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建筑物理

文字里面的公式好像没显示出来,jpg里的有。

考题类型1.填空题:2×12=24分2.选择题:4×5=20分3.名词解释:4×5=20分4.简答题:2×8=16分5.计算题:2×10=20分第二讲作业答案1.简述声音在空气中的传播特性答:人耳能感受的声音最终是通过空气才感受到的;质点振动方向与波的传播方向一致。

声音在空气中传播主要有以下特性:A.声波为行波中的“纵波”,质点只在自身位置来回运动,振动方向与传播方向相同;B.声波传播方向与空气流动没有关系或与流向无关;C.压力变化微小,是大气压的百万分之一。

D.振动随距声源距离的增加而减小(振动能量减少)。

2.常温下空气声速约为(340 )m/s,1000Hz 的声音,其波长为(0.34 )m。

解:根据公式λ=c/f=340/1000=0.34m3.解释“波阵面”的概念,在建筑声学中引入“声线”有什么作用?答:声波从声源发出,在某一介质内向某一方向传播,在同一时刻,声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”,或“波前”。

“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向;利用作图法确定反射板位置和尺寸。

4.声音的绕射有什么特点?在进行声音的反射设计和扩散处理时,要注意什么问题?答:1.声音在传播过程中遇到孔洞或障碍物将发生绕射现象。

绕射的情况与声波的波长和障碍物(孔洞)的尺寸有关,而与原声波的波形无关。

2.在进行声音的反射和扩散处理时,要正确地使用凸形界面,以有助于声场的均匀扩散和防止一些声学缺陷的出现;避免出现凹形界面,使声音汇聚于某一区域或出现声焦点,从而造成声场分布不均匀。

5.吸声与隔声有什么区别?吸声量与隔声量如何定义?它们与那些因素有关?答:吸声指声波在传播途径中,声能被传播介质吸收转化为热能的现象。

隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。

吸声量:指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积,单位为m2。

隔声量:指建筑构件的传声损失,,单位为(dB)。

它们主要与构件的透射系数有关,和构件的反射系数和吸声系数有关。

1.解释“声功率”、“声强”、“声压”概念。

答:声功率:单位时间内声源向外辐射的能量,单位为J/s或W。

声强:单位时间内通过声波传播方向垂直单位面积上的声能。

声压:空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏;有两层意思,(1)瞬时声压,是指某时刻媒质中的压力超过静压力的值即压差;(2)有效声压,即在一段时间(几个周期)内,各瞬时值平方的算术平均值的平方根,不影响计算过程。

符号P, 单位N/m 2 (牛顿/米2 ) ,或Pa(帕斯卡)。

2.在建筑声学中,采用“级”的方法来计量声音的强弱有何意义?答:“级”是某一物理量与对应基准值的比值取对数所得到的数值。

在建筑声学中采用“级”来计量声音的强弱,可以大大压缩计量的范围,例如1000Hz的声音,人耳刚能听到的声压为2×10-5Pa,感到震耳时为20Pa ,两者相差百万倍。

另外,人耳对声音的感觉并不与声压或声强成正比,而是近似与其对数成正比,采用“级”来计量声音的强弱,可与人耳对声音的感受一致。

3.分别写出声功率级、声强级、声压级的计算表达式,以及它们的基准值和单位。

答:声功率级LW=10lg(W/W0)(dB)W0=1×10-12W声强级LI=10lg(I/I0)(dB)I0=1×10-12W/(m2)声压级LP=20lg(P/P0)(dB)I0=2×10-5W/(m2)或Pa4.一台机器离某点距离为5m,单独运行时,在该点产生的声压级是55分贝,十台机器离该点都是5m,同时运行时,在该点产生的总声压级是多少分贝?解:LP=20lg(P/P0)=55dB即10lg(P2/P02)=55dB P2/P02=10LP/10=105.510台机器同时运行时有:LP= 10lg[(P12+P22+…P102)/P02)]= 10lg[10×(P12 /P02)=10lg10+10lg (P12 /P02 )=10+55=65dB5.以横排的方式,列出31.5Hz~2000Hz之间的倍频程和1/3倍频程数值。

答:倍频程:31.5、63、125、250、500、1000、20001/3倍频程:31.5、40、50、63、80、100、125、1606.人耳听觉定位有什么特点?答:人耳听觉定位是由双耳对声音感觉的时间差和强度差来判定的。

通常对于高于1400Hz的声音,主要由强度差其主要作用;而对于低于1400Hz的声音,主要由时间差起主要作用。

人耳对声音的方向感强于远近感,对水平方向声音位置的变化的识别强于竖直方向。

7.简述哈斯效应及其在室内音质设计中的应用。

答:当同一声音的反射声到达人耳的时间迟于直达声的时间在50ms之内时,人耳分辨不出是两次声音,反射声对直达声音有加强作用,且人耳感到声音方向与直达声相同,不会有声音漂移感。

而当前后两次声音到达人耳的时间差超过50ms后,人耳就有近似回声感;当时间差超过80ms后,有明显的回声感,这种效应称为哈斯效应。

在音质设计中,要注意消除近似回声和明显回声现象,因此必须使反射声到达人耳的时间不迟于直达声50ms,直达声与反射声的声程差不能大于17m,故在厅堂的音质设计中,天花及反射板的高度一般不应超过8.5m,而两墙间的距离一般不超过17m。

