ian声环境与噪声控制介绍课件.ppt

第3.3章声环境与噪声控制,噪声是声音的一种。从物理角度看，噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声音。从环境保护角度看，噪声是指那些人们不需要的、令人厌恶的或对人类生活和工作有防碍的声音。噪声不仅有其客观的物理特性，还依赖主观感觉的评定。如在听音乐时，悦耳的歌声不是噪声；而在人们需要休息时，邻居传来的音乐将成为噪声。噪声已经和水污染、空气污染、垃圾并列为现代世界的四大公害。,一、噪声的基本原理1.噪声的特征有噪声是一种感觉公害。一种声音是否成为噪声全凭感受者的主观感觉来决定。噪声具有局部性和多发性（分散性）。随着距离延长和围护结构增多，噪声的危害性随之减弱或消失。噪声污染具有暂时性。噪声污染是一种声波，不是一种有害物质，声波过后不残留下任何有害物质。因此，一旦噪声源停止发声，危害即随之消除。,2.噪声的危害,科学家们已经全面研究了噪声对生物和人类的影响。如小白鼠在160分贝的环境中，几分钟就会死亡。人在喷气式飞机发动机5米处，几分钟就变成聋子。一般认为40分贝是正常的环境声音，在此以上就是有害的噪声。,2.噪声的危害,l.影响睡眠和休息。噪声会影响人的睡眠质量，当睡眠受干扰而不能入睡时，就会出现呼吸急促、神经兴奋等现象。长期下去，就会引起失眠、耳鸣、多梦、疲劳无力、记忆力衰退等。2.损害人的听力。噪声可以造成人体暂时性和持久性听力损伤。一般来说，85分贝以下的噪声不至于危害听觉，而超过100分贝时，将有近一半的人耳聋。3.引起人体其他疾病。一些实验表明噪声对人的神经系统、心血管系统都有一定影响、长期的噪声污染可引起头痛、惊慌、神经过敏等，甚至引起神经官能症。噪声也能导致心跳加速、血管痉挛、高血压、冠心病等。极强的噪声（如170分贝）还会导致人死亡。4.干扰人的正常工作和学习。当噪声低于60分贝时，对人的交谈和思维几乎不产生影响。当噪声高于90分贝时，交谈和思维几乎不能进行，它将严重影响人们的工作和学习,一般情况下，85分贝以下的噪声不至于危害听觉，而85分贝以上则可能发生危险。统计表明，长期工作在90分贝以上的噪声环境中，耳聋发病率明显增加。40分贝连续噪声可使10%的人受到影响；70分贝可影响50%；而突发动噪声在40分贝时，可使10%的人惊醒，到60分贝时，可使70%的人惊醒。长期干扰睡眠会造成失眠、疲劳无力、记忆力衰退，以至产生神经衰弱症候群等。在高噪声环境里，这种病的发病率可达50%-60%以上。,研究表明，30dB(A)以下属于非常安静的环境，如播音室、医院等应该满足这个条件。40dB(A)是正常的环境，如一般办公室应保持这种水平。50-60dB(A)则属于较吵的环境，此时脑力劳动受到影响，谈话也受到干扰。当打电话时，周围噪声达65分贝则对话有困难；在80分贝时，则听不清楚。在噪声达80-90分贝时，距离约0.15米也得提高嗓门才能进行对话。如果噪声分贝数再高，实际上不可能进行对话。,噪声可引起大脑皮层兴奋和抑制的平衡，从而导致条件下反射的异常。有的患者会引起顽固性头痛、神经衰弱和脑神经机能不全等。症状表现与接触的噪声强度有很大关系。例如，当噪声在80-85dB(A)时，往往很易激动、感觉疲劳，头痛；95-120dB(A)时，作业人员常前头部钝性痛，并伴有易激动、睡眠失调、头晕、记忆力减退；噪声强到140-150dB(A)时不但引起耳病，而且发生恐惧和全身神经系统紧张性增高。,噪声的特点：一般是声压级较高的，频率特性杂乱无章的声音。,一个声音的听阈因另一个掩蔽声音的存在而上升的现象称为掩蔽，上升的分贝数则是掩蔽的程度。一般来说，低频声对高频声的掩蔽作用较大，高频声对低频声的掩蔽作用较小，但是听者对某个声音的注意力也会影响其他声音的掩蔽作用。掩蔽量：由于某一声音存在，要听清另外的声音必须将这些声音提高，这些声音可闻阈所提高的分贝数。,3.噪声的分类空气动力性噪声：它是由于气体振动而产生的。