2025年大学《声学》专业题库—— 声学技术在建筑物节能中的应用.docxVIP

2025年大学《声学》专业题库——声学技术在建筑物节能中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述声波在空气中传播的基本过程，并说明影响声音传播速度的主要因素。

二、

什么是吸声系数？多孔吸声材料、薄板共振吸声结构和亥姆霍兹共振器各自的吸声机理有何不同？

三、

建筑围护结构（墙体、门窗等）的隔声性能通常用隔声量来衡量。简述隔声量的定义及其主要影响因素。在降低建筑外围护结构的空气声传递方面，单层玻璃与双层玻璃（空气间层）相比有何优势？为什么？

四、

试分析在办公室或住宅中，来自室外的主要噪声源有哪些？针对其中一种噪声源，设计一个利用吸声或隔声技术的控制方案，并简述其工作原理及预期效果。

五、

混响时间是衡量房间声学特性的重要参数之一。简述混响时间的定义及其对听感的影响。在需要降低混响时间的场所（如录音棚、剧院），可以采用哪些声学处理措施？这些措施如何影响房间的声学环境，并间接或直接地与节能问题产生关联？

六、

某些声学材料（如泡沫塑料、玻璃棉）既是良好的吸声材料，也具有一定的保温隔热性能。请解释这些材料同时具备这两种性能的物理原因。在建筑设计中选择这类材料时，应如何平衡其声学性能与热工性能要求，以实现建筑的综合效益（包括节能）？

七、

论述改善建筑室内声环境（如降低背景噪声、控制回声和混响）对提升居住舒适度和健康水平的重要性。从声学设计的角度，提出至少两种具体的措施，并说明这些措施如何有助于减少与声环境不佳相关的潜在能源消耗（例如，减少因噪声烦躁而增加的电器使用时间）。

八、

主动噪声控制技术是一种利用相消干涉原理来消除特定噪声的技术。简述其基本原理。与被动隔声、吸声技术相比，主动噪声控制技术在建筑节能应用方面可能面临哪些挑战？请就其在建筑中的潜在应用场景（如消除空调风机噪声）进行分析和讨论。

试卷答案

一、

声波在空气中传播是一个机械振动通过介质质点依次传递的过程。声源振动引起邻近空气质点振动，振动依次向外传播，形成声波。声波是纵波，空气质点振动方向与波的传播方向一致。影响声音传播速度的主要因素包括介质的性质（密度和弹性模量）和温度。在理想气体中，声速与平方根成正比，与密度的平方根成反比。通常情况下，温度越高，气体分子热运动越剧烈，分子间碰撞频率降低，弹性恢复能力增强，导致声速越快。

二、

吸声系数是指声波入射到吸声材料或结构上时，被吸收的声能占总入射声能的百分比。多孔吸声材料的吸声机理是基于其内部大量的孔隙和纤维，声波传入材料内部，引起空气分子和材料纤维振动，空气分子振动摩擦生热，将声能转化为热能。薄板共振吸声结构的吸声机理是当声波频率与薄板系统的固有频率接近时，薄板会剧烈振动，板身及与其相连的空气层一起振动，声能转化为板的动能和空气的动能，再通过内摩擦和空气阻力转化为热能。亥姆霍兹共振器吸声机理是当声波频率与共振器的固有频率匹配时，空气在共振器腔内发生剧烈振动，能量被空气-腔体系统吸收，转化为空气的动能和热能。

三、

隔声量是指声波入射到隔声结构上时，被阻挡而不能透射过去的声能占总入射声能的百分比，通常用符号R表示，单位是分贝(dB)。隔声量的主要影响因素包括：隔声结构的材料密度和厚度（通常密度越大、越厚，隔声性能越好）、结构形式（如实心墙优于空心墙）、构造方式（如是否存在缝隙、连接方式）、入射声波频率（隔声量通常在低频时较低）以及结构的基础条件（如隔振）。单层玻璃的隔声效果主要依赖于玻璃自身的厚度和材料密度。双层玻璃（空气间层）相比单层玻璃具有显著优势，其隔声机理主要利用了空气间层的弹性阻尼作用。当声波作用于外层玻璃时，振动会传递到空气间层，空气间层像一个弹簧系统，对玻璃的振动产生阻尼作用，限制了振动能量的传递。同时，声波需要两次穿透玻璃才能进入室内，每次穿透都会损失一部分能量。空气间层还像一个低频共振腔，可以吸收一部分低频声能。空气层越厚，隔声效果通常越好，但存在一个最佳空气层厚度值。此外，双层玻璃之间的密封性对隔声效果也至关重要。

四、

办公室或住宅中来自室外的主要噪声源包括交通噪声（汽车、卡车、公交车行驶产生的噪声）、建筑施工噪声、社会生活噪声（商店叫卖、人群喧哗、音乐声等）以及邻近区域的活动噪声（如空调外机、工业设备等）。针对交通噪声的控制方案：可以在建筑物外墙采用高性能的隔声材料（如加厚混凝土墙、填充隔音毡、使用夹心板结构），增加墙体隔声量；在窗户采用双层或三层中空玻璃，并使用密封良好的窗框；在靠近噪声源的一侧房间内，可设置吸声屏障或厚重的吸声体，吸收和衰减传入的噪声。工作原理：隔声结构通过阻挡声波传播来降低透射声级；吸声材料通过将声能转化为热能来降低反射声和混响声级。预期效果：显著降低室内稳态噪声水平，改善工作或居住环境的安静程度，提高舒适度和注意力