基于QRD的小房间声场均匀度优化研究
发布时间：2022-01-11 06:12
近年来,随着科学技术的发展、人们生活水平的提高,小房间的声场设计越来越受到关注。QRD扩散体（二次余数扩散体）具有低频吸声,高频扩散的结构特性,是小房间声场设计中调控声场均匀度的常见新型材料。然而,现有的科学研究工作主要聚焦于通过不同的方式拓宽QRD扩散体材料的频带宽度,缩小材料的尺寸,提高材料的声学与应用性能,关于QRD扩散体的应用方法科学研究不足,对QRD扩散体选用面积大小、布置方式的合理性缺乏探讨。本文研究QRD扩散体在小房间中的布置方式,一方面在小房间声学实验室进行QRD扩散体不同布置方式的实验测试和模拟分析,另一方面以混响室实验为对比验证QRD扩散体布置方式的合理性。研究以小房间声场的EDT、T20、T30、SPL和小房间脉冲响应等参数指标为依据,对QRD扩散体的使用面积、排布方式进行理论、模拟和实验测试结果的比较分析,优化小房间声场均匀度,以期为小房间声场设计和声场均匀度的调试提供参考、借鉴。本研究借助COMSOL Multiphysics多物理场分析软件、ODEON声学模拟软件和实验测量对比分析得到如下结论:（1）QRD扩散体在...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同功能、不同体积房间对应的混响时间
安徽建筑大学硕士学位论文第二章QRD在小房间中应用的研究基础12=10[∫()∞02]（2-3）式中ρ——空气密度；c——声速；I——声强；Pref——参考声压（也是人耳能听到的最小声压），在空气中，取值为2×10-5Pa.2.2.2混响时间（RT,ReverberationTime）与早期衰减时间（EDT,EarlyDecayTime）一般来说，房间里存在两种声音。直接从声源到接收点的声音被称为直达声，从墙壁反射（一次或多次）到接收点的声音，听觉上感觉像直达声的延续被称为混响声[13]。混响时间的长短是室内声场音质特性的重要参量，也是声学设计最常见的指标。声音在室内传播过程中由于墙壁的不断反射、连续吸收，声源的声能逐渐衰减。声波在室内各方向上不断反射，逐渐衰减的现象被称为室内混响。一般认为，在具有适当混响时间的建筑室内环境中，声音具有丰富、饱满的感觉。如果混响时间过长，给人一种回声非常强的感觉，影响声音的清晰度。如果混响时间太短的话，声音给人感觉比较干燥，这对乐器演奏效果等是不利的。因此，对于具有不同功能的声学结构，需要在声学设计上选择最佳混响时间。图2-1不同用途房间容积对应的混响时间图片来源：互联网当声场满足扩散散场的条件时，可以通过赛宾（Sabine）方程或依林(Eyring)方程来计算混响时间。赛宾公式：
安徽建筑大学硕士学位论文第二章QRD在小房间中应用的研究基础17度=4(++),m;c0为声速，340m/s;当f→∞时，上式适用c0于任意形状的房间，对该式进行微分，可得到在df内的简正频率，即：=4203+202+80（2-29）由上式可以看出驻波数N与2(频率的平方)成正比。即在频率范围内，频率越低，驻波（简正波）数量越少，声场分布越不均匀；频率越高，驻波（简正波）数量越多，驻波所引起的声场不均匀被均匀掉，室内声场相对稳定。这也侧面验证了小房间声场均匀度分析需分别从低频和高频分析的合理性。在小房间和大房间的低频范围内，简正模式的影响是显着的。因简正模式很少，所以房间声场的不同位置变动较大。通常声场的简正模式主要由边界（尺寸）的影响形成。在小房间的简正模式下，我们使用公式计算每种模式，并把它们从低到高排列，工作复杂。随着计算机和软件技术的开发，越来越多的“房间模式计算器”软件工具增多，大大减少了计算的工作量。举一个示例，以本校小房间声学体验室为例，采用房间模式计算器分析房间比例。如采用RealTraps房间—图形计算器计算此小房间的简正模式，发现其房间比例决定的低频模态密度较低，并出现简并化（200~250Hz之间、300~350Hz之间、400~450Hz之间）。低频模式的减少，使声场起伏较大。如下图：图2-2房间比例计算器计算房间的简并模式图片来源：作者自绘
