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声学设计范文1
关键词：声线追踪法；虚声源法；声线束追踪法；有限元法
准确地预测房间的音质效果一直是建筑声学研究者追求的理想，谁不想在设计音乐厅图纸时就能听到她的声音效果呢？一百多年来，人们逐渐发现了一些物理指标，并揭示了它们与房间主观音质的关系，包括混响时间RT60、早期衰减时间EDT、脉冲声响应、清晰度指数等等。音质参量预估是室内声学设计的关键。目前，人们采用经典公式、缩尺比例模型、计算机模拟来预测这些参数。
室内声学的复杂性源于声音的波动性，任何一种模拟方法目前都不能获得绝对真实的结果。本文在参考研究国外计算机音质模拟文献的基础上，对室内声学的主要模拟方法进行汇编和总结，以便深入地了解计算机辅助建筑声学设计的基本原理、适用性和局限性。
1、比例缩尺模型模拟和计算机声场模拟
自塞宾时代起，比例缩尺模型就在室内声学中获得应用，但模型比较简单，无法得到定量结果。20世纪60年代，模拟理论、测试技术等逐渐发展完善，进行大量研究和实践后，比例模型在客观指标的测量方面已经基本达到了实用化。现在，声源、麦克风、模拟声学材料已经可以和实物对应，仪器的频带也扩展了，在模拟混响时间、声压级分布、脉冲响应等常用指标已经达到实用的精度。
比例模型的原理是相似性原理，根据库特鲁夫的推导，对于1:10的模型来讲，房间尺度缩小10倍后，如果波长同样缩短10倍，即频率提高10倍时，若模型界面上的吸声系数与实际相同，那么对应位置的声压级参量不变，时间参量缩短10倍。如10倍频率的混响时间为实际频率混响时间的1/10。然而，很难依靠物理的手段完全满足相似性的要求。空气吸收、表面吸收相似性的处理是保证模拟测量精度的关键。比例模型是现阶段所知唯一能够较好模拟室内声场波动特性的实用方法，可是由于模型制作成本较高、需要利用充氮气或干燥空气法降低高频空气吸收、模拟材料吸声特性难于控制的因素，这种方法存在很大的局限性。
随着软件技术的发展，使用计算机进行声场的模拟研究成为现实。从数学的观点来看，声音的传播由波动方程，即由Helmholtz方程所描述。理论上，从声源到接收点的声脉冲响应可以通过求解波动方程来获得。但是，当室内几何结构和界面声学属性非常复杂时，人们根本无法获得精确的方程形式和边界条件，也不能得到有价值的解析解。如果对方程进行简化处理，所得到的结果极不精确，不能实用，完全利用波动方程通过计算机求解室内声场是不可行的。实用角度讲，使用几何声学的声线追踪法和镜像虚声源法，通过计算机程序可以获得具有一定参考程度的房间声学参数。但由于忽略了声音的波动特性，处理高频声和近次反射声效果较好，模拟声场全部信息尚有很大不足。近年来，使用基于有限元理论的方法模拟声音的高阶波动特性，在低频模拟上获得了一些进展。
2、几何声学模拟方法
几何声学模拟方法借鉴几何光学理论，假设声音沿直线传播，并忽略其波动特性，通过计算声音传播中能量的变化及反射到达的区域进行声场模拟。由于模拟精度不高，而且高阶反射和衍射的计算量巨大，因此，大多数情况是使用几何方法计算早期反射，而使用统计模型来计算后期混响。
2.1声线追踪方法
声线追踪方法是从声源向各方向发射的“声粒子”，追踪它们的传播路径。声粒子因反射吸声不断地失去能量，并按入射角等于反射角确定新的传播方向。
为了计算接收点的声场，需要定义一个接收点周围的面积或体积区域来捕获经过的粒子。无论如何处理，都会收集到错误的声线或丢失一些应有的粒子。为了保证精度，必须有足够密的声线和足够小的接收点区域。对于一个表面积为10m2的房间中传播600ms的声音，至少需要100,000条声线。