机械性噪声：它是由于固体振动而产生的。如撞击声，摩擦声等。电磁性噪声：它是由于磁场脉动、引起电气部件振动而发生的噪声，如发电机、变压器。噪声的来源主要有三种，它们是交通噪声、工业噪声和生活噪声(社会噪声),交通噪声交通噪声主要是由交通工具在运行时发出来的。如汽车、飞机、火车等都是交通噪声源。调查表明，机动车辆噪声占城市交通噪声的85%。车辆噪声的传播与道路的多少及交通量大小有密切关系。在道路狭窄、两旁高层建筑物栉比的城市中，噪声来回反射，显得更加吵闹。同样的噪声源在街道上较空旷地上，听起来要大5-10分贝。在机动车辆中，载重汽车、公共汽车等重型车辆的噪声在90分贝，而轿车、吉普车等轻型车辆噪声约有80-85分贝，以上声级均为距车7.5米处测量。汽车速度与噪声大小也有较大关系，车速越快，噪声越大，车速提高1倍，噪声增加6-10分贝。,汽车噪声主要来自汽车排气噪声。若不加消声器，噪声可达100分贝以上。其次为引擎噪声和轮胎噪声，引擎噪声在汽车正常运转时，可达90分贝以上，而轮胎噪声在车速为90公里/时以上时，可达95分贝左右。因此，在排气系统中加上消声器，可使汽车排气噪声降低20-30分贝。在引擎方面，以汽油引擎代替柴油引擎，可以降低引擎噪声6-8分贝。,此外，接近城市中心的铁路客货运站，由于来往列车都要在市区内穿行，因而影响较大，尤其是在客流量大时，其影响是不容忽视。地下铁路的噪声来源与火车相似。因车辆在地道内行驶，噪声不易散失，对车厢内的人干扰较大。据英国实测，车厢内开窗时噪声高达102分贝。,飞机运输噪声 水陆交通运输噪声，虽然影响面广，但从直接造成显著的危害来说，还是空运的噪声。喷气机出现后，空运噪声产生较大的影响。这一方面是喷气机噪声声级较大，另一方面也是空运日趋繁忙的结果。事实上，机场不仅是飞机升降时产生噪声，而且机场地勤保养和飞机试运转时也会产生强烈的噪声，对附近居民的影响非常大。当大型喷气客机起飞时，跑道两侧1千米内语言通讯都受到干扰，4千米范围内人不能休息和睡眠。,工业噪声主要来自生产和各种工作过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。城市中各种工厂的生产运转以及市政和建筑施工所造成的噪声振动，其影响虽然不及交通运输广，但局部地区的污染却比交通运输严重得多。因此，这些噪声振动对周围环境的影响也应予重视。,生活噪声 生活噪声主要指街道和建筑物内部各种生活设施、人群活动等产生的声音。如在居室中，儿童哭闹，大声播放收音机、电视和音响设备；户外或街道人声喧哗，宣传或做广告用高音喇叭等。这些噪声又可以分为居室噪声和公共场所噪声两类，它们一般在80分贝以下，对人没有直接生理危害，但都能干扰人们交谈、工作、学习和休息。,二、噪声的评价,噪声评价是对各种环境条件下的噪声作出其对接收者影响的评价，并用可测量计算的评价指标来表示影响的程度。噪声的评价涉及的因素很多，它与噪声的强度、频谱、持续时间、随时间的起伏变化和出现的时间等特性有关；也与人们的听觉特性、环境条件、主观评价有关；还与测量条件和方法等因素有关。,早在20世纪30年代，人们就开始了噪声评价的研究。提出了上百种评价方法。最常用的噪声评价方法及其评价指标：,A声级LA：是目前国际上使用最广泛的噪声评价方法，几乎所有的环境噪声标准均用A声级作为基本评价量，是由声级计上的A计权网络直接读出。单位是dB(A)。A声级反映了人耳对不同频率声音响度的计权。长期实践证明，不论噪声强度高还是低，A声级都能较好地反映人的主观感觉，A声级越大，人感觉越吵。此外，A声级同噪声对人耳听力的损害程度也能对应的很好。,、等效连续A声级Leq 有时，噪声的A声级是变化的，不能简单的使用某一时刻的A声级，需要使用在一段时间内使用平均A声级来表示能量平均，即Leq。建立在能量平均概念上的等效连续A声级，被广泛的应用于各种噪声环境的评价。,3、昼夜等效声级Ldn 一般噪声在晚上比白天更容易引起人们的烦恼。研究结果指出，夜间噪声的干扰比白天大10dB。