【参考文献】：
期刊论文
[1]小房间长、宽、高“合适比例”的运用及优化[J]. 高玉龙. 电声技术. 2016(07)
[2]高手玩房间,低手玩器材 小房间声学设计之拙见[J]. 薛磊. 家庭影院技术. 2016(04)
[3]声学意义上的大、小房间分界频率的界定[J]. 高玉龙. 演艺科技. 2016(03)
[4]二次余数扩散结构复合穿孔板扩散吸声研究[J]. 蔡俊,包飞,王亚晨,王彦琴. 声学学报. 2016(02)
[5]室内声场的驻波表现及其对音质的影响[J]. 陈小平. 电声技术. 2015(05)
[6]小房间尺寸“合适比例”量化评估方法的探讨[J]. 高玉龙. 电声技术. 2015(03)
[7]基于Matlab的音频数据采集系统的分析与评价[J]. 翟继涛,雷洪. 电脑知识与技术. 2014(17)
[8]耦合声阻抗在扩散吸声体设计中的应用研究[J]. 古林强,王英文. 应用声学. 2014(02)
[9]小房间声学设计（2）[J]. 高玉龙. 音响技术. 2013(06)
[10]如何改善音频工作室的房间声学特性[J]. 保罗·怀特,休·罗布约翰斯,何青青. 演艺科技. 2013(S2)
博士论文
[1]声学耦合空间建模方法及其特性分析[D]. 石双霞.哈尔滨工程大学 2016
硕士论文
[1]二次余数扩散结构声学扩散性能仿真模拟研究[D]. 任重义.山东大学 2016
[2]室内声场的脉冲响应分析[D]. 成烨.太原理工大学 2014
[3]录音、混音室建筑声学特性研究[D]. 黑利利.长安大学 2013
[4]混响室法测量常用扩散构造的随机入射散射系数[D]. 张冉.华南理工大学 2012
[5]建筑声学软件ODEON应用研究[D]. 陈剑军.重庆大学 2012
[6]应用有限元法分析小房间室内声场[D]. 姜洁怡.华南理工大学 2011
[7]基于有限元法的吸声体的优化研究初探[D]. 王伟.太原理工大学 2006
[8]基于有限元法的室内声衰减研究[D]. 闫国军.中国建筑科学研究院 2004
本文编号：3582251
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同功能、不同体积房间对应的混响时间
安徽建筑大学硕士学位论文第二章QRD在小房间中应用的研究基础12=10[∫()∞02]（2-3）式中ρ——空气密度；c——声速；I——声强；Pref——参考声压（也是人耳能听到的最小声压），在空气中，取值为2×10-5Pa.2.2.2混响时间（RT,ReverberationTime）与早期衰减时间（EDT,EarlyDecayTime）一般来说，房间里存在两种声音。直接从声源到接收点的声音被称为直达声，从墙壁反射（一次或多次）到接收点的声音，听觉上感觉像直达声的延续被称为混响声[13]。混响时间的长短是室内声场音质特性的重要参量，也是声学设计最常见的指标。声音在室内传播过程中由于墙壁的不断反射、连续吸收，声源的声能逐渐衰减。声波在室内各方向上不断反射，逐渐衰减的现象被称为室内混响。一般认为，在具有适当混响时间的建筑室内环境中，声音具有丰富、饱满的感觉。如果混响时间过长，给人一种回声非常强的感觉，影响声音的清晰度。如果混响时间太短的话，声音给人感觉比较干燥，这对乐器演奏效果等是不利的。因此，对于具有不同功能的声学结构，需要在声学设计上选择最佳混响时间。图2-1不同用途房间容积对应的混响时间图片来源：互联网当声场满足扩散散场的条件时，可以通过赛宾（Sabine）方程或依林(Eyring)方程来计算混响时间。赛宾公式：
