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聲學設計范文1
關鍵詞：聲線追蹤法；虛聲源法；聲線束追蹤法；有限元法
準確地預測房間的音質效果一直是建筑聲學研究者追求的理想，誰不想在設計音樂廳圖紙時就能聽到她的聲音效果呢？一百多年來，人們逐漸發現了一些物理指標，并揭示了它們與房間主觀音質的關系，包括混響時間RT60、早期衰減時間EDT、脈沖聲響應、清晰度指數等等。音質參量預估是室內聲學設計的關鍵。目前，人們采用經典公式、縮尺比例模型、計算機模擬來預測這些參數。
室內聲學的復雜性源于聲音的波動性，任何一種模擬方法目前都不能獲得絕對真實的結果。本文在參考研究國外計算機音質模擬文獻的基礎上，對室內聲學的主要模擬方法進行匯編和總結，以便深入地了解計算機輔助建筑聲學設計的基本原理、適用性和局限性。
1、比例縮尺模型模擬和計算機聲場模擬
自塞賓時代起，比例縮尺模型就在室內聲學中獲得應用，但模型比較簡單，無法得到定量結果。20世紀60年代，模擬理論、測試技術等逐漸發展完善，進行大量研究和實踐后，比例模型在客觀指標的測量方面已經基本達到了實用化?，F在，聲源、麥克風、模擬聲學材料已經可以和實物對應，儀器的頻帶也擴展了，在模擬混響時間、聲壓級分布、脈沖響應等常用指標已經達到實用的精度。
比例模型的原理是相似性原理，根據庫特魯夫的推導，對于1:10的模型來講，房間尺度縮小10倍后，如果波長同樣縮短10倍，即頻率提高10倍時，若模型界面上的吸聲系數與實際相同，那么對應位置的聲壓級參量不變，時間參量縮短10倍。如10倍頻率的混響時間為實際頻率混響時間的1/10。然而，很難依靠物理的手段完全滿足相似性的要求?？諝馕?、表面吸收相似性的處理是保證模擬測量精度的關鍵。比例模型是現階段所知唯一能夠較好模擬室內聲場波動特性的實用方法，可是由于模型制作成本較高、需要利用充氮氣或干燥空氣法降低高頻空氣吸收、模擬材料吸聲特性難于控制的因素，這種方法存在很大的局限性。
隨著軟件技術的發展，使用計算機進行聲場的模擬研究成為現實。從數學的觀點來看，聲音的傳播由波動方程，即由Helmholtz方程所描述。理論上，從聲源到接收點的聲脈沖響應可以通過求解波動方程來獲得。但是，當室內幾何結構和界面聲學屬性非常復雜時，人們根本無法獲得精確的方程形式和邊界條件，也不能得到有價值的解析解。如果對方程進行簡化處理，所得到的結果極不精確，不能實用，完全利用波動方程通過計算機求解室內聲場是不可行的。實用角度講，使用幾何聲學的聲線追蹤法和鏡像虛聲源法，通過計算機程序可以獲得具有一定參考程度的房間聲學參數。但由于忽略了聲音的波動特性，處理高頻聲和近次反射聲效果較好，模擬聲場全部信息尚有很大不足。近年來，使用基于有限元理論的方法模擬聲音的高階波動特性，在低頻模擬上獲得了一些進展。
2、幾何聲學模擬方法
幾何聲學模擬方法借鑒幾何光學理論，假設聲音沿直線傳播，并忽略其波動特性，通過計算聲音傳播中能量的變化及反射到達的區域進行聲場模擬。由于模擬精度不高，而且高階反射和衍射的計算量巨大，因此，大多數情況是使用幾何方法計算早期反射，而使用統計模型來計算后期混響。
2.1聲線追蹤方法
聲線追蹤方法是從聲源向各方向發射的“聲粒子”，追蹤它們的傳播路徑。聲粒子因反射吸聲不斷地失去能量，并按入射角等于反射角確定新的傳播方向。
為了計算接收點的聲場，需要定義一個接收點周圍的面積或體積區域來捕獲經過的粒子。無論如何處理，都會收集到錯誤的聲線或丟失一些應有的粒子。為了保證精度，必須有足夠密的聲線和足夠小的接收點區域。對于一個表面積為10m2的房間中傳播600ms的聲音，至少需要100,000條聲線。