声线追踪法的早期意义在于提供近次声音反射的区域，如图1。最近，这种方法进一步发展为将声线转化成具有特殊密度函数的圆锥或三角锥，然而，存在交迭问题，仍无法达到实用的精度。声线追踪的主要优点是算法简单，很容易被计算机实现，算法的复杂度是房间平面的数量的倍数。通过确定声线镜面反射路径、漫反射路径、折射和衍射路径，能够模拟非直达混响声场，甚至可以模拟含有曲面的声场。声线追踪的主要缺点在于，由于为了避免丢失重要的反射路径，要产生大量声线，因此带来巨大的计算量。另一个缺点是，因为声线追踪计算结果对于接收点的位置有很大的依赖性，如果进行声压级分布计算，必须取声场中大量的位置，对结果要求的越精细，计算量将越大。此外，由于声音的波动特性，波长越长，绕过障碍物的能力就越强，在低频段，声线追踪方法得不到可靠的结果。
2.2镜像虚声源法
虚声源法建立在镜面反射虚像原理上，用几何法作图求得反射声的传播范围，如图2。虚声源法的优点是准确度较高，缺点是计算工作量过大。如果房间不是规则的矩形，且有n个表面，就有可能有n个一次反射虚声源，并且每个又可能产生（n－1）个二次反射的虚声源。例如，一个15,000m3的房间，共有30个表面，600ms内约有13次反射，这时可能出现的虚声源数目约是2913≈1019。其算法复杂度为指数级，高阶虚声源将爆炸式增长。然而，在一个特定的接收点位置，大多数虚声源不产生反射声，大部分计算是徒劳的。上例中，只有1019中的2500个虚声源对于给定的接收点有意义。虚声源模型只适用于平面较少的简单房间或是只考虑近次反射声的电声系统。
2.3声线束追踪方法
声线束追踪方法是声线追踪的发展，通过跟踪三角锥形声线束，获得界面对声源的反射路径，如图3。简单的说，建立从声源产生的一系列充满二维空间的声线束，对每一个声线束，如果与空间中的物体表面相交，就把穿透物体表面的声线束部分进行镜像，得到反射声线束，同时记录所出现虚声源的位置，用于进一步的跟踪。与虚声源法比较，声线束追踪的主要优点在于在非矩形空间中，从几何上可以考虑更少的虚声源数目。
举例说明，如图4，考虑从声源经过面a镜像的虚声源Sa，那么全部可以见到Sa的点都在声线束Ra中。相似的，声线束Ra与平面c，d的交线，是Sa产生二次虚声源的反射面。而其他的平面，将不会产生对Sa的二次反射。这样，声线束追踪方法能够大大地减少虚声源的数目。另一方面，镜像虚声源方法更适于矩形房间，因为所有的虚声源几乎都是可见的。声线束追踪法的缺点是三维空间的几何操作相对复杂，每一条声束都可能被不同的表面反射或阻碍；另一个限制是弯曲表面上的反射和折射很难模拟。
2.4第二声源法
一种有效的方法综合了几何声学和波动统计特性，被称为第二声源法。第二声源法将反射阶段分为早期反射和后期反射，人为地确定一个早期反射和后期反射的反射次数界线，称为“转换阶数”。高于转换阶数的反射属于后期反射，声线将被当作能量线而不是镜面反射线，此时，声线撞击表面后，撞击点产生一个第二声源。第二声源的能量是声线初始能量乘以此前传播中撞击到的所有表面的反射系数的乘积。如图5，两个相邻的声线进行了6次反射，转换阶数设为2,大于2次反射的声线将按Lambert''''s法则随机方向反射。最先的两个反射是镜面反射，虚声源为S1和S12。2次以上的高阶反射中，每个声线在反射面上产生第二声源。通过计算虚声源和“第二声源”的响应，可以计算混响时间以及其它房间声学参数。
