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[声学技术] 声学课堂-01:视听影音室声学基本知识

2021-7-15 12:50:49 1878 1 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

小落叶 帖主

2021-7-15 09:55:15

                                                                                                   
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声波的发生和传布

在我们生活的天下里布满着林林总总的声音,如电闪雷鸣声、山溪潺潺的流水声、火车汽船的汽笛声、节日喜庆的锣鼓声、商场闹市的喧闹声、人们相互间的扳谈声......这些声音虽然发声的形式各不不异,但它们有个配合特点,即一切声音都是由物体的振动发生的。是以,偶然就把发生声音的振动物体称为声源。
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声源可所以固体,也可以是气体或液体。
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声音来自振动,但振动并纷歧建都能发生声音。振动必须经过弹性媒质才能把声音传布进来,例如扬声器的发声,当音频信号使扬声器纸盆前后振动时,邻近纸盆前面的空气被带动一路振动,该空气振动后又带动其前面相邻空气层一路振动,这样一层层空气就由近及远的依次振动,从而使物体的振动以一定的速度传布进来。值得指出,当声音在媒质中向五湖四海传布时,媒质自己并不随声音一路传布进来,它只是在平衡位置四周往返振动。就像一块石头掷入湖中,在水面发生一圈圈向外分散的圆形水波。假如上面有一片树叶,则可以看到树叶在本来的位置高低振动。这类活动形式就叫做波动。

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振动和波动是相互亲近联系的,振动是波动的发生振源,而波动是振动的传布进程。声音在本质上是机械振动的传布进程。是以,声音也叫作声波。声波传布的媒质一样可所以固体、气体或液体。


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声波在气体和液体中只能发生纵波,所谓纵波就是媒质质点振动偏向和声波传布偏向分歧的波。声波在固体中不但能发生纵波,还能发生横波,所谓横波就是媒质质点振动偏向和声波偏向相垂直的波。
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声波通常为经过空气媒质,经外耳道使鼓膜发生振动,并经中耳放大,传到内耳转换成神经脉冲,刺激听觉神经发生声音的感受。


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声波的首要特征

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频次是声源每秒振动的次数,用f暗示,单元为Hz。具有一般听力的人耳可感遭到的频次范围为20~20000Hz,凡是称为可听声范围。频次在20Hz~20KHz之间称为声波;频次大于20KHz称为超声波;频次小于20Hz称为次声波。超声波和次声波人耳是听不到的,地震波和海啸都是次声波。有些动物的耳朵比人类要灵敏很多,比如蝙蝠就能"听到"超声波。

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周期是声源振动一次所需的时候,用T暗示,单元为s,周期与频次的关系为:T=1/f。

波长是声源振动一个周期声波传布度间隔,用λ暗示,单元为m。

声速是单元时候内声波的传布间隔,用C暗示,单元为m/s。


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它与频次、周期、波长的关系为:

C=λf=λ/T


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声波在传布进程中当碰到障碍物时,其尺寸的巨细对声波的影响很大,障碍物的尺寸巨细是相对于声波的波长而言的。例如,直径50cm的柱子,对100Hz声波的传布没有影响,由于其波长为3.4m,比柱子的直径大很多,但对1000Hz声波的传布则影响很大,由于其波长为3.4cm,柱子的直径比波长大很多。可听声首要频次对应的波长以下图所示:

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声波的衍射和反射

当声波在向前传布的旅程中,碰到障碍物时就会发生反射和衍射,其影响取决于障碍物的巨细。


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假如声波波长比障碍物大很多,从障碍物反射返来的声波很小,仅会在厥后发生很小的声影区,大部分声波能绕过障碍物,间隔障碍物稍远的地方就似乎没有障碍物一样的传布。


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假如声波波长比障碍物小时,反射波会增加,在障碍物前面会发生较大的声影区,这一声影区将随波长的减小(即频次增高)而扩大。

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假如障碍物是个坚固滑腻的平面墙壁,其尺寸比波长大很多时,入射到壁面的声波会像光波入射到镜面一样被反射返来。


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假如声波在传布进程中,碰到开有一个孔洞的壁面时,声波除碰到壁面反射外,还有部分声波会从孔洞穿曩昔,这一穿透现象也和衍射一样,与孔洞巨细有关。

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对于小的孔洞,即声波波长比孔洞的尺寸大的多时,从孔洞穿透的声波可以看做一个新的点声源,在壁面另一侧构成半球面波形传布,(图1-4所示)。
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对于大的孔洞,即声波波长比孔洞的尺寸小的多时,声波一方面从孔洞中间接穿曩昔并连结本来的波形继续传布,另一方面声波会绕过孔洞的边沿,而进入壁面的后背传布,(图1-5所示),声波频次越低,衍射现象越明显。

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修建材料对声波传布的影响

在论述声波反射和衍射时,一般不斟酌障碍物的吸声和透声感化。而现实上,当声波入射到修建材料的概况时,总会有一部分声能被反射,一部分声能被材料层吸收,还有一部分会透过修建材料层,在材料的另一侧继续传布。

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按照能量守恒定律,入射声能Ei和反射声能Er、吸声声能Eα以及透声声能Eτ之间的关系为:

