声学（共12篇）
声学 篇1
在今天人们把声学与音乐划分为两种不同的学科, 无论是在东方还是西方, 在古代的时候声学与音乐却是同一门学科, “声学”这一词本就是产生于肥沃的音乐土壤之中。在历史上, 乐器的制造、音乐的发芽与繁荣以及更多种类的增多, 都是声学所产生的重要源泉。
但伴随着现代化进程的发展, 学科间的密切分工, 物理声学与音乐学被割裂成两个不同的学科, 两者之间的联系在教学中也没有得到相关的重视。因此, 笔者想通过此论文对古代的声学与音乐的发展关系贺近代的音乐声学的发展概况进行一次梳理, 也是对物理声学与自己本专业相联系的一次总结。
1 中国古代声学与音乐理论之间的相互影响
在论文的前半部分, 我们可以理解在古代一定意义上声学就是音乐学, 在中国古代“声学”这一词是源于音乐的。而西方的近代科学中所创建的“声学”这一词, 主要是想冲开音乐的束缚, 并且将音乐包含在声学之中, 二者之间有着异曲同工之妙这就反映出来声学与音乐在一个侧面中关系, 同时一部音乐的演进史就是一部声学的发展史。
在远古时代中因为诸多因素进而产生了音乐, 这其中就包含了模仿自然或者巫术萌起、异形件求爱、抑或者语言低昂、音乐节奏等等方面。因为原始社会人们并没有声学这个概念, 只是在不断的音乐实践中给声学奠定了基础。音乐和乐器几乎是同一时间产生的, 在原始部落随便捡起的石块和所采摘的芦苇为歌舞来进行伴奏后来石块就发展成了我们今天的乐器“磬”, 在河南博物馆里, 收藏着一支河南舞阳贾湖遗址出土的新石器时代的骨笛, 这支骨笛是用鹤骨所制, 距今已有8700年的历史, 被称为“中华第一笛”。是迄今所见年代最久远的乐器, 至今仍能演奏河北民歌小白菜的旋律, 其准确的音高让人难以猜测他们当时是如何计算格音孔位置的。
1978年湖北随县出土的曾侯乙墓编钟, 这就证实了在商周时期就具有了“一钟双音”的编钟性能特征, 而声学届内还展开了一股研究古代编钟的热潮, 研究的焦点就是为什们在同一个板振动体上可以发出两个独立的乐音, 这如何进行解释?此次发现也引起了全世界学术界的重视。
我国著名的音乐理论“三分损益法”就是根据弦乐器的弦长和音调之间的关系, 弦乐器的弦越长, 音调越高, 反之越低。计算方法是以基音的弦长为基准。乘以三分之二 (损一) 或乘以三分之四 (益一) 即可确定另一个比基音高或者低得音的弦长, 以此类推, 计算十二次, 就可以得到比基音高一倍或第一半的音 (就是高八度或低八度的音) 的弦长, 也就完成了一个八度中12个音的相应弦长的计算。到了明代, 科学家朱载堉发明了更为准确地“十二平均律”, 为当今世界钢琴和手工琴等乐器普遍使用。
综上, 中国古代丰富的音乐实践奠定了声学发展的基础, 因此声学也是中国古代科学中最为发达的学科之一。
2 近代音乐声学发展概况
由于物理声学与音乐理论实践的历史渊源, 当今音乐学科中对物理声学的知识也变得重视起来, 也有很多专家从事这方面的研究, 这门学科被称为“音乐声学”。
音乐声学是采用物理声学理论和方法探索音乐产生及传播规律的一个学科, 如果我们认同音乐是由音响构筑的的一种音乐形式, 那么, 音乐声学研究的意义就是在探索音乐的物质本质。在上述论文中我们可以看到中国古代的音乐声学最显著的特点是注重乐律理论研究, 世界上找不到第二个国家在此领域拥有如此多的学者和著述。进入20世纪, 就国际研究趋势而言, 音乐声学主要包括以下内容:音乐音响的物理属性与人类听觉的相关性 (如音色、音强、音高、音值) 、乐器声学、歌唱声学、厅堂声学 (如音乐厅的设计) 、电声学中与音乐紧密相关的部分 (如音乐录制) 以及计算机音乐等等。在中国20世纪上半叶, 物理学家出身的赵元任在1920年前后从事中国语言音调的实验研究, 始创汉语声调波形研究方法。由于他自觉地依据汉语声调的变化规律进行歌曲创作, 使他的作品在演唱者贺欣赏者中都受到极大地欢迎, 有些作品流传至今仍历演不衰。刘复是20世纪初另一位在音乐声学领域由造诣的语言学家和音乐学家, 并首次提出中国的四声“只有频率高低之别”的结论。在北京大学创立“语音乐律研究室”。他再语音声学方面最著名的研究是用仪器对天坛所藏的中国古代编钟和编磬进行测音研究, 开音乐律学之先河。
在20世纪下半页, 较为引人注目的研究室在民族、古代及现代乐器声学研究。中国民族乐器在声音上具有鲜明的民族特征, 如何运用声学理论阐明这些特征, 并用于指导民族乐器的改良工作, 成为音乐声学工作者普遍关心的问题。
电声技术与音像技术的发展也离不开音乐声学理论的支撑, 高保真音像使今天的人们足不出户就可以欣赏到美妙的音乐, 但是人们还是可以感到电声技术制造出来的录音制品与现场演出之间的差异, 研究并减少这种差异有助于提高人们欣赏音乐的质量。
综上是对古代的物理声学与音乐理论的产生之间的关系和近代音乐声学的发展进行了梳理, 笔者在论文写作的过程中, 也进行了一些思考, 既然物理声学与音乐声学的关系如此密切, 为什么还没有的到足够的重视, 尤其是体现在高校的教育中。当然其中的原因是多方面的, 由学校方面的原因, 据笔者统计在全国的音乐教育中只有为数不多的几所院校在开设乐律学这门课程。对于学生方面, 即使学校开设这些课程也没有引起足够的重视, 也很少有人重视跨学科的学习和思考。另外, 理论脱离实践也是阻碍这两个学科交替的一个重大原因。
笔者在此希望从事音乐专业学习的学生能够全面的看待问题, 音乐不单是唱歌、弹琴或者演奏乐器, 它是一门跟很多学科都有串联的学科, 要勤于思考和钻研, 从小处入手, 积极的增强自己各方面的能力, 真正成为一个全方位发展的合格人才。
摘要：本文采用比较分析法、专家访谈法和逻辑推理法, 通过对物理声乐和音乐声乐的比较分析, 得知:声学与音乐被大多数认为是两个相互独立的学科, 其实在古代音乐与声学就具有很深的历史渊源, 甚至在古代声学与音乐是同一门学科, 并且在当代一些音乐研究或现代化的音乐设备都离不开物力声学的基础。因此, 对此希望从事音乐学习的学生对于学科间的关系能够引起足够的重视。
关键词：物理声学,音乐声学
参考文献
[1]张建庄.论民族音乐的社会功能——葫芦丝音乐为例[J].湖南社会科学, 2011, 4 (4) .
[2]王允红.中国古代声学的发展与音乐文化的关系[J].音乐学研究.
[3]韩宝强.音乐理论:请注明你的有效性[J].上海音乐学院出版社, 2004, 12 (1) .
声学 篇2
A．船上的人根据音调知道是钟发出的声音B．船上的人根据音色知道是钟发出的声音
C．钟声通过空气传播到客船D．钟声是由钟的振动产生的2.下列的实验和实例：①在鼓面上放些碎纸屑，敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动；②放在真空罩里的手机当来电时，只见指示灯闪烁，听不见铃声；③拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些，一次慢些，比较两次的不同；④锣发声时用手按住锣，锣声就消失了.其中能说明声音的产生或传播条件的一组是()
A．①②③ B． ②③④ C．①③④ D．①②④
3.在日常生活中，常用“高声大叫”、“低声细语”来形容人说话的声音，这里的“高”、“低”是指声音的()
A．音调B．响度C．音色D．音调和晌度
4.以下温度中，最接近25℃的是（）
A．冰水混合物的温度B．健康成年人的体温
C．让人感觉温暖而舒适的房间的温度D．广州市冬季最冷
5.下列关于声音的说法中不正确的是（）
A．俗话说“隔墙有耳”，说明固体也能传声
B．“震耳欲聋”主要说明声音的音调高
C．“闻其声而知其人”是根据音色来判断的D．用超声波清洗钟表，说明声波具有能量
6.生活在海边的渔民经常看见这样的情景：风和日丽，平静的海面上出现一把一把小小的“降落伞”——水母，它们在近海处悠闲自得地升降、漂游。忽然水母像受到什么命令似的，纷纷离开海岸，游向大海。不一会儿，狂风呼啸，波涛汹涌，风暴来临了．就划线部分，以下解释合理的是（）
A．水母接收到了次声波B．水母接收到了电磁波
C．水母感受到了温度的突然变化D．水母感受到了地磁场的变化
7.如图所示，下面几幅交通标志牌中，能表示用于防止噪声，保护环境的是：（）
8.如图所示，相同的8个瓶中灌入不同高度的水，向瓶内吹气，可以发出“1、2、3、4、5、6、7、AB图1CD
1”的声音来。这些声音产生的原因和决定音调的因素分别是（）
A．水振动，水的高度
B．水振动，瓶内空气柱的高度
C．瓶内空气振动，水的温度
D.瓶内空气振动，瓶内空气柱的高度
9.以下措施不能减弱噪声的是（）
A．摩托车上安装消声器B．机场工作人员佩戴有耳罩的头盔
C．街头设置噪声监测仪D．高架道路两侧安装透明板墙
10.安静的傍晚，狗竖起耳朵在警觉地谛听.这是由于（）
A．狗听到很远处的人们手机的对B．狗听到火星发出的声音 C．狗听到人耳所不能觉察的某些高频率的声音D．狗听到无线电波
二、填空题
11.东林书院名联“风声、雨声、读书声，声声入耳”表明声音可以在中传播；用小提琴和二胡演奏“二泉映月”乐曲时，我们可以根据声音的不同来加以辨别。
12.如左图所示，用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时，泡沫塑料球被弹起，这个现象说明；如右图所示，敲击右边的音叉，左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起，这个现象说明_________________________.13.如下图所示，图中a、b、c、d是四种声音的波形图，从图形可知：图是噪声的波形.请提出一种控制噪声的方法.abcd
14.乐音的三个特性分别是响度、和。女同学的声音较尖细，是指她声音的较高。
15.声音是由物体的_______产生的，声音的传播需要_______，真空中不能传播声音.声音在空气、液体和固体中传播速度不一样，当温度相同时，在________中传播速度最大.16．小华在家里修理厨房里的桌子时，不停的有敲击物体的声音发出，为了使隔壁的小明学习时避免干扰，小华采取了三种方案：①嘱咐小明暂时用耳机塞住耳朵；②把房间、厨房门窗关闭关严；③在被敲的地方垫一块抹布。上述三种方案中，第一种是在处减弱噪声；第二种是在中减弱；第三种是在处减弱噪声。
17.在摄氏温标中，以通常情况下的温度作为0℃，以1标准大气压下的温度作为100℃.三、探究与简答题
18.一般物体都是热胀冷缩的，小名在研究水的热膨胀时，取一些水放在可直接测量液体体积和温度的容器中，给水缓缓加热，获取容器中水的以下数据：
（1）通过分析以上的实验所得到的数据，请把你初步得出的结论写在下面的横线
中：。
（2）通常温度计的测温原理是：。
不用水作为测温物质的原因是：。19.为了探究声音的产生条件，有人建议利用以下实验现象。
甲．放在钟罩内的闹钟正在响铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小。乙．使正在发声的音叉接触水面，水面溅起水花。
丙．吹笛子时，手指按住不同的孔使会发出不同的声音。
丁．在吊着的大钟下固定一支细小的笔，把钟罩敲响后，把纸在笔尖下迅速拖过，可以在纸上画
出一条来回弯曲的细线。
请你想一想，能说明声音产生条件的实验现象是哪一个或哪几个？其他现象虽然不能说明声音的产生条件，但是分别可以说明什么问题？
20．观察下表，试写出两个与声音传播速度有关的结论．结论：
例：声音在不同介质中传播速度是不同的。（1）（2）
21.．有4支相同材料相同厚度的玻璃量筒，其中a、b等高等截面积；b、c等高，b的截面积小于c的截面积，装有如图的水．田华实验小组的同学将探究气柱发声的频率与气柱的关系，听声调的高低。（1）若探究“气柱愈长，发声的音调愈高”，应选（填字母代号）（2）若选择的是 b、c，则探究的是
．（3）若他们选择的是c、d（c与d不等高，但截面积相同），试猜想他们想探究的是：
．
22.如果声音在空气中的传播速度是0.1m/s,请你发挥想象,写出三个可能出现的场景.1、关于声音和振动的关系，下列说法中错误的是（）
A、一切正在发声的物体都在振动B、振动停止，发声也停止C、振动就一定发声D、振动停止，声音能继续传播
2、向保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断瓶里的水位上升的高低，这是因为（）A、随着水位上升，音调逐渐变高；B、随着水位上升，音调逐渐变低；
C、灌水过程中，音调不变，响度越来越大；D、灌水过程中，音调不变，响度越来越大。
3、有关声现象的下列说法中不正确的是()
A、男低音独唱时由女高音轻声伴唱，则男低音比女高音音调高，响度大B、男低音独唱时由女高音轻声伴唱，则男低音比女高音音调低，响度大C、射击运动员在驯练和比赛中戴耳塞，是为了减弱进入耳中的噪声
D、宇航员在月球上进行谈话时，听不到对方的声音，说明声音在真空中不能传播
4、晚上当你在家温习功课时，邻居正在引吭高歌，对你的学习产生干扰，则下列四条措施中，无效的是()
A、打开窗户让空气增加流动4 B、用棉花塞住耳朵C、与邻居协商使其减小音量D、关上窗户拉上厚窗帘
5、一般来说，大礼堂的四周墙壁都做成凹凸不平的向蜂窝似的，这是为了()
A、减弱声波的反射B、增强声波的反射C、增强声音的响度D、仅是为了装饰6、5月12日，四川汶川发生强烈地震，地震造成数万人员伤亡，地震产生的次声波往往对人体健康有害，次声波的特点是（）
A.频率高，人耳听不到B.频率高，人耳能听到C.频率低，人耳能听到D.频率低，人耳听不到
7.电影《地道战》中的日军指挥官让人在地下埋几口水缸，并时不时把头探进缸里，以下有几种解释，你认为哪种说法正确？（）A.甲说：“从水缸中能看见地道里游击队员的像，判断有无游击队员.” B.乙说：“从水缸中能听见地面下传来的声音，判断有无游击队员挖地道.”