第二声源法中，确定转换阶数非常重要。转换阶数设定越高计算结果不一定越好。随反射次数增加，声线变得稀疏，反向追踪时会造成丢失虚声源的机会增加，这就需要声线足够密。声线过密一方面受到计算时间和内存的限制，另一方面的问题是，在高次反射中很多的小反射面被探测到。由于波动特性，这些小表面的实际反射一般比依据几何反射声学法则计算的结果要弱得多，所以丢失这些小反射面的虚声源可能比将他们计算进来更符合实际情况。ODEON程序实验表明，提高转换阶数、增加声线密度可能会带来更坏的结果。一般观众厅中仅500到1000个声线产生的结果即具有价值，且发现最优的转换阶数是2或3。这说明混合模型能够提供比两种纯粹的几何方法还要准确的结果，并且减少了大量计算量。然而，混合方法模型必须引入散射的概念。
3、散射
声音散射的量为散射系数，是非镜面反射能量与全部反射能量的比。散射系数的取值范围是0到1，s＝0表示全部是镜面反射，s＝1表示全部是某种理想的散射。散射能够通过统计方法在计算机模型中模拟。使用随机数，散射的方向依据Lambert''''s余弦法则计算，同时镜面反射的方向依据镜面反射法则计算。取值在0到1之间的散射系数决定这两个方向矢量之间的比例。图6中表示了不同散射系数作用下的声线反射。为了简化，例子用二维来表现，但实际上散射是三维的。没有散射的情况下，声线追踪完全是镜面反射，实际上，0.2的散射系数足够用来得到较好的散射效果。
通过对计算机模拟和实测比较，发现散射系数在大而平的表面上需人为地设置为0.1左右，而在非常不规则的表面上需达到0.7。0或1的极端值在计算机模拟中必须避免，一是因为这不切实际，二是计算可能出现恶化的结果。不同频率散射系数也不同，因表面尺寸产生的散射一般出现在低频，而因表面起伏产生的散射一般出现在高频。散射系数难于确定是影响几何方法模拟精度的障碍之一。
4、有限元法和边界元方法
几何声学的方法忽视了声音的波动特性，因此无法对声波的波动特性进行模拟，如声波的衍射、绕射等。在低频段，声波的波长较长，能够越过高频声波不能越过的障碍物。因此，几何声学模型得不到准确的低频计算结果。为了解决这个问题，提出了有限元和边界元方法。
利用声波动方程能够得到精确的结果，但是现阶段只有具有刚性墙的矩型房间才能够进行解析求解。这就是说，一般房间无法使用解析的方法求解其波动方程。事实上，任何房间声场都存在其波动方程，并遵从波动规律，因此可以使用数字化的方法来模拟和逼进房间的波动方程的解。具体方法是把空间（和时间）细分为元（质点），然后，波动方程以一系列这些元的线性方程表达，迭代计算求数值解。在有限元法中，空间中的元是离散的（图7、图8），而在边界元法中，空间中的边界才是离散的。这就意味着，有限元法产生的矩阵比较大且稀疏，而边界元法产生的矩阵比较小且稠密。由于计算和存储开销随频率增加变得无法承受，“元”的方法只适用于小封闭房间和低频段。
有限元和边界元法的优点在于能够在需要的地方产生稠密网格，如墙角等的对房间声传播影响较大的地方。另一个优点是可以处理耦合空间。缺点在于，边界条件难于确定。一般来说，需要复数阻抗，但是在现有的文献中很难找到相关的数据。这两种方法的特点表现在对于单一频率的结果非常精确，但当具有带宽的倍频程时，结果常有大的出入，在实际应用中还没有能够达到如几何声学一样的实用效果，尚需进一步研究。
参考文献：
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[4]ISO/CD17497.Acoustics?Measurementoftherandom-incidencescatteringcoefficientofsurfaces.July2000.
