建筑吸声材料与隔声材料 第二版(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-07-04 14:35:11

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作者:钟祥璋 编著

出版社:化学工业出版社

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建筑吸声材料与隔声材料 第二版

建筑吸声材料与隔声材料 第二版试读:

出版者的话

建筑材料是与人们生产、生活联系最紧密的材料。随着科学技术的发展,建筑材料已不再局限于砖、瓦、灰、砂、石这些传统的材料。钢材、水泥、混凝土及其他材料相继问世,为现代建筑奠定了基础。20世纪以后,建筑材料的发展更是进入了一个崭新的阶段,以有机材料为主的化学建材异军突起,一些性能优异、具有特殊功能的新型建材相继出现,渗透到建筑业的各个方面,成为建筑业现代化的标志。

现在我国正在进行大规模的经济建设,对建筑材料的需求非常巨大,新型建材以其节能、环保、功能化、技术经济合理等特点,在建筑工业中得到了越来越广泛的应用。广大工程技术人员在使用新型建材时,需要知道其品种、性能、应用领域,需要掌握施工、维护与保养技术;从事建材研发、生产、检测的专业人员还需要了解新型建材组成、生产工艺、施工方法、检测技术等知识。为了满足广大读者的要求,化学工业出版社邀请国内该领域专家编写了一套《新型建筑材料与施工技术问答丛书》,本套丛书第一批自1999年以来已陆续出版了《建筑玻璃》、《建筑胶黏剂》、《建筑塑料》、《建筑卫生陶瓷》、《建筑混凝土》、《建筑防水材料》、《建筑涂料》、《建筑防腐蚀材料》共8个分册,普遍受到了读者的欢迎与好评。

为了使这套丛书的品种更完善、内容更丰富,使读者了解更多新型建材的有关知识,我们自2004年开始出版了本套丛书的第二批,包括:《新型墙体材料》、《建筑装饰石材》、《建筑吸声材料与隔声材料》、《建筑保温隔热材料》、《混凝土外加剂》、《建筑门窗》等分册。近几年我们又根据技术的进步、行业发展及读者需要,对已出版的分册陆续修订。本套丛书主要介绍各类新型建材的基本概念、品种、特性、组成、生产、检测、施工应用、维护保养、发展前景等内容,主要面向从事建筑设计、施工、装饰、装修的工程技术人员,对从事建材研究、生产、检测的专业人员也具有参考价值。本丛书以问答方式编写,内容深入浅出,旨在为该领域技术人员提供一套针对性强、实用性强、便于查找、能解决工作中具体问题的案头书。相信本丛书各分册第二版的出版能继续为广大建筑材料相关部门的从业人员提供必要的知识、技术和信息,进而为我国建材业和建筑业做出更大的贡献。

化学工业出版社

第二版前言

《建筑吸声材料与隔声材料》出版已六年多了,编者趁此再版机会,首先对书中错漏之处进行订正,其次最近几年有关材料吸声和隔声性能的评价和测试方面,有许多经过修订的新标准和规范问世。其中,隔声评价标准的内容有较大的变化,新标准中空气声隔声单值评价量除计权隔声量外,还增加了被隔噪声源的频谱修正量。计权隔声量的评价做了简化,取消了单个频带隔声的最大不利偏差的规定。同时增加了以生活噪声为代表的中高频成分为主的噪声源和以交通噪声为代表的低中频为主的噪声源进行频谱修正。建筑外围构件如外墙、外门、外窗,被隔声源是以低中频为主的交通噪声,建筑物内的隔墙、门、窗,被隔声源是以生活噪声为代表的中高频为主的噪声。再版时做了一些补充,增加了以上方面的内容。建筑构件测量的空气声隔声按新的隔声评价标准计算了计权隔声量及以生活噪声为代表的中高频成分为主的声源的频谱修正量C,以及以交通噪声为代表的低中频为主的声源的频谱修正量C。tr