C.丙说：“防止自己的讲话被游击队员偷听.” D.丁说：“是为了藏匿物品.”
8、在使用小提琴前，乐师常旋动琴弦轴以调节琴弦的松紧，俗称“定弦”这主要是为了改变声音的（）A.响度B.音调 C．音色D．振幅
9、小沈阳在2009年春晚小品“不差钱”中模仿歌手刀郎的声音，观众感觉很像。从物理学角度看，小沈阳主要是模仿了刀郎歌声的（）A．音速B．音调C．响度D．音色
10、关于声现象，下列说法中正确的是（）A．声音在不同介质中的传播速度相同B．道路旁植树可以有效地减弱噪声的传播
C．正常的人耳只能听到20Hz～2000Hz之间的声音D．声源的振幅相同，人耳感觉到的声音的响度也相同
11、有一种电动牙刷，它能发出超声波，直达牙刷棕毛刷不到的地方，这样刷牙干净又舒服，则下列说法正确的是()
A.电动牙刷发出的超声波不能在空气中传播B.超声波不是由物体振动产生的C.超声波的音调很低所以人听不到D.超声波能传递能量
12、以下利用了超声波的反射来获取信息的是（）。A.大象的“声音”交流B.蝙蝠的“回声”定位
C.外科医生对结石病人的“超声”排石D.站在天坛中央说话，会感到声音特别洪亮
13、下图是探究声现象的四种实验情景，下列说法正确的是（）
环保和声学一样重要 篇3
录音室、听音室、会议室或者客厅，如果不做工程浩大的重新设计装修，也可以选择用合理的魔盒摆放来迅速改变声场，解决驻波、声聚焦、混响量、频率响应等关乎于音乐听感及审美的缺陷。
北京知名的影音设计团队优美空间刚刚开业的新展厅，由通过美国HAA认证的影音设计师设计。除了采用魔力空间的减震结构来处理低频，也通过外摆放吸音魔盒和扩散魔盒，进一步完善音质和听感。
魔盒拿在手上很轻盈，但声学和环保、安全特性均为上佳。
板材和胶水，拒绝甲醛
魔盒箱体采用声学特性上佳，而且防潮不变形的桐木板材，铆结构制造。在不得不使用胶水的少数箱体连接位置，全部采用了美国Franklin原厂TITEBOND环保胶水。小小的胶水也要注意声学和环保问题吗？没错。美国“titebond木工胶Ⅰ Ⅱ Ⅲ代”都是制作吉他的高端胶水，如果你有空去吉他论坛转转，你会发现很多吉他制造大师都使用它。
为什么普通的胶合板、穿孔吸音板等板材的刺激性气味很大，而且久久不散呢？
这是以因为绝大多数胶合板、穿孔吸音板都采用大量的脲醛胶粘合。脲醛胶全称脲醛树脂胶粘剂，是尿素与甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不熔、不溶的末期树脂胶粘剂。没错，脲醛胶的主要成分就是甲醛。甲醛大家都耳熟能详了，它已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。长期吸入低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤……它的释放期长一般为3-15年，其对人体尤其是婴幼儿、孕期妇女、老人和慢性病患者甚为严重。
正是这个原因，魔力空间的魔盒，从来就不考虑采用人造板材。拒绝人造板材就是拒绝甲醛，任何一间录音室、听音室或者客厅，都是由固定人群长期使用的，甲醛危害健康的概率因此变得十分高。
吸音材料的环保和安全
长城汽车刚刚在澳大利亚被检查出有使用石棉，引起轩然大波。其实，从前很多吸音产品，也常常会偷偷加入石棉。
常见的玻璃吸音棉，并不环保。当然其原因并不是传说中的玻璃棉有毒，而是玻璃棉时间长了会断，泄露后漂浮在空气中会被人吸入呼吸道，时间一长就造成呼吸道疾病。现在很多处理的办法是用塑料薄膜包裹，但我们认为用处并不大，因为塑料薄膜都是可降解的，几年后就分解为粉末了。
更好一点的方法就是采用无纺布包裹。无纺布是好东西，环保透气。但无纺布也并不是完美的办法，因为它也是会分解的。如果在室外经自然充分分解，无纺布的寿命只有90天，置于室内，8年内分解。
也就是说，如果你的影音室、会议室采用了无纺布包裹玻璃棉，外面是穿孔吸音板，那么8年后，那里会是个环保灾区。
聚酯纤维好一点，它不会断，但它最大的缺点就是易燃，这是一个巨大的隐患。
魔力空间的魔盒会用什么材料呢？德国BASF原厂容量8.7kg/m2的Basotect G环保高效阻燃吸声体。Basf是一家极为注重环保的公司，当厦门居民要求“PX工厂”搬离厦门、中石化炼油厂需撤出广州等系列事件在国内纷纷上演的时候，德国路德维希港市的这家化工厂——BASF，距离居民区只有20米。
声学、光学复习 篇4
1.声音是由物体的振动产生的。
2.声音的传播需要介质:固体、液体和气体都是传播声音的介质。
3.乐音有三个特征:响度、音调和音色, 其中响度是指人耳能感觉到的声音的强弱。响度是人耳对声音的感觉, 而且在感觉上是指音量的大小。如将收音机的音量开关开大, 听到的声音的响度增大, 反之就减小。
4.乐音:有规律的、好听悦耳的声音叫做乐音。
噪声:无规律的、难听刺耳或污染环境的声音叫做噪声。
噪声有两个分类标准:一是从物理学的角度, 噪声是发声体做无规则振动时发出的声音;二是从环境保护的角度, 凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音, 都属于噪声。
5.一般来说我们主要有以下三种途径来减弱噪声。 (1) 在声源处减弱。如把噪声大的设备更换为噪声小的设备, 或加装一些消声设备; (2) 在传播过程中减弱。如使居民区远离有噪声的工厂, 或使居民区的门窗背向工厂或马路, 在马路和住宅区设立屏障或植树造林, 使传来的噪声被反射或部分吸收而减弱, 或者将噪声较大的工厂迁至城外, 远离居民区等; (3) 在人耳处减弱。例如防噪声用的耳塞、耳罩、头盔等。
练习:
1.登上月球的宇航员只能靠无线电交谈, 这是因为 () 。
A.宇航员们在月球上离得太远, 只能用无线电联系
B.宇航员们戴的头盔隔音
C.在月球上没有空气, 不能传播声音
D.使用无线电交谈, 便于录音
答案:C。声音的传播需要介质, 真空不能传声。
2.唐代大诗人李白的诗中有“谁家玉笛暗飞声, 散入春风满洛城”的佳句。玉笛发声是由于______振动, “散入春风满洛城”说明______能传声。
答案:空气、空气。
3.唐诗《枫桥夜泊》中“姑苏城外寒山寺, 夜半钟声到客船”一句体现出的物理知识有_______、________。
答案:声音是由于物体振动产生的, 声音的传播需要介质。
4.在敲响大古钟时发现, 停止了对大钟的敲击后, 大钟仍“余音不止”, 原因是 ( ) 。
A.人的听觉发生“延长”
B.大钟的回声
C.大钟仍在振动
D.大钟虽停止振动, 但空气仍在振动
答案:C。
5.科学考察工作者为了测海底某处的深度, 向海底垂直发射超声波, 经14s收到回波信号。该处海水深______m (声音在海水中的传播速度为1500m/s) 。这种方法______ (填“能”或“不能”) 用来测量地球和月球之间的距离。
答案:10500;不能。海洋的深度地球与月球之间缺少传播声音的介质, 声音不能够在真空中传播。
6.医生用听诊器诊断病情是因为 ( ) 。
A.听诊器能使振动的振幅增加, 使响度增强
B.听诊器能改变发声体
C.听诊器能缩短听者距发声体的距离, 使传入人耳的响度增强
D.听诊器能减少声音的分散, 使传入人耳的响度更强一些
答案:D。医生将听诊器接触人体的有关部位时, 被测部位振动发出的声音由听诊器皮管内的空气进行传播, 于是医生就听到了声音, 用于诊断病情。显然被测部位振动发出的声音的特征不会因有无听诊器而改变, 所以A、B错。不过, 由于声音在皮管内传播, 不易发散而直接传入医生的耳朵, 所以听诊器能减少声音的分散, 使医生听到的响度强一些, 听得更清楚些, 故本题正确答案是D。
7.“震耳欲聋”反映了声音的______很大;“声音刺耳”反映了声音______很高;“闻其声而知其人”是根据声音的______来判断的;蝴蝶飞舞时, 翅膀也在振动, 人耳却听不到声音, 这是因为______。
答案:响度;音调;音色;蝴蝶翅膀振动产生的频率低于20Hz。
8.交响乐是由管弦乐队演奏的大型乐曲。弦乐器的琴弦由于受到弹拨或摩擦而______发出了声音;乐队指挥能够分辨出交响乐中各种乐器发出的声音, 他是根据声音______的进行辨别的;夜深人静的时候, 如果把播放器的音量开得过大, 优美的音乐声此时也变成了______。
答案:振动;音色;噪声。声音是由物体振动产生的。所以琴弦受到弹拨或摩擦而振动发声;不同乐器发出声音的音色不同, 是由于发声体不同;夜深人静时, 优美的音乐声较大, 会影响人们休息故成为噪声。
9.以下关于噪声与乐音的说法正确的是 ( ) 。
A.歌星唱歌的声音都是乐音
B.爆竹声不一定是噪声
C.只要是乐器, 发出的声音都是乐音
D.清晨, 林中小鸟的叫声是乐音
答案:D。凡是影响人们正常休息、工作、学习的声音都属于噪音, 歌星、乐器发生的声音影响到人们的正常生活则会成为噪声。爆竹爆炸时声波不规则是噪声, 而林中小鸟的叫声令人心情舒畅是乐音。
10.下面关于超声波或超声波的利用的说法中, 的是 ( ) 。
A.蝙蝠能发出超声波
B.超声波的传播不需要介质
C.可以利用超声波的反射探测海洋深度
D.可以利用B型超声仪检查身体
答案:B。蝙蝠能发出超声波, 并利用超声波进行导航;超声波是声波的一种, 它的传播也需要介质;C、D项中的说法均是超声的应用, 故本题只有B项错。
11.在下列应用实例中, 不属于超声波应用的是 ( ) 。
A.外科医生利用声波的振动除去人体内的结石
B.利用声波预测自然灾害
C.利用声波探测海中潜艇的位置
D.利用声波清洗钟表等精细的机械
答案:B。自然界中, 火山爆发、地震、风暴等大型自然灾害都能产生次声。
光学
1.光源是指自身能发光的物体, 太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源。有些物体本身不发光, 但由于它们能反射太阳光或其他光源发出的光, 好象它们也在发光一样, 不要误认为是光源, 如月亮和所有行星, 它们并不是物理学中所指的光源。
2.光线:在物理学中, 光线是用来表示光的传播路径和方向的带有箭头的直线。许多光在一起称为光束, 光线的方向也就是光的传播方向。光沿直线传播的实例: (1) 影子的形成, (2) 月食的形成, (3) 小孔成像。
3.平面镜成像的特点。
平面镜成像是光的反射形成的。
物体通过平面镜成像有如下特点: (1) 像与物大小相等; (2) 像与物的对应点连线跟镜面垂直; (3) 像与物到镜面的距离相等; (4) 像与物左右相反; (5) 像是虚像。
4.平面镜成像作图。
平面镜成像的作图有两种方法:第一种方法是根据光的反射定律作图;第二种方法是根据平面镜的成像特点作图。使用第一种方法时, 应注意每个物点画出两条入射光线和对应的反射光线, 并注意实虚线要分清, 虚像用虚线画;第二种方法也叫几何对称作图法, 应用该法作图时, 要注意: (1) 只需作出构成物体形状的关键的几点的对称点即可; (2) 像物体对应点连线必须与镜面垂直; (3) 像必须由虚线构成。
5.物体的颜色。
(1) 透明体的颜色是由它透过的光决定的。透明物体让和它颜色相同的光通过, 把其他颜色的光都吸收了。所以透过茶色玻璃看到的世界都是茶色的。
(2) 有色的不透明物体反射与它颜色相同的光。红色物体反射红光, 吸收其他颜色的光, 而白色物体反射各种色光, 黑色物体吸收所有的光。
6.凸透镜成像规律
练习:
1.下列物体中属于光源的是 ( ) 。
A.放电影时所看到的银幕
B.反射阳光的平面镜
C.收看电视时看到的电视机的屏幕
D.月亮。
答案:C。光源是指本身能够发光的物体。判断物体是否是光源, 是看“本身”是否能够发光。A项放电影的银幕是粗白布, 不能发光, 放电影时是反射的放映机发出的光;B项中的平面镜可以反射光, 但本身不能发光;D项中的月亮能反射太阳光但自身不发光, 故不是光源;只有C项中电视机的屏幕是本身发光的, 属于光源。
2.关于小孔成像的情况, 下列说法中正确的是 ( ) 。
A.正立的 B.倒立的 C.一定是缩小的像 D.是放大的像
答案:B。小孔成像是由于光的直线传播形成的, 改变烛焰、小孔和光屏三者的距离关系, 可成放大的、等大的或者缩小的像, 但像一定是倒立的。
3.为了检查一块木板的一条棱是否平直, 可以闭上一只眼睛沿着棱的方向看过去, 这是利用了______。