声学设计范文2
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。
声学设计范文3
美国等发达国家在进行厅堂建筑设计时,均要由建筑师、声学顾问和剧场顾问组成联合设计组,从项目立项开始就一道工作,直至项目完工。这是国外厅堂建筑之所以高质量的重要保证。因此,只有明了建筑声学设计的程序和工作内容,学习国际先进经验和惯常做法,方能保证我国的厅堂建筑具有良好的音质。
一般而言,建筑声学设计的工作内容主要包括噪声控制和音质设计两大部分。
根据建筑物的使用功能、等级与投资规模,参照国际或国家规范来确定建筑物室内噪声标准,是噪声控制设计的首要内容。
通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声,因此,这些厅堂的选址很重要,应尽可能远离户外的噪声与振动源。另外,还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测,目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据,保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。
围护结构的隔声设计分为空气声隔声设计及固体声隔声设计两部分,均包括隔声量的计算、隔声材料的选择以及隔声构造设计等内容。除理论计算外,经常需要进行隔声构件的实验室或现场测量,来确定其各频带的隔声量。
噪声控制的另一重要内容,就是针对厅堂建筑内部的噪声振动源进行控制。这些噪声振动源包括空调设备、给排水设备、变压器、某些灯光设备、舞台机械设备以及来自相邻房间通过空气及固体传声传入的噪声和振动等,都将对观众厅的安静造成干扰。因此,在建筑方案设计阶段,声学顾问就必须介入,以便审视建筑内部各种房间的平、剖面布置是否合理,尽可能在建筑设计阶段就将可能的噪声振动干扰减至最低。
此外,建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。
音质设计通常包括下述工作内容：
一、确定厅堂体型及体量。为看得清楚、听得清晰,各类厅堂都有个长度的限制。厅堂的宽度会涉及到早期侧向反射声的组织,与音质的空间感有重要关联。厅堂的高度不仅影响竖向早期反射声的组织,而且影响早后期声能比和混响声能的大小及方向。厅堂的体积和每座容积都直接影响混响时间等音质参数。厅堂的体型更是关系到是否存在回声、颤动回声、声聚焦、声影区等音质缺陷。所有这些,都必须在初步方案设计阶段就提供建筑声学的专业意见。
二、确定音质设计指标及其优选值。根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标,并确定各指标的优选值,是音质设计的重要任务。这些指标及其优选值的选定,将为进一步进行音质参量计算和将来竣工后的音质测试提供目标和依据。
三、对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。厅堂的平面及各界面的形状、面积、倾角等以及乐池、乐台、包厢、楼座、音乐罩、反射板等都影响声脉冲响应的结构,从而对厅堂音质产生重要影响。因此,是否设楼座、包厢,设几层楼座、包厢,楼座和包厢的深度及开敞度多少为合适,栏板的面积与倾角多大较恰当等等,都属于建筑声学设计的范畴,都需由建筑师与声学顾问共同磋商,加以确定。乐池的形状和开口大小也直接影响乐队声能的输送以及乐队与演员的相互听闻。此外,是否设音乐罩或反射板,设何种形式的音乐罩和反射板等等,也都需要从建筑声学专业的角度提供咨询意见,并给出设计方案。
四、计算厅堂音质参量。当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后,就可开始计算厅堂音质参量。通过音质参量的计算,提供设计反馈信息,以便对设计方案作出必要的修改与调整。这个过程有时需要反复进行多次,以便臻于至善。在此过程中,需要辅以平剖面声线分析、三维声场计算机仿真乃至缩尺模型试验等技术手段,才能做出较准确的预计。