聲線追蹤法的早期意義在于提供近次聲音反射的區域，如圖1。最近，這種方法進一步發展為將聲線轉化成具有特殊密度函數的圓錐或三角錐，然而，存在交迭問題，仍無法達到實用的精度。聲線追蹤的主要優點是算法簡單，很容易被計算機實現，算法的復雜度是房間平面的數量的倍數。通過確定聲線鏡面反射路徑、漫反射路徑、折射和衍射路徑，能夠模擬非直達混響聲場，甚至可以模擬含有曲面的聲場。聲線追蹤的主要缺點在于，由于為了避免丟失重要的反射路徑，要產生大量聲線，因此帶來巨大的計算量。另一個缺點是，因為聲線追蹤計算結果對于接收點的位置有很大的依賴性，如果進行聲壓級分布計算，必須取聲場中大量的位置，對結果要求的越精細，計算量將越大。此外，由于聲音的波動特性，波長越長，繞過障礙物的能力就越強，在低頻段，聲線追蹤方法得不到可靠的結果。
2.2鏡像虛聲源法
虛聲源法建立在鏡面反射虛像原理上，用幾何法作圖求得反射聲的傳播范圍，如圖2。虛聲源法的優點是準確度較高，缺點是計算工作量過大。如果房間不是規則的矩形，且有n個表面，就有可能有n個一次反射虛聲源，并且每個又可能產生（n－1）個二次反射的虛聲源。例如，一個15,000m3的房間，共有30個表面，600ms內約有13次反射，這時可能出現的虛聲源數目約是2913≈1019。其算法復雜度為指數級，高階虛聲源將爆炸式增長。然而，在一個特定的接收點位置，大多數虛聲源不產生反射聲，大部分計算是徒勞的。上例中，只有1019中的2500個虛聲源對于給定的接收點有意義。虛聲源模型只適用于平面較少的簡單房間或是只考慮近次反射聲的電聲系統。
2.3聲線束追蹤方法
聲線束追蹤方法是聲線追蹤的發展，通過跟蹤三角錐形聲線束，獲得界面對聲源的反射路徑，如圖3。簡單的說，建立從聲源產生的一系列充滿二維空間的聲線束，對每一個聲線束，如果與空間中的物體表面相交，就把穿透物體表面的聲線束部分進行鏡像，得到反射聲線束，同時記錄所出現虛聲源的位置，用于進一步的跟蹤。與虛聲源法比較，聲線束追蹤的主要優點在于在非矩形空間中，從幾何上可以考慮更少的虛聲源數目。
舉例說明，如圖4，考慮從聲源經過面a鏡像的虛聲源Sa，那么全部可以見到Sa的點都在聲線束Ra中。相似的，聲線束Ra與平面c，d的交線，是Sa產生二次虛聲源的反射面。而其他的平面，將不會產生對Sa的二次反射。這樣，聲線束追蹤方法能夠大大地減少虛聲源的數目。另一方面，鏡像虛聲源方法更適于矩形房間，因為所有的虛聲源幾乎都是可見的。聲線束追蹤法的缺點是三維空間的幾何操作相對復雜，每一條聲束都可能被不同的表面反射或阻礙；另一個限制是彎曲表面上的反射和折射很難模擬。
2.4第二聲源法
一種有效的方法綜合了幾何聲學和波動統計特性，被稱為第二聲源法。第二聲源法將反射階段分為早期反射和后期反射，人為地確定一個早期反射和后期反射的反射次數界線，稱為“轉換階數”。高于轉換階數的反射屬于后期反射，聲線將被當作能量線而不是鏡面反射線，此時，聲線撞擊表面后，撞擊點產生一個第二聲源。第二聲源的能量是聲線初始能量乘以此前傳播中撞擊到的所有表面的反射系數的乘積。如圖5，兩個相鄰的聲線進行了6次反射，轉換階數設為2,大于2次反射的聲線將按Lambert''''s法則隨機方向反射。最先的兩個反射是鏡面反射，虛聲源為S1和S12。2次以上的高階反射中，每個聲線在反射面上產生第二聲源。通過計算虛聲源和“第二聲源”的響應，可以計算混響時間以及其它房間聲學參數。
第二聲源法中，確定轉換階數非常重要。轉換階數設定越高計算結果不一定越好。隨反射次數增加，聲線變得稀疏，反向追蹤時會造成丟失虛聲源的機會增加，這就需要聲線足夠密。聲線過密一方面受到計算時間和內存的限制，另一方面的問題是，在高次反射中很多的小反射面被探測到。由于波動特性，這些小表面的實際反射一般比依據幾何反射聲學法則計算的結果要弱得多，所以丟失這些小反射面的虛聲源可能比將他們計算進來更符合實際情況。ODEON程序實驗表明，提高轉換階數、增加聲線密度可能會帶來更壞的結果。一般觀眾廳中僅500到1000個聲線產生的結果即具有價值，且發現最優的轉換階數是2或3。這說明混合模型能夠提供比兩種純粹的幾何方法還要準確的結果，并且減少了大量計算量。然而，混合方法模型必須引入散射的概念。
3、散射