答案:光在同种均匀介质中沿直线传播。由于光是沿直线传播的, 若木板不平直, 有凸起或弯曲, 则棱末端的光线将被挡住不能射入人眼。
4.晴天, 树荫下的地面上出现的圆形光斑是 () 。
A.太阳的实像 B.太阳的影子
C.太阳的虚像 D.树叶的影子
答案:A。小孔成像是由于光在均匀介质中沿直线传播形成的。树荫下地面上出现的圆形光斑就是太阳光通过树叶间的小孔在地面上形成的太阳的实像。
5.光明是人们祈求的, 但有时光也会损害人的视觉和身心健康, 成为光污染。下列现象中会造成光污染的是 ( ) 。
A.汽车车窗玻璃上贴防晒膜
B.城市建筑大面积安装玻璃幕墙
C.晚上学习时用护眼台灯
D.用塑料薄膜建造温室大棚
答案:B。城市建筑大面积安装玻璃幕墙, 会由于发生大面积的镜面反射而造成光污染, 本题考查环境保护意识。
6.一个人站在平面镜前并缓慢地向平面镜靠近, 则他在平面镜中所成的像情况应该是 ( ) 。
A.像靠近平面镜, 而且变得越来越大
B.像靠近平面镜, 而且变得越来越小
C.人和像之间的距离保持不变, 而且像的大小也不变
D.像靠近平面镜, 大小不变
错解:A
错解分析:人靠近平面镜时, 像也靠近平面镜, 由生活经验观察到人在平面镜中的像越来越大, 误认为人通过平面镜成的像变大, 其实, 人的大小没变, 则人通过平面镜所成像的大小也不变, 人感觉到镜中人像变大是由于视角改变所造成的, 故本题应选D。
答案:D。
7.一平面镜与水平桌面成45°角固定在水平桌面上, 如图所示, 一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚动, 则小球在平面镜中的像 ( ) 。
A.以1m/s的速度, 做竖直向上的运动
B.以1m/s的速度, 做竖直向下的运动
C.以2m/s的速度, 做竖直向上的运动
D.以2m/s的速度, 做竖直向下的运动
答案:B。根据平面镜成像的性质, 小球在A点时, 对应于镜面等距离的虚像在A'位置, 小球滚到B点时, 其对称的像应在B'处, 显然AB=A'B'。可见镜里的像以与小球相等的速度竖直向下运动。
8.某发光点S所发出的两条光线经平面镜反射后形成的光线如图。请完成光路图并确定发光点S的位置。
答案
9.根据平面镜成像特点, 画出图中物体AB在平面镜MN中的像。
答案
本题应注意, A'B'是虚像应用虚线表示。部分同学在此容易忽视, 从而在考试中丢分。
10.唐朝著名诗人储光羲的《钓鱼湾》中有一句诗词“潭清疑水浅, 荷动知鱼散”。意思是清澈的潭水看起来变______了, 春荷一动, 鱼尽散去。在这里, 诗人看到的潭底和水中的鱼, 都是______像, 且看到的位置比实际位置都偏______, 这是由于光的_______现象造成的。
答案:浅、虚、高、折射。
11.白天, 坐在小汽车里透过车窗玻璃看到车外的景物, 这是由于光的 ( ) 。
A.直线传播 B.反射 C.折射 D.三种都有可能
答案:C。透过玻璃看到的景物是光折射后的虚像。
12.潜水员在水中看岸上的小鸟, 在图中能正确表示其光线的传播大致路径的是 ( ) 。
答案:C。潜水员在水中看岸上的小鸟, 光应从空气射入水中, 光从空气射入水中折射角小于入射角。
13.早晨, 草上的露珠在日光下呈现鲜艳的颜色, 而且颜色随视线的方向而改变, 这是因为 ( ) 。
A.露珠晶莹, 日光强烈刺眼, 使视觉受到影响, 看到眼前五颜六色
B.光的反射
C.光的色散
D.视线方向不同, 看到了露珠前后不同的颜色
答案:C。水珠相当于三棱镜, 能将太阳光分解, 产生光的色散现象, 由于各种色光折射角度不同, 所以在不同方向看到的色光不同。
14.舞台上的演员穿着白上衣, 蓝裤子, 在红色的舞台灯光的照射下, 他的上衣呈现____色, 裤子呈现____色。
答案:红色、黑色、白色上衣能反射各种色光, 红光照在它上面, 红光被反射入观众眼中, 故呈红色。蓝裤子只能反射蓝光, 无光进入观众眼中, 故呈黑色。
15.小丽同学用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验, 实验装置如图所示。在实验过程中保持凸透镜的位置不变, 请你根据所学知识回答下列问题。
(1) 实验前应首调节烛焰的中心、____、光屏的中心在同一高度。
(2) 改变蜡烛的位置, 使其位于20cm刻度线处, 再移动光屏, 使烛焰在光屏上成清晰的倒立、______的实像。 (填“放大”、“缩小”或“等大”)
(3) 在实验 (2) 的基础上, 将蜡烛和光屏互换位置, 此时烛焰在光屏上成清晰的倒立、______的实像。 (填“放大”、“缩小”或“等大”)
(4) 把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体, 光屏看作视网膜。给“眼睛”戴上远视眼镜, 使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像。若取下远视眼镜, 为使光屏上得到清晰的像, 应将光屏
(填“远离”或“靠近”) 凸透镜。
分析:远视眼镜是凸透镜对光线有合象作用, 当烛焰通过远视眼镜和“晶状体”在“视网膜”上成清晰的像时, 若取下远视眼镜, 出射光线会变得较为发散, 像成在“视网膜”之后, 为便光屏上得新得到清晰的像, 需将光屏远离凸透镜。
答案: (1) 凸透镜光心, (2) 缩小, (3) 放大, (4) 远离。
16.常见的视力缺陷有近视和远视。如图所示是一位视力缺陷人员的眼球成像示意图, 他的视力缺陷类型及矫正视力需要配戴的透镜种类是 ( ) 。
A.远视睛, 凸透镜 B.远视眼, 凹透镜
C.近视眼, 凸透镜 C.近视眼, 凹透镜
答案:A。物体成的像在视网膜之后, 表明晶状体对光的会聚能力弱, 该人员患远视眼, 应配戴凸透镜加以矫正。
17.如图所示是张敏同学拍摄的西湖大酒店风景相片, 则下列说法正确的是 ( ) 。
A.要想使大楼的像更大些, 张敏应向大楼靠近些并增大镜头与胶片之间的距离再拍照
B.大楼在湖中的倒影是由于光的直线传播形成的
C.大楼在湖中的倒影是由于光的折射形成的
D.拍摄时底片上的像是倒立、放大的虚像
声学教案 篇5
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师
声现象
知识要点必备
一、声音的产生和传播
1．声音产生的条件：(l)一切正在发声的物体都在振动，固体、液体、气体都可以因振动而发出声音，所谓“风声、雨声、读书声，声声人耳”，其中的“风声、雨声、读书声”就分别是由气体、液体、固体的振动而发出的声音．
(2)有很多同学误认为清脆的蟋蟀叫声靠的是嘴，蚊子的嗡嗡声也是靠嘴，实质上它们是翅膀振动产生的．(3)“振动停止，发声也停止”不能叙述为“振动停止，声音也消失”，因为振动停止，只是不再发声，而原来发出的声音仍继续传播并存在．
2．声音传播的条件
(l）声音传播需要介质，真空不能传声．月球上没有空气，所以登上月球的宇航员即使相距很近也只能靠无线电交谈，因为无线电波在真空中也能传播．
(2）声音在不同介质中传播速度不同一般情况下，声音在气体中传播慢，在液体中较快，在固体中最快．例如：某人在一根较长的有水的自来水管一端敲击一下，另一人在另一端可以听到几次声音？对于这类问题，一般同学认为可以听到两次声音，第一次为自来水管传来的，第二次为水传来的，实际上还有第三次，是由空气传来的．(3）声音在空气中（15℃）的传播速度为340 m/s。，应该作为常数记住，平常我们讲的音速，指的就是此值__________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师大小． ．对发声的理解
(l）正在发声的物体一定正在振动，但是物体正在振动，人们未必一定能听到．只有振动频率在人的听觉频率范围内（即20 一200000次／秒）才能被人耳感受，引起听觉．
(2）振动停止，发声也就停止，但是声音会在介质中传播一段时间，稍后消失． ．声音的传播形式
声音在介质中以声波形式传播，声波类似于投石激起的水波．但声波是以发声体为中心，向周围各个方向传播的，在传播过程中，声音逐渐分散，声波逐渐减弱．
总结：
1、声音的产生
2、声音是由物体的振动产生的。振动停止，发生也停止。声音的传播 声音依靠介质传播。真空中不能传声。
3、声音传播的速度
声音在不同的介质中传播的速度不同。
一般情况下，声音在气体中传播得最慢，在液体较快，在固体中传播得最快。
强化理解：
（1）、振动停止，发生立即停止，但声音不会立刻消失。（2）、一切的声音都是由物体振动产生的，不振动的物体不可能发声。（3）、声音在同种介质中传播的速度还跟温度有关，温度越高速度越大。声音在15℃的空气中传播速度为340ms，在25℃的空气中传播的速度为346ms。
二、声音的特性
1、音调
声音的高低，由发声体振动的频率决定。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。正确认识音调：
(l）音调的高低是指声音的粗细，不是指声音的响与不响，也不是指声音的大小．例如：在音乐中，同一音阶中1、2、3、4、5、6、7 音调逐渐升高。
(2）声音在介质中的传播速度与声音的振动频率无关，在同一介质中，频率不同的声音传播速度都相同．(3）人耳对高音和低音的听觉有一定的限度，大多数人能够听到的声音的频率范围大约是每秒20 次到20000次．人耳听觉的这个范围决定了人凭听觉能发现飞行的蚊子
2、响度
声音的大小，与发声体振动的幅度有关。振幅越大，响度越大，振幅越小，响度越小。还与距离发声体的远近有关，距离越远，听到声音越弱。
3、音色
发声体发出声音的特色。与发声体本身的因素有关。__________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师强化理解：
1、响度与音调的区别
(l)响度是人耳感觉到的声音的大小，它跟振幅和距发声体远近有关．
(2)声音是从发声体向四面八方传播的，越到远处越分散，所以大庭广众中讲话时，用一个喇叭形的传声筒，能传得远．
(3)音调和响度是根本不同的两个特征，音调高的声音不一定响度大，响度大的声音也不一定音调高．例如：蚊子发出的声音虽然响度小，但它的音调却比老牛的叫声高得多，而老牛的叫声的响度却比蚊子高得多．
2、音色是由发声体本身决定的，发声体有变化，音色也就发生变化。
3、发声体振动快慢与声速有什么关系
在声现象中，同学们遇到两种快慢：一是发声体振动的快慢，它是发声体在每秒内振动的次数，即频率；二是声音在介质中传播的快慢，即声音的传播速度，大家要注意区分清楚．这两个快慢之间没有简单的直接关系，也就是说，不要错误地认为振动得快（音调高）传播也就快．在同一种传播介质中，不同音调的声音的传播速度是相同的．
三、声音的利用
1、声音能够传递信息和能量。
2、超声波与次声波
超声波：频率高于20000Hz的声波 次声波：频率低于20Hz的声波
强化理解：
（1）、超声波和次声波是相对于人耳听到的普通声波而言的，超声波与次声波都是声波，与一般声音产生的原理相同。（2）、某些动物能够发出或听到超声波或次声波。
四、噪声的控制
减弱噪声的三种方法
1、在声源处减弱；
2、在传播过程中减弱；
3、在人耳处减弱。
强化理解：
（1）、减弱噪声应从声音的产生、传播和接收着手，注意分清实际控制噪声的方法，分别是从何处着手的。（2）、从环境保护的角度讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音。以及对人们要听的声音起干扰作用的声音都是噪声。__________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师随堂作业：
一、选择题
1、下列关于声音传播的说法中，不正确的是（）
A、声音在固体、液体中比在空气中传播得慢；
B、学生听到老师的讲课声是靠空气传播的；
C、“土电话”是靠固体传声的；
D、真空是不能传声的。
2、下列关于声现象的说法中，正确的是（）
A、悦耳动听的歌声是由歌唱家的声带振动发生的；
B、声音传播不需要介质，真空也能传声；
C、声音在钢铁中的传播速度小于在水中的传播速度；
D、声音中水中的传播速度小于在空气中的传播速度。