因此，计算一天24小时的等效声级时，夜间要加上10dB的计权，这样得到的等效声级称为昼夜等效声级。其中：Ld-为白天(07:00-22:00）的Leq Ln-为夜间(22:00-07:00）的Leq,.累计分布声级 LN(统计百分数声级LN)为了反映起伏的城市噪声，特别是起伏的道路交通噪声；也为了评价与人们烦恼有关的噪声暴露，记录噪声随时间变化的A声级并作统计分析，就得到统计百分数声级，记作LN。通过噪声测定来分析评价噪声质量，一般是取统计声级，用累加统计分布值L10，L50，L90来表示。在测量的单位时间内(一般取1h)把很多大小不等的数据按大小顺序排列后，就得到L10，L50，L90单位时间值，其是评价交通噪声污染程度的单值指标。将在单位时间内测量到的一组数据(噪声级)按照从大到小的顺序排列,那么排在第10位的即为L10，排在第50位的即为L50，排在第90位的即为L90。,将在单位时间内测量到的一组数据(噪声级)按照从大到小的顺序排列，那么排在第10位的即为L10，排在第50位的即为L50，排在第90位的即为L90。L10指所测数据有10%超过的声级，也就是有90%的交通噪声比该值低，可用以表示所测时段的噪声峰值;L50指所测数据有50%超过的声级，也就是有50%的噪声比之低，可用以表示所测时间段的噪声平均值；L90指所测数据有90%超过的声级，也就是有10%的噪声比之低，可用以表示所测时段的本底噪声。,试验证明：对于车流量较大的道路，L50数值和人们对吵闹感觉程度有较好的相关性，有些国家直接采用L50来评价交通噪声。例：L10=70 dB，表示在整个测量时间内，噪声级高于70 dB的时间占10%，其余90%的时间内噪声均低于70 dB；同样L90=50 dB，表示在整个测量时间内，噪声级高于50 dB的时间占90%。,、噪声评价数（NR noise rating）曲线 在一些对安静要求较高的环境里，如剧场、录音室、演播室，不但需要考虑噪声的声级，同时要考虑噪声的频率特性。通过国际标准化组织的一组评价曲线，每条曲线用一个NR值表示，噪声各个频率值都不超过的最低的曲线作为噪声评价的NR值。如右图，红线代表的噪声NR25，蓝线代表的噪声为NR50。,语言干扰级是评价噪声对语言干扰的单值量。以中频率为500，1000，2000和4000Hz4个倍频带噪声声压级的算术平均值作为语言干扰级。语言干扰级只反映人们所处环境的噪声背景。,.语言干扰级SIL,如两人相距离1m交谈，当语言干扰级SIL不大于58dB时，交谈可以以正常语言进行；若SIL为65dB就需要提高嗓门了。为了保证在一定的距离范围内可以轻松自然地谈话，应控制室内SIL声级在40dB以下。,7.清晰度指数（AT）8、交通噪声指数（TNI）,三、噪声允许标准和法规建筑声学中相关的国家标准：,1）GB3096-2008声环境质量标准2）GBJ118-1988民用建筑隔声设计规范3）GB50096-1999住宅设计规范5.3.1 住宅的卧室、起居室（厅）内的允许噪声级(A声级)昼间应小于或等于50dB，夜间应小于或等于40dB。分户墙与楼板的空气声计权隔声量应大于或等于40dB。楼板的计权标准化撞击声压级宜小于或等于75dB。5.3.2 住宅的卧室、起居室（厅）宜布置在背向声源的一侧。5.3.3 电梯不应与卧室、起居室（厅）紧邻布置。凡受条件限制需要紧邻布置时，必须采取隔声减振措施。,4)GB50352-2005民用建筑设计通则5）GBJ75-84建筑隔声测量规范 规定了实验室、现场测量空气声隔声和楼板撞击声隔声的方法。6）GBJ47-83混响室法吸声系数测量规范 规定了实验室条件下，使用混响室法测量材料吸声系数的方法。7）GBJ76-84厅堂混响时间测量规范 规定了混响时间测量的方法。8）GBJ121-88建筑隔声评价标准 规定了空气声隔声计权隔声量Rw的评价方法和楼板撞击声隔声标准化撞击声压级Lw的评价方法。