聲音散射的量為散射系數，是非鏡面反射能量與全部反射能量的比。散射系數的取值范圍是0到1，s＝0表示全部是鏡面反射，s＝1表示全部是某種理想的散射。散射能夠通過統計方法在計算機模型中模擬。使用隨機數，散射的方向依據Lambert''''s余弦法則計算，同時鏡面反射的方向依據鏡面反射法則計算。取值在0到1之間的散射系數決定這兩個方向矢量之間的比例。圖6中表示了不同散射系數作用下的聲線反射。為了簡化，例子用二維來表現，但實際上散射是三維的。沒有散射的情況下，聲線追蹤完全是鏡面反射，實際上，0.2的散射系數足夠用來得到較好的散射效果。
通過對計算機模擬和實測比較，發現散射系數在大而平的表面上需人為地設置為0.1左右，而在非常不規則的表面上需達到0.7。0或1的極端值在計算機模擬中必須避免，一是因為這不切實際，二是計算可能出現惡化的結果。不同頻率散射系數也不同，因表面尺寸產生的散射一般出現在低頻，而因表面起伏產生的散射一般出現在高頻。散射系數難于確定是影響幾何方法模擬精度的障礙之一。
4、有限元法和邊界元方法
幾何聲學的方法忽視了聲音的波動特性，因此無法對聲波的波動特性進行模擬，如聲波的衍射、繞射等。在低頻段，聲波的波長較長，能夠越過高頻聲波不能越過的障礙物。因此，幾何聲學模型得不到準確的低頻計算結果。為了解決這個問題，提出了有限元和邊界元方法。
利用聲波動方程能夠得到精確的結果，但是現階段只有具有剛性墻的矩型房間才能夠進行解析求解。這就是說，一般房間無法使用解析的方法求解其波動方程。事實上，任何房間聲場都存在其波動方程，并遵從波動規律，因此可以使用數字化的方法來模擬和逼進房間的波動方程的解。具體方法是把空間（和時間）細分為元（質點），然后，波動方程以一系列這些元的線性方程表達，迭代計算求數值解。在有限元法中，空間中的元是離散的（圖7、圖8），而在邊界元法中，空間中的邊界才是離散的。這就意味著，有限元法產生的矩陣比較大且稀疏，而邊界元法產生的矩陣比較小且稠密。由于計算和存儲開銷隨頻率增加變得無法承受，“元”的方法只適用于小封閉房間和低頻段。
有限元和邊界元法的優點在于能夠在需要的地方產生稠密網格，如墻角等的對房間聲傳播影響較大的地方。另一個優點是可以處理耦合空間。缺點在于，邊界條件難于確定。一般來說，需要復數阻抗，但是在現有的文獻中很難找到相關的數據。這兩種方法的特點表現在對于單一頻率的結果非常精確，但當具有帶寬的倍頻程時，結果常有大的出入，在實際應用中還沒有能夠達到如幾何聲學一樣的實用效果，尚需進一步研究。
參考文獻：
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聲學設計范文2
ADS中國-影音智能設計有限公司是英國電聲設計公司和香港長島集團共同在中國投資建立的集音響產品設計、制造的外商獨資企業。英國電聲設計公司成立于1990年，是電聲設計制造業為數不多的全資英國公司，總部設在英國第二大城市曼徹斯特，產品分布歐洲、亞洲及中東40多個國家。專門從事高質量的Hi-Fi、AV音響系統公共廣播系統數字教學系統，汽車音響系統的設計與制造，在電聲設計制造業被公認具有領先地位。它于1994年獲得ISO9001國際質量認證及歐共體CE安全認證，是國際專業聲光協會，北美音響協會，意大利帕索音響合作協會等多家國際專業協會會員，以支持ADS在歐洲、美洲及遠東地區的全球化發展。
ADS中國-影音智能設計有限公司作為英國電聲設計公司在中國投資建立的ADS中國制造基地，是一家專門從事頂級影音系統工程、別墅私家影院設計、建筑聲學設計及全宅智能家居系統整體解決方案的提供商。專注于別墅、會所、酒店頂級私家影院定制、影音娛樂室、Hi-Fi房間等專業空間的聲學設計及裝修、智能化控制、家庭舞會燈光、卡拉OK等，從毛坯勘察規劃開始到設計、施工再到后期的安裝調試提供全方位、一站式的顧問型專業服務，為您合理配置影音設備、智能控制系統并和家居裝飾和諧地融為一體，保證視覺和聽覺的完美統一。
