规律和特点,已经分析室内声场的方法能帮助我们准确的设计室内音质。二、新课讲授(一)声场的类型1、自由声场:声波可以自由地传播而不存在反射声的专门场所。2、室内声场:任何室内空间。(二)室内声场的特点1、声波在各个界面引起一系列的反射、吸收和透射。2、与自由声场有不同的音质3、由于房间的共振可能引起某些频率的声音被加强或减弱4、声能的空间分布发生了变化(三)声波在室内的传播直达声、近次反射声和混响声直达声:声源直接到达接受点的声音。近次反射声:相对直达声延时小雨50ms的反射声。混响声:延时超过50ms以后到达接受点的多重反射声。(四)室内声波的传播特性1、室内声场的几何图解几何声学是一门运用“声线”的概念研究声学问题的学科,采用声线研究分析室内声场,主要了解声波在室内经各反射面反射后的反射声分布情况。它的理论基础就是惠更斯原理。凹面镜方程从镜像反射的概念出发,在足够精度的限度内,可以采用电光源的凹面镜所服从的光学定律2/r=1/q+1/b这就是凹面镜方程。式中r为凹面镜的曲率半径,即凹面镜曲面的圆心与凹面镜顶点之间的距离,q为光源与凹面镜顶点之间的距离,b为镜像与凹面镜顶点之间的距离。(1)圆柱形反射面的反射条件:点声源处于圆弧的圆心反射结果:效果:(2)椭圆弧面的反射条件:q=(3/4)r反射结果:效果:(3)抛物面的反射情况条件:q=(1/2)r反射结果:效果(4)双曲线形弧面的反射条件:q=(1/4)r反射结果:效果(5)凸面的反射条件:q<0反射结果:效果2、室内声场的统计分析(1)室内声场的几何图解的缺陷用几何作图法分析封闭空间声场的状况,其方法虽然简单,但有很大的局限性,尤其是在声波多次反射后,反射声的分布相当紊乱,往往难以得到明确的结果。因此,采用统计分析法,就显得非常必要。对于体积很大、形状不规则的封闭空间,声线的分布更加无规了,当用统计分析法所得的结果就更为精确。(2)室内声场的统计分析统计声学是从声线入手,采用统计分析的方法了解室内声线的总体效果,它不去讨论各声线的具体状况。用描述这一总体效果的是室内声能的变化状态。当声源S在室内发声时,它首先在室内自由传播,经一定时间t后,由声源S辐射的某一声波Q到达接受点P。这时P就会接收到一定大小的声强,其值由声源的声功率和声传播距离(SP)决定。经过若干时间后,又有从不同壁面先后反射而来的反射声波先后到达P点,它们的强度分别由声源的声功率、各自的传播距离及壁面的声吸收能力决定。如果声源S恒定地连续发声,则各反射声与入射声就必然相继叠加起来。在持续到某一时间之后,P点的声强就达到恒稳状态,室内的声能不再增加。换句话说,这时壁面在单位时间内吸收的声能和声源补充的声能相等。从以上分析可知,除声源发出的直达声外,还存在着大量反射声。这些反射声在到达边界面并经过每次反射之前,均有一段自由传播的路程,称为自由程。经过这一自由程后,声波就要反射一次,而每次反射,因边界面的吸收就要损