,GB3096-2008声环境质量标准城市五类区域环境噪声标准值(L Aeq),表中所列的标准值为户外允许噪声级。测点选在建筑物的外侧，离开建筑物的距离不小于1m，传声器离地面不小于1.2m处。,标准规定，城市区域环境噪声的测量位置在居住窗外或厂界外1米处。一般地，室外环境噪声通过打开的窗户传入室内大致比室外低10dB，因此在工业区（3类）或交通干线两侧（4类）不能建住宅、学校、医院，因为环境噪声的影响，室内噪声水平不能达标（白天低于4050dB，夜间低于3040dB）。这一点需要引起建筑师的注意。,1997年3月1日起实施的中华人民共和国环境噪声污染防治法，是我国环境噪声管理的基本法律。第一章总则中规定：“任何单位和个人都有保护声环境的义务，并有权对造成环境噪声污染的单位和个人进行检举和控告”；第二章环境噪声污染防治的监督管理，规定“建设项目的环境噪声污染防治设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用”及城市规划防噪声等问题。第三至六章分别对工业噪声、建筑施工噪声、交通运输噪声和社会生活噪声的污染防治作了规定。第七章规定了违反本法的责任。,四、噪声控制 由于声学系统由声源、传播途径和接收者三大要素组成，因此治理噪声也应当从这三个方面入手。1.从声源上降低噪声2.从传播途径上降低噪声3.从接收者的防护来减少噪声的危害环境噪声的控制原则和步骤 噪声源、传播途径和接受者三方面分别采取在经济、技术和要求上合理的措施。,1、降低声源噪声改革工艺和操作方法降噪；降低噪声源的激振力；如压缩机加减震垫。降低噪声辐射部件对激振力的响应。2、在传播路径上降低噪声“闹静分开”的原则 便于局部隔离，利用了噪声在传播中的自然衰减改变噪声传播的方向或途径 例如：管道出口朝向上空或野外，让噪声释放到人的生活区外排入地沟充分利用天然地形的声屏障作用吸声和绿化带的降噪作用 例如：山岗、土坡采取声学措施 包括吸声、消声、隔声、隔振和减振等噪声控制技术。3、在接受点保护 例如：耳塞、头盔,（一）城市噪声控制的主要措施（1）与噪声源保持必要的距离（2）利用屏障降低噪声（3）利用绿化减弱噪声（4）合理的总图布置及单体建筑设计（5）采用降噪路面（6）创造愉悦的声景观,（二）居住区规划中的噪声控制,、居住区道路网规划设计中，应分清交通性干道和生活性道路。交通性干道主要承担城市对外交通和货运交通，应避免从城市中心和居住区穿过。交通性干道必须从城市中心和居住区穿过时，可采用以下措施：将干道转入地下，其上布置街心花园或步行区；将干道设计成半地下式，以形成路堑式道路；当干道铺设在水平地面时，可结合地形利用绿化土堤来隔离噪声；也可用干道两侧设置种植墙或专用声屏障；,在交通性干道两侧也可设置一定宽度的防噪绿带（需至干道中心100米左右），要选用常绿或落叶短期的树种，高低配置组成林带，才能起减噪作用。2、生活性道路只允许通行公共交通车辆、轻型车量和少量为生活服务的货运车辆。可对货运车辆的通行时间进行限制。,3、居住区内道路的布局与设计应有助于保持低的车流量和车速。4、对锅炉房、变压器站等应采取消声减噪措施，或将它们连同商店卸货场布置在小区边沿角落处，使之于住宅有适当的防护距离，5、有噪声干扰的工业区需用防护地带与居住区分开，布置时还要考虑主导风向，6、对于居住区或居住区附近产生高噪声或振动的施工机械，须限制作业时间，以减少对居民休息、睡眠的干扰。,（三）建筑中的吸声降噪,1、吸声降噪的原理：工厂车间或大型厅堂内，若内表面为清水砖墙、抹灰墙面，地面为水泥或水磨石地面，在房间内部，人听到的不只是由声源发出的直达声，还会听到大量经各个界面多次反射形成的混响声。如在室内顶棚或墙面上布置吸声材料或吸声结构，可使混响声减弱，这时，人们主要听到的是直达声，那种被噪声“包围”的感觉将明显减弱。这种利用吸声原理降低噪声的方法称为“吸声降噪”。,、吸声降噪量的计算,参见例题13-5、13-7、13-7,目前，国内外采用“吸声降噪”方法进行噪声控制已非常普遍，一般效果约为610dB。