第一章：建筑声学的基本概念1

houlai55 · 发表于 2008-5-21 15:02

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一篇非常适合菜鸟的关于声学的知识,为了答谢中国音响设计网对我从入这行以来的帮助.本人特发表一篇非常适合菜鸟的关于声学的知识,此文共七章,打算用一个星期的时间来发表.敬请关注!

第一节、
为什么要做声学设计

在人们日常生活、学习和工作中，经常会遇到不少与声音有关的问题。例如，在礼堂中听报告听不清楚;在剧场内很好的座椅上看戏，但听得非常吃力；有如在住宅中常由于邻室传来的音响声、拖动桌椅的声音而影响休息。另外，有些工厂中强大的机器声会损害工人的听觉，减低劳动生产率；日益增长的交通噪音也给城市带来很大干扰。由此看来，在民用建筑、工业建筑、观演建筑及城市规划中存在着一系列的声学问题，其中有的是属于室内音质设计问题，有的是属于噪声和震动的控制问题。
建筑声学涉及的面比较广，它和建筑工程、物理学、电声学、环境保护等有关领域有着密切的关系，但又综合得体现在建筑设计中。
在这里，我主要要讲解室内的音质设计问题和室内的噪声和震动的控制问题，通过进行室内声学的设计及施工，来弥补和完善现有的建筑音质，来满足我们对各类建筑室内活动对音质的要求。
第二节：声波是怎样产生和传播的

日常生活中，我们经常听到各种各样的声音，如：谈话声、乐器声、机器振动声。尽管这些声音多种多样，但是它们有一个共同的特点，就是有物体的振动产生的。也就是说，物体的振动产生了声音。人的讲话声源于声带的振动；扬声器发声源于扬声器纸盘或音膜的振动。一旦有外界因素影响其振动，那么声音就会停止了。手按住震动的锣鼓声音会停止。可见，不发生振动的物体是不会发出声音的。正在发生振动的而产生声音的发生体称为声源。

发声体振动后产生的声音是如何被我们听到的呢？当物体振动时，它产生的振动压迫周围空气并带其周围空气振动，振动产生的结果是空气中有疏密之分。空气的这种一疏一密的振动传播的空气波叫做声波。声波以一定的速冻向四面八方传递，进入人的耳膜时会使耳膜受压产生相应的振动，经过听觉神经我们就产生了声音的感觉。

地球上的声音从本质上说，是一种空气的波动，因而声音也叫声波。

有声波存在的空间叫做声场。一般的声源在空气中传播是球面形式传播的，是无方向性的，但通过我们的控制产生一些比较有指向性的声源，如声柱、喇叭等。

除了空气外还有一些物质可以传播声波，如物体、液体等都可以传播声音。我们把可以传递声音的物体称做传声介质。没有传声介质的振动我们是听不到声音的。也就是说，声音的产生需要两个条件：①发声体即声源；②声源振动后有可以传递的介质存在。两者缺一不可。

签于以上两个方面，我们在隔音处理上主要对以上两个因素进行处理。例如，设计设备用房时远离办公用房及有特殊要求的声学用房；吊顶时使用弹性吊顶。

第三节：频率、波长和声波

一、
频率

发声体的单位时间的振动次数叫做频率。用符号f表示，单位是赫兹，符号是Hz.表示。当物体的每秒振动为一次时为1赫兹。物体或空气分子每振动一次，即完成一次往返运动或疏密相间运动所需要的时间称为周期。用T表示，单位为秒/次。所以，

频率= 1/周期

发生振动的物体可以产生声波，但不是所有发声体振动所产生声波都能使人听得见的，这是因为人耳耳膜的物体性能所决定的。只用20~20000Hz的声波可以引起耳膜振动，产生声觉上的声音。所以，我们一般认为20~20000Hz范围内的声波叫做可闻声。低于或高于这个频段的声波不会引起我们耳膜的振动，所以不产生听觉。超过20000Hz的声波叫超声波。低于20Hz声波叫次声波。建筑声学中一般把频率200~300 Hz
频段之间叫做低频。500~1000 Hz频段叫做中频，2000~4000 Hz频段叫做高频。

