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室内声学设计—声场、自由声场、近场和远场

声学知识

ACOUSTIC KNOWLEDGE

 

室内声学设计—声场、自由声场、近场和远场

分类:
声学知识
作者:
思成舞台设计
来源:
2021/10/23
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1、声场

声场是指媒质中有声波存在的区域。描述声场的物理量可以是声压、质点振动速度、位移或媒质密度等,它们一般都是位置和时间的函数。声场中这些物理量随空间位置的变化与随时间的变化间的关系由声学波动方程描述,解出声波方程的满足边界条件的解即可知道声场随空间的分布、随时间的变化及能量关系等。

2、自由声场

声源在均匀、各向同性的媒质中, 边界的影响可以不计的声场称为自由声场。在自由声场中,声波按声源的辐射特性向各个方向不受阻碍和干扰地传播。

理想的自由声场很难获得,人们只能获得满足一定测量误差要求的近似的自由声场。例如地面反射声和噪声可忽略的高空,当气象条件适宜时,便可以认为是自由声场。实际上风、云、空气密度变化等都会影响声波的传播。又如在经过专门设计的房间中,在一定的频率范围内,房间的边界能有效地吸收所有入射的声波,这样的房间内的声音主要是直达声,也可认为是自由声场。这样的房间称消声室。

在宽阔的广场上空,或者室内有一个面是全反射面,其余各面都是全吸声面,这样的空间称半自由声场或反射面前方的自由声场。如消声室地板用反射面来模拟半自由空间则称为半消声室。

 

3、近场和远场

 

自由声场中声源附近声压与质点速度不同相的声场称为近场。近场区域内声压随距离变化的关系比较复杂。距离甚大于声源辐射面线度和波长,声压与质点速度同相的声场称为远场。在远场区,声源直接辐射的声压与离声源的距离成反比。一般所说的声场都是指远场;噪声测试也多在远场条件下进行。

4、封闭空间中的声场

声源在被声阻抗率不同的界面所包围的空间中辐射的声场称封闭空间中的声场。例如机器在车间或实验室中发出噪声,当门、窗或其他开口的面积远小于整个边界的面积,则室内的声场就可以近似地看作是封闭空间中的声场。声源在封闭空间中辐射声波时,传播到各界面上的声波,一部分被界面吸收,一部分被反射。在一般房间中,要经过多次反射后,声波的强度才减弱到可以被忽略的程度。

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