鳳凰廣場劇場位于深圳羅湖區鳳凰印象花園裙樓三樓、四樓。觀眾廳容積約為2670立方米，共有500個座位。劇院主要使用功能是用于演出，兼顧會議使用，還具有電影放映功能。所以這項項目的工程核心為聲學設計。改造目的在于：1.應當擁有良好的語言清晰度；2.合適的響度，語言和音樂均要求有足夠的響度，它們應高于環境噪音，語言的合適響度為60-70分貝；3.無回聲和顫動回聲，因為回聲的出現會影響聽音的注意力，降低語言可聞的清晰度。而顫動回聲則使人感到厭煩，影響聽音效果；4.低噪聲，室外侵入的噪聲和建筑物內的工程設備噪聲，特別是空調制冷的設備噪聲，對聽音有障礙，因此應當盡量消除干擾，并控制在允許范圍內。
音質設計主要是通過室內裝飾材料的吸聲性能的計算，設置合理的、必要的吸音材料和擴散材料，取得合理的室內混響時間，并避免聲聚焦、顫動回聲等聲學缺陷，提高房間的語言清晰度。除此之外，在音質設計的過程中還考慮到了房間的電聲設備布置。
其次，廳場容積和座位數也是影響聲音的重要因素。劇場共有500座位，廳內有321座位，每座容積約為8.3m3。由于座椅的吸聲量占廳堂總吸聲量的一定比值，因此合適的每座容積有利于節省工程造價，并且避免出現吸聲過量的情況。相比專門的電影廳來說，劇院每座容積要略大于電影廳，因此需要對廳內設置較多的吸聲材料控制混響時間。
接下來，要解決的是聲聚焦問題。聲聚焦是由于廳堂體型的原因，導致混響聲在某一區域，從而導致聲場在這個區域加強的現象，聲聚焦可以引起聲場分布不均等聲學缺陷。在該項目中，ADS使用了聲線分析和聲粒子分析方法，用以分析該廳堂的體型。
通過測量對比分析，該劇場第一次反射聲和第二次反射聲都均勻分布在劇場聽聲面內，因此該廳堂不存在聲聚焦現象。那么，接下來，要注意是否有顫動回聲和回聲現象了。
顫動回聲，指在平行墻壁間聲音相互多次反射引起的聲音顫動現象，屬于一種嚴重的音質缺陷，會造成語言清晰度下降和音質不良。造成顫動回聲的主要原因是吸聲系數較低的平行界面，就實例而言，該劇場中觀眾廳中的平行界面主要為兩側墻之間以及頂面和地面之間。
說到回聲，人一般能夠辨別回聲的時延為50ms，也就是說直達聲與反射聲的聲程相差17m的情況就可以引起回聲。就劇場的情況來說，因為主聲源位置在舞臺臺口附近，因此觀眾廳前部坐席區容易引起回聲的現象。所以，必須對舞臺做出相應的吸聲處理。觀眾廳后墻使用生態木穿孔板，該結構為寬頻帶吸聲結構，可以防止后墻聲反射引起的回聲現象。
混響也是衡量聲音好壞的重要指標，混響時間可以象征音質的好壞，語言清晰度的高低，也是房間吸聲材料擴散材料使用面積計算的最重要參數。該廳的主要使用功能有電影放映，戲曲兩種。而混響時間主要參考電影放映的使用功能，其中戲曲使用由于可以使用電聲擴聲的方式，因此相對較短的混響時間可以使用電聲方式進行補償。通過測量分析，該廳觀眾廳的中頻最佳混響時間定為0.7+/-0.1s，舞臺內的混響時間不宜過高，因為舞臺對于觀眾廳屬于耦合空間，如果舞臺內的混響時間過高會導致觀眾廳的混響時間增大，并且由于經過舞臺內的混響聲聲延遲較長，較易形成回聲聲學缺陷，因此舞臺內的混響時間應小于1s。
根據廳堂的容積、內表面積及推薦的混響時間參數，推算出該廳堂達到推薦混響時間所需的吸聲量。吸聲量參數是確定廳堂吸聲材料面積的主要設計依據。
經過全面測量，針對上述聲學問題，我們做出了相應聲學材料選擇和安裝布置。
青色區域主要作用是聲反射，可選用金屬板或密度板實貼木飾面。洋紅色區域是聲音的吸聲和擴散，吸聲采用聚酯纖維吸聲板龍骨空腔吸聲結構，擴散使用造型擴散體結構，部分區域使用反射材料。
而吊頂主要作用是增加觀眾廳內的早期反射聲，并避免廳堂吸聲量過大，我們選擇了GRG板。吊頂處采用圖中（頂部造型示意圖）大致造型（紅色線條所示部分），該結構可以降低室內容積，并且增加了頂部的擴散。
聲學設計范文3
美國等發達國家在進行廳堂建筑設計時,均要由建筑師、聲學顧問和劇場顧問組成聯合設計組,從項目立項開始就一道工作,直至項目完工。這是國外廳堂建筑之所以高質量的重要保證。因此,只有明了建筑聲學設計的程序和工作內容,學習國際先進經驗和慣常做法,方能保證我國的廳堂建筑具有良好的音質。
一般而言,建筑聲學設計的工作內容主要包括噪聲控制和音質設計兩大部分。
根據建筑物的使用功能、等級與投資規模,參照國際或國家規范來確定建筑物室內噪聲標準,是噪聲控制設計的首要內容。