安徽建筑大学硕士学位论文第二章QRD在小房间中应用的研究基础17度=4(++),m;c0为声速，340m/s;当f→∞时，上式适用c0于任意形状的房间，对该式进行微分，可得到在df内的简正频率，即：=4203+202+80（2-29）由上式可以看出驻波数N与2(频率的平方)成正比。即在频率范围内，频率越低，驻波（简正波）数量越少，声场分布越不均匀；频率越高，驻波（简正波）数量越多，驻波所引起的声场不均匀被均匀掉，室内声场相对稳定。这也侧面验证了小房间声场均匀度分析需分别从低频和高频分析的合理性。在小房间和大房间的低频范围内，简正模式的影响是显着的。因简正模式很少，所以房间声场的不同位置变动较大。通常声场的简正模式主要由边界（尺寸）的影响形成。在小房间的简正模式下，我们使用公式计算每种模式，并把它们从低到高排列，工作复杂。随着计算机和软件技术的开发，越来越多的“房间模式计算器”软件工具增多，大大减少了计算的工作量。举一个示例，以本校小房间声学体验室为例，采用房间模式计算器分析房间比例。如采用RealTraps房间—图形计算器计算此小房间的简正模式，发现其房间比例决定的低频模态密度较低，并出现简并化（200~250Hz之间、300~350Hz之间、400~450Hz之间）。低频模式的减少，使声场起伏较大。如下图：图2-2房间比例计算器计算房间的简并模式图片来源：作者自绘
【参考文献】：
期刊论文
[1]小房间长、宽、高“合适比例”的运用及优化[J]. 高玉龙. 电声技术. 2016(07)
[2]高手玩房间,低手玩器材 小房间声学设计之拙见[J]. 薛磊. 家庭影院技术. 2016(04)
[3]声学意义上的大、小房间分界频率的界定[J]. 高玉龙. 演艺科技. 2016(03)
[4]二次余数扩散结构复合穿孔板扩散吸声研究[J]. 蔡俊,包飞,王亚晨,王彦琴. 声学学报. 2016(02)
[5]室内声场的驻波表现及其对音质的影响[J]. 陈小平. 电声技术. 2015(05)
[6]小房间尺寸“合适比例”量化评估方法的探讨[J]. 高玉龙. 电声技术. 2015(03)
[7]基于Matlab的音频数据采集系统的分析与评价[J]. 翟继涛,雷洪. 电脑知识与技术. 2014(17)
[8]耦合声阻抗在扩散吸声体设计中的应用研究[J]. 古林强,王英文. 应用声学. 2014(02)
[9]小房间声学设计（2）[J]. 高玉龙. 音响技术. 2013(06)
[10]如何改善音频工作室的房间声学特性[J]. 保罗·怀特,休·罗布约翰斯,何青青. 演艺科技. 2013(S2)
博士论文
[1]声学耦合空间建模方法及其特性分析[D]. 石双霞.哈尔滨工程大学 2016
硕士论文
[1]二次余数扩散结构声学扩散性能仿真模拟研究[D]. 任重义.山东大学 2016
[2]室内声场的脉冲响应分析[D]. 成烨.太原理工大学 2014
[3]录音、混音室建筑声学特性研究[D]. 黑利利.长安大学 2013
[4]混响室法测量常用扩散构造的随机入射散射系数[D]. 张冉.华南理工大学 2012
[5]建筑声学软件ODEON应用研究[D]. 陈剑军.重庆大学 2012
[6]应用有限元法分析小房间室内声场[D]. 姜洁怡.华南理工大学 2011
[7]基于有限元法的吸声体的优化研究初探[D]. 王伟.太原理工大学 2006
[8]基于有限元法的室内声衰减研究[D]. 闫国军.中国建筑科学研究院 2004
本文编号：3582251
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