3、在水、铁和空气这三种介质中，声音在其中传播的速度由大到小的排列是（）
A、铁、水、空气；
B、水、空气、铁；
C、空气、铁、水；
D、水、铁、空气。
4、我们能辨别二胡和笛子的声音，这是由于这两种乐器发出的声音（）
A、音调不同；
B、响度不同；
C、音品不同；
D、上述三项都不同。
5、人看到蝙蝠在空中飞行，却很难听到蝙蝠发出的声音，其原因是（）
A、蝙蝠不会发声；
B、蝙蝠发声响太小；
C、发声的频率太高；
D、发声的频率太低。
6．放在钟罩内的闹钟，钟锤不断地敲打铃盖，但却听不到铃声。这是因为（）
A．闹钟停了
B．没有发声物体
C．钟罩内没有空气
D．声音让钟罩挡住了 7．下列关于回声的说法中，正确的是（）
A．被山崖、高墙反射回来的声音才叫回声
B．回声比原声晚0.1秒以上
C．在较小的房屋内说话没有回声
D．只要有障碍物存在就有回声
8．人无法听到飞翔的蝙蝠发出声音的原因是（）
A．蝙蝠没有发出声音
B．蝙蝠发出声音的频率太高
C．蝙蝠发出声音的频率太低
D．蝙蝠发出声音的响度太小
9．用提琴和胡琴同时演奏一支曲谱，一听声音就能区分出提琴与胡琴声，这是因为它们发出声音的（）
A．音调不同
B．响度不同
C．音色不同
D．音调响度都不同 10．人们听到的声音的响度（）
A．只是由声源的振幅决定的
B．只是由声源的频率决定的
C．只是由声源到人耳的距离决定的
D．是由声源的振幅、声源到人耳的距离等因素决定的
11．带花蜜的蜜蜂，飞行时翅膀每秒振动300次，不带花蜜蜂，飞行时翅膀每秒振动440次，养人分辨蜜蜂是飞出去采蜜，还是采密归来，根据是：（）
A．音调高低
B．响度的大小
C．音色的不同
D．翅膀振动的多少 __________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师
二、填空:
1、将要上钩的鱼，会被岸上人的说话声吓跑，表明_____________________。
2、声音的传播靠_______，在_______和_______中声音传播速度比在气体中传播快。
3、声音的音调由发声体振动的_______决定的。声音的响度跟发声体的_______有关，响度还跟距离_______的远近有关。
4、一位男低音歌手还在放声歌唱，为他轻声伴唱的是位女高音。两位歌手中_______歌手的音调高，_______歌手的响度大。
5、停在山崖前的汽车，司机鸣笛后0.4秒内听到两次笛声，汽车到山崖的距离是_______米。
6、在月球上，宇航员面对面也要靠无线电交谈，这是因为月球上没有_______。
7、夏季雷雨天气里，一人看到闪电后4秒钟才听到雷声，则打雷处距离人_______米。
8、减弱噪声的途径有三种方法。在汽车的排气管上加消声器，这是在_______处减弱噪声；戴上耳塞，减弱传入人耳的噪声，这是在_______处减弱噪声；在住宅区植树，这是在_______减少噪声。9．物体的_____发出声音，物体_____________时，发声停止。
10．声音不能在_______传播。传播声音必须有_________，在月球上的宇航员只能靠无线电话交谈，这是因为在月球上______________。
11．上课时，学生听老师讲课的主要过程是：老师的声带______，使空气中产生______，再使学生的耳膜_____________。12．甲在一根长的自来水管一端，敲一下水管，乙在水管的另一端听到三次敲击声。第一次听到的敲击声由_______传播来的，第二次听到的敲击声由_______传播的，第三次听到的敲击声是由____传播的。13．乐音的三个要素是______、_____和_____。
14．在屋子里讲话比在空旷的地方听起来响亮，是由于回声与原声的时间间隔不到______秒，使原声得以_____的缘故。
三、计算题
1、如果火车钢轨每根长25米，若在45秒内听到车轮和钢轨接头处撞击声30次，火车的速度是多少千米/时？（注：第一次听到撞击声时开始计时）
2、远处开来一列火车，通过钢轨传到人耳的声音比空气中传来的声音早2秒，求火车离此人多远？（此时气温15℃，声音在钢铁中的传播速度是5200米/秒）__________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师3．某人面对远处的山崖喊话，经过2.8秒听到回声。设空气中的声速为340米/秒，求山崖与人之间的距离。
4、一辆汽车朝山崖匀速行驶，在离山崖700米处鸣笛，汽车沿直线向前行驶40米后，司机刚好听到刚才鸣笛的回声。已知气温是15℃，求汽车的行驶速度？
5、列车运行前方有一高大峭壁，司机鸣笛后1.2秒听到来自峭壁的回声，如果列车前进速度为72千米/时，则司机鸣笛时离峭壁多远？__________________________________________________________________________________________________________________生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师课后练习： ．下列与声有关的语句中，所表达的物理含义是：
（1）节日里的锣、鼓声“震耳欲聋”，说明锣、鼓声的 大．（2）韦唯的歌声“悦耳动听”，说明韦唯的歌声的 好．（3）晶晶的讲话“脆如银铃”，说明晶晶说话声的 高． ．科学工作者为了探测海底某处的深度，向海底垂直发射超声波，经过3s，收到回波信号，海洋中该处的深度 3 ．城市主要路口设有噪声监测设备。某时刻该设备的显示屏上显示51.10 的数字，这个数字的单位是 ；若此时有一辆大卡车路过此地，显示屏上显示的数据将（填“增大”或“减小”）。4 ．针对下列几个实例，请同学思考并回答．
(l）据说，著名的德国音乐家贝多芬晚年失聪，将硬棒的一端咬在牙齿间，通过硬棒来听钢琴的弹奏．说明 可以传声音．
(2）鱼能被它喜欢的声音吸引过来，有的渔民就是利用诱鱼器（一种电子发声器）把鱼吸引到网里的．诱鱼器发出的声音是以 作为传声介质的．.在家里看书，突然屋外有人大声叫他，他一听便知道是同学小明，正所谓“闻其声而知其人”，这是依据声音的 不同来判断的．小明说话“声音洪亮”，反映他说话声音的 大． 6 ．下列哪一种现象是不会发生的（）A ．声音可以在气体、液体中传播 B ．声音可以传播到其他星球 C ．声速是由传递声音的物质决定的
D ．在铁桥的一端敲一下，在另一端会先后听到两次敲击声 ．在月球的表面主要有岩石和尘埃，有人说飞来的流星打在月球表面的岩石上，像上演无声电影一样，在其附近听不到一点声响，这是因为（）A ．月球表面的岩石受到流星撞击不发声 B ．流星撞击岩石的声音太小，人耳无法听到 C ．月球表面附近空间没有空气，缺少传播声音的介质 D ．撞击声全部被尘埃封闭，没有声音传出 ．在窗户关闭的室内，将点燃的蜡烛放在正在发声的扬声器前，可观察到烛焰的摇晃，这是因为()A ．肯定被风吹动 B ．人的一种错觉
C ．扬声器的纸盒振动，带动空气振动 D ．其作用原理目前尚未学到.小汽车的挡风玻璃不竖直安装的主要原因是为了（）A ．造型美观 B ．减少外界噪音干扰 C ．增大采光面积
D ．排除因平面镜成像造成的不安全因素 __________________________________________________________________________________________________________________为 m（声音在海水中传播的速度是1 531 m/s），这种方法能不能用来测量月亮到地球的距离？为什么？
生活赋予我们一种巨大的和无限高贵的礼品，这就是青春：充满着力量，充满着期待志愿，充满着求知和斗争的志向，充满着希望信心和青春。—— 奥斯特洛夫斯基
戴氏教育集团
戴氏精品堂学校牛王庙总校
电话：66000202
高中物理
张老师10 ．王为吹的是笛子，芳芳拉的是手风琴．在实际演奏的过程中，笛子和风琴所发出声音的什么特性肯定是不相同的（）
高质量的声学设计 篇6
ADS中国-影音智能设计有限公司是英国电声设计公司和香港长岛集团共同在中国投资建立的集音响产品设计、制造的外商独资企业。英国电声设计公司成立于1990年，是电声设计制造业为数不多的全资英国公司，总部设在英国第二大城市曼彻斯特，产品分布欧洲、亚洲及中东40多个国家。专门从事高质量的Hi-Fi、AV音响系统公共广播系统数字教学系统，汽车音响系统的设计与制造，在电声设计制造业被公认具有领先地位。它于1994年获得ISO9001国际质量认证及欧共体CE安全认证，是国际专业声光协会，北美音响协会，意大利帕索音响合作协会等多家国际专业协会会员，以支持ADS在欧洲、美洲及远东地区的全球化发展。
ADS中国-影音智能设计有限公司作为英国电声设计公司在中国投资建立的ADS中国制造基地，是一家专门从事顶级影音系统工程、别墅私家影院设计、建筑声学设计及全宅智能家居系统整体解决方案的提供商。专注于别墅、会所、酒店顶级私家影院定制、影音娱乐室、Hi-Fi房间等专业空间的声学设计及装修、智能化控制、家庭舞会灯光、卡拉OK等，从毛坯勘察规划开始到设计、施工再到后期的安装调试提供全方位、一站式的顾问型专业服务，为您合理配置影音设备、智能控制系统并和家居装饰和谐地融为一体，保证视觉和听觉的完美统一。
凤凰广场剧场位于深圳罗湖区凤凰印象花园裙楼三楼、四楼。观众厅容积约为2670立方米，共有500个座位。剧院主要使用功能是用于演出，兼顾会议使用，还具有电影放映功能。所以这项项目的工程核心为声学设计。改造目的在于：1.应当拥有良好的语言清晰度；2.合适的响度，语言和音乐均要求有足够的响度，它們应高于环境噪音，语言的合适响度为60-70分贝；3.无回声和颤动回声，因为回声的出现会影响听音的注意力，降低语言可闻的清晰度。而颤动回声则使人感到厌烦，影响听音效果；4.低噪声，室外侵入的噪声和建筑物内的工程设备噪声，特别是空调制冷的设备噪声，对听音有障碍，因此应当尽量消除干扰，并控制在允许范围内。
音质设计主要是通过室内装饰材料的吸声性能的计算，设置合理的、必要的吸音材料和扩散材料，取得合理的室内混响时间，并避免声聚焦、颤动回声等声学缺陷，提高房间的语言清晰度。除此之外，在音质设计的过程中还考虑到了房间的电声设备布置。
其次，厅场容积和座位数也是影响声音的重要因素。剧场共有500座位，厅内有321座位，每座容积约为8.3m3。由于座椅的吸声量占厅堂总吸声量的一定比值，因此合适的每座容积有利于节省工程造价，并且避免出现吸声过量的情况。相比专门的电影厅来说，剧院每座容积要略大于电影厅，因此需要对厅内设置较多的吸声材料控制混响时间。
接下来，要解决的是声聚焦问题。声聚焦是由于厅堂体型的原因，导致混响声在某一区域，从而导致声场在这个区域加强的现象，声聚焦可以引起声场分布不均等声学缺陷。在该项目中，ADS使用了声线分析和声粒子分析方法，用以分析该厅堂的体型。
通过测量对比分析，该剧场第一次反射声和第二次反射声都均匀分布在剧场听声面内，因此该厅堂不存在声聚焦现象。那么，接下来，要注意是否有颤动回声和回声现象了。
颤动回声，指在平行墙壁间声音相互多次反射引起的声音颤动现象，属于一种严重的音质缺陷，会造成语言清晰度下降和音质不良。造成颤动回声的主要原因是吸声系数较低的平行界面，就实例而言，该剧场中观众厅中的平行界面主要为两侧墙之间以及顶面和地面之间。
说到回声，人一般能够辨别回声的时延为50ms，也就是说直达声与反射声的声程相差17m的情况就可以引起回声。就剧场的情况来说，因为主声源位置在舞台台口附近，因此观众厅前部坐席区容易引起回声的现象。所以，必须对舞台做出相应的吸声处理。观众厅后墙使用生态木穿孔板，该结构为宽频带吸声结构，可以防止后墙声反射引起的回声现象。
混响也是衡量声音好坏的重要指标，混响时间可以象征音质的好坏，语言清晰度的高低，也是房间吸声材料扩散材料使用面积计算的最重要参数。该厅的主要使用功能有电影放映，戏曲两种。而混响时间主要参考电影放映的使用功能，其中戏曲使用由于可以使用电声扩声的方式，因此相对较短的混响时间可以使用电声方式进行补偿。通过测量分析，该厅观众厅的中频最佳混响时间定为0.7+/-0.1s，舞台内的混响时间不宜过高，因为舞台对于观众厅属于耦合空间，如果舞台内的混响时间过高会导致观众厅的混响时间增大，并且由于经过舞台内的混响声声延迟较长，较易形成回声声学缺陷，因此舞台内的混响时间应小于1s。
