聲音在室外的傳播

　　不同區域大氣溫度的變化會使聲音的傳播方向發生彎折，當上層空氣是高溫，下層地面附近空氣是低溫時，沿地面傳播的聲音會彎向地面，之后被地面反射，繼續前進還將彎向地面，可能耗散在上空的聲音返回地面，并“匍匐前進”，這樣，聲音會傳得很遠。冬季結冰的湖面就是這種情況，在冰上講話，對面幾百米外都能聽到。夏季的午后，地面被曬熱，情況正好相反，上層空氣是低溫，下層空氣是高溫，聲音向上彎折，很快耗散在大氣中，因此50-60米時就很難聽到人的講話了。有風的時候，如果風的氣流速度上下完全一致，那么對聲音將沒有影響，但一般情況，上面的風速比地面的風速快，順風時，聲音向地面彎折，逆風時，聲音向天空彎折，順風傳播聲音比逆風更有利。認為順風把聲音吹走、逆風阻住了聲音是不正確的，風速快僅每秒一、二十米，而聲速為每秒340米，風如何跑得贏聲音呢?

　　在室外，聲音將不斷傳播開去。隨著傳播距離的增加，由于能量分散開來，聲壓級不斷下降，理論上，對于點聲源，離聲源距離增加每兩倍，噪聲下降6dB。若某機器設備1米處的噪聲為100dB，那么距離它100米遠(相當于距離增加約7個兩倍)，那么噪聲將下降40dB，降低到60dB;距離它1公里遠(相當于距離增加約10個兩倍)，噪聲將下降60dB，變為約40dB。另一方面，大氣對聲音也有吸收作用，尤其對超過2000Hz的高頻聲音，吸收效應更加明顯，使噪聲隨與聲源距離的增加衰減量變得更大。實驗表明，常溫常濕常壓下，100m距離對125Hz、500Hz、2000Hz的聲音衰減量分別為0.05dB、0.27dB、2.8dB。雷電產生時的聲音是含有大量高頻成分的霹靂聲，由于距離很遠，大多高頻成分被大氣吸收了，因此傳到我們耳朵里往往是隆隆的低頻聲。

　　在室外，聲音有繞過障礙物的本領，被稱為聲音的繞射或衍射，這是聲音波動現象的體現，躲在圍墻后面的人依然可以聽到外面的呼喊。使用隔聲屏障可以使聲音多衰減15dB，但衍射不能完全隔離聲音。道路兩邊的聲屏障，或工業廠房機器的隔聲板可以起到降低噪聲的作用，效果在15dB以內，一般在5-10dB。由于低頻聲音波長長，容易繞過聲屏障，隔聲效果不如高頻聲。

　　草地、灌木林等對聲音的傳播也有衰減作用，但對高頻的作用較明顯，對低頻的作用有限。100米的草地、灌木林對1000Hz的聲音有23dB的衰減，而對100Hz的聲音僅有5dB的衰減。100米以上的長綠闊葉草地或灌木林在實際降噪中才有效果。

　　二、聲音在室內的傳播

　　混響時間

　　描述房間混響效果的指標是混響時間，它是室內聲源停止發聲后，聲壓級衰減60dB所經歷的時間，單位是秒。室內吸聲與頻率有關，因此，不同頻率的混響時間不同。在減噪設計中需要正確地應用吸聲材料，降低混響時間，降低噪聲。

　　混響時間與室內吸聲存在數學關系，即塞賓公式：

　　其中：T是混響時間，V是房間體積，S是房間墻面的總表面積，是房間表面的平均吸聲系數(即房間各種吸聲材料吸聲系數與面積乘積的和再除以總表面積)。由塞賓公式可以看出，房間體積越大混響時間越長;平均吸聲系數越大，混響時間越短。體積巨大的空間，如果不進行吸聲處理的話，混響時間會很長，使房間噪聲增加。

　　混響時間計算公式是建立在理想擴散聲場條件下的，與實際情況會有±10~15%的誤差，因此，在降噪工程中不能完全依賴計算求得混響時間，必須使用測量的方法準確地獲得房間的混響時間，并進行降噪設計和計算。估算混響時間的不準確性可能會導致3~5dB的降噪誤差。

　　聲音在室內傳播時，不但遵循室外大氣中傳播的規律，還會被房間天花板、地面、墻面反射回來，聲源不斷發聲時，入射聲波與反射聲波相疊加，形成復雜的室內聲場。大的平的表面會象鏡面一樣反射聲音，而且入射角等于反射角。內凹型的表面會聚攏聲音，形成聲聚焦。外禿的表面能夠使將聲音發散，形成擴散。當房間表面起伏不平，而且起伏尺寸接近或小于聲音波長時，聲音入射后將不會形成定向反射，而是向各個方向無規則地反射，形成擴散。就象光，表面平整的鏡子能夠反射出人像，這是鏡面反射的結果，如果使用磨石將鏡子磨毛，將成為烏玻璃，就是因為玻璃表面出現坑凹不平，尺寸與光的波長接近，形成光散射，各個角度都能看到入射的光，玻璃變得“發烏”了。

　　聲音入射到房間表面一部分能量進入材料內部，一部分能量穿透材料到對面空間，這種能量損失的過程是吸聲。完全沒有吸聲的房間被稱為理想混響室，如果在里面拍一下掌，聲音將不斷反射，在無限時間內回響?，F實情況下不存在這種房間，墻壁堅硬且光滑的房間混響時間很長，接近混響室，房間中聲音會加強，接近混響室的房間中噪聲比在一般房間內可能高15dB。聲音完全沒有反射的房間被稱為理想消聲室，房間中只有聲源的直達聲，這樣的聲場叫做“自由場”。在自由場中，距點聲源距離增大一倍，聲壓級嚴格下降6dB?，F實情況下也不存在理想消聲室，對房間進行強吸聲處理可以近似看作消聲室，因房間中只有直達聲，聲壓級比普通房間可以降低10dB。

　　室內混響

　　直達聲與混響聲

　　聲源發出的直接到達的聲音是直達聲，直達聲總是先到達人耳，這是因為直達聲比反射聲的聲程短。除了直達聲以外，反射的聲音形成了混響聲，使室內聲壓級增加。直達聲只與聲源強度有關，聲源功率越大，直達聲聲壓級越大，如果需要降低直達聲，成都噪音治理的方法是使聲源安靜下來。房間地面上立有阻擋直達聲的屏障時，反射聲會從天花板反射過來，使屏障的隔聲能力下降，如果天花板吸聲，減弱了反射聲能量，屏障的降噪效果能夠提高。在房間天花板和墻壁上安裝吸聲材料可以吸收反射產生的混響聲，吸聲量每增加一倍，混響聲可以降低3dB。一般來講，混響聲對房間噪聲的貢獻為15dB，因此，采用吸聲多可以獲得15dB減噪效果。