声学101
理解声音的本质,声学和噪声控制
声学和噪声控制的本质可以混淆。本节的目的是帮助教育和引导那些没有声学知识的术语。如果你想了解更多,请点击下面的链接或致电噪声控制帮助线:1 - (800)854 - 2948。
声音的传播
声音在空气中传播,就像吹起一个大气球,扩大同样在各个方向。(图1)
生成的声音,听到它必须有一个来源,媒介通过和接收器。
出于讨论的目的,我们假定我们谈论的是正常的语音通信。源是演讲者的声音,传播的媒介是空气和接收器是听众的耳朵。
声音是由演讲者的演讲,演讲者的声音就像一个隔膜导致空气中的分子来回搏动同时朝着四面八方,以每秒1130米的速度(770英里/小时)。
一段声波可以按压压力和稀疏的特征。
波长和响度
良好的按压和稀疏之间的距离称为波长。低频的声音有很长的波长和被视为低沉的声音,比如一辆卡车的隆隆声。高音听起来有很短的波长如口哨发出声音。领域的音乐,钢琴可以生成声音从20赫兹(Hz)一直到每秒振动4600次。
(图4)显示了几个波长英尺和英寸作为频率的函数。
响度:(振幅或强度)是衡量声音的力量,被描绘成正弦波上方和下方正常大气压。
(图5)显示了正弦波的组合在不同的声音响度水平或振幅。为了简单起见,声强测量或压力水平分贝。
平等的响度轮廓
我们的耳朵不感知一切听起来同样在各种频率或强度。(图6)显示了一个平等等响曲线图表。定义的特定声音噪音水平在1000 Hz会发现沿着曲线对于任何给定的频率相同。例如,20-decibel在1000赫兹的声音将被视为相同的声级50分贝在100赫兹。这表明我们的耳朵不太敏感的低频声音比中期高频率。稍后将会看到,这种敏感性差异将不断的控制噪音。
平方反比定律
另一个非常重要但鲜为人知的声学现象是平方反比定律。声波传播球,声能分布在不断增加的表面波前表面的直径。的平方反比定律告诉我们,每一倍的距离声源在自由场的情况下,6分贝的声音强度将会减弱。
在理想情况下,一个自由场可以表示为一个声音信号产生从一个山峰。在现实情况下,然而,房间,墙壁,地板,天花板会中断一个距离平方反比定律平均30′平方房间大约10 - 12英尺的声源。然而,重要的是要接受,声音会降低强度随着距离的概念。举个例子,在一个典型的课堂与教师65分贝的声音信号从老师在一个三英尺的距离;在6英尺远的声音强度将在12英尺59分贝,它将减少到53个分贝。(这是很重要的,要记住我们讨论的信号噪声比S / NR之后)
(图8)显示了一个段的声波表面积随着距离的增加。
(图8)
在图8所示的角度,同样的声能分布的球形表面增加区域d增加。声音的强度成反比的距离的平方信号源的波前。
例子:
1 d = 1
2 d = 4
3 d = 9
4 d = 16
吸声
所有的建筑材料都有一些声学性质,他们将所有的吸收、反射或传送声音引人注目。通常来说,吸声材料这些材料设计和用于吸收声音的目的,否则可能会被反射。
定义吸声,随着声音的罢工事件的材料不是反射回来。开放以来窗口是一个非常出色的吸收器的声音穿过敞开的窗户没有反映但使一个贫穷的音障。彩色混凝土砌块是一个很好的声障但将反映大约97%的事件听起来引人注目。
当声波罢工一个吸音材料声波引起的纤维或颗粒组成振动吸收材料。这种振动导致微量热由于摩擦,因此吸声是通过能源热转换的方法。纤维材料是越多越好吸收;相反密集的材料吸收。吸声材料的吸声特性与频率变化明显。一般来说,低频声音是非常困难的因为他们的长波长吸收。另一方面,我们不太容易受到低频的声音,在许多情况下,可以对我们的好处。
对于绝大多数的传统声学材料,材料厚度最大的对材料的吸声特性的影响。而吸音材料的固有成分决定了材料的吸声性能,可以拿来改善或其他因素影响声学性能。将空气空间吸声天花板或墙壁面板背后往往是提高低频性能。