其设计步骤归纳如下：了解噪声源的声学特性。如声源总声功率级LW，或测定距声源一定距离处的各个频带声压级与总声压级LP，以及确定声源指向性因数Q。了解房间的声学特性。几何尺寸、估算各个壁面各个频带的吸声系数1、房间常数R1。最后，由噪声允许标准所规定的噪声级，求出需要的降噪量。根据所需降噪量，求相应的房间常数R2，或总吸声量A2，平均吸声系数2。确定了材料的吸声系数后，合理选择吸声材料和结构，并注意安装方法。注意材料强度、施工难易程度、经济性、装饰性及防火、防潮等。吸声降噪只能降低混响声，对直达声无效。,噪声也能利用,利用噪声的领域消除杂草 噪声对植物生长不利.不同的植物对不同的波段的噪声敏感程度不一样.为此，有人巧妙制成了噪声除草器，把它置于田间，其发出的噪声可诱发杂草种子提前萌发，这样就可以在农作物生长之前施药除掉杂草，从而提高了除草的效率，这可算是噪声为人类造福的一件好事.,利用噪声发电 噪声是一种能量的污染，比如噪声达到160 dB的喷气式飞机，其声功率约为10 000 W；噪声达140 dB的大型鼓风机，其声功率约为100 W.“聚沙可成塔”，这自然引起新能源开发者的兴趣.科学家发现人造铌酸锂具有在高频高温下将声能转变成电能的特殊功能.科学家还发现，当声波遇到屏障时，声能会转化为电能.英国的学者就是根据这一原理，设计制造了鼓膜式声波接收器，将接受器与能够增大声能、集聚能量的共鸣器连接.当从共鸣器来的声能作用于声电转换器时，就能发出电来.看来，利用环境噪声发电已指日可待了.,利用噪声来制冷大家都知道，电冰箱能制冷，但更令人鼓舞的是，目前世界上正在开发一种新的制冷技术，即利用微弱的声振动来制冷的新技术.第一台样机已在美国试制成功.在一个结构异常简单、直径不足1m的圆筒里叠放着几片起传热作用的玻璃纤维板，筒内充满氦气或其他气体.筒的一端封死，另一端用有弹性的隔膜密闭.隔膜上的一根导线与磁铁式音圈连接，形成一个微传声器，声波作用于隔膜，引起来回振动，进而改变筒内气体的压力.由于气体压缩时变热，膨胀时冷却，这样制冷就开始了.不难设想，今后的住宅厂房等建筑物如能加以考虑，大可一举降伏噪声这一无形的祸害，为厂房、建筑物降温消暑.,噪声除尘 美国科研人员研制出一种功率为2 kW的除尘报警器，它能发出频率2 000 Hz、声强为160 dB的噪声，这种装置可以用于烟囱除尘，控制高温、高压、高腐蚀环境中的尘粒和大气污染.噪声克敌 利用噪音还可以制服顽敌，目前已研制出一种“噪音弹”，能在爆炸间释放出大量噪音波，麻痹人的中枢神经系统，使人暂时昏迷，该弹可用于对付恐怖分子，特别是劫机犯等.,噪声诊病 美妙、悦耳的音乐能治病，这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢？最近，科学家制成一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶,有源消声 通常所采用的三种降噪措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反(相差180)，就可以将这噪声完全抵消掉关键就在于如何得到那抵消噪声的声音实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来由此看来，有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”,第3.4章室内音质设计,室内音质设计是建筑声学设计的一项重要内容，其音质设计的成败往往是评价建筑设计优劣的决定性因素。室内音质设计应在建筑设计方案初期就同时进行，而且要贯穿在整个建筑施工图设计、室内装修设计和施工的全过程中，直至工程竣工前经过必要的测试鉴定和主观评价，进行适当的调整、修改、才有可能达到预期的效果,一、音质的评价标准（一）主观听音要求1.合适的响度 语言60 80方，音乐50100方。