五、进行声学构造设计。厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外,还与室内装修材料与构造密切相关。因此,声学顾问还需与装修设计师密切配合,共同完成室内装修设计。声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图,需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。
六、声场计算机仿真。对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算,有赖于声场三维计算机仿真。从这一点意义上讲,要进行成功的现代厅堂音质设计已离不开计算机仿真的辅助。
七、缩尺模型试验。对于重要的厅堂,除了计算机仿真外,通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型,进行缩尺模型声学试验。缩尺模型试验优于计算机仿真之处,在于唯有它能对室内声波动效应做出仿真,而前者仅能在中、高频段,在几何声学的范围内提供较准确的仿真结果。此外,计算机仿真从本质上说是将声学家已知的声学原理输入计算机中,而缩尺模型则可较客观地展示厅堂中发生的实际声物理现象。目前,华南理工大学建筑声学实验室正在负责对在建的广州歌剧院作1∶20的声学缩尺模型试验,以确保该剧院建成后的高水准音质。新晨
八、可听化主观评价。对于重要的厅堂,必要时还可在计算机仿真和缩尺模型试验基础上,应用先进的可听化技术进行主观听音评价。可听化技术是通过仿真计算,或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应,将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积,输出已加入厅堂影响的声音信号,供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。这是近年发展起来的建筑声学领域一项高新技术。
九、建筑声学测量。建筑声学测量包括噪声与振动测量,围护构造隔声测量,重要材料与构造的吸声量测量以及厅堂音质参量的测量等。厅堂音质参量测量除了在工程竣工之后进行,以验证声学设计是否达标外,有时还需要在厅堂建筑主体完工,进入内部装修阶段时进行,以便为施工的最后阶段进行必要的设计修改与调整提供科学数据。
十、对电声系统设计提供咨询意见。对于需要安装电声系统的厅堂,建筑声学专家尚需与音响工程师配合,对电声系统的设备选型、设计与安装提供咨询意见。
声学设计范文4
1.1系统前面板的设计
虚拟仪器的前面板设计是否合理对虚拟仪器的使用效果有着重要的影响，它直接面向使用者，使用者对其分布的合理程度也有着很高的要求。
1.2系统的程序框图设计
对各个的功能模块进行分割编写，采用模块式的编写方式逐个进行分割，然后将分割编写的模块整理集合以构成一个新的系统控制程序。程序模块主要包括三个模块，第一种是实时信号采集模块；第二种是信号处理分析模块；第三种是仿真信号模块。这三种模块对系统都有着很重要的影响，它们以不同的角色为系统提供服务，满足用户的需求，产生令用户满意的信号。另外，对这三种模块的编写整合构成新的程序框图。
1.2.1实时信号采集模块实时信号采集模式可以通过对信号的有效分析处理对所采集的数据进行系统的分析，并且实时信号采集模式可以根据用户所设置的声音格式从声卡中得到相关数据，然后对数据进行保存。这种模块在开始采集数据前要注意，参数的设置要根据实际的情况和参数设置好以后将信号选择的按钮调制实时信号档上。开始设置各个快捷按钮，如停止按钮、退出按钮、对信号的采集保存等按钮。
1.2.2信号处理分析模块设置完成应用信号处理分析模块一般是对数据进行时域分析以及频域分析。其中时域分析可分为对参数的测量、对谐波失真分析、最后是自相关分析。在对信号进行分析处理的过程中，如果单单只对信号进行频域分析，信号所具有的全部特征并不能完全的显示出来，也就是时域分析有时候不能完全满足对信号的分析，这就需要对信号进行频域分析，以更加全面完整的分析出信号所具有的全部性质。在LabVIEW中，如果要对信号进行频域分析，就要以FFT为分析的基础，才能进行具体分析。
1.2.3仿真信号模块的完成应用仿真信号模块的作用我们不可忽视，生活中并不是所有的信号都能用实际的仪器产生，当无法获得实际的信号时，可以用仿真信号作为任意频率的信号，也可以用仿真信号作为标准的信号源，对其产生的信号做信号的检测系统。这种仿真信号模块包含波形显示以及噪声的添加等功能。仿真信号可以产生一些日常生活中我们常见的信号，如正弦波、方波以及三角波等。并且用户可以很据自身的需要对信号的频率、幅值、以及采样频率进行调节，从而产生用户所需要的信号。