同济大学声学研究所与上海申华声学装备有限公司合作研发的采光隔声通风窗,通过多个路段的沿街建筑和机场附近居民小区的应用,表明该窗具有较好的隔声和通风效果。室内环境质量(声学和空气)明显改善,深受用户的好评和欢迎。上海申华声学装备有限公司积累了丰富的生产制作和安装施工方面的经验,《申华全采光隔声通风窗》应用图集已作为上海市建筑产品推荐性应用图集。这种产品将是解决环境噪声对建筑物内干扰的主要技术措施,在隔声构件中新增了这方面的内容。

随着我国航空、铁路、高速公路以及城市交通的快速发展,一方面给人们提供出行方便、提高工作效率;另一方面又给环境带来污染(大气、噪声)。声屏障是目前降低城市道路交通噪声的一种主要技术措施,最近十多年来,我国许多城市的一些路段安装了各种形式的声屏障,此次再版新增加一章声屏障,该章主要介绍声屏障的降噪原理,降噪量的一些预测方法、形式、构造以及屏体实验测量的隔声和吸声性能。

日本金属吸声材料专家森本徹博士和台湾萧敏雄先生曾为作者提供了一些吸声材料方面的资料,上海市建筑科学研究院朱子根工程师和吴剑春工程师参与了书稿的修改和一些内容的补充,对他们的帮助和支持,作者表示深切的感谢。

这次再版,作者虽然对书中的错漏做了改正和补充,但仍会存在一些疏漏之处,特别是新增加的章节,欢迎读者批评指正。

钟祥璋

2011年12月22日于同济大学

第一版前言

建筑物的室内表面包括地面、墙面和顶棚,如果只用坚硬密实的石材、抹灰及木板进行装饰,由于这些材料会对声波产生强烈反射,一方面因反射声使室内声音增强;另一方面使室内的混响时间延长。在这种房间内进行开会、上课或文艺演出,听众虽然感到声音很响,但只听到很不清晰的一片“轰隆隆”声。因此一般室内需做吸声装修,特别是音乐厅、剧场、电影院、歌舞厅、录音室、演播室及监听室等,这类建筑的音质效果是至关重要的,专门制定有声学设计规范,其室内的吸声装修既不能太少,也不能太多。吸声太少会因室内的混响时间太长,使听到的声音不清楚;吸声太多又会因室内的混响时间太短,使听到的声音不够丰满,一般需要进行专业的声学设计才能达到最佳的音质效果。对于体育馆、会议室、候机大厅、候车室、展览馆、观众厅、大型商场以及饭店餐厅等,如果在做室内设计时对吸声装修未予注意,也会引起公共广播听不清楚,或者产生令人心烦的嘈杂环境。吸声材料是实现和改善室内音质的重要材料。

同样建筑物的围护结构如墙体、门、窗、楼板及屋顶的隔声,直接涉及户外交通、施工以及邻居生活噪声的传入和工厂生产设备噪声、机房以及迪斯科舞厅等室内高噪声的向外传播影响周围环境。因此,建筑隔声材料是获得安静声环境的技术保证,室内低的环境噪声也是室内良好音质的基本条件。

吸声材料和隔声材料的声学特性首先是与频率有关,不同频率的材料吸声系数和隔声量是有差异的,其次还与材料的密度、厚度、孔隙率、阻尼等有关。对于同一材料安装条件如吸声材料后背空气层的深度以及施工质量如隔声构件拼缝的密封,对吸声和隔声特性都会产生很大的影响。

改革开放以来,我国的科学技术获得了很大的进步,国民经济保持持续、快速和稳定的发展,建筑也已成为拉动国民经济的支柱产业,现在每年竣工的建筑面积高达数亿平方米,我国已成为当今世界的建筑大国。全国各地建造了大量高质量的现代化建筑,其中有一些已成为当地的标志性建筑。吸声装饰材料的应用因此日益广泛,促进了吸声材料工业的发展,产品质量不断提高,品种规格不断增加,而且吸声系数高、材料性能优异以及装饰效果好的新型吸声材料不断研制、开发及推向市场,以满足各类建筑中的应用。