发声体每秒振动的次数越多，即频率越高，感觉音调也越高，一般称为声音尖锐；反之，频率低的声音，音调低，听起来声音低沉。频率的高低反映在人们的听觉中的印象是音调的高与低。

二、
波长

物体或空气分子每完成一次的往返运动或疏密相间的运动所经过的距离叫做波长。用符号λ表示，单位是米。波长是由声波的频率所决定的。频率越高，波长越短；频率越低，波长越长。

三、
声速

声波每秒中传播的距离叫做声速，用符号c表示。表示单位是米/秒。在不同的介质中，声音的速度是不同的。一标准大气压下，0℃的空气中，声音的速度是331.4米/秒。温度越高，声速越高。每增加1℃，声速增加0.607米/秒。通常我们所说的声速一般指340米/秒。

一般地，声音在固体中的传播是最快的，其次是液体中，再次是在气体中。如：水中的速度是1450米/秒；钢材中是5000米/秒；空气中传播速度只有340米/秒。所以，耳朵靠近钢轨能听到较远处开动的火车声。但有几个例外，如：橡胶的中声速只有30~50米/秒；在原子弹爆炸的能量推动下，爆炸声可以在空气中加速到几千米每秒。

我之所以强调声音的速度概念，是因为声音是有速度的，正因为其速度的特性，产生了不同路程是抵达人耳的时间不一样，从而产生了混响。而混响的长短控制正是我们厅堂音质评价的一个重要指标。

china21cn · 发表于 2008-5-28 15:03

Absolute Phase绝对相位
在绝大多话筒上，振膜所受到的正向压力都会在输出时生成正极电压。如果信号正确的极性在传输路径上没有发生变化的话，就应该在扬声器终端生成正极电压，这会通过（大多数）扬声器在监听的位置上转化为正压波。这就是所谓的绝对相位：这种音源的原始极性可以由扬声器在相位上得到重现。
Acoustic Lens声学透镜
是用在专业音响的一个机械装置，用于改善高频的发散以便声音分布和可听频谱更加一致。这种透镜是二战后贝尔实验室研究的产品，于1949年发布。其目的是想以光透镜灯光音响的相同方式来聚焦声波。有个称为斯涅耳法则的公理就描述了这种对声音的折射，当声音穿过两种不同材质间的分界面时有不同的声速。高频灯光音响的声透镜就将一个单点音源发散成平行的声波。声透镜最初由JBL公司于20世纪50年代引入商业应用，主要有两种设计。第一种是斜盘式透镜，采用了一系列仔细计算过双曲线形状的透镜盘，这就形成了水平响应模式。这是最常见的声透镜类型。第二种是多孔板透镜集成，由一组穿孔专业音响组成，在喇叭口处形成一个屏障。这些开孔的屏障实际上会产生在不同大小的中心终止的回响。尽管声透镜在20世纪70年代JBL代逐渐不受欢迎（部分原因是因为其易碎性，这使得它们用于便携式声音加强系统中具有风险），但是近几年来，这项技术又重新使用在高端家用音频系统中。
Alnico铝镍钴合金/磁钢
这是个由铝镍和钴所构成的复合词。铝镍钴合金/磁钢是一种强力、持久的磁铁合金，包含了铁、铝、镍，以及一种或多种其他成分包括钴、铜和钛。20世纪40年代以来，当一种特别高能的BOSE研发出来后，铝镍钴合金/磁钢从此就用于扩音器构造中；它比一般的铁素体（铁）磁铁有着更好的能量质量比。电吉他的制造商也青睐铝镍钴合金磁铁，将其用于拾音，因为其坚固性及可分配的特性。BOSE和JBL是两种常用的不同规格的磁钢。
Baffle隔音板
在音乐行业中，隔音板是指用来防止声波相互干扰的隔离装置。音响租赁于扬声器箱体中。扬声器就安装于音响租赁表面，使用隔音板最初的目的只是防止从扬声器后部出来的声波干扰到从扬声器前部出来的声波。不使用隔音板，声波会相互干扰并消减，尤其是在低频时。为了让隔音板在低频时能实现隔音的功能，就得用很大很大的隔音板以便能防止波长较长的声波和其他声波相互间干扰和消减。扬声器箱体就用于实现隔音，其围住扬声器并防止了很多干扰。现代扬声器的箱体设计在基本的BOSE方式上又加入了各种小技巧和设计用于改善音效。一些基本的设计包括低音反射、声音悬留等。
Excursion偏移
在音频领域， jbl和扬声器的移动有关。偏移是指扬声器相对于其最初的位置前后（里外）移动的距离。为适应不同量的偏移设计了不同类型的扬声器。通常，低频驱动或超低频设计的BOSE比高频驱动设计的扬声器有更多的偏移。偏移较多的扬声器也减幅较差，声音听起来很松散，因此设计者必须找到一个合适的方式来进行设计，在选择扬声器时也要注意其箱体及应用。如果推动JBL超过了其极限，可能会听到“破音”当音卷超过间隔撞击到磁铁底部（由于向内移动）或者滑出间隔（由于向外移动）。这被称为过度偏移或者“降至最低点”，通常会引致故障。