通常音樂廳、劇場等廳堂都要求很低的室內背景噪聲,因此,這些廳堂的選址很重要,應盡可能遠離戶外的噪聲與振動源。另外,還要進行場地環境噪聲與振動調查、測量與仿真預測,目的是為進行廳堂建筑圍護結構的隔聲設計提供依據,保證廳堂建成后能達到預定的室內噪聲標準。
圍護結構的隔聲設計分為空氣聲隔聲設計及固體聲隔聲設計兩部分,均包括隔聲量的計算、隔聲材料的選擇以及隔聲構造設計等內容。除理論計算外,經常需要進行隔聲構件的實驗室或現場測量,來確定其各頻帶的隔聲量。
噪聲控制的另一重要內容,就是針對廳堂建筑內部的噪聲振動源進行控制。這些噪聲振動源包括空調設備、給排水設備、變壓器、某些燈光設備、舞臺機械設備以及來自相鄰房間通過空氣及固體傳聲傳入的噪聲和振動等,都將對觀眾廳的安靜造成干擾。因此,在建筑方案設計階段,聲學顧問就必須介入,以便審視建筑內部各種房間的平、剖面布置是否合理,盡可能在建筑設計階段就將可能的噪聲振動干擾減至最低。
此外,建筑聲學設計的另一個重要任務就是進行室內音質設計。
音質設計通常包括下述工作內容：
一、確定廳堂體型及體量。為看得清楚、聽得清晰,各類廳堂都有個長度的限制。廳堂的寬度會涉及到早期側向反射聲的組織,與音質的空間感有重要關聯。廳堂的高度不僅影響豎向早期反射聲的組織,而且影響早后期聲能比和混響聲能的大小及方向。廳堂的體積和每座容積都直接影響混響時間等音質參數。廳堂的體型更是關系到是否存在回聲、顫動回聲、聲聚焦、聲影區等音質缺陷。所有這些,都必須在初步方案設計階段就提供建筑聲學的專業意見。
二、確定音質設計指標及其優選值。根據廳堂的使用功能選擇混響時間、明晰度、強度指數、側向能量因子、雙耳互相關系數等音質評價指標,并確定各指標的優選值,是音質設計的重要任務。這些指標及其優選值的選定,將為進一步進行音質參量計算和將來竣工后的音質測試提供目標和依據。
三、對樂池、樂臺、包廂、樓座及廳堂各界面進行聲學設計。廳堂的平面及各界面的形狀、面積、傾角等以及樂池、樂臺、包廂、樓座、音樂罩、反射板等都影響聲脈沖響應的結構,從而對廳堂音質產生重要影響。因此,是否設樓座、包廂,設幾層樓座、包廂,樓座和包廂的深度及開敞度多少為合適,欄板的面積與傾角多大較恰當等等,都屬于建筑聲學設計的范疇,都需由建筑師與聲學顧問共同磋商,加以確定。樂池的形狀和開口大小也直接影響樂隊聲能的輸送以及樂隊與演員的相互聽聞。此外,是否設音樂罩或反射板,設何種形式的音樂罩和反射板等等,也都需要從建筑聲學專業的角度提供咨詢意見,并給出設計方案。
四、計算廳堂音質參量。當廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂池、樂臺等設計方案擬定以后,就可開始計算廳堂音質參量。通過音質參量的計算,提供設計反饋信息,以便對設計方案作出必要的修改與調整。這個過程有時需要反復進行多次,以便臻于至善。在此過程中,需要輔以平剖面聲線分析、三維聲場計算機仿真乃至縮尺模型試驗等技術手段,才能做出較準確的預計。
五、進行聲學構造設計。廳堂音質除了受前述建筑因素影響之外,還與室內裝修材料與構造密切相關。因此,聲學顧問還需與裝修設計師密切配合,共同完成室內裝修設計。聲學裝修構造設計通常包括各界面材料的選擇和繪制構造設計圖,需詳細規定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術參數。
六、聲場計算機仿真。對廳堂建筑進行仔細的聲場分析和音質參量計算,有賴于聲場三維計算機仿真。從這一點意義上講,要進行成功的現代廳堂音質設計已離不開計算機仿真的輔助。
七、縮尺模型試驗。對于重要的廳堂,除了計算機仿真外,通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型,進行縮尺模型聲學試驗。縮尺模型試驗優于計算機仿真之處,在于唯有它能對室內聲波動效應做出仿真,而前者僅能在中、高頻段,在幾何聲學的范圍內提供較準確的仿真結果。此外,計算機仿真從本質上說是將聲學家已知的聲學原理輸入計算機中,而縮尺模型則可較客觀地展示廳堂中發生的實際聲物理現象。目前,華南理工大學建筑聲學實驗室正在負責對在建的廣州歌劇院作1∶20的聲學縮尺模型試驗,以確保該劇院建成后的高水準音質。新晨