Ei=Er+Eα+Eτ

假如把反射声能与入射声能之比称为反射系数,用r暗示,则r=Er/Ei。

假如把透声声能与入射声能之比称为透声系数,用τ暗示,则τ=Eτ/Ei。

假如把吸收声能及透声声能与入射声能之比称为吸声系数,用α暗示,则α=(Eα+Eτ)/Ei,也可以写成:

α=1-Er/Ei=1-r

反射系数越大,吸声系数越小;反射系数越小,吸声系数越大。一般把吸声系数α>0.2的材料称为吸声材料。一样,反射系数越大,透声系数越小,材料隔音性能越好。而吸声材料则要求反射系数越小越好。


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声音的暗示巨细和计量

声音的强弱和巨细一般可用声功率、声强和声压来暗示。
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声功率:是暗示声源单元时候外向外发射的声能,用W暗示,单元为W。
声源的声功率很细小。例如一般人讲话时的声功率大约为10~50μW,唱歌演员的声功率男低音大约为0.2~30mW,女低音大约为0.1~200mW。
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声强:是指垂直于声波传布偏向单元面积所具有的声功率,用I暗示,单元为W/m2,可暗示为:I=W/S。
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声压:对于空气媒质,当没有声波时,空气处在平衡状态,其静压强P0一般即是大气压。在声波感化下,空气会发生浓密和稀疏的变化,声压P是由于声波感化使媒质发生的压强变化,可暗示为:P=Pt-P0。声压的单元就是压强的单元,用Pa暗示。

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在现实利用中,为了顺应人耳听力的分辨才能,采用了级的方式来计量,这个分级被称为dB(分贝),可暗示为:L=10lgA。
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A计权声级(A声级)

按照声压级的巨细,一般采用A、B和C三条计权曲线。A是对55dB声压级的计权,B是对55~85dB声压级的计权,C是对85dB以上声压级的计权。经A计权曲线测得的声压级,称为A计权声级,用dB(A)暗示;经B计权曲线测得的声压级,称为B计权声级,用dB(B)暗示;经C计权曲线测得的声压级,称为C计权声级,用dB(C)暗示。由于A计权声级与人耳听觉的关系最为亲近,是以利用最广,机电产物噪声和情况噪声一般采用A计权声级。

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未对频次停止计权的声压级称为线性声压级,它没有斟酌入耳的听觉感受,用dB暗示。操纵计权声级的差别,可大致判定声音的频次特征。如A、B、C计权声级相差较大的噪声属于低频噪声;反之,A、B、C计权声级相差较小的噪声属于高频噪声。


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混响和混响时候

声源在室内发声,其声场的变化可分为三个进程。首先是声音逐步增大的增加进程,其次是声音到达稳定状态,假如把声源关掉,室内声音最初还会有一个逐步减小的进程,或啼声音的衰减进程。室内声音的衰减快慢,取决于室内容积和概况的吸收。容积大衰减慢,反之,容积小衰减快。

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所谓混响,就是室内声源关掉停止发声后,室内发生声音的延续现象。“余音绕梁,三日不停”这个成语,现实上是室内混响现象的一种确切、活泼和浪漫的描写。

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混响时候界说为房间内声场到达稳定状态后,忽然关掉声源使其停止发声,当声能逐步减小到本来声能的百万分之一所履历的时候。凡是用声压级下降60dB所需时候,一般用T60暗示。为了简化偶然用T暗示,单元为s。

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混响时候是厅堂音质或称室内音质的重要评价目标,从混响时候是非大致可判定厅堂音质的黑白。最好混响时候是对大量音质结果评价以为较好的各类用处的厅堂,如音乐厅、歌剧厅、电影院、报告厅、会议室、录音室、演播室等实测的500Hz和1000Hz满场(指现实利用状态,如座椅坐有观众)混响时候停止统计分析,从而获得的混响时候称为最好混响时候。
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最好混响时候与房间的用处和容积有关。对音乐用处的厅堂要求混响时候应长一些,如音乐厅、录音室等。对说话用处的房间,要求混响时候应短一些。各类用处房间分歧容积500~1000Hz满场最好混响时候以下图所示。

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各类用处房间保举的最好混响时候(500~1000Hz满场),对于低频的混响时候比中频答应长一些,一般在20%-50%,出格是音乐用处房间,可提升的较多。

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一般在厅堂音质设想时,把最好混响时候作为设想根据。按照修建的用处以及容积巨细从图1-26查得中频(500~1000Hz)的混响时候,再从图1-27肯定高、低频混响时候,作为设想目标。操纵混响时候的计较公式,求得所需的吸声量,经过吸声材料的挑选,肯定材料的数目(面积),最初对吸声材料停止安插。

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声学材料保举

吊顶材料保举
◇ATTC中高频吸声板(明架、暗架、跌级)
◇ATTS中高频吸声板(悬挂、垂吊)
◇负离子健康板(明架、跌级)
◇ATTM中高频无缝吸声板(大面积无缝平铺)
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墙面材料保举:
◇柯菱板(干净、抗菌、护墙)
◇ATT全频吸声板(吸声、降噪)
◇IES隔声板(房间隔音)              
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用户名1 发表于 2021-7-15 12:50:49 Hao4K手机版

用户名1 2

2021-7-15 12:50:49

这也太专业了吧,是复制的还是自己原创的,真羡慕会写专业帖子的你们,赚k币好难
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