8.什么是掩蔽级?声音掩蔽有何特征?答:一个声音的听阙因另一个声音的存在而提高的现象,叫声音的掩蔽效应。

听阙提高的分贝数,称为掩蔽级。

声音掩蔽有下列的特点:1.频率相近的声音掩蔽效应强;2.低频声对高频声的掩蔽较强;3.高频声对低频声的掩蔽效应弱;4.一个声音低于另一个声音10dB后,其对另一个声音的掩蔽效应可忽略去。

9.什么是等响线?从等响线图说明人耳对声音的感受特性。

答:等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线,从等响线图可知:1.人耳在高声压级下,对声音频率的响应较一致;2.在低声压级下,人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感,而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐;3.在同一频率下,声压级提高10dB,相对响度提高一倍。

第三讲作业答案2.什么是混响时间? 一个矩形厅堂尺寸为长25m×宽20m×高8m,观众席座位数为820,坐席所占地面积424 m2。

在500Hz每位观众的吸声量为0.4m2,每个空座吸声量为0.3 m2,大厅内各表面的平均吸声系数为0.25,试求①该厅堂空场时500Hz的混响时间?②上坐2/3时500Hz的混响时间?答:混响时间指当室内声场达到稳态,声源停止发声后,声压级降低60dB所经历的时间。

20①该大厅满座时:②该大厅上座2/3时500Hz的混响时间是:③述大厅的房间系数R为如果演唱者的声功率级为80dB,指向性因子为1,混响半径处声压级为多少?∵Lw=10lgw/w0=80dB →W=10-4W3.产生驻波的必要条件是什么?1000Hz声音产生的驻波,离壁面最近的波节其距壁面距离为多少? 答:产生驻波的必要条件是:1.频率相同的波;2.两列波在同一直线上相向而行。

4.为了消除房间的声染色,可采取哪些措施?答:为了消除声染色现象的根本原则是使共振频率分布尽可能均匀。

具体措施有:1.选择合适的房间尺寸,比例和形状;2.将房间的墙或天花板做成不规则的形状;3.将吸声材料不规则地分布在房间的界面上。

第四讲作业答案1.简述多孔吸声材料的吸声机理和吸声特性;影响多孔吸声材料吸声的因素有哪些?如何提高多孔吸声材料的在中低频范围内的吸声性能?答:多孔材料的吸声机理:①当声波入射到多孔材料上,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。

由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦,使声能转化为摩擦热能而吸声。

②空气振动是不断压缩和膨胀的过程,与多孔骨架发生热交换也减少声能。

多孔材料的吸声特性:总趋势是随频率的增加而增加,伴有起伏,且起伏随频率增加而变化平缓,一般吸收中高频声,加空气层后也吸收低频声。

影响多孔吸声材料吸声效果的因素有:材料密度、孔隙率、材料中空气的流阻、材料的结构因子、材料厚度、材料容重、安装条件、饰面状况、材料的含湿量。

提高多孔吸声材料在中低频吸声能力的措施有:①增加吸声材料厚度,按照中低频范围所需要的吸声系数值来选择材料厚度;②在吸声材料后附加空气层;③使用薄膜或穿孔板饰面层。

2.简述穿孔板的吸声机理和吸声特性;如何提高穿孔板的吸声性能?答:穿孔板的吸声机理:当薄壁与孔径比声波小很多时,孔径处空气变形很小,起质量块作用。

类似于活塞,空腔中空气起弹簧作用。

吸声特性:在共振频率处有最大吸声系数。

提高穿孔板的吸声性能的措施有:由于穿孔板结构一般在其共振频率处有较大的吸声系数,声音频率离共振频率越远,吸声系数迅速下降。

因此,要使穿孔板结构在很宽的频率范围内有较大的吸声系数,可在穿孔板背后填设多孔吸声材料作为底层材料。

如果在有底层多孔材料的情况下,面层同时使用不同共振频率的穿孔板,就可在很宽的频率范围内提高吸声系数。

3.有一穿孔板,厚4mm,孔径6mm,孔距18mm,孔正方形排列,背后空气间层10cm,求其穿孔率和共振频率。

答:穿孔率:由于其是正方形排列,故共振频率:4.有一尺寸为11(m长)×9(m宽)×7(m高)的混响室,内表面为瓷砖贴面,空测时500Hz混响时间为2.3s,在其内表面贴50m2多孔吸声材料后,则测得500Hz混响时间为1.65s,求材料在500Hz 的吸声系数。

答:对于空测时:对于表面贴50m2吸声材料后:第五讲作业答案1.薄膜与薄板的吸声机理有何不同?如果用帆布在墙面上吸收200Hz的声音,布距墙距离为10cm,则所需帆布面密度应为多少?如果将帆布改为薄石膏板,石膏板的面密度又为多少?答:薄膜吸声机理是薄膜材料与其背后的封闭空气层形成共振系统,用以吸收共振频率附近的入射声能。

薄板吸声机能为:薄板吸声结构在声波作用下发生振动时,由于板内部和木龙骨之间出现摩擦损耗,使声能转变为机械振动,最后转变为热能而起到吸声作用。

当用帆布时:当为石膏板时:2. 什么是质量隔声定律?180mm砖墙对500Hz的隔声量为多少?答:墙的单位面积的质量越大,其隔声效果越好,这一规律被成为“质量定律”。

查表得180mm砖墙的面密度为450kg/m23.什么是“吻合效应”,如何消除吻合效应?答:“吻合效应”是声波斜入射时在一定的频率范围使墙体放生弯曲共振(这是入射声波沿墙体激发的弯曲波的波长在声波入射方向的投影等于入射波的波长)的现象。

消除“吻合效应”的方法是:①材料选择注意避开吻合效应频率范围;②采用双层构造,且两层不平行布置。

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