根据厅堂的容积、内表面积及推荐的混响时间参数，推算出该厅堂达到推荐混响时间所需的吸声量。吸声量参数是确定厅堂吸声材料面积的主要设计依据。
经过全面测量，针对上述声学问题，我們做出了相应声学材料选择和安装布置。
青色区域主要作用是声反射，可选用金属板或密度板实贴木饰面。洋红色区域是声音的吸声和扩散，吸声采用聚酯纤维吸声板龙骨空腔吸声结构，扩散使用造型扩散体结构，部分区域使用反射材料。
而吊顶主要作用是增加观众厅内的早期反射声，并避免厅堂吸声量过大，我們选择了GRG板。吊顶处采用图中（顶部造型示意图）大致造型（红色线条所示部分），该结构可以降低室内容积，并且增加了顶部的扩散。
由于舞台内空间巨大，属于观众厅内的耦合空间，因此同样需要对舞台做强吸声处理，降低舞台空间对观众厅的影响。舞台内的大幕、舞台机械设备也都具有一定的吸声效果。我們的做法是在舞台墙壁内设置穿孔板材料，得到最佳声音效果。如图所示
建筑大型厅堂声学设计 篇7
随着时代的发展, 厅堂扩大、观众人数增多、使用功能增加及电子技术的进步, 厅堂内不可避免的需要设置电声系统, 但现在很多厅堂里就算设置了昂贵的电声设备, 但仍然出现厅内的声音听不清楚、声音干涩等听音效果差的现象。
目前大多数建设项目的建设程序基本是先进行土建设计及施工, 即先盖房子, 然后确定装修等专业的实施单位。在装修设计时更多的是考虑其美观, 突出给人的视觉效果, 装修材料大量采用铝塑板、石材等材料, 或进行简单的软包处理, 对功能性的方面 (如建筑声学, 以下简称建声) 考虑的很少, 造成大厅内声反射混乱。智能化的实施单位大多数时候都是在最后阶段才确定, 进场时装修设计基本已完成, 甚至于装修已经在施工, 停工等待智能化实施单位进行布线了, 智能化深化设计时只能在已有的装修设计的基础上采用电声设备来进行弥补, 虽有改善, 但效果不佳。
2 厅堂声学设计的一般要求
要保证好的听音效果, 必须保证其声学设计及其实施的质量。厅堂的声学设计包含建声设计和电声设计, 合理的声学指标是保证声学设计质量的重要前提。
要保证厅堂有好的音质, 则必须要有合适的响度, 与其相关的客观指标是声压级。对语言声, 一般要求不低于60~65d B, 否则要用扩声系统弥补声压级不足;对音乐声, 一般要求不低于75~96d B。
要有均匀的声能分布, 与其相关的客观指标是声场不均匀度。要保证在观众席的各个座位上听到声音的响度应比较均匀。
要在丰满度与清晰度之间有适当的平衡, 与其相关的客观指标是混响时间。如果厅堂的混响时间过长, 则声音的清晰度下降;如果混响时间过短, 声音显得干涩, 会影响丰满度。对以语言声为主的厅堂, 以语言清晰度为主, 混响时间不可过长;对以音乐演出为主的厅堂, 以丰满度为主, 故希望混响时间长一些。
要具有良好的音色, 与其相关的客观指标是混响时间频率特性。对以语言清晰度为主的厅堂应采用平或接近平直的混响时间频率特性;对以语言清晰度为主的厅堂应采用中、高频平直, 低频高于中频约15~20的混响时间频率特性, 可使低音丰富, 美化音色。要有较低的噪声。
3 建声与电声
在一个大的空间中, 声波从声源到听众一般经过两种不同形式的传播过程。一种是声波在空间声场中的传播过程;另一种形式是电信号在电路系统中的传播过程。建声设计负责前一种形式的传播过程, 电声设计负责后一种形式的传播过程。只有同时保证两种不同形式的传播过程的设计质量, 才能确保整体声学设计的效果, 二者相辅相成, 缺一不可。
建声是一门研究建筑中声学环境问题的科学, 它包括厅堂音质和建筑环境的噪声控制两大部分。其设计内容包括体型和容积的选择, 最佳混响时间及其频率特性的选择和确定, 吸声材料的组合布置等, 其中混响时间是要控制的首要指标。
混响时间是厅堂音质的一个重要评价指标, 其反应了室内声能随时间的衰减, 以及不同频率的声能的衰减特性。它的数值选择是否合适, 对能否获得良好的音质效果关系甚大。
适用于大空间厅堂混响时间T60的计算式
式中:V-房间容积 (m3) ;S-室内总表面积 (m2) ; 平均吸声系数;4 m-空气吸声系数
由混响时间计算式可看出, 当容积、面积一致时, 混响时间就决定于吸声系数的大小。要获得合适的、均匀的混响, 需注重厅堂各表面的吸声、隔声处理, 并应合理选择、组合使用好吸声材料, 才能达到指标要求。
建声设计的设计流程如图1所示。
由图1可看出, 要保证好的听音效果, 在电声设计前必须进行完善的建筑声学设计。
电声设计的设计流程如图2所示。
4 结束语
通过众多的工程经验总结出, 要获得好的听音效果, 建声是基础, 电声是条件。没有完善的建声设计, 希望靠电声设备来增强自然声和提高直达声的均匀度, 并在电路中采用人工延迟、人工混响等措施以提高音质的效果, 这样做不仅不能达到预期的目标, 还将影响厅堂扩声的音质。单纯的依靠电声去弥补建声的缺陷是不可能的。在大型厅堂建设中建筑声学显得尤为重要, 只有在建筑装修前进行严格的、科学的建筑声学设计, 并达到有关专业指标要求, 采用保证好的音质。
摘要：要获得好的听音效果, 建筑声学是基础, 电声是条件。没有完善的建筑声学设计, 希望靠电声设备来达到好的音质不仅不能达到预期的目标, 还将影响厅堂扩声的音质。单纯的依靠电声去弥补建筑声学的缺陷是不可能的。在大型厅堂建设中建筑声学显得尤为重要, 只有在建筑装修前进行严格的、科学的建筑声学设计, 并达到有关专业指标要求, 采用保证好的音质。
关键词：建筑声学,吸声材料,组合布置
参考文献
[1]GB50371-2006.厅堂扩声系统设计规范[S].
[2]建筑声学设计手册[M].中国建筑工业出版社.
[3]实用建筑弱电工程设计资料集[M].中国建筑工业出版社.
多孔弹性路面声学分析 篇8
20世纪70年代以来,欧洲国家研究和应用了一种多孔性沥青路面,具有明显吸收轮胎/路面接触噪声的功能。
为进一步提高降噪能力和改善环境,日本的公共建设工程研究所(PWRI)于1993年首次引入了多孔弹性路面(Porous Elastic Road Surface,简称PERS)作为低噪声路面,室内外试验研究表明,多孔弹性路面不但具有很高的空隙率,而且具有良好的弹性,降噪效果非常明显。日本的研究表明,对于小汽车降噪可达15 dB,对于卡车可以降噪8 dB,研究者认为其潜在的降噪效果在10 dB以上,降噪效果明显优于多孔沥青路面。
1 多孔弹性路面简介
多孔弹性路面是将废旧轮胎制成的橡胶颗粒作为集料掺加到混合料中,使用聚氨酯树脂作粘结剂,固结成空隙率高达40%的路面材料。橡胶颗粒形状、大小各异,可以是宽1 mm～2 mm,长10 mm～20 mm的菱形颗粒,也可以是直径为2 mm～3 mm的圆形颗粒,掺量一般为混合料质量的1%～3%,面层厚度2 cm～5 cm。一般是在工厂里将PERS的混合料压制成1 m×1 m×0.05 m的板块,然后使用聚氨酯胶将其粘结在基层上。
因此,多孔弹性路面不但具有很高的孔隙率,同时具有良好的弹性,与传统的多孔沥青混凝土路面相比,具有更好的降噪效果。
2 降噪机理
2.1 多孔吸声和共振吸声原理
多孔材料内部具有无数细微孔隙,孔隙间彼此贯通,且通过表面与外界相通,当声波入射到材料表面时,一部分在材料表面上反射,另一部分则透入到材料内部向前传播,在传播过程中,引起孔隙中的空气运动,与形成孔壁的固体筋络发生摩擦。由于粘滞性和热传导效应,将声能转变为热能而耗散掉。声波在刚性壁面反射后,经过材料回到其表面时,一部分声波透回空气中,另一部分又反射回材料内部,声波的这种反复传播过程,就是能量不断转换耗散的过程,如此反复,直到平衡,这样,材料就“吸收”了部分声能。多孔性路面就是利用了上述原理来降噪。由于路面存在许多连通的小孔,当轮胎滚动时被压缩的空气能够通畅地钻入路面内,而不是向周围排射。同时,在声学上可以将这种路面看成是具有刚性骨架的多孔吸声材料,具有相当好的吸声性能。
同时,路表面层可看作多空腔共振吸声结构,其吸声原理可由单腔共振吸声结构来解释,如图1所示。单腔共振吸声结构是一个中间封闭有一定体积的空腔,并通过有一定深度的小孔和声场空间相连(见图1a))。当孔的深度t和孔径d比声波波长小得多时,孔中的空气柱的弹性变形很小,可以看作一个无形变的质量块(质点),而封闭空腔V的体积比孔颈大得多,随声波作弹性振动,起着空气弹簧的作用。于是整个系统类似于图1b)中的弹簧振子,称为亥姆霍兹共振器。当外界入射声波频率和系统的固有频率相等时,孔颈中的空气柱就由于共振而产生剧烈的振动。在振动中,空气柱和孔颈侧壁摩擦而消耗声能,从而起到了吸声效果。
2.2 阻尼降噪原理
汽车在运行过程中,由于路表面不平整等激振力引起的振动属于固体振动或称结构振动。产生的噪声称为结构噪声。振动和噪声常常是相伴产生的,因此,减振和降噪往往是密不可分的。从减振降噪的角度考虑,阻尼是指耗散振动能量的能力,也就是将机械振动及声振的能量,转变成热能或其他可以损耗的能量,从而达到了减振降噪的目的。阻尼材料是一些内损耗、内摩擦大的材料,诸如沥青、软橡胶以及其他一些高分子涂料。阻尼材料以材料损耗因子β值作为衡量阻尼的特征值,它是以材料受到机械振动激励时,损耗能量和机械振动能量的比值来表示,β值越大,阻尼性能越好。
3 降噪性能评价
3.1 室内吸声系数试验
声学上常采用吸声系数来评价多孔材料的声学特性。所谓吸声系数是指材料吸收的声能量与入射到材料表面的声能量之比。吸声系数越大,材料的吸声性能越好。材料的吸声系数与声波的频率及入射角度有关。一般将声波垂直入射到材料表面的吸声系数称为垂直吸声系数。室内可采用驻波管来测量垂直入射吸声系数。
通过对密实性沥青路面(DENAP)、排水性沥青路面(DAP)和多孔弹性路面(PERS)这3种类型的路面材料进行测试比较,PERS的垂直入射吸声系数大于DAP和DENAP,在频率为600 Hz～2 000 Hz范围内,PERS的垂直入射吸声系数约为DAP的2倍。多孔吸声主要与材料的空隙率有关,空隙率越高,路表面就存在越多连通的小孔,越能有效地吸收声能。PERS的空隙率(40%)明显大于DAP的空隙率(17%～25%),因此,PERS的多孔吸声性能优于DAP。
3.2 路面振动的试验室评价
为评价不同轮胎—路面系统的振动特性,采用轮胎在不同试件上垂直自由落体的衰减振动试验。将加速度传感器分别固定在轮胎轮毂表面、外胎面和轮胎侧壁部位,记录轮胎的垂直振动、轮胎表面径向振动和轮胎表面侧向振动信号。试验时,使轮胎离开路面试件3 cm,然后使其自由垂直下落,通过固定在轮胎各测点的加速度传感器拾取其振动衰减过程的加速度信号。
研究表明,轮胎—弹性路面系统的阻尼系数明显大于轮胎—普通沥青路面的阻尼系数,而轮胎—普通沥青路面的阻尼系数又大于轮胎—水泥混凝土路面的阻尼系数。因而多孔弹性路面的阻尼减振降噪性能最好。
3.3 噪声现场测试评价
声学上常采用声压级来表示声音的强弱,它是一种对数标度,单位分贝(dB),其定义为:
Lp=10lg(p2/p
其中,Lp为声压级;p为被测声音的声压;pref为参考声压,取pref=2×10-5 Pa。
日本的公共建设工程研究所针对密实性沥青路面(DENAP)、排水性沥青路面(DAP)和多孔弹性路面(PERS)这3种路面进行了现场测试,测试方法基于ISO 326和ISO 7188的关于机动车噪声测试的可控经过式测试方法。用于测试的多孔弹性路面孔隙率为40%,厚度为5 cm,测试结果采用A加权声压级进行评价,车速为60 km/h。测试结果表明,所有车辆的PERS降噪性能均优于DENAP和DAP,对于小汽车,降噪能力可达13 dB(A),对于轻卡车和重车,降噪能力可达6 dB(A)(见图2)。
4 结语
1)从多孔吸声、共振吸声以及阻尼振动方面阐述了多孔弹性路面的降噪机理。2)结合室内试验和现场测试的方法评价多孔弹性路面的降噪效果。3)多孔弹性路面具有优良的降噪效果,通过室内外测试显示,其降噪效果明显优于排水性沥青路面。
摘要：从多孔吸声、共振吸声和阻尼降噪3个方面分析了多孔弹性路面的降噪机理,同时总结了多孔弹性路面的噪声评价方法,从声学方面对该路面类型进行了分析,指出多孔弹性路面具有良好的降噪效果。
关键词：多孔弹性路面,降噪,机理,评价,环境
参考文献
[1]曹卫东.简述国内外低噪声沥青路面研究状况[J].石油沥青,2005,19(1):50-54.