2研究应用
整流电路中应用虚拟声学采集分析系统研究采集系统的采集性能。在整流电路中应用虚拟采集分析系统时，应该注意采样的频率要保持20Hz~20kHz之间，如果想得到更加完整较好的波形，就可以将频率控制在100Hz~15kHz之间。在整流点路中要进行对正弦先好进行整流的过程中，可应用二极管半波整流电路对其进行整流。输出信号以后接入虚拟信号采集分析系统，可以得到一些波形。事实证明，虚拟仪器的信号采集分析系统的采集性能可以达到人们所需要的理想信号。实践证明，虚拟仪器信号采集分析系统已经被广泛的应用在噪声监测、信号分析以及实验教学当中。
3结语
声学设计范文5
广州大剧院的原创建筑师扎哈以“圆润双砾”的概念赋予广州大剧院浪漫、变幻的建筑个性，富于流动的建筑空间和体形、极富魅力的多边异形构成的雕塑般的造型，而正是这种不规则和动态的形态特征形成了张力关系，对室内设计和声学设计提出了巨大的挑战。
室内设计中观演空间的各界面造型、节点构造所表现的部位都必须符合声学要求。广州大剧院室内设计的特色在于以点、线、面、体、光、色六个基本元素构成室内空间形式的相互结合和呼应关系。完美的结构体形所具有的充实感、空间感和体量感是面的平移或线的旋转轨迹所形成的，体形不仅是由一个角度的外轮廓线所表现的，而且是对从不同角度看到的视觉印象的综合叠加。合理的线、面组合形成了虚实变化。建筑三角形体块元素的组合给人以动感和稳定、坚实的印象，从建筑外观一直延续到室内公共空间及观众厅。三角形与流动曲线的对比，三角形与大面积的对比，点线面的有机结合，精美的比例、角度、尺寸、畸正、扭曲等结构造型形成了特有的结构语言。新奇的建筑和室内的造型巧妙地借助了光的设计效果，在简约的空间中随着光照的变化塑造出了多种投影图形，丰富了室内结构造型的内容，强调了黑白灰的关系；窗外的天空冷蓝色调与室内的灯光暖黄色调及陈设中的暖色形成互补，有意味的曲线与张扬的凹凸有机结合，形成了符合力学的间架结构，有围有合，有收有放，内在美寓于精巧的整体构造中，雕塑般的室内结构其疏密、虚实、层次、错落、骨感美、折叠美……既自然和谐，又将独立个性带入到每个功能空间中，充分表达了空间物境、情境、意境的统一。
2 声学之美
大剧院设计是一个系统工程，要经过三个重要阶段，分别是建筑设计、建声设计和室内设计。由于功能的需要，大剧院的声学设计在工程建设中占主导地位。而声学设计成败的关键在于建筑师、室内设计师的合作。合作的基础正如马大猷院士所说的：“建筑师要懂得一些声学并尊重声学家，声学家要懂得一些建筑并尊重建筑师”。建筑室内设计师通常有非凡的想象力，当他们一旦掌握了一些声学原理，在声学家的协助下就能把声学功能融入建筑装饰的创作中，创造出既有美的造型又有良好音质的作品。
观众厅是大剧院建筑声学及其演艺功能集中体现的重要空间。观众厅的声学设计包含平面、剖面等形体设计以及表面声学材料的选择、声学构造设计等。大剧院观众厅室内设计着重考虑厅堂内的空间形体以及与形体有关的容积、混响时间、响度、圆润度、饱满度、声场公布、声扩散、早期反射声的强度和覆盖面。在满足以上诸多方面要求的同时又要保持扎哈的风格。扎哈作为一个以“解构主义”标新立异风格闻名于世的建筑师，赋予广州大剧院浪漫、变幻的建筑个性，利用一系列以双曲面、双曲线构成的主柱、顶棚、坡道、栏杆等建筑构件形成流动、变幻的空间，具有极强的亲和力和环境艺术表现力。我们在室内设计中顺势而为，利用这些异形双曲面构造，形成良好的声学构造，达到声学之美的目的。用分解的观念强调打碎、叠加、重组，重视形态、动感、节奏、韵律、独特、情境、多元化来表现室内空间的设计。以GRG 材料的“融力”突出自然主题。材料自身的美感和质感充分流露，又结合了形式感强烈的现代雕塑语言，充满气势与张力，实现了其“双手环抱形”看台这种不规则室内体型以及“倒八字形”乐池等设想，有利于声场的扩散和创造音质的空间感，保证了世界上仅有的两个非对称设计观众厅之一的优良音质效果。最终经过对内墙、楼座、挑台的形状、角度等细节的严格分析计算，十分巧妙地解决了音质设计这一剧院设计中至关重要的核心问题。
3 工艺之美