同样作为建筑主要围护结构的墙体,我国数千年来一直以秦砖汉瓦的黏土砖作为墙体材料。由于生产传统的实心黏土砖因取土破坏土地资源,甚至有的地方会毁坏大量良田,而且烧砖还要消耗大量燃料。为了保护耕地节约能源,减轻建筑物的自重,提高建筑结构的抗震性能、保温性能以及通过减小墙体厚度而增加建筑有效使用面积。20世纪80年代各级政府相继成立墙体改革办公室,制定了鼓励发展新型墙体材料和限制使用实心黏土砖的政策,推动了新型墙体材料的快速发展,20世纪末许多城市首先是北京、上海、广州等大城市已实现新型墙体材料替代传统实心黏土砖的目标。

由于我国建筑吸声和隔声材料工业的发展以及应用的日渐增多,在我长期接受设计、施工、生产、经销和应用部门等有关人员的技术咨询中,反映需要一本介绍声学基本知识和有关材料吸声及隔声性能方面通俗易懂的科普书籍的迫切愿望。作者在同济大学从事建筑声学的研究和教学工作四十余年,并长期从事吸声和隔声材料性能研究和检测工作,也曾做过声学材料的研制开发工作。一方面积累较为丰富的测试数据;另一方面也收集了较多的国内外最新的吸声和隔声材料的资料。感到有义务把这些内容比较全面系统地介绍给广大读者,为加快我国声学材料工业的发展和推广应用,改善声环境,提高人民的生活质量,尽一点绵薄之力,这是我编写此书的目的。

这是一本介绍声学、吸声和隔声材料及其应用方面以问答形式写就的普及读物,内容新颖、通俗易懂,书中有关吸声材料和隔声材料的测量数据可供设计参考。本书可作为建筑室内设计、装饰施工、材料生产、市场销售、环境保护、扩声设计、广播、电影、电视、录音、音像制作及管理部门的有关工程技术人员阅读,同时又是广大音响爱好者了解声学及吸声和隔声材料知识的读物。

本书包括声学、吸声、隔声方面的基础知识、吸声材料和隔声材料三部分内容。其中基础知识部分有四章,第一~三章为声学、吸声和隔声的基础知识,第四章为材料吸声和隔声性能的测量方法。第五~十章为吸声材料部分,其中第五章为纤维性吸声材料,第六章为泡沫吸声材料,第七章为颗粒吸声材料及制品,第八章为共振吸声体,第九章为金属吸声材料,第十章为特殊吸声材料(或吸声体)。第十一~十六章为隔声材料部分,其中第十一章为砌块墙体材料,第十二章为轻质条形板墙,第十三章为复合板墙,第十四章为轻质薄板墙,第十五章为门窗隔声,第十六章为楼板撞击声隔声。

钱慧敏女士和朱芳英女士一起参加了多年吸声材料和隔声材料的测试工作,为本书的编写积累了大量素材,书中第一~十四章的图由研究生顾春绘制,第十五、十六章的图由莫方朔博士绘制,他们为本书的出版付出了艰辛劳动。本书写作过程中还得到化学工业出版社的关心和支持,书中还采用了一些有关单位的资料,作者在此表示衷心的感谢。

当今正处在一个科技飞速发展的时代,新型吸声材料和隔声材料也将与时俱进不断有新的产品面世。由于作者掌握的资料及水平有限,书中遗漏和不当之处在所难免,欢迎广大读者批评指正。

钟祥璋

2004年9月6日于同济大学

第一章 声学基本知识

1.声波是如何产生和传播的?