[2]周海生.阻尼沥青路面降噪特性的研究[J].公路交通科技,2005,22(8):8-11.
小型录音室声学设计 篇9
录音室是用于乐器录音及人声录音的专业房间,有着较高的声学要求。随着录音技术的发展,录音室的声学要求也在不停的发展变化。录音室由最初的适用于一点录音的自然混响录音室演变到现在的适用于多轨录音,后期合成技术的短混响录音室。两种录音室各有所长,采用何种录音室指标取决于录音的方法。
九州昊乐工程是九州昊乐文化公司建设的音乐录音室和音乐制作室。主要使用功能是乐器录音,还有可能是小型弦乐队录音。室内净面积50 m2,面积较小,属于小型录音室。设计为强吸声,短混响的录音室。
1 声学设计要求
录音室的声学要求包括:1)录音室短混响;2)混响时间频率特性曲线尽可能平直,即不同频率的混响时间应尽可能相同;3)保证室内各处有足够的响度和均匀度,防止回声、颤动回声、声聚焦等房间声学缺陷;4)控制噪声,尽可能降低房间内部噪声,同时隔绝房间外部的噪声进入。
根据录音室的使用要求和录音方式,确定声学指标为:
混响时间RT=0.3 s～0.4 s(500 Hz),背景噪声满足NR15要求,室内声场均匀,声场不均匀度在100 Hz～6.3 kHz频率范围内小于±2 dB。
以上设计指标是满足录音室使用的基本要求能够保证录音室的录音质量“干净”,易于后期加工处理。由于录音室容积较小,室内可用于布置吸声材料的面积较小。又由于普通材料低频吸声系数偏低,所以混响时间设计主要集中在保持混响时间频率特性平直,其次是保证室内有良好的声扩散,避免出现声学缺陷。本录音室位于写字楼内,需要对录音室墙体、门窗及空调系统进行综合处理,有效控制外界噪声对室内的影响。
2 声学设计概要
2.1 隔声设计
工程选址在普通写字楼内顶层,原建筑层高较低和建筑荷载较小,原分隔墙体使用轻质墙体,因此在隔声设计中在原分隔墙的基础上面增加隔声墙体。录音室采用房中房结构,原分隔墙即为外层房墙体。
前期勘查现场时发现,在录音室上方屋面有一组排风机,噪声较大,同时由于结构传声,在录音室所在房间形成较为严重的驻波现象,尤其是在低频。风机已经固定,无办法处理,因此需要增加墙体隔声量和安装隔声吊顶,最大限度减小风机对室内的影响。
首先在平面布局中,录音室入口前隔出一间小房间,作为声闸,同时作为控制室和录音室的一个前厅。
在本次隔声墙体的设计中加入了通风设计,即利用石膏板墙体之间的空腔和空腔内的吸声材料作为进风和排风的消声风道,风从石膏板之间“蛇行”通过,从而达到消声的目的(见图1)。
综合以上,隔声墙体采用三层Z形龙骨,四层12厚纸面石膏板和两层10厚纸面石膏板组成,两层龙骨间填50厚低频减振岩棉,岩棉外包密实玻璃丝布,另外一层龙骨作为风道,不填充吸声材料。新增隔声墙体与原墙面之间留有200 mm厚空腔,既作为风道,又防止声桥存在,影响隔声效果。
根据实验室对隔声墙体测试数据估算,以上墙体做法能够满足隔声量大于60 dB要求。
录音室地面使用浮筑地面做法。浮筑地面采用50厚低频减振岩棉作为弹性材料,上铺80厚钢筋混凝土做地面,浮筑地面与原分隔墙交接处留有50 mm缝隙,使用岩棉填实。
为隔离屋面风机对室内的影响,录音室吊顶使用弹性吊杆,加两层纸面石膏板隔声吊顶,石膏板上平铺50厚岩棉。
控制室与录音室之间的观察窗是隔声设计中的重点,在本次设计中采用三层夹胶玻璃与钢化玻璃的组合窗,经实际测量,能够满足隔声量大于55 dB要求(见图2)。
空调的消声设计采用上述隔声墙体之间空腔作为风道,能够满足通风系统的消声要求。
2.2 音质设计
室内音质设计方面,使用强吸声短混响的设计方法。由于室内面积较小,力求隔频带吸声量均衡,中高频不至于过量。因此有部分墙面使用防火布艺吸声软包,主要用于吸收中高频,面积大约10 m2。地面铺设地毯:1)吸收高频声音;2)防止人员在地面行走时产生噪声。
小空间经常由于低频吸声量不足而导致混响时间频率特性不良,因此录音室墙面结合扩散体设计了大腔的圆弧形扩散吸声体,最大深度为160 mm,有效地增加了构造的低频吸声系数。扩散体宽度为1 500 mm,扩散截止频率接近100 Hz(见图3)。
吊顶材料使用二维扩散材料RPG,该材料中频吸声系数达到0.4左右,扩散和吸收相结合,能够有效地消除顶面和地面两个平行面之间的驻波(见图4)。
根据混响时间计算公式对上述各种吸声材料的合理搭配,控制室内中频混响时间为0.4 s左右,满足使用要求。
3 施工监理
在录音室施工过程中定时抽查巡查工地,对施工中遇到的问题与施工人员详细解释。让施工技术人员全面理解声学工程中所需要注意的施工要点,能够正确处理所遇到的问题,及时纠正错误的施工,保证施工质量。
4 竣工验收
竣工验收测试内容主要包括混响时间测试、背景噪声测试两个内容。
混响时间测试结果见图5。
测试结果显示,中频混响时间为0.32 s,满足设计混响时间要求。
背景噪声测试结果见图6。
从图5,图6可以看出,空调开放和空调关闭两种不同状态下,背景噪声指标能够满足NR15要求。
5 结语
影响小型录音室设计的因素很多,但是只要全面理解小空间的室内声场特点,结合试验数据和工程经验,完全可以创造出优良的声环境满足使用要求。
摘要：主要介绍了小型录音室的音质要求及声学设计方法,根据小空间中声场特点着重对混响时间的频率特性及声扩散等声学要求进行了设计,为满足录音对信噪比的要求,设计中采用了综合降噪措施,降低室内背景噪声,通过验收测试数据及使用人员评价,说明各项声学指标满足声学要求及使用要求。
多边体超声切边声学系统研究 篇10
激光陀螺是惯性导航系统中重要的元器件, 它的谐振腔一般由正方形或三角形的微晶玻璃切去其边角、打孔而制成, 是一种典型的多边体。微晶玻璃虽具有高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、不易氧化、腐蚀等优点, 但由于其是一种硬脆材料, 因而加工难度大, 加工成本高, 使用一般的加工技术很难保证其加工质量和加工效率。超声加工以其独特的优势, 使之成为脆硬材料加工的首选, 其加工质量的好坏在很大程度上取决于声学系统的设计。
本研究给出多边体超声切边声学系统的具体设计方案、变幅杆的结构尺寸及其性能参数, 并采用ANSYS对变幅杆—工具系统进行有限元仿真, 最后采用HP4294A阻抗分析仪对超声声学系统进行实验测试。
1 超声切边声学系统
超声切边声学系统由压电陶瓷换能器、超声变幅杆和工具组成。声学系统的设计对加工精度和效率具有重要的影响。声学系统设计的关键是使超声换能器、超声变幅杆和工具组成一个机械谐振系统, 从而使该工具产生最大的振幅。笔者所设计的声学系统的结构如图1所示。 超声换能器、超声变幅杆和工具之间通过螺纹连接, 螺纹的中心线与端面之间要求有很高的垂直度。接触表面必须经过研磨加工, 以保证很高的平面度和很小的粗糙度Ra值[1,2,3]。
2 压电换能器
超声换能器是超声设备的关键部件之一。从抗张强度、稳定性和机械品质因数考虑, 压电材料选用PZT-8。本研究设计的λ/2压电陶瓷换能器主要由后盖板、压电陶瓷 (4片) 以及前盖板、连接螺杆4个部分组成。结构示意图如图2所示。
3 超声变幅杆
对于用于超声加工的变幅杆, 材料的选择要求是:材料的疲劳强度高, 声阻抗小, 易于机械加工。常用的材料有钛合金和铝合金。
本研究选用圆锥形变幅杆, 材料为钛合金, 结构如图3所示 (x=0的直径为D1, x=l的直径为D2) , 且:
D=D1 (1-αx) (1)
式中, α= (D1-D2) /D1l。
变幅杆纵向振动时, 在谐振状态下的动力学方程为:
式中 K—圆波数, K=ω/C;A—杆的横截面积函数, A=A (x) ;ξ—质点位移函数, ξ=ξ (x) 。
设作用在变幅杆两端面的力和质点速度分别为F1, ξ1和F2, ξ2, 此时式 (2) 的解为:
对式 (3) 求偏导并有边界条件
由式 (4) 可求出变幅杆的谐振长度为:
质点位移表达式为:
令ξ=0, 可得位移节点为:
变幅杆放大系数为:
输入阻抗为:
理论上, 位移节点 (振幅为零的截面) 应为一平面。在此平面的上下距离上 (沿x方向) 均有微小振动, 并且随着距离的增加, 振幅不断增大。从减小能量损失和容易固定 (厚度增大时, 振幅也增大, 法兰盘和支架的结合面之间的摩擦系数迅速减小, 法兰盘反而不好固定) 的角度考虑, 法兰盘越薄越好, 但太薄则刚性差。在兼顾刚性和能量损失的情况下, 法兰盘厚度一般选择为3 mm。
已知理论谐振频率f=15 kHz, 变幅杆的类型为圆锥形单一变幅杆, 变幅杆的材料选用Tc4 (钛合金) , 声速c=4.92×106 mm/s;材料密度ρ=4 500 kg/ m3。 变幅杆大端直径D2=79 mm, 小端直径D1=30 mm。
根据式 (5) 、式 (7) 、式 (8) , 可计算出:
l=178.10 mm, x0=72.65 mm, MP=2.41。
4 变幅杆—工具系统的有限元分析
前面讨论的变幅杆是在空载 (两端面自由) 情况下进行的, 实际应用中变幅杆的输出端都是有工具的。本研究设计的多边体超声切边工具的结构尺寸如图4所示。由图可知, 工具的横向尺寸不再远小于其纵向尺寸, 因此在分析过程中工具的横向振动不能被忽略, 所以本研究通过ANSYS有限元软件对变幅杆—工具系统进行分析。
4.1模态分析
本研究变幅杆—工具系统采用的材料参数如表 1所示。单元类型:Solid92。
考虑到声学系统中变幅杆的复杂性, 本研究利用Pro/E完成对变幅杆的建模, 并保存为IGES文件, 由ANSYS导入;然后在ANSYS中完成换能器部分的建模。在本研究中, 采用ANSYS的自由网格划分功能对模型进行网格划分, 并采用SmartMesh, 网格密度为6级, 获得有限元网格模型, 如图5所示。
进入ANSYS求解程序Solution, 选择分析类型为模态分析, 指定的频率范围为14 kHz～16 kHz。对体模型的XZ平面和YZ平面施加面对称约束。求解后, 利用后处理程序General Postproc可得到相应的输出量[4]。在指定的频率范围内模态分析所得到的变幅杆—工具系统纵向振动的固有频率为14.392 kHz, 符合设计要求。但是, 笔者通过观察模型的节点位移后发现工具前端加工部分的横向振动位移比较大, 如图6所示。在实际的加工过程中, 工具的横向振动位移过大容易造成工件在加工过程中受力不均匀, 甚至造成工件的损坏[5]。
笔者通过缩短工具前端面的长度来减小工具前端面的横向振动位移, 但在缩短的同时又要必须保证工具前端面的长度大于加工工件的厚度。由于加工工件的厚度为30 mm, 因此将工具的前端面长度由原来的40 mm缩短到32 mm, 同时改变变幅杆—工具的模型参数, 得到的分析结果如图7所示。通过对比图6和图7, 可以发现工具前端面的横向振动位移明显的减小了许多。变幅杆—工具系统各部分节点的纵向振动位移分布情况如图8所示, 发现变幅杆的法兰盘处的节点纵向振动位移并不等于零, 这是因为模型中变幅杆的节点位置是按照频率15 kHz求得的, 因此需要重新确定变幅杆的节点位置 (法兰盘位置) 。根据式 (7) , 求得变幅杆在频率14.549 kHz下的节点位置x0=74.57 mm, 其他尺寸不变。
声学系统在实际使用中, 是通过变幅杆法兰固定在机床的机架上, 因此在法兰盘的位置确定后, 为了使分析更接近实际, 本研究对在法兰上施加了固定约束的变幅杆—工具系统进行了模态分析, 得出其固有频率为14.566 kHz。
4.2谐响应分析
因为完全法容易使用且分析效果好, 因此, 本研究采用完全法 (Full法) 进行谐响应分析。谐响应分析的过程主要有3个步骤组成:建模、加载及求解和观察结果[6]。
前面模态分析求得了变幅杆—工具系统在给定的频率范围内的纵向振动固有频率, 在谐响应分析中, 笔者研究固有振动频率15 kHz附近的响应特性, 取激振位移的幅值为5×10-6m, 即在变幅杆输入端面施加随正弦变化的周期载荷, 求工具加工端面产生的持续周期位移响应[7]。
加载时, 除了要对模型施加两个面对称约束、在变幅杆法兰的上下端面施加固定约束外, 还需在变幅杆的输入端面施加Z方向5×10-6 m的位移, 设定强制频率范围为14 kHz～16 kHz。