我们在广州大剧院项目的室内深化设计及施工实践中，为了达到扎哈的双曲面造型和马歇尔对室内声学的音质要求，做了大量的技术创新。主要体现在以下几方面：声学效果、艺术效果、投资成本控制、工程施工技术及工艺。在新材料应用上，创造性地解决实体面材首次大面积在工程中使用的技术问题，尤其是利用犀牛软件建模、建网格解决了双曲面线造型难题。观众厅空间放线50mm×1 000mm，定位节点达到14 600 个。经过严格分析、计算，反复加工试验，并进行声学测试，我们把观众厅GRG 厚度由原设计80mm 更改为20mm+20mm。尽管大幅度增加了施工难度，但在不改变声学装饰效果的前提下，有效控制了投资成本。
广州大剧院使用GRG 达到18 000m2，实体面材6 200m2，
大剧场二层公共休息区大剧场三层酒吧
为了使造型达到建筑声学要求和突出装饰结构之美，双曲面结构占总面积70% 左右，尤其是3 700m2 观众厅空间为双曲面组成的造型结构，完整表达了扎哈的巨型雕塑艺术品的设计理念。为了达到这一目的，我们大胆推出了1：1 的大空间结构造型塑造，按三维控制网定位节点分模翻制，开了7 300 块等大模具，全部模型没有一块能重复使用，模型对接复位技术难度之大令人难以想象。而整体复位组装施工误差不能超过20mm，否则会因造型的错位误差影响声学效果，同时会造成双曲面材料（GRG和实体面材）安装时无法闭合，影响结构外观美感。
要完美地表达出设计师的设计意图，在完善建筑声学要求的结构与造型的设计外，还要考虑如何在硕大的建筑空间里进行固定安装。如果将GRG 材料内部一体化的室内表面壳固定在建筑上，
演职员入口
一旦建筑因各种因素变形将会使室内GRG 内壳破碎。
最后我们在观众厅采用5 个层次的连接结构：1）建筑外钢架结构；2）观众厅内钢架结构；3）GRG材料与预埋结构；4）GRG 内部层状结构的连接；5）GRG与实体面材及其他材料之间的连接。最终项目在结构力学、建筑学、美学、声学等方面得到了完美的结合。
声学设计范文6
关键词：地铁工程、噪声源分析、噪声估算
一、概述
随着我国城市地铁建设、运行及对环境保护要求的提高，噪声控制问题越来越成为评价地铁工程是否成功的重要指标之一。本文从地铁运行过程中的噪声源分析入手，对噪声源以及通风系统各部件噪声进行了较深入的分析和估算，以确保经治理后的噪声值能满足国家《城市区域环境噪声标准
1、噪声源分析和计算
地铁噪声源主要有地铁列车运行噪声和地铁设备噪声，如风机、冷水机组、空调箱、水泵等；由于地铁对环境影响较大的主要是大型隧道风机通过风井传到外部的噪声，因此，在进行噪声源分析时，首先要确定风机的噪声，其声功率级一般在100～125dB（A）左右。由于风机噪声以声功率级来表示，而风机噪声对系统的影响以声压级作为评价标准，因此，在实践中，应首先按八个倍频程测出风机在进口、出口噪声的声压级，然后计算出风机在进口、出口对应的八个倍频带噪声的声功率级，其计算步骤如下：（仅以车站大型隧道风机出口为例）
3、消声系统消声量“插入损失”的总体衰减计算
由声源噪声的频谱特性及计权“A”声级，以及接受点环境噪声允许指标之差，即可确定消声系统所需的“插入损失”。一旦管道式和结构消声器容积尺寸和构造形式已定，可算出其理论的声衰减量及其频率特性，再计入直管和弯头等的自然声衰减的插入损失等因素加以叠加起来，求出与噪声控制目标之差距，就可确定是否配置消声器或确定消声器的各种参数值，以及其它附加的降噪措施。
由于噪声对环境的影响不仅是单一A声级的高低，而且与频率特性有关，为此，国际标准化组织（ISO）采用的是NR噪声评价曲线作为环境噪声的评价指标，NR曲线突出地表达了噪声级强度和频率两个主要因素，其特点是强调了噪声频谱（尤其是中低频噪声）与人的烦扰程度之间的关系，更能充分、真实地反映出噪声的真实面目。相对应的NR曲线为：站厅、站台公共区采用NR65曲线；设备管理用房工作和休息室采用NR55曲线，各空调通风设备机房内采用NR85曲线，风亭外夜间采用NR50曲线，各曲线分频噪声的数据如下表。
4、综合治理
当对以上管路系统的各个部件经过分析和准确计算后，最后系统衰减值还不能满足要求时，按噪声综合治理规范在管路系统上应增设消声器或改变原有消声器设计参数以提高消声量，以及在风道拐弯处增设导流吸声板等措施，使系统总衰减值满足所需达标的NR曲线的要求值。设计时要注意的是在风机和消声器进口处不允许有急变流场，否则不但风机的性能会有所下降，噪声也会增大，即出现气流再生噪声，同时会产生结构振动，影响消声效果，下面仅举例说明计算过程：
参考文献
