课程: 职业卫生
4 室内声场
第4章 室内声场
工程应用中常采用一种统计声学的方法，来处理室内声场 ,着眼于室内
声场统计平均规律．
与自由声场不同的两种现象:
一是由于壁面对声波的不断反射，在声源停止后，室内仍有声波的 持续的存在，即室内会产生混响感觉．
二是因为壁面的不断反射，而使室内除了声源的直接辐射所提供的 声能外，还会由混响而提供附加能量，这部分混响声能叠加于声源的直接 辐射的能量，使室内的总声能密度增加．也即声源在室内所产生的声压级一般
大量经验表明，过长的混响时间会使人感到声音发生“混浊”不清 的感觉；混响时间太短就有“沉寂”的感觉，声音听起来很不自 然．
一条声线在一秒钟内要经过多次的壁面反射．由于声源是向各个方向发射声 线的，各声线与壁面相碰的位置各不相同，在两次壁面反射之间经历的距离 也各不相同。用统计的方法算出所有声线在壁面上两次反射之间的平均距离， 即平均自由程．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
每秒钟声线碰撞次数：
(1)低频63-125HZ, 5.4-2.7m.表面尺寸小于此波长,反射定律不成 立,声线弯曲,声衍射,无明显扩散反射
(2)中频500-1000HZ,68-34cm. 一般都大于此波长.反射定律成 立,遇波长相似结构时形成扩散反射
(3)高频2000-8000HZ,17-4cm。大部分结构大于此波长。
室内混响:房间中从声源发出的声波能量，在传播过程中由于 不断被壁面等吸收而逐渐衰减．声波在各方向来回反射，而 又逐渐衰减的现象
室内在1 秒钟内发生的反射次数应是速 度除以平均自由程 秒钟发生的反射次数就应是
于是在t秒后的平 均能量密度
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
室内声压不会随声源停止而立刻消失，并在室内以逐渐衰减 的规律持续着，即产生混响．我们用一个称为混响时间的量 来描述室内声音衰减快慢的程度．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
扩散声场的定义 ( 1 ）声以声线方式以声速c 。直线传播，声 线所携带的声能向各方向的传递概率相同； ( 2 ）各声线是互不相干的，声线在叠加时， 它们的相位变化是无规的；
( 3 ）室内平均声能密度处处相同．
室内形成数目极多的驻波 、声压的分布规律极为复杂、驻波声场中声压极大 与极小的差异几乎消失，由此就形成“均匀”的声场
总要大于自由声场所产生的．
如果室内不作任何声学处理，那么室内产生的噪声要比室外强得多．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
• 无限多条平面声束(方向不相同, 沿直线表 示，壁面反射，并遵循反射角等于人射角规 律) •声线无限多条，方向各不相同，壁面不规 则
•从统计学观点来说可以认为声通过任何位 置的概率是相同的，并且通过的方向也是Fra bibliotek 方向概率相同的
4 室内声场
第4章 室内声场
自由声场:我们处理声波辐射时，假定声源是在无界空间中辐射声波的， 即空间不存在反射边界，声波辐射后，犹如在自由空间中传播
如声源是置于空旷空间的地面上，那么这种辐射声场可称为半自由声场
在这种自由声场中，声源所辐射的声波，其声压与离声源中心的距离成反比， 而声强与距离平方成反比．
而通过每一点的射线数，统计平均相等，由此而造成室内声 场的平均能量密度分布是均匀,这一种统计平均的均匀声场称之 为扩散声场
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
可见光波长:0.4-0.7微米
可听声波长:1.7cm-17m
光波波长与建筑物界面相比小很多,而声波 而表现出波动性
平均自由程：
某会议厅长、宽、高分别为32m,18m,7m
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4 . 2 平均吸声量
第4章 室内声场
壁面吸声系数：被壁面所吸收的能量与入射能量的比值 （入射角平均）。一般吸声材料对不同入射方向，吸声系 数是不相同
设对应于某吸声表面Si的吸声系数为ai ，如果对室内所有的吸声表面 的吸声系数进行平均，则可得到室内平均吸声系数为:
国际上定义为：在扩散声场中，当声源停止后从初始的声压 级降低60 dB （相当于平均声能密度降为1/106）所需的时间， 用符号T60来表示．按混响时间的定义有:
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
艾润公式:如果取20 ℃ 时的声速值为c 。一344m / s ，则可得
赛宾公式:如果室内平均吸声系数较小，满足a＜0 . 2 ，那么由于In(1-
a)=-a，混响时间可取近似为:
赛宾公式在噪声控制工程应用中极为著名．但是要注意它的 局限性，该公式仅适用于五比较小的情况．否则会带来误差
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
混响时间重要影响:它是描述室内音质的一个重要参量，也是至今 音质设计中能为广泛接受作为定量估计的唯一参量．
S为吸声总表面积．而
称为室内平均吸声量
平均吸声系数压实际上表示房间壁面单位面积的平均吸声能力，也称室内 单位面积的平均吸声量
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4 . 2 平均吸声量
第4章 室内声场
开着的窗(窗的几何尺寸甚大于声波波长),入射到窗上的 声波将全部透射出去，那么开窗面积相当于吸声系数ai=1 的吸声面积Si ,吸声量的单位用面积表示
吸声系数都是与材料的声学特性及厚度有关，也都是声 波频率的函数
在室内一般还可能存在人与物体例如桌椅等,在计及这一 部分的吸声贡献后室内平均吸声系数可写成 :
例如，室内有20 只木椅，每只木椅的吸声量为0 . 02 m2，则20 只木椅的吸声量为:
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第4章 室内声场
4 . 3 混响时间公式
不少噪声源的辐射现场是处在有界空间中的，例如在建筑物的房间内， 或者在船舶等运输体的船舱内．由于室内存在壁面（这里壁面是泛指，应 包括天花顶及地面），就会使声波反射，从而在室内形成驻波声场．
各种壁面的声学性质不可能处处相同，室内体形一般也不会很规则， 而且除了声源外还置有其他物体，还有人的活动等等，有些作为噪声源的 机器以及它的支座，本身就比较庞大并体形复杂，更加剧了室内声场的复 杂化．