求解后, 利用后处理程序TimeHist得到工具加工端面其中一个节点 (编号为3264) 在不同频率下的纵向位移图, 如图9所示。
从图中可以看到, 当外界的激振频率达到变幅杆—工具系统的固有频率时其响应振幅最大。但并未显示变幅杆—工具系统在其固有频率14.566 kHz处的响应幅值, 这是由于在谐分析过程中, 为了减少计算时间, 操作者在定义谐响应分析的子步数时, 只要求程序在频率14 kHz～16 kHz范围内求出10个解, 程序就只计算出了在频率14.2、14.4、14.6……16 kHz处的响应, 而不去计算其他频率处的响应[8]。为了计算变幅杆—工具系统在其固有频率处的响应, 本研究对变幅杆—工具系统重新进行谐响应分析, 设定了强制频率范围为14.566 kHz～14.566 kHz, 其他设置不变, 则变幅杆—工具系统各部分的纵向振动位移如图10所示。
从图中各部分单元位移的变化观察, 变幅杆—工具系统的设计合理。但很难观测出振幅的放大倍数是否符合设计要求, 为了求得变幅杆—工具系统的放大倍数, 需要知道工具加工端面的纵向振动位移的情况。由于工具的加工端面的纵向振动位移并不是处处相等, 因而本研究采集了加工端面16个节点的纵向位移, 并将它们的平均值作为工具加工端面的纵向振动位移, 采集的节点数据如表2所示。求得端面节点纵向振动位移的平均值为9.793 71×10-6 m, 所以有限元法得到的变幅杆—工具系统的放大比为1.96, 符合设计要求。
(单位10-6 m)
前面主要对变幅杆—工具系统的振幅进行了分析, 但是对变幅杆—工具系统的评价, 不仅要看它的振幅情况, 还要看它的受力情况。它的等效屈服应力图如图11所示。从图中可以看到最大等效应力出现在变幅杆输出端的螺纹孔内, 其值为79.1 MPa, 远远低于变幅杆材料钛合金的需用安全应力;而工具的最大应力出现在它的中间部位, 其值为52.8 MPa, 低于工具材料45 #钢的需用安全应力355 MPa。变幅杆—工具系统的XY平面的剪切应力图如图12所示, 从图中可以看到在XY平面上的剪切应力分布均匀且值比较小。
5 实验验证
本研究设计的声学系统实物图如图13所示。利用HP4294A阻抗分析仪对所设计的声学系统的基本参数进行测试。测得其谐振频率为14.57 kHz, 符合设计要求。
本研究把K9玻璃作为加工试件, 采用所设计的声学系统进行超声波加工实验。试件和加工成品如图14、图15所示。
6 结束语
(1) 本研究给出了多边体超声切边声学系统的具体设计方案, 通过解析法对变幅杆的结构尺寸、放大系数进行了设计;
(2) 利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆—工具系统进行了有限元仿真, 通过分析结果得出的谐振频率、放大系数等关键参数及其应力和谐响应情况均符合设计要求。
(3) 最后对超声切边声学系统采用HP4294A阻抗分析仪进行了实验测试。实验结果表明, 声学系统的谐振频率符合设计要求。该声学系统已成功的应用于实际生产。
摘要：为了实现多边体的超精密加工, 设计了多边体超声切边声学系统, 利用解析法设计了变幅杆的结构尺寸及其性能参数, 并采用ANSYS软件对变幅杆—工具系统进行了有限元仿真。利用HP4294A阻抗分析仪对超声切边声学系统进行了实验测试。实验结果表明测得的谐振频率符合设计要求, 该声学系统可成功应用于实际生产。
关键词：多边体,硬脆材料,超声切边,声学系统
参考文献
[1]张云电.超声加工及其应用[M].第1版.北京:国防工业出版社, 1995.
[2]张云电, 黄文剑, 尹博生.表面微坑超声加工装置中超声电源的研制[J].机电工程, 2004, 21 (8) :33-37.
[3]刘传绍, 郑建新, 赵波, 等.超声振动钻削声学系统的设计研究[J].电加工与模具, 2003 (2) :44-47.
[4]林仲茂.超声变幅杆的原理和设计[M].北京:科学出版社, 1987.
[5]AMIN S G, AHMED M H M, YOUSSEF H A.Computer_aided design of acoustic horns for ultrasonic machining usingfinite-element analysis[J].Materials Processing Technol-ogy, 1995, 55 (3-4) :254-260.
[6]周长城, 胡仁喜, 熊文波.ANSYS11.0基础与典型范例[M].北京:电子工业出版社, 2007.
[7]MOAVENI S.Finite Element Analysis Theory and Applica-tion with ANSYS[M].Prentice Hall, 2005.
如何处理室内建筑声学 篇11
拥有一间完美的私人影院，绝非易事，尤其声学处理，很难；但如果事先功课做得足够好，就要轻松许多了。为此《数码家居》特别邀请天海北方音响公司的总经理李志强先生与大家一起探讨室内建筑声学。
李志强
THX/ ISF /CEDIA认证工程师、高级音响师、全国信息化工程师。毕业于电子线路与电力拖动专业，从事电声扩声系统设计安装调试工作18年，积累了极其丰富的各类系统设计经验，并与顶级设计师保持长期联系，包括美国著名视听系统设计师、PMI总裁Anthony Grimani；KEF总设计师Dr.Andrew Watson；美国CEDIA亚洲区总裁Stephen Miller等。就在2010年10月，天海北方担任了胡总书记、习近平副主席与全军主要领导与会的大型会议扩声系统设计、安装、调试和现场保障工作。
受《数码家居》邀约，写一些关于室内建筑声学的文章。我很乐意与大家分享我的经验与看法，不过这个题目太大，太笼统，若详细说来怕是要写几本有分量的书。所以我打算以家用视听系统及相关环境的设计、建造、安装、调试为主，从粗到细，由浅入深，来聊聊一些基本的理论和常识，以便消费者掌握一定的技术常识和技巧，在今后的消费行为中为自己把好第一关。
几种视听系统要分清
在谈建筑声学之前，我们得分清楚四种基本的视听系统，好确定适合自己空间的是什么系统。家用空间依据房型可分为公寓、loft、联排别墅、独栋别墅。其空间的多样性也随之递增，功能最多的是独栋别墅，我们就以它来进行说明。
首先是多空间音乐系统，它包括室内音乐系统和室外音乐系统，多空间音乐系统不同于传统上的扩声系统，它可以让业主在各个房间以及室外感受到相互独立的音乐及图像的再现，并可通过墙面板或中控系统进行选曲，选频道，控制音量，开关等各类操作，让业主可随时随地的看到和听到想要的音视频资讯，这种系统对建筑声学环境要求很低。
第二，立体音乐系统，可布置在大厅、书房或专用HiFi室，此类系统，如果业主对音质有很高的要求，最好选择一个独立房间来做，对这个房间的空间比例，内部结构设计有极高的要求，在今后的文章中我会专门阐述如何打造Hi-Fi室。
第三，多声道再现系统，又可再分为在客厅、书房、卧室、泳池等的特殊环境内的应用和在专用房间内的应用。
第四，演艺系统或叫卡拉OK系统，可分为共用空间的应用，如在Hi-Fi室或影院室或大厅等空间和专用空间中的应用。
以上四种音视听系统，基本上概括了我们在家庭环境中所有的音视听系统的应用方式，每一种应用方式都有其应用特性，不同构造的优缺点、前期设计注意事项、产品的选择都有讲究。总体上说对于Hi-Fi系统（即高保真音乐再现系统）、影院系统和卡拉OK系统，如果条件允许的话最好有各自独立的空间。从专业建声的角度考虑，这三种系统所需建声环境存在要求上的矛盾，满足一类系统的同时，就会损及另一种系统的要求，所以实际设计中，3种系统处同于一空间内而做到完美，我个人认为是不可能的，至于其中2种应用在同一空间中，就需要建声设计师有极丰富的实践经验及深厚的理论基础了。在以后的文章中只能和大家谈一些注意事项了。
家庭影院
本期我们主要来说说目前应用较广的家庭影院系统，即多声道再现系统。
电子扩声设备的诞生到今天已有一百多年了，一直沿用至今的是基于两耳理论的立体声，也就是2声道扩声系统。所谓两耳理论，指的是人耳分布在头部两侧，由于声源发出的声波到达双耳有一定的时间差，强度差和相位差，人脑据此即可计算出声源的方向和远近，进行声像的定位。这种由双耳听闻而获得的声像定位能力，在频率高于1400Hz时，主要取决于双耳声音的强度差，低于1400Hz时，则主要取决于声音到达的时间差，通常人耳分辨水平方向声源位置的能力为1°～3°的方位变化。基于此理论而发展来的立体录音法和立体声播放设备，就是我们通常用到的Hi-Fi音响系统，现在的保真音响系统大多仍沿用此类系统。另一种即多声道扩声系统，最早的多声道系统1950年出现在美国的商用影院，为4声道系统。4.1声道商用影院系统在1975年由Dolby公司首先发明，1995年5.1多声道系统才和DVD一起进入家庭，所以今天的家庭影院系统是在这15年间发展而来的。
要建立一个家庭私人影院，两方面的技术必须具备——视频投影技术的发展和音频多声道技术的发展。今天我们来说说音频方面。要做好家庭影院的音频，又必须从两方面着手：一是电子音响设备，包括：功放、解码器、音频处理器、信号源、音箱等。二是室内建筑声学环境的打造。
电子音响设备要选好
播放设备
十多年来，家庭影院发展非常迅猛，影片载体由DVD到BD，由5.1到6.1再到7.1声道。由MPEG1到MPEG2编码，数据流量由Dolby Digtal的640kbps，DTS的1.5mbps左右到目前BD所采用LPCM 6mbps，DTS-HD master 3mbps，Dolby trueHD 3mbps左右，光是音频的数据流量就增大近十倍。一部影片的总数据量由4-6G到BD的50G，原始讯号源的飞速发展为家庭影院提供了非常高素质的节目源。
如此优秀的讯号来源为我们构建一个完美的家庭视听系统提供了基本的基础。这些软件的播放我们通常用BD光盘播放机、高清硬盘播放器和PS3游戏机来实现。其中蓝光机有分区，全世界分为A/B/C三个区，中国是C区，由A区向下兼容，大家在选购时要特别注意。而高清节目硬盘播放器存在版权问题，各品牌产品良莠不齐，部分产品的稳定性很差，从节目源上来说也存在很多达不到高清清晰度的片源。PS3游戏机读盘速度快，可调区，音视频效果较为理想，在整体系统造价30万以内影院系统的可视为最佳选择。
解码器及功放
了解完讯号源，咱们来谈一下解码器、音频处理器、功放器。在四十万以下的系统中，这些设备可能整合在一或两台设备内，比如功放机本身整合了解码器和音频处理器。低音功放需要有分频点调整、Q值调整、相位调整、延时调整等功能。好的低音，都是独立的功放，并且在功放上有非常精细的各类参数调整，以适应多只低音在不同位置的排列组合要求。多功能集为一体的主功放，应尽量具备以下条件：多于2组的HDMI输入，全面支持1080P16:9D 视频及全面支持LPCMDTS-HD Dolby trueHD编码。后级功放不少于7通道，功放自身具有音箱阻抗距离，分频的调整功能，并具有7通道的独立的简单均衡器，以便于对音箱进行初步的调整。
音箱
下面谈一下在家庭影院中应用的音箱，从类型上看分为4大类：传统音箱（in room）、入墙式音箱（in wall）、挂墙式音箱（on wall）、入天花式音箱（in celling）。
4种音箱根据不同的应用方法和应用环境不同而对其音频特性参数有不同的设定，所以在使用中必须尊重其原产品设计意图，绝不能乱用。我们尤其要注意传统式音箱，因为其可在房间内自由移动，常常被错误的放到墙角里，或靠墙摆放，这是万万不可的，当此类音箱靠近边角时，其频谱响应曲线将发生极大的变化，会严重偏离原设计曲线，使我们听到严重失真的声音。
室内建筑声学环境打造很重要
摆位
“水立方”围护结构声学性能研究 篇12
一、ETFE膜气枕的声学性能研究内容
ETFE膜气枕模型测试需解决以下几个问题,这也就是其声学性能研究的具体内容:
1、双层ETFE膜气枕的吸声性能如何?
2、双层ETFE膜气枕的隔空气声隔声量RW为多少?
3、在20年一遇的暴雨(2mm/min)情况下,双层ETFE膜气枕在比赛大厅内部噪声等级为多少?
4、如果ETFE膜气枕的声学性能不佳,是否可以采用有效的方法措施,使其声学性能得到明显改善?