八、可聽化主觀評價。對于重要的廳堂,必要時還可在計算機仿真和縮尺模型試驗基礎上,應用先進的可聽化技術進行主觀聽音評價?？陕牷夹g是通過仿真計算,或者通過模型試驗測量獲得雙耳脈沖響應,將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號”卷積,輸出已加入廳堂影響的聲音信號,供受試者預先聆聽建成后的廳堂音質效果。這是近年發展起來的建筑聲學領域一項高新技術。
九、建筑聲學測量。建筑聲學測量包括噪聲與振動測量,圍護構造隔聲測量,重要材料與構造的吸聲量測量以及廳堂音質參量的測量等。廳堂音質參量測量除了在工程竣工之后進行,以驗證聲學設計是否達標外,有時還需要在廳堂建筑主體完工,進入內部裝修階段時進行,以便為施工的最后階段進行必要的設計修改與調整提供科學數據。
十、對電聲系統設計提供咨詢意見。對于需要安裝電聲系統的廳堂,建筑聲學專家尚需與音響工程師配合,對電聲系統的設備選型、設計與安裝提供咨詢意見。
聲學設計范文4
1.1系統前面板的設計
虛擬儀器的前面板設計是否合理對虛擬儀器的使用效果有著重要的影響，它直接面向使用者，使用者對其分布的合理程度也有著很高的要求。
1.2系統的程序框圖設計
對各個的功能模塊進行分割編寫，采用模塊式的編寫方式逐個進行分割，然后將分割編寫的模塊整理集合以構成一個新的系統控制程序。程序模塊主要包括三個模塊，第一種是實時信號采集模塊；第二種是信號處理分析模塊；第三種是仿真信號模塊。這三種模塊對系統都有著很重要的影響，它們以不同的角色為系統提供服務，滿足用戶的需求，產生令用戶滿意的信號。另外，對這三種模塊的編寫整合構成新的程序框圖。
1.2.1實時信號采集模塊實時信號采集模式可以通過對信號的有效分析處理對所采集的數據進行系統的分析，并且實時信號采集模式可以根據用戶所設置的聲音格式從聲卡中得到相關數據，然后對數據進行保存。這種模塊在開始采集數據前要注意，參數的設置要根據實際的情況和參數設置好以后將信號選擇的按鈕調制實時信號檔上。開始設置各個快捷按鈕，如停止按鈕、退出按鈕、對信號的采集保存等按鈕。
1.2.2信號處理分析模塊設置完成應用信號處理分析模塊一般是對數據進行時域分析以及頻域分析。其中時域分析可分為對參數的測量、對諧波失真分析、最后是自相關分析。在對信號進行分析處理的過程中，如果單單只對信號進行頻域分析，信號所具有的全部特征并不能完全的顯示出來，也就是時域分析有時候不能完全滿足對信號的分析，這就需要對信號進行頻域分析，以更加全面完整的分析出信號所具有的全部性質。在LabVIEW中，如果要對信號進行頻域分析，就要以FFT為分析的基礎，才能進行具體分析。
1.2.3仿真信號模塊的完成應用仿真信號模塊的作用我們不可忽視，生活中并不是所有的信號都能用實際的儀器產生，當無法獲得實際的信號時，可以用仿真信號作為任意頻率的信號，也可以用仿真信號作為標準的信號源，對其產生的信號做信號的檢測系統。這種仿真信號模塊包含波形顯示以及噪聲的添加等功能。仿真信號可以產生一些日常生活中我們常見的信號，如正弦波、方波以及三角波等。并且用戶可以很據自身的需要對信號的頻率、幅值、以及采樣頻率進行調節，從而產生用戶所需要的信號。
2研究應用
整流電路中應用虛擬聲學采集分析系統研究采集系統的采集性能。在整流電路中應用虛擬采集分析系統時，應該注意采樣的頻率要保持20Hz~20kHz之間，如果想得到更加完整較好的波形，就可以將頻率控制在100Hz~15kHz之間。在整流點路中要進行對正弦先好進行整流的過程中，可應用二極管半波整流電路對其進行整流。輸出信號以后接入虛擬信號采集分析系統，可以得到一些波形。事實證明，虛擬儀器的信號采集分析系統的采集性能可以達到人們所需要的理想信號。實踐證明，虛擬儀器信號采集分析系統已經被廣泛的應用在噪聲監測、信號分析以及實驗教學當中。