在我们生活的世界里充满着各式各样的声音,如电闪雷鸣声、山溪(清泉的)潺潺的流水声、海水的波涛声、火车轮船的汽笛声、节日喜庆的锣鼓声、商场闹市的嘈杂声、人们相互之间的交谈声……这些声音虽然发声的形式各不相同,但它们有一个共同特点,即所有的声音都是物体的振动产生的。因此,有时就把产生声音的振动物体称为声源。

声源可以是固体,也可以是气体或液体。

声音来自于振动,但振动并不一定都能产生声音。振动必须通过弹性媒质才能把声音传播出去,正如电厂的发电机发出的电能要通过导线才能输送到千家万户一样。例如扬声器的发声,当外加激发的音频信号使扬声器纸盆前后振动时,邻近纸盆前面的空气层被带动一起振动,该空气层振动后又带动其前面相邻的空气层一起振动。这样一层层空气就由近及远地依次振动,从而使物体的振动以一定的速度传播出去。值得指出,当声音在媒质中向四面八方传播时,媒质本身并不随声音一起传播出去,它只是在平衡位置附近来回振动。就好像将一块石块掷入湖中时,在水面上产生一圈圈向外扩散的圆形水波。如果水面上有一片树叶,则可以看到树叶在原来位置上下振动,它不会随水波的扩散而向外漂去。这种运动形式就叫波动。

振动和波动是互相密切联系的,振动是波动的产生振源,而波动是振动的传播过程。声音在本质上是机械振动的传播过程。因此,声音也叫做声波。声波传播的媒质同样可以是固体、气体或液体。

声波在气体和液体中只能产生纵波,所谓纵波就是媒质质点振动方向和声波传播方向相同的波。声波在固体中不仅能产生纵波,而且还能产生横波,所谓横波就是媒质质点振动方向和声波方向相垂直的波。

声波一般是通过空气媒质,经外耳道使鼓膜产生振动,并经中耳放大,传到内耳转换成神经脉冲,刺激听觉神经产生声音的感觉。

2.声波有哪些主要特性?

频率是声源每秒振动的次数,用f表示,单位为Hz。具有正常听力的人耳可感觉到的频率范围为20~20000Hz,通常称为可听声范围。低于20Hz的声波称为次声波,而高于20000Hz的声波称为超声波。人耳不能听见次声波和超声波。有些动物听觉要比人灵敏,如老鼠能听到只有几赫兹的次声波,蝙蝠能听到20000Hz以上的超声波。

周期是声源振动1次所需的时间,用T表示,单位为s。周期和频率的关系为:

式中 T——周期,s;

f——频率,Hz。

波长是声源振动一个周期声波传播的距离,用λ表示,单位为m。

声速是单位时间内声波的传播距离,用C表示,单位为m/s。它与频率、周期、波长的关系为:

式中 C——声速,m/s;

λ——波长,m;

f——频率,Hz;

T——周期,s。

空气中声音的传播速度在标准大气压下是温度的函数。当温度为21℃时,声速为344m/s。在空气中通常温度增加1℃,声速约增加0.6m/s。它与温度的关系为:

式中 t——温度,℃。

声波在一些材料和流体中的传播速度如表1-1所示。表1-1 声波在一些材料和流体中的传播速度

声波在传播过程中当遇到障碍物时,其尺寸的大小对声波的影响很大,障碍物的尺寸大小是相对于声波的波长而言的。例如,直径50cm的一根柱子,对100Hz声波的传播没有影响,因为其波长为3.4m,比柱子的直径大得多,但对1000Hz声波的传播则影响很大,因为其波长为3.4cm,柱子的直径比波长大得多。可听声主要频率对应的波长如表1-2所示。表1-2 可听声主要频率的波长

3.障碍物对声波传播有什么影响?