指人们听到的声音的大小。足够的响度是室内具有良好音质的基本条件。与响度相对应的物理指标是声压级。2.高的清晰度 清晰度：指语言用房间中，声音是否听得清楚。清晰度与混响时间有直接关系，还与声音的空间的反射情况及衰减的频率特性等综合因素有关。听众正确听到的音节数目音节清晰度 100%测定用的全部音节数目音节清晰度与听音感觉60%不满意 75%85%良好65%75%勉强可以 85%优良对音乐，要求能区别每种声源音色，能听清每个音符。,1953年，Thiele提出清晰度（definition)D：清晰度:50ms前到达的声能/全部到达的声能,D值越高，对清晰度越有利。,对于音乐人们提出明晰度C(Clarity)的概念。研究结果表明：为了保证有满意的明晰度，必须保证有C=03 dB,3.足够的丰满度 丰满度：指人们对声音发出后“余音”的感觉。在室外，声音感觉“干瘪”，不丰满。与丰满度相对应的物理指标是混响时间。余音悠扬（活跃感）。每座容积大，硬表面多，混响时间长。坚实饱满（亲切感）。直达声后2030ms以内的反射声有加强直达声响度和提高清晰度的作用。音色浑厚（温暖感）。小于250Hz的低频声混响时间长。4.无噪声干扰、无声学缺陷:如回声、颤动回声、声聚焦、声遮挡、声染色等影响听音效果及声音音质的缺陷5.空间感：指室内环境给人的空间感觉，包括方向感、距离感（亲切感）、围绕感等。空间感与反射声的强度、时间分布、空间分布有密切关系。,（二）客观指标,1、声压级：房间中某处的声压级反映了该处的响度。在声源功率一定的情况下，增大声压级需要获得更多的反射声。2、混响时间：混响时间与室内的混响感、丰满度、清晰度有很大关系。混响时间越长，越感丰满，但清晰度越差；混响时间越短，越感“干”，但清晰度提高。混响时间的频率特性与音色有一定关系。低频混响时间适当增长，声音有温暖感、震撼感；高频混响时间适当增长，声音有明亮感、清脆感。,3、反射声时间序列分布：人们最先听到的是直达声，之后是来自各个界面的反射声。一般的，直达声后50ms到达的声音被称为近次反射声，这部分声音对加强直达声响度、提高清晰度、维护声源方向起到很大作用。50ms以外的反射声一般被认为是混响声，混响声对丰满度、环绕度、清晰度、方向感有一定影响。混响声越多、越强，丰满度、环绕度高，但清晰度变差；强的50ms以外的反射声会产生回声，并影响方向判断。近次反射声和混响声中间不能脱节，否则，虽然混响时间较长但丰满度不够。,4、空间分布：来自前方的近次反射声能够增加亲切感，来自侧向的反射声能够增加环绕感。一般讲，听者左右两耳接收的侧向反射声有较大差别，形成了人们对声源的空间印象。在小型厅堂（高为10m以内，宽为20m以内）中，2035ms正是直达声与最早的一次反射声的时间间隔；在大型厅堂（高为10m以上，宽为20m以上）中，这样的反射声要靠专门设计的反射面来获得。在音乐厅设计中，应尽可能增大侧向的前次反射声在整个反射声能中的比率，以此来增加环绕感。,二、音质设计的方法与步骤对音质的主观评价和客观指标的分析，要求在音质设计时应遵循以下几个原则：1）防止外部噪声及振动传入室内，使室内的背景噪声足够低。（室内音质设计的一个前提条件)2）充分利用直达声，使室内各处都有足够的响度，并保证声场分布尽可能均匀。（对于以自然声为主的厅堂，要注意选择适当的规模。）3）听众各点应安排足够的近次反射声。4）使房间具有与使用目的相适应的混响时间。5）防止出现回声、多重回声、声聚焦、声遮挡、声染色等 声学缺陷。,（一）房间容积确定1、保证足够的响度自然声的最大容许容积讲演20003000m3话剧6000m3独唱、独奏10000m3大型交响乐20000m32、保证合适的混响时间 每座容积越大，混响时间 越长。音乐厅810m3/座歌剧院68 m3/座话剧院44.5 m3/座戏曲剧院3.54 m3/座电影院45 m3/座多用途厅堂3.55.5 m3/座。同时建议，以自然声为主的话剧院不宜超过1200座，歌剧院不宜超过1400座。