3結語
聲學設計范文5
廣州大劇院的原創建筑師扎哈以“圓潤雙礫”的概念賦予廣州大劇院浪漫、變幻的建筑個性，富于流動的建筑空間和體形、極富魅力的多邊異形構成的雕塑般的造型，而正是這種不規則和動態的形態特征形成了張力關系，對室內設計和聲學設計提出了巨大的挑戰。
室內設計中觀演空間的各界面造型、節點構造所表現的部位都必須符合聲學要求。廣州大劇院室內設計的特色在于以點、線、面、體、光、色六個基本元素構成室內空間形式的相互結合和呼應關系。完美的結構體形所具有的充實感、空間感和體量感是面的平移或線的旋轉軌跡所形成的，體形不僅是由一個角度的外輪廓線所表現的，而且是對從不同角度看到的視覺印象的綜合疊加。合理的線、面組合形成了虛實變化。建筑三角形體塊元素的組合給人以動感和穩定、堅實的印象，從建筑外觀一直延續到室內公共空間及觀眾廳。三角形與流動曲線的對比，三角形與大面積的對比，點線面的有機結合，精美的比例、角度、尺寸、畸正、扭曲等結構造型形成了特有的結構語言。新奇的建筑和室內的造型巧妙地借助了光的設計效果，在簡約的空間中隨著光照的變化塑造出了多種投影圖形，豐富了室內結構造型的內容，強調了黑白灰的關系；窗外的天空冷藍色調與室內的燈光暖黃色調及陳設中的暖色形成互補，有意味的曲線與張揚的凹凸有機結合，形成了符合力學的間架結構，有圍有合，有收有放，內在美寓于精巧的整體構造中，雕塑般的室內結構其疏密、虛實、層次、錯落、骨感美、折疊美……既自然和諧，又將獨立個性帶入到每個功能空間中，充分表達了空間物境、情境、意境的統一。
2 聲學之美
大劇院設計是一個系統工程，要經過三個重要階段，分別是建筑設計、建聲設計和室內設計。由于功能的需要，大劇院的聲學設計在工程建設中占主導地位。而聲學設計成敗的關鍵在于建筑師、室內設計師的合作。合作的基礎正如馬大猷院士所說的：“建筑師要懂得一些聲學并尊重聲學家，聲學家要懂得一些建筑并尊重建筑師”。建筑室內設計師通常有非凡的想象力，當他們一旦掌握了一些聲學原理，在聲學家的協助下就能把聲學功能融入建筑裝飾的創作中，創造出既有美的造型又有良好音質的作品。
觀眾廳是大劇院建筑聲學及其演藝功能集中體現的重要空間。觀眾廳的聲學設計包含平面、剖面等形體設計以及表面聲學材料的選擇、聲學構造設計等。大劇院觀眾廳室內設計著重考慮廳堂內的空間形體以及與形體有關的容積、混響時間、響度、圓潤度、飽滿度、聲場公布、聲擴散、早期反射聲的強度和覆蓋面。在滿足以上諸多方面要求的同時又要保持扎哈的風格。扎哈作為一個以“解構主義”標新立異風格聞名于世的建筑師，賦予廣州大劇院浪漫、變幻的建筑個性，利用一系列以雙曲面、雙曲線構成的主柱、頂棚、坡道、欄桿等建筑構件形成流動、變幻的空間，具有極強的親和力和環境藝術表現力。我們在室內設計中順勢而為，利用這些異形雙曲面構造，形成良好的聲學構造，達到聲學之美的目的。用分解的觀念強調打碎、疊加、重組，重視形態、動感、節奏、韻律、獨特、情境、多元化來表現室內空間的設計。以GRG 材料的“融力”突出自然主題。材料自身的美感和質感充分流露，又結合了形式感強烈的現代雕塑語言，充滿氣勢與張力，實現了其“雙手環抱形”看臺這種不規則室內體型以及“倒八字形”樂池等設想，有利于聲場的擴散和創造音質的空間感，保證了世界上僅有的兩個非對稱設計觀眾廳之一的優良音質效果。最終經過對內墻、樓座、挑臺的形狀、角度等細節的嚴格分析計算，十分巧妙地解決了音質設計這一劇院設計中至關重要的核心問題。
3 工藝之美
我們在廣州大劇院項目的室內深化設計及施工實踐中，為了達到扎哈的雙曲面造型和馬歇爾對室內聲學的音質要求，做了大量的技術創新。主要體現在以下幾方面：聲學效果、藝術效果、投資成本控制、工程施工技術及工藝。在新材料應用上，創造性地解決實體面材首次大面積在工程中使用的技術問題，尤其是利用犀牛軟件建模、建網格解決了雙曲面線造型難題。觀眾廳空間放線50mm×1 000mm，定位節點達到14 600 個。經過嚴格分析、計算，反復加工試驗，并進行聲學測試，我們把觀眾廳GRG 厚度由原設計80mm 更改為20mm+20mm。盡管大幅度增加了施工難度，但在不改變聲學裝飾效果的前提下，有效控制了投資成本。