信噪比(S / NR)
图12描述了课堂环境中,老师的声音信号确定为大约65 dBA从老师在3英尺的距离。背景噪音水平是45 dBA和认为是相当恒定的房间。的平方反比定律告诉我们,老师的声音信号的声级将59 dBA在六英尺距离,53 dBA在12英尺的距离和47个dBA 24英尺的距离。
一个良好的信号噪声比应不少于+ 15分贝,也就是说,信号强度应该至少15分贝以上背景噪音水平以达到良好的语音清晰度的侦听器。从(图12)可以看出,除了一个12英尺距离老师S / NR远低于它应该是什么。
在一个典型的教室,无人教室的环境或背景噪音水平不应超过35 dBA与暖通空调系统运行。
环境声音水平或背景噪音
在一个无人的空间,可以听到声音从各种各样的来源。仔细检查房间的可能导致识别侵入性的来源。图中展示了一些最常见的噪音来源。
在分区隔音声音泄漏的影响
的差距我们可以看到,即使是很小的裂纹可以显著影响墙的隔声性能,地板和天花板装配尽可能密闭。填隙化合物为有效的噪声控制或声学密封剂是不可或缺的。
降噪
反映声音不吸收会导致总体健康水平的增加空间。当空间听觉上的待遇,建立声音消除或减少。声音未经处理的空间和acous之间的水平差异用空间被描述为治疗降噪(NR)。
声音测量墙的一边,然后对面将反映出墙的声音传播阻断特性。两者的区别被描述为的降噪特性测量。
治疗噪声混响空间吸声材料可以减少反射的声音建立发生由于反光的表面。
在“治疗”和“治疗后比较可以计算分贝水平。这个图可以用来比较如何感知声音降低。
例子:现有的房间声学治疗前500 sabine的吸收,增加了一个额外的1500 sabins将吸收的比例/治疗= 4
治疗的房间将被认为是大约37%比未经处理的安静的房间。
演讲指向性,演讲者和听众取向
演讲者取向可以在教室和会议室的一个重要因素。显示在图中,有一个不同的演讲水平大约10分贝(dBA)前后之间的演说家。这相当于半分贝每旋转30度的语音信号的方向。
男性的平均声级议长大约是65 - 64分贝3英尺的距离与谈话者的关系。女发言人的讲话水平是平均约2 - 4分贝降低演讲者在3英尺的距离。
演讲者到侦听器的方向是一个重要的考虑。尤其当考虑上下文的平方反比定律,教导我们,每一倍距离的强度的信号将会减少大约6分贝。
共振频率
当声波罢工墙装配为例,声音是由广泛的频率。墙上可能对各种频率的能量在不同程度,基于特征和组件组成的墙。
伴随图描述了两个墙,一个一个8“混凝土砌块墙,另一个钢柱和石膏板墙。每个单一STC相同值47,但他们各有不同的声音隔离特性。
干墙立柱墙不执行以及在低频率比砌块墙。在砌块墙不提供高隔离在中期范围内频率增加它保持一个统一的性能在整个频谱。注意性能的下降之间的干墙分区2000 Hz, 4000 Hz。这种下降被称为“巧合下降”,这反映了墙的共振频率。
而不是依赖一个数字STC评级,它往往是有用的和更有效的查看性能数据和选择一个墙,地板或天花板大会将提供最有效的性能基于预期的声音通过结构生成。不同的结构或建筑组件有不同的共振频率。
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声音传播类(STC)
的声音传播类是一个数字评级的有效性或建筑材料组装阻碍空气的传播声音。传声损失源和接收之间的房间都标注在图的频率和声级分贝。优质曲线是一个滑线安装性能数据绘制的方式将允许不超过32不足以下适当的轮廓。最大的不足在任何给定的频率不得超过8分贝。
一旦选择了合适的轮廓STC的分贝值是由垂直规模在500赫兹。优质表示为一个标准电话号码(例如STC 32)
注意,STC轮廓相似的倒数等于等响曲线,因为它的折扣更低频率的声音来反映我们的耳朵对低频率的声音。