当声波在向前传播的路程中,遇到障碍物时就会发生反射和衍射,其影响取决于障碍物的大小。

如果声波波长比障碍物大得多,从障碍物反射回来的声波很小,仅会在其后产生一很小的声影区,大部分声波能绕过障碍物,距离障碍物稍远的地方就好像没有障碍物一样地传播,如图1-1所示。

如果声波波长比障碍物小时,反射波会增加,在障碍物后面会产生较大的声影区,这一声影区将随波长的减小(即频率增高)而扩大,如图1-2所示。图1-1 声波传播遇小障碍物时的衍射图1-2 声波传播遇大障碍物时的衍射

如果障碍物是一个坚硬光滑的平面墙壁,其尺寸比声波波长大很多时,入射到壁面上的声波像光波入射到镜面上一样被反射回来。其入射角θ等于反射角θ,即θ=θ,如图1-3所示。irir

如果声波在传播过程中,遇到开有一孔洞的壁面时,声波除碰到壁面反射外,还有部分声波会从孔洞穿透过去,这一穿透现象也和上述的衍射一样,与孔洞的尺寸大小有关。对于小的孔洞,即声波波长比孔洞的尺寸大得多时,从孔洞穿透的声波可以看做一个新的点声源,在壁面的另一侧形成半球面波形而传播,如图1-4所示。图1-3 声波的反射

如果声波在传播过程中遇到开有大孔洞的壁面时,即声波波长比孔洞的尺寸小得多时,声波一方面会从孔洞中直接穿透并将保持原来的波形继续传播,另一方面声波会绕过孔洞的边缘,而进入壁面的后背传播,如图1-5所示,声波的频率越低,衍射现象越明显。图1-4 壁面小孔对声波传播的影响图1-5 壁面大孔对声波传播的影响

4.建筑材料对声波传播有什么影响?

在论述声波反射和衍射时,一般是不考虑障碍物的吸声和透声作用。实际上,当声波入射到建筑材料的表面时,总会有一部分声能被反射,一部分声能被材料层吸收,还有一部分会透过建筑材料层,在材料的另一侧继续传播,如图1-6所示。图1-6 声波入射到建筑材料时产生的反射、吸收和透射

根据能量守恒定律,入射声能E和反射声能E、吸声声能E以及irα透射声能E之间的关系为:τ

如果把反射声能与入射声能之比称为反射系数,用r表示,则r=E/E。如果把透射声能与入射声能之比称为透射系数,用τ表示,ri则τ=E/E。如果把吸收声能及透射声能与入射声能之比称为吸声系τi数,用α表示,α=(E+E)/E。也可以写成:ατi

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。同样,反射系数越大,透射系数越小,材料的隔声性能就越好。而吸声材料则要求反射系数越小越好,两者正好相反。

5.如何表示声音的大小?

声音的大小和强弱一般可用声功率、声强和声压来表示。

(1)声功率

声功率是表示声源单位时间内向外发射的声能,用W表示,单位为W。声源的声功率是很微小的。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高音大约为0.2~30mW,女高音大约为0.1~200mW。值得指出,声功率不应与声源的电功率混淆,例如一台大型发电机,它的输出功率可能高达几千瓦,但辐射噪声的声功率也许只有几瓦。一些典型声源辐射的声功率如表1-3所示。表1-3 一些典型声源辐射的声功率

(2)声强

声强是指垂直于声波传播方向单位面积所具有的声功率,用I表2示,单位为W/m,可表示为:

式中 W——声功率,W;2

S——声能所通过的面积,m。

对于平面波,在无反射的自由声场中,由于声波在传播过程中,波阵面的大小相同,因此,声强与离声源的距离无关,即平面波的声强保持不变,如图1-7所示。图1-7 平面波声强与距离关系

对于球面波,波阵面随传播距离的增加而扩大,在距离声源r处,2其波阵面为以r为半径的球面,面积S=4πr,则该处的声强为:

式(1-7)表明,声强与声功率成正比,声功率越大,声强越大;声功率越小,声强也越小。但声强却与离声源的距离平方成反比,声强随离声源距离的增加而迅速减小,如图1-8所示。图1-8 球面波声强与距离的关系