二、模型测试实验室的建设
模型测试实验室建于清华大学校园内,软件学院教学楼东侧,场地周围较为安静。实验室专为国家游泳中心ETFE膜气枕声学模型测试服务(图1)。
实验塔的设计在参照国家游泳中心实际构造的同时,为节约工程投资,确定主实验室平面为正六边形,边长3.8m,每两组平行墙面间净距离6.4m(图2),室内面积35.5 m2,实验用膜气枕面积21.6 m2。
实验室总高度为15.35m,分上下两部分,下部为混响房间部分,高6.6m;上部为模拟降雨部分,主体为位于塔顶的水槽,由上部钢架支撑(图3)。为测试ETFE膜双层气枕构造,混响房间又分为两层,由气枕分隔,一层气枕层距地高3m,二层气枕层距地高6.6m,两层气枕间距3.6m。两层分别设置入口,二层由外部钢爬梯进入,入口门均设双层隔声门。一层入口外设有声闸,兼做检测设备控制室,混响房间与声闸的隔墙上预留100x100mm孔洞,预埋电线套管,离心棉填充缝隙。
为保证良好的声场均匀度,混响房间内在每边墙上做折型扩散或倾斜等构造,同时在其余墙面安装若干的弧形金属扩散板。房间内布置三组灯具,照度均匀。
整个实验塔采用钢结构承重,370砖墙分隔,砂浆勾缝,双面20mm抹灰,以保证实验室的隔声要求。
三、测试项目与测试条件
ETFE膜气枕声学模型测试的测试项目有以下三项:
(1)吸声系数测试;
(2)隔空气声隔声量测试;
(3)雨噪声级测试。
在声学性能模型测试开始之前,确定了多种不同的测试条件,以获得丰富的实验数据,为提出合理科学的声学解决方案提供数据支持,各项目设置的测试条件如表1。
四、测试原理分析
1.吸声系数测试
ETFT气枕模型吸声系数测试中,由于双层ETFE膜气枕构造尺寸达3.6m,不能在现有实验室中的混响室完成,但即使在专用的实验室中测试,也存在难点。
按《混响室法吸声系数测量规范》(GBJ47-83)规定,吸声系数和吸声量由各频段的混响时间应按下列公式计算:
A1——混响室空室吸声量(m2);
A2——放入试件后混响室的吸声量(m2);
A——单个物体的吸声量(m2);
S——试件面积(m2);
T60-1——未放入试件前的混响时间(S);
T60-2——放入试件后的混响时间(秒);C——空气中声速(米/秒),C=331.5+0.5t,(t:空气温度℃)。
注:当试件的体积大于混响室体积的1/100时,以上公式中混响室体积应加以修正。
说明:1、ETFE,乙烯-四氟乙烯共聚物,具有耐腐蚀特性,其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数,成为和金属的理想复合材料。EFTE膜通常厚度小于0.2mm,使用寿命在25~35年,属可循环利用材料。达到B1防火等级标准。2、两个三层气枕中的ETFE膜(共六层)厚度从上至下为:0.25mm,0.1 mm,0.2 mm(上层)0.15mm,0.1 mm,0.1 mm(下层);两个四层气枕中的ETFE膜(共八层)厚度从上至下为:0.25mm,0.1mm,0.1mm,0.2 mm(上层)0.15 mm,0.1 mm,0.1 mm,0.1mm(下层)。3、微孔膜为0.1mm厚的非弹性膜穿孔制成,孔径0.8mm,孔距5mm。4、阳光板布置于实验室的气枕间层,距下层气枕较近,每层阳光板厚20mm,面密度为3.1kg/m2。5、单层像胶板厚3mm,面密度为4.35kg/m2。6、双层Super texlon分别由标号为A3/300S和P15/150S的Super texlon组成,标号为A3/300S的Super texlon厚度为20mm,面密度为0.3 kg/m2;标号为P15/150S的Super texlon厚度为8mm,面密度为0.1kg/m2。7、以上24种不同测试条件分两个阶段完成测试,其中第4项、第9项、第15项、第22项均为两个四层气枕的情况,于2005年7月中旬完成测试,其余各项均于2005年4月14日至4月29日间完成测试。
T60-1即为实验室混响室未放入试件时所测得的混响时间(见图4),T60-2为实验室安装上双层气枕后(见图3)在混响室内测得。
混响室未放入试件时的体积(见图4)为248.5m3,安装两层气枕构件后混响室的体积(下层气枕之下的体积)为101m3,气枕构件的体积(气枕体积加气枕间层的体积)为134m3,占整个混响室体积的一大半,因此在使用上式进行计算时,公式中的体积V有三个数值与之相关,选择哪一个数值颇费周折。
经多方讨论,上式中体积V采用了双层气枕下体积,约为101m3。
2.隔空气声隔声量测试
(1)测试方法的确定
参照《建筑隔声测量规范》(GB J75-84),建筑隔声测量根据不同的测量条件可分为五种不同测量方法:
1)建筑构件空气声隔声的实验室测量
2)建筑物内两室之间空气声隔声的现场测量
3)外墙面构件和外墙面空气声隔声的现场测量
4)楼板撞击声隔声的实验室测量
5)楼板撞击声隔声的现场测量
双层E T F E膜气枕构件尺度较大(6.4m X6.4m X3.6m见方),无法在现有的标准隔声实验室测量其隔空气声性能,根据测试新建实验室模型的实际情况和测量目的,经过多方讨论,确定采用“(3)外墙面构件和外墙面空气声隔声的现场测量”方法,并采用扬声器法进行测量。
(2)扬声器与接收点
扬声器的位置如图5所示,挂于上层气枕上方约3.3m处,并保持与气枕形成45。的入射角,发出白噪声。
接收点布置于上层气枕上方和混响室室内。
(3)计算公式
测得贴近气枕的平均声压级和混响室内的平均声压级,外墙的扬声器噪声隔声量按下式
式中Rθ——在入射角下的隔声量(d B);
θ——入射角,指向试件中心的扬声器轴和试件表面法线间的角度;
L P′1——贴近气枕但不考虑气枕反射效应的平均声压级(d B);
P2L——混响室内的平均声压级;
S——试件面积(m2);
A——接收室的吸声量(m2)
3.雨噪声声压级测试
随着建筑产业的不断发展,建筑形式越来越向轻颖通透方向发展,特别是体育场馆等大跨度建筑空间,轻型屋盖被越来越多的建筑师运用于实践之中,使得轻型屋盖产生的雨噪声成为突出问题。
国家游泳中心采用的ETFE膜气枕为轻型围护结构,同样存在雨噪声问题,应该在模型测试中加以研究,以便了解在暴雨情况下ETFE膜产生的噪声情况及采取各项措施后的改善情况。
国家对轻型屋盖雨噪声声功率级和声压级测试并没有制定相关测试规范,结合国标《声学声压法测定噪声源声功率级混响室精密法》(GB/T6881.1-2002),确定测试方法。
(1)模拟降雨
北京气象台提供信息,北京奥运期间将会有4次左右降暴雨的概率。
曾经有人对模拟降雨进行探讨,采用高空下落的沙粒或黄豆来模拟降雨,此次ETFE模型测试模拟降雨,设计了专门的落水水槽与水循环系统来模拟,使得模拟雨的粒径与未速度更接近真实降雨。
1)水槽构造
水槽由钢板制成,从剖面上看为U字形(见图7),底面穿孔,每个孔中插有铁钉,铁钉直径略小于孔径,使其不至堵住钢板穿孔,同时又可让水顺着铁钉直线均匀下落(见图6)。
2)水循环系统
在实验室设置一套水循环系统,水循环系统主要由集水箱,水泵,流量计,水槽等设备组成。水流从水箱经水泵送至水槽,由水槽落下至气枕,再由气枕周边集水沟落回水箱,完成一次循环,其间由流量计读数控制水量,使得模拟降雨量控制在2mm/min。水循环系统图如图7。
3)水槽高度与水槽面积
研究发现,当模拟雨滴由距地面12m高度自由下落时,其末速度能接近自然降雨时的状况;而当模拟雨滴由距地面8m高度自由下落时,其末速度能达到自然降雨时的95%。在建造实验室过程中,对水槽高度距上层气枕5m、8m、12m的情况进行实验后,综合各种因素,确定水槽距离气枕高度定为8.75m。
针对水槽面积,在雨噪声测试前期,分别采用面积为1m2和21.6m2的水槽进行实验,确定测试使用水槽面积为21.6m2,与测试气枕面积一致。
(2)测量参量与计算
要获得ETFE膜气枕在暴雨情况下产生的声功率级,需要测量的参量为:
PL——混响室内平均声压级,d B;
T60——测试条件下混响室内的混响时间,s;
θ——测试时的温度,℃;
B——测试时的大气压。
测得以上参量后,按下式计算声源的声功率级:
式中Lw——被测ETFE气枕产生的声功率级,d B;
A——混响等效吸声面积,d B;A0=1m2;
S——混响室总的表面积,m2;
V——混响室总的容积,m3;
f——测量频带的中心频率,Hz;
c——测量时的声速,m/s;
B——大气压,Pa;
B0——1.013X105Pa。
计算完成后,还需将结果按测试试件的面积进行平均,得到暴雨情况下单位面积气枕产生的噪声声功率级,计算公式为:
式中S’为试件面积21.6 m2,S0=1 m2。
五、测试结果分析
1.吸声系数测试结果
气枕构造吸声系数测试结果如表2:
以下表2结果说明:
(1)两个三层气枕的吸声情况对中低频有一定吸声,对中高频基本不吸收声能;
(2)在气枕下加小孔膜,能大幅度提高构造的吸声情况系数,尤其对中高频吸声性能的提高更为明显;
(3)在两个气枕中间加两层阳光板,会使构造吸声性能减弱,特别是低频吸声性能减弱;
(4)在两个气枕中间加强吸声材料,基本不对构造吸声性能产生影响。
2.隔空气声测试结果分析
气枕构造隔空气声测试结果如表3:
以上表3结果说明:
(1)两个三层气枕或两个四层气枕的隔声相差不大,约为20d B左右,与建筑设计院在《立面装配工程技术规程》中提出的35d B要求相差较大;
(2)增加双层阳光板后,构造隔声量明显改善,增加到29d B;
(3)在上层气枕上加texlon,对隔空气声隔声作用很小。
3.雨噪声级测试结果分析
在暴雨情况下,气枕构造雨噪声级测试结果如表4:
以下表4结果说明:
(1)两个三层气枕或两个四层气枕在不做任何处理的情况下,在降雨量达到2mm/min时,雨噪声将达到85d B(A)左右;
(2)对比第1项与第2项可知,大水箱比小水箱产生的雨噪声大13.8d B,这与理论计算结果(13.3 d B)一致;
(3)对比第2项与第5项,对比第4项与第8项可知,在上层气枕上加一层texlon,可使雨噪声降低10-11d B;
(4)对比第3项与第9项可知,在上层气枕上加双层super texlon,可使雨噪声降低21.7d B;
(5)对比第2项与第4项,对比第5项与第8项可知,在两层气枕之间加双层阳光板后,可使雨噪声降低8-9d B;
(6)对比第2项与第7项可知,在下层气枕上加四层橡胶板,可使雨噪声降低19d B,对比第8项与第11项可知,在下层气枕上加两层橡胶板,可使雨噪声降低8d B。
六、研究小结
(1)双层ETFE气枕的吸声性能很差,当气枕为三层膜时NRC为0.05,因此双层ETFE气枕构造为比赛大厅的混响时间控制提供的吸声量极为有限,必顺在比赛大厅室内另外增加大面积、高吸声性能的吸声材料,并且增加的吸声材料应与ETFE膜气枕的外观质感相协调;
(2)当双层ETFE气枕下附一层小孔透明吸声薄膜时,构造吸声性能大大增加,使其NRC达到0.35,但小孔透明吸声薄膜易吸尘积灰,不便清洁,仅做备用措施;
(3)双层ETFE气枕的隔空气声性能较差,其隔声量为20d B,隔声问题应采用布置噪声敏感度较低的辅助空间来隔离比赛大厅与噪声源的措施来解决,尽量在维护结构内不增加隔声板,以保持ETFE膜气枕通透的视觉优点;
(4)当雨量达到暴雨时,雨滴撞击气枕,可以激发气枕膜的振动,从而产生撞击声,在没有任何措施的情况下,雨噪声达到85d B左右,但通常情况下的降雨不能激发枕的振动噪声,因此解决雨噪声措施应作为备用应急方案。
摘要：国家游泳中心“水立方”采用大面积ETFE膜气枕作为围护结构,ETFE膜气枕的声学性能将直接影响比赛大厅的室内声学设计效果与室内装饰效果。在比赛大厅声学设计过程中,建立了声学测试专项实验室,对ETFE膜气枕的声学性能进行测试,获得了真实详尽的数据。本文对声学实验室的建立、声学性能的测试过程做了较为详细的介绍,对测试结果进行了分析与总结,希望对类似材料构造的声学性能测试提供一些参考资料。
关键词：ETFE膜气枕,模型测试,吸声系数,隔空气声隔声量,雨噪声
参考文献
[1]混响室法吸声系数测量规范—GBJ:47-83.ISO354:2003(E)“Acoustics-Measurement of sound absorption in a reverberation room”
[2]建筑隔声测量规范—GBJ:75-84.ISO140.5-1998“Acoustics-Measurement of sound insulation in buildings and of building element PART5:Field measurements of airborne sound insulation of fa?ade elements and facades”