如果以使用扩声系统为主则一般不受限制。,（二）房间体形设计室内声音反射的几种情况 室内声学设计中，常利用几何作图的方法，主要研究一次或二次反射声分布情况。,（二）房间体形设计1、充分利用直达声1）减少直达声传播距离（平面、楼座），观众席最好在声源的140范围内。当观众席超过1500座时，宜采用一层悬挑式楼座；当观众席超过2500座时，宜采用二层或多层楼座；2）避免直达声波遮挡和掠射吸收，每排升起8cm，一般前后座位对齐时后排比前排升高9cm，前后座位错开时升高6cm.。3）控制大厅的纵向长度。一般应控制大厅纵向长度35m.，电影院为避免声影不同步，纵向长度不应大于40m.,2、争取和控制前次反射声（1）厅堂平面形状与反射声分布 扇形平面六角形平面,2、争取和控制前次反射声（1）厅堂平面形状与反射声分布椭圆形平面窄长形平面,（）剖面与顶棚设计在厅堂设置反射板时，应考虑的要点：参见教材,、争取充分的扩散处理 厅堂内表面若材料光洁而坚实，吸声系数较小，构件的尺寸起伏变化在声波波长的范围内，对声波起扩散反射的作用。这种作用能使声场分布均匀，使声能比较均匀 的增长和衰减，从而可以改善室内音质效果。在欧洲一些古老的剧院或音乐厅中。有设计精美的壁柱、雕刻、多层包厢、凸凹变化的藻井顶及大型的花式吊灯等建筑和装修处理。这些对声音有良好的扩散作用。,在近现代的剧场和音乐厅设计中，在顶棚和墙面上经常安装一些专门设计制作的几何扩散构件，以提高音质效果。扩散体的尺寸应与其扩散反射声波的波长相接近，声音的频率愈低，声波的波长愈大,要求扩散体的尺寸愈大。为了使尺寸不致过大，多演出建筑如剧场，扩散声频率的下限可定为200Hz。,、消除室内的声学缺陷声缺陷：回声、颤动回声、声聚焦、声影、沿边反射(声爬行)。1）.回声：回声是由于滞后直达声50ms或行程差大于1720m，而且声级足够强的反射声或其他声音形成。消除回声的方法：对于产生回声的表面作吸声处理，布置吸声材料；也可作声扩散处理，或将声音反射到附近的观众席上，减少反射距离。,a,b,2,b 0.15a,扩散体和频率关系,a,g,3 g,2.）颤动回声：颤动回声是一连串的回声，它常产生在一对有高度反射性能的平行墙之间或壳顶。,声扩散,消除颤动回声的方法：使两对表面间的夹角大于5度，或采用声扩散和吸声处理。,哈尔滨工人文化宫,3.声聚焦：声聚焦多由室内的凹曲面所形成，在音质上形成声音轰鸣而模糊。为了避免声聚焦，应慎用或不用凹面，或使它的曲率半径 R 远远大于厅堂的高度H，如 R4H；或者使其远小于厅堂高度，或者采用吸声和扩散处理。,声聚焦,R,H,4）.声影区：是由于阻挡而形成的声音不足的区域，如柱子后面或长挑台下，挑台长度应小于挑台下开口高度的2倍；对于音乐厅，挑台长度约等于挑台下开口高度，这样可以避免声影，并且应在挑台下设计反射板以使听众获得足够的反射声。5）.沿边反射：即声音沿墙壁反射而没有达到观众席的情况，它常在圆形或大的凹面体型中发生，所以在利用圆形、扇形平面时，应注意在沿边增设扩散体等办法。,L,H,L 2H,沿边反射(声爬行),S,声学“浮云”,柏林室内音乐厅,北京师范大学音乐厅,多伦多路易.汤姆森音乐厅交响乐演奏情景,上海大剧院观众厅,几何声学法(声线法),三、室内电声设计,室内音质设计内容包括：电声系统建声系统电声系统:广播通信系统；扩声系统（解决“声反馈”问题）；重放系统,扩声系统的选用,扩声系统主要用于这样一些情况：厅堂很大，听众太多，需要提高口语声声压级和减弱室内、外背景噪声的干扰；电影院的放声系统；用人工混响，补充大厅混响时间不足的情况，以满足听觉要求和得到若干其他的声音效果；在厅堂供安装助听器和某些会议的同声传译之用。用于报告厅的最简单的扩声系统，是由一个传声器、一个放大器和一个或几个扬声器组成。对扩声系统的基本要求是：适当的频率响应范围，适当的功率输出，能够辐射足够的声压级而不失真。