值得指出,式(1-6)和式(1-7)忽略了声波在媒质(空气)中传播时对其吸收而产生的声能损耗。实际上,这种损耗是存在的。空气对高频声波的吸收较大,其吸收还与相对湿度有关。声波传播的距离越远,损耗就越大。

(3)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P一般等于大气压。在声波作用下,空气会产生稠密和稀疏相间变0化,压缩稠密层的压强P大于大气压强P,这时压强为正。反之,膨t0胀稀疏层的压强P就小于大气压强P,这时压强为负。如图1-9所t0示。声压P是由于声波作用使媒质产生的压强变化,可表示为:2

声压的单位就是压强的单位,用Pa表示(1Pa=1N/m)。

声波在空气中传播时,声压P实际上随时间而迅速变化,这种对应于某一瞬时的起伏变化称为瞬时声压。在一定时间间隔中最大的瞬时声压称为峰值声压。在可听声范围内,每秒内周期性变化的次数很多(如100Hz的声波每秒变化100次),但人耳感觉不出声压的这种起伏变化,听起来好像是一个稳定的声音。声音的强弱只与瞬时声压的某种时间平均值有关,这种声压的平均值称为有效声压。从能量考虑有效声压是瞬时声压的方均根值,即把声压先平方,再对时间作平均,然后开方。如果没有特别说明,一般所称的声压指的就是有效声压。图1-9 空气压缩膨胀声波的压强变化

声压和大气压相比是很小的,例如20Pa的声压差不多是人耳听觉的最高极限。声压再高将使人耳疼痛难忍,这一极限称为痛阈。然而,其声压同大气压相比却只有万分之二左右。

人们一般说话时,离开嘴唇0.5m处的声压大约是0.1Pa,仅为大气压的百万分之一左右。如果声压很低人耳便听不见了。具有正常听-5力的人耳所能听到的最低平均声压为2×10Pa,这个最低极限称为可听阈。

综上所述,人耳能听到的声压范围是非常之大,从能听到最小声-5压(2×10Pa)到能承受的最大声压(20Pa),两者相差高达一百万倍。如用质量来比喻,这相当于是1g(克)与1t(吨)之间的差别。

声压与听觉关系密切,而且声压比声功率(或声强)更易于测量,因此,通常采用声压作为声学的基本量,用来计量声波的强弱,即声音的大小。一些典型声源的声压大小如表1-4所示。表1-4 一些典型声源的声压值

6.声音是如何计量的?

前面已介绍了声音的大小可以用声功率、声强和声压来表示,但是由于人耳从能听到的最低声压(听阈),到感觉耳痛时的最高声压6(痛阈)之间相差一百万倍(10倍),声强与声压的平方成比例,因此人耳听阈和痛阈之间声强和声功率的相差更大,高达一万亿倍12(10倍)。在如此大的范围内,用声压、声功率及声强来衡量声音的大小是很不方便的,要用具有一定绝对值精度的仪器来测量也很困难,另外人耳的分辨能力不但与声压、声强和声功率的绝对值有关,而且还与它们的相对值有关。因此,在实际应用中,为了适应人耳听力的分辨能力,采用了一种简化的计量方法来表示声音的大小。声音采用以级的方法来计量,如同通常用级的方法来衡量地震和风力的大小一样。

如前所述,人耳可听到的最小声音的声功率和声强到可忍受的最12大声音的声功率和声强相差一万亿倍(10),相应的最小声压和最6大声压相差一百万倍(10)。如果采用按每10倍作为一个等级划分,如以10为一级,100为二级,1000为三级……实际上级是取以10为底的对数,可表示为:

式中 CL——Bell(贝尔);

A——对数真值,这里指声音的声功率、声强或声压。

这种划分把相差一万亿倍分成12级,比用原来的声功率或声强表示简单多了,但比较粗糙,人耳听觉灵敏度的分辨率还要高些。因此可以把级划分成10个分级,这个分级被称为dB(分贝),可表示为:

如果把人耳听觉可听到的声功率、声强和声压的最低值即听阈值,-12-122-5分别为10W、10W/m和2×10Pa作为基准值,则声功率级、声强级和声压级可分别表示如下。

(1)声功率级

声功率级是声功率与基准声功率之比取以10为底的对数乘以10,用L表示,单位为dB,可表示为:W

式中 W——声功率,W;-12

W——基准声功率,10W。0

(2)声强级

声强级是声强与基准声强之比取以10为底的对数乘以10,用L表I示,单位为dB,可表示为:2

式中 I——声强,W/m;-122

I——基准声强,10W/m。0

(3)声压级

声压级是声压与基准声压之比取以10为底的对数乘以20,用LP表示,单位为dB,可表示为:

也可写成:

式中 P——声压,Pa;-5

P——基准声压,2×10Pa。0

值得指出,声功率级、声强级和声压级值为零分贝时,并不是声源的声功率、声强和声压值为零,而是它们分别等于各自的基准值。因为声级是一种相对比较值,即使是负值,如-10dB、-20dB,它意味着声功率和声强分别比基准声功率和基准声强小10倍和100倍,而其声压则比基准声压小3.16倍和10倍。

一般情况声功率是一个不随环境影响的恒定值,一些产品的噪声技术指标要求用声功率(级)表示。声压会受环境影响,但声压与听觉的关系密切,同一声功率的声源在不同环境下可以产生不同的声压,浴室因为内壁面比较坚硬光滑,因为对声波的反射能大大提高声压级,因此,用同样的声功率唱歌要比户外唱歌响亮得多。因此,如用声压(级)评价产品的噪声常会引起顾客与制造商之间的纠纷。而声源的声压级一方面会受环境的影响,用它来表示产品噪声时,必须对环境进行描述,如标出所测声压(级)的声源方向及离声源的距离等。另一方面声压级同响度关系明显,因此一般环境噪声均用声压级来评价。声压比声功率和声强更易测量,测试声压的仪器简单,所以在声学工程的应用中,大多采用声压级来表示声音的大小。

7.声级是如何进行相加、相减与平均的?

在声学工程应用中,经常会遇到声级的相加、相减和平均问题,例如,现在的厨房一般放有电冰箱、微波炉及脱油排烟机等家用电器。如果它们单独运转时在某点测得的声压级分别为45dB、50dB及55dB。当三台电器一起运转总声级会不会是45dB+50dB+55dB=150dB?答案是否定的,因为分贝是对数标度的,不能采用简单的算术运算。

(1)分贝相加

在考虑分贝相加的方法,对于相干波如两个频率相同、大小相等的声波,当相位相同时,如果单个声压为P,则两个声波叠加后的总声压就等于它们的声压之和,即2P。当相位相反时,两个声波叠加后就相互抵消,其总声压为零。对于两个来自不同声源相互独立的声波为不相干波叠加在一起时,其声能量可以简单地相加。假设两个声源的声功率分别为W和W,那么总声功率W=W+W。两个声源的1212声强分别为I和I,总声强I=I+I。但是不能把分别产生的声压P和12121P简单地相加。2

如果有n个声源,它们的声功率分别为W、W、W、…、W,123n则它们的总声功率W为:t

根据式(1-11),它们的总声功率级L为:Wt

如果各个声源的声功率相等,即W=W=W…=W=W,总声功123n率W=W+W+W+…+W=nW,它们的总声功率级L为:t123nWt

从式(1-17)可看到,如有两台相同的机器,如果一台机器所发噪声的声功率级为80dB,因10lg2=3,因此两台机器所发噪声的总声功率级为83dB,而不是单台机器声功率级的两倍。

如果有几个声源,它们的声强分别为I、I、I、…、I,则它们123n的总声强I为:t

根据式(1-12),它们的总声强级为:

如果各个声源的声强相等,即I=I=I=…=I=I,总声强123n

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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