china21cn · 发表于 2008-5-28 15:04

专业音响知识：

一套音响系统是由很多个独立的音响单元构成的，例如：jbl、卡座、均衡器、bose或vcd机及av功放等。这些单元都需要插入在220v交流电源插销板上。有人为了方便省事，关机时将插销电源一拔就全都关掉了；开机时也是一开插销就全都通电了。这种方法虽然省事，但却存在着隐患。因为这样操作会产生浪涌电流和反峰电压，这两个冲击往往会损坏专业音响。一些器材的损坏大多是在开机或者关机的一瞬间产生，而井非在正常工作状态时损坏的。

浪涌电流：一部灯光音响都是由电阻、电容、电感、变压器等元器件所构成。它们在开机前都处在冷状态下。开机时，其电阻阻值小，所以瞬间电流很大，是正常工作电流的jbl。这个电流被称为浪涌电流，其对电路可造成损害。

反峰电压：电感元件、变压器等单元有一个特性，就是当在电路中加人一个电压或者去掉一个电压时，其单元会产生一个反电动势阻止这个电压的变动。那么当开机一个电压加在灯光音响上时，它就产生一个反电动势阻止这个电压的建立，但是电源电压的能量源源不断，所以这个音响租赁只是起一个jbl阻尼作用，对电路影响不大。但是，在关机时情况就不同了，当关机时，电路中产生一个反电动势没有任何的阻挡，这个电压就是反峰电压，它是正常电压的9倍。虽然它的电流很小，但是电压很高，对设备造成一个冲击。所以每一个bose单元的浪涌电流和反峰电压都同时地作用在音响设备就造成了一个大的冲击，容易对设备造成损害。国此，各bose单元最好一个一个地顺序开机和关机。正确的开机顺序是按照音源信号流程的方向开机：依次打开卡座、jbl、ld机或vcd机、调谐器、均衡器，最后开启功率放大器。

正确的关机顺序是先关掉功放，再关其他设备。

目前，为了使用方便，国外发明有一种延迟式专业音响板。第一组接插口是直接开关插口；第二组接插口，当这一路机器开机时，可延时1s(秒)才接通bose；第三组接插口，当这一路机器开机时，可延时2s（秒）才接通电源；第四组接插口，当这一路机器开机时，可延时3s才接通电源。关机时与此类似，也同样分别在不同时段内关断电源。这样就防止了浪涌电流和反峰电压同时作用在音响租赁上而损害音响器材的现象发生。