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文檔簡介
幾何發散衰減點聲源的幾何發散衰減設已知參照點(距離聲源r0)的聲級為L(r0),則預測點(距離聲源r)的聲級L(r)用下式計算:L(r)=L(r0)-20lg(r/r0)上式假定了波陣面的擴大與距離的平方成正比。對具有指向性的聲源,上式中L(r)與L(r0)必須是同一方向上的聲級。對于聲源聲功率級LW為已知,并且聲源有明顯而規則的指向的情況(即指向性因數Q可以確定),也可用下式計算:式中,完全自由空間Q=1,半自由空間Q=2,1/4自由空間Q=4,1/8自由空間Q=8。當Q=1、Q=2時,上式也可簡化為L(r)=LW-20lgr–11和L(r)=LW-20lgr–8。當點聲源與預測點處在反射體同側附近時,到達預測點的聲級是直達聲與反射聲迭加的結果,從而使預測點聲級增高(增高量用ΔLr表示),見下圖所示。圖中I為S的聲象,其聲能與S相同,θ為入射角。于是P點的聲能應是S源和I源的疊加結果。當滿足下列條件時需考慮反射體引起的聲級增高:a.反射體表面是平整、光滑、堅硬的;b.反射體尺寸遠遠大于所有聲波的波長;c.入射角θ小于85°。記SP=rd,IP=rr。在實際情況下,聲源輻射的聲波是寬頻帶的且滿足條件rr-rd>>λ,反射引起的聲級增高量ΔLr與rr/rd有關:當rr/rd≈1時,ΔLr=3dBA;當rr/rd≈1.4時,ΔLr=2dBA;當rr/rd≈2時,ΔLr=1dBA;當rr/rd>2.5時,ΔLr=0dBA。詳細計算時:設聲源S的聲功率級為LW,則虛聲源I的聲功率級LW’=LW+10lgK,式中K為反射面的反射系數,最大為1(全反射),最小為0(全吸收)。則可用認為P點的聲級為S點和I點的影響疊加結果。綜上所述,點聲源的幾何發散衰減量為:Adiv=L(r)-L(r0)特殊地,如果點聲源處于封閉室內,則形成室內聲場,專門列為“室內聲源擴散衰減”一節。線狀聲源的幾何發散衰減有限長線聲源有限長線聲源的波陣面不可簡化作圓柱面。計算預測點聲級時,應將線源分割成無限多的點源,再用積分求所有點源在預測點形成的總聲強,最后求得其聲級。如圖所示,設線狀聲源長為l0,單位長度線聲源輻射的功率為W(瓦/米),相應聲級為LW。自預測點P作線聲源的垂線,垂足為點O。以O點為原點,線源軸線為X軸,線源的兩個端點坐標分別為X1、X2。設OP長度為r。在線源上x處,取一長度為dx的微元,其聲功率為W×dx。這一微元可以當作點聲源,設離P點距離為R,它在P點產生的聲強I(x)和線聲源在P點產生的總的聲強I(總)為:當r≠0時,有R2=r2+x2;當r=0時有R2=x2。分別代入上式,積分后可得:由LP≈LI=10lg(I(總)/I0),將上式代入,考慮到I0=W0=10-12,可得:對于r=0的情況,相當于預測點在線源上或在其延長線上。但上式僅適用于預測點在線源延長線上的情況,要求X1<X2。如果預測點就在線源之上,是無法計算的。如果預測點離線源中垂線距離為d,則X1=-(L0/2+d),X2=(L0/2-d),上式可表達成:這就是線聲源計算的基本公式。在r≠0時,如果d=0(即預測點在線源的中垂線上),并取Q=1(自由空間),則可得到導則中的式(13):或導則式(14),已知r0處聲級:無限長線聲源對有限長線源的推導結果(當r≠1時),如果L0→∞,則可得到無限長線源的衰減公式:LP=LW+10lg[Q/(4r)]式中,指向性因子Q,對于地面線源可取2,高架線源可取1。如果已知r0點的聲級(r0<r),則也可用下式計算:L(r)=L(r0)-10lg(r/r0)式中第二項表示了無限長線聲源的幾何發散衰減:Adiv=10lg(r/r0)。另有一種理論認為,無限長線聲源的波陣面是一系列以線源為軸的同軸圓柱面。按這種理論推導的無限長線源公式為:LP=LW+10lg[Q/(2πr)]兩種算法的差別為10lg(π/2)。在本軟件中,只采用LP=LW+10lg[Q/(4r)]這種算法,以便無限長線聲源與有限長線聲源的結果能一致。以上計算式中,若要考慮空氣聲阻抗的變化,則需在LW中疊加Lg(Zs/400)。面狀聲源的幾何發散衰減對于一均勻的矩形面狀聲源,其單位面積聲功率級為W(W/m2),相應聲級為LW。為簡化計算,首先需要將聲源所在平面定義為Z=0的平面,其四條邊與坐標軸平行,四個角點的坐標為:(a1,b1,0),(a1,b2,0),(a2,b1,0),(a2,b2,0),且a1<a2,b1<b2。如下圖所示:對于預測點P(a,b,c),聲源上(x,y,0)處的一個微元面積dxdy可看作一個點源,微元到預測點的距離為R:R2=(x-a)2+(y-b)2+(c)2微元的聲功率為dxdyW微元在P點產生的聲強I(x,y)和面聲源在P點產生的總的聲強I(總)為:為簡化積分,需進行坐標變換,以P在聲源平面上的投影點P'為坐標原點,聲源的坐標變成了(A1,B1,0),(A1,B2,0),(A2,B1,0),(A2,B2,0),預測點P坐標變成了(0,0,C)。于是:R
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