CN101740019B

CN101740019B - 一种肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统

Info

Publication number: CN101740019B
Application number: CN2009103077894A
Authority: CN
Inventors: 康健
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2009-09-27
Filing date: 2009-09-27
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-09-27
Also published as: CN101740019A

Abstract

一种肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统，它涉及一种用于长空间中减少噪声污染的肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统，解决了在长空间中沿长空间长度方向声衰减小的问题和混响时间高使语言清晰度低的问题。本发明所述的一种肋形声学扩散体包括N个主肋，各主肋平行设置于同一平面内或同一曲面内。本发明所述的一种包括该肋形声学扩散体的扩散系统还包括N个扬声器。本发明增加了长空间沿长度方向的声衰减，进而降低了长空间内的总体噪声(包括单声源及多声源的情况)，具有重要的工程应用价值，它用于长空间中减少噪声，提高长空间中广播系统的清晰度。

Description

一种肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统

技术领域

本发明涉及噪声污染的治理领域，具体是涉及一种用于长空间中减少噪声污染的肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统。

背景技术

长空间一般是指长度大于宽度和高度六倍的空间。目前，在长空间中，如地铁站、走廊及某些大型公共建筑的过渡空间等，由于其长度远大于宽度和高度，其声场不能用经典理论计算。在这类空间中噪声污染经常是一个严重的问题，最典型的例子是地铁车站中广播系统的语言清晰度问题，低清晰度不仅会影响乘客的正常旅行，更重要的是，在紧急情况下对广播系统逃生信息的误解会带来不可估量的损失。为减少噪声污染以及增加广播系统的语言清晰度，需增加沿长空间长度方向的声衰减，目前较常使用的方法是在长空间中布置吸声体，但是在长空间中吸声体的效率受其布置方式的影响很大，如果吸声体布置不当，反而会减少语言信号强度而造成广播系统清晰度的减少；有些情况下，由于防火或健康方面的要求，必须使用非纤维性吸声材料，故使吸声体在长空间中的应用受到限制；在许多长空间中，由于功能的特殊要求，例如表面硬度的要求，许多表面不允许加吸声材料。以上原因均使增加长空间的声衰减受到局限，从而使长空间中噪声污染问题难以解决。

发明内容

本发明为解决在长空间中沿长空间长度方向声衰减小的问题和混响时间高使语言清晰度低的问题，而提供了一种肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统。

本发明的一种肋形声学扩散体包括第一主肋、第二主肋、第三主肋、第四主肋、……、第N_-1主肋和第N主肋，各主肋平行设置于同一平面内或同一曲面内。

本发明的一种包括N个上述肋形声学扩散体的扩散系统，它还包括N个扬声器，所述的N个扬声器为第一扬声器Y1，第二扬声器Y2, 第三扬声器Y3, ……，第N扬声器Yn，所述的N个肋形声学扩散体为第一肋形声学扩散体X1，第二肋形声学扩散体X2，……，第N肋形声学扩散体Xn，所述各扬声器均匀设置于长空间长度方向的侧墙M或天花板M上，所述各扬声器间距离d1为4~10m，所述各肋形声学扩散体均匀设置于所述各扬声器之间，所述各肋形声学扩散体的宽度d2为所述各扬声器间距离d1的1/2，所述各肋形声学扩散体的前表面面积为9~27m²，所述各肋形声学扩散体的前表面面积取决于长空间的截面积, 所述长空间截面积越大，所述肋形声学扩散体的前表面面积越大。

本发明提供了一种肋形声学扩散体及包括该肋形声学扩散体的扩散系统，本发明在有效的声音频率范围（100-4000Hz）内对入射到肋形声学扩散体表面的声音进行扩散，从而取得增加长空间沿长度方向的声衰减，进而降低长空间内的总体噪声（包括单声源及多声源的情况），以及减少多扬声器广播系统中各扬声器之间的互相干扰。

本发明的积极效果：1）本肋形声学扩散体在所述扩散系统中在100~4000 Hz的声音频率范围内在6米的声源/接收点距离上提供至少2-4dB的额外降噪量，而在40米之外则有4-6 dB的额外降噪量；2）本肋形声学扩散体在所述扩散系统中有效地降低了混响时间（约一倍），从而有效地增加了语言清晰度。3）本肋形声学扩散体在所述扩散系统中在长空间内在有吸声及少吸声的情况下都适用，所述肋形声学扩散体的降噪效果在少吸声的情况下相对更好。

附图说明

图1为本发明的肋形声学扩散体的平面结构主视图，图2为图1的 A向视图，图3为本发明的肋形声学扩散体的曲面结构主视图，图4为图3的 B向视图，图5为图3中I处的放大示意图，图6为图3中II处的放大示意图，图7为图4中III处的放大示意图，图8为本发明的扩散系统的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式一种肋形声学扩散体包括第一主肋(1)、第二主肋(2)、第三主肋(3)、第四主肋(4)、……、第N_-1主肋(N_-1)和第N主肋(N)，各主肋平行设置于同一平面内或同一曲面内。

具体实施方式二：结合图1、图2、图3、图4、图5和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处是：第一主肋(1)、第二主肋(2)、第三主肋(3)、第四主肋(4)、……、第N_-1主肋(N_-1)和第N主肋(N)各主肋间距离相等，各主肋间距离均随所扩散的声音频率减少而增加，各主肋的宽度D1和厚度D5亦均随所扩散的声音频率减少而增加。所述扩散体在所扩散的100~4000 Hz的声音频率范围内，各主肋间距离为100-500mm，各主肋的宽度D1为30-200 mm，各主肋的厚度D5为30-500 mm。

具体实施方式三：结合图1、图2、图3、图4、图5和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一或二的不同之处是：各主肋存在子肋，即第一主肋(1)有第一子肋(1-1)，第二主肋(2)有第二子肋(2-1)，第三主肋(3)有第三子肋(3-1)，第四主肋(4)有第四子肋(4-1)，……，第N_-1主肋(N_-1)有第N_-1子肋(N_-1-1)和第N主肋(N)有第N子肋(N-1)，各主肋与其相应