扬声器的布置方式有3种，即集中系统，把扬声器集中装置在声源的上方，例如舞台口上方的适当位置；分散系统，把许多扬声器分散装设于大厅界面适当高度的位置；以及集中、分散并用方式（立体声系统），在舞台上及大厅各个界面装置两路或几路扬声器。不论采用怎样的布置方式，应当使扬声器辐射的声音能够覆盖大厅全部的听众席位。此外，还需考虑不出现对声源位置的视觉与听觉的矛盾。,四、房间混响设计（一）确定最佳混响时间和频率特性曲线 混响时间依房间用途和容积而定。(参见教材 P418 图13-22）音乐厅为1.6-2.1 s 其它房间频率特性为：音乐用的房间125、250Hz的混响时间 是500Hz的倍，高频和中频与500Hz一样；语言用房间各频率的混响时间 相同。,4000 Hz,1000,2000,500,250,125,140,120,100,160,混响时间的百分比,(%),（2）混响时间计算 根据厅堂的座位确定容积，选择最佳混响时间和频率特性曲线，利用混响时间计算公式推算出各频率所需的总吸声量，扣除固定的吸声量如观众人数、家具、孔洞等，就是要增加的吸声量。选择适当的吸声材料，面积和吸声结构，放在后墙和侧墙上部。一般要反复计算，选择满意方案。在建筑过程中还需测定、调整、最后固定。计算频率一般为125、250、500、1000、2000、4000Hz。厅堂混响时间如无特殊说明，一般指500Hz的混响时间。(参见教材 P419 计算实例）,（2）混响时间计算混响时间计算可按如下步骤进行(1)根据观众厅设计图，计算房间的体积和总内表面积S。(2)根据混响时间计算公式，求出房间的平均吸声系数。平均吸声系数乘以总内表面积S，即为房间所需总吸声量。一般计算频率取1254000HZ共6个倍频程中心频率。(3)计算房间内固有吸声量，包括室内家具、观众、舞台口、耳光口等吸声量。房间所需总吸声量减去固有吸声量即为需要增加的吸声量。(4)查阅材料及结构的吸声系数(本书附录中列有部分吸声材料和结构的吸声系数)；从中选择适当的材料及结构，确定各自的面积，以满足所需增加的吸声量及频率特性。一般常需反复选择、调整，才能达到要求。,（二）音乐厅堂音质设计要点确定合适的混响时间一般允许值为1.52.8S，不低于1.5S，最佳1.82.1S，还与音乐作品的体裁和风格有关。混响时间的频率特性曲线：低频混响时间与中高频混响时间之比：1.11.25，最大可达1.45。、坐席控制在2000座以内。、音乐厅设计时尽量少用吸声材料，座位区布置不应过宽，避免座席过度包装。、应布置扩散体，使声场均匀。、音乐厅每座容积大约612m3/座，一般多在1m3/座。体积不能过小，以避免混响时间过短、楼座下部的深度不大于其开口高度，以免造成声影区。、降低背景噪声，满足NR-20以上的标准。,（三）歌剧院音质设计要点确定合适的混响时间一般为1.21.5S，混响时间的频率特性曲线宜平直，或低频混响时间有20%的提升；、坐席控制在2000座以内。每座容积大约56m3/座，体积宜控制在12000m3；3、避免回声干扰，应布置扩散体，使声场均匀。4、降低背景噪声，满足NR20以上的标准。,（四）多功能厅堂的音质设计1.选择适中的混响时间，折衷的办法。1.5s左右2.采用混响时间可变的声学处理：帘幕，可变墙体，可变容积。3.采用电声技术措施：人工混响器，混响室。（五）电影院 在电影院内听声音，与剧场内有所不同。电影录音的过程大致是在录音棚内用传声器拾音，然后经过一系列制作过程录在电影胶片上。观众在电影院内听到的是通过扬声器重放出来的声音。,电影的不同场面，在声学环境上有时差别很大，譬如可以包括表现一个大教堂内的特殊声学效果（其混响时间可达8s）或露天雪地的声音沉寂的空间。为了观众能清晰地听到影片某一特定场面录音效果，尽量不要受到观众厅内声学环境的影响。根据这一特点，电影院内应具有较短的混响时间。但混响时间也不宜过短，混响时间过短，一方面会使观众厅内声音过于“沉寂”，应按建议值；另外，对后墙应加以分隔或采取强吸声处理，对于一些有可能产生回声、长延时反射、声聚焦的界面，应作认真的声学处理等。,