廣州大劇院使用GRG 達到18 000m2，實體面材6 200m2，
大劇場二層公共休息區大劇場三層酒吧
為了使造型達到建筑聲學要求和突出裝飾結構之美，雙曲面結構占總面積70% 左右，尤其是3 700m2 觀眾廳空間為雙曲面組成的造型結構，完整表達了扎哈的巨型雕塑藝術品的設計理念。為了達到這一目的，我們大膽推出了1：1 的大空間結構造型塑造，按三維控制網定位節點分模翻制，開了7 300 塊等大模具，全部模型沒有一塊能重復使用，模型對接復位技術難度之大令人難以想象。而整體復位組裝施工誤差不能超過20mm，否則會因造型的錯位誤差影響聲學效果，同時會造成雙曲面材料（GRG和實體面材）安裝時無法閉合，影響結構外觀美感。
要完美地表達出設計師的設計意圖，在完善建筑聲學要求的結構與造型的設計外，還要考慮如何在碩大的建筑空間里進行固定安裝。如果將GRG 材料內部一體化的室內表面殼固定在建筑上，
演職員入口
一旦建筑因各種因素變形將會使室內GRG 內殼破碎。
最后我們在觀眾廳采用5 個層次的連接結構：1）建筑外鋼架結構；2）觀眾廳內鋼架結構；3）GRG材料與預埋結構；4）GRG 內部層狀結構的連接；5）GRG與實體面材及其他材料之間的連接。最終項目在結構力學、建筑學、美學、聲學等方面得到了完美的結合。
聲學設計范文6
關鍵詞：地鐵工程、噪聲源分析、噪聲估算
一、概述
隨著我國城市地鐵建設、運行及對環境保護要求的提高，噪聲控制問題越來越成為評價地鐵工程是否成功的重要指標之一。本文從地鐵運行過程中的噪聲源分析入手，對噪聲源以及通風系統各部件噪聲進行了較深入的分析和估算，以確保經治理后的噪聲值能滿足國家《城市區域環境噪聲標準
1、噪聲源分析和計算
地鐵噪聲源主要有地鐵列車運行噪聲和地鐵設備噪聲，如風機、冷水機組、空調箱、水泵等；由于地鐵對環境影響較大的主要是大型隧道風機通過風井傳到外部的噪聲，因此，在進行噪聲源分析時，首先要確定風機的噪聲，其聲功率級一般在100～125dB（A）左右。由于風機噪聲以聲功率級來表示，而風機噪聲對系統的影響以聲壓級作為評價標準，因此，在實踐中，應首先按八個倍頻程測出風機在進口、出口噪聲的聲壓級，然后計算出風機在進口、出口對應的八個倍頻帶噪聲的聲功率級，其計算步驟如下：（僅以車站大型隧道風機出口為例）
3、消聲系統消聲量“插入損失”的總體衰減計算
由聲源噪聲的頻譜特性及計權“A”聲級，以及接受點環境噪聲允許指標之差，即可確定消聲系統所需的“插入損失”。一旦管道式和結構消聲器容積尺寸和構造形式已定，可算出其理論的聲衰減量及其頻率特性，再計入直管和彎頭等的自然聲衰減的插入損失等因素加以疊加起來，求出與噪聲控制目標之差距，就可確定是否配置消聲器或確定消聲器的各種參數值，以及其它附加的降噪措施。
由于噪聲對環境的影響不僅是單一A聲級的高低，而且與頻率特性有關，為此，國際標準化組織（ISO）采用的是NR噪聲評價曲線作為環境噪聲的評價指標，NR曲線突出地表達了噪聲級強度和頻率兩個主要因素，其特點是強調了噪聲頻譜（尤其是中低頻噪聲）與人的煩擾程度之間的關系，更能充分、真實地反映出噪聲的真實面目。相對應的NR曲線為：站廳、站臺公共區采用NR65曲線；設備管理用房工作和休息室采用NR55曲線，各空調通風設備機房內采用NR85曲線，風亭外夜間采用NR50曲線，各曲線分頻噪聲的數據如下表。
4、綜合治理
當對以上管路系統的各個部件經過分析和準確計算后，最后系統衰減值還不能滿足要求時，按噪聲綜合治理規范在管路系統上應增設消聲器或改變原有消聲器設計參數以提高消聲量，以及在風道拐彎處增設導流吸聲板等措施，使系統總衰減值滿足所需達標的NR曲線的要求值。設計時要注意的是在風機和消聲器進口處不允許有急變流場，否則不但風機的性能會有所下降，噪聲也會增大，即出現氣流再生噪聲，同時會產生結構振動，影響消聲效果，下面僅舉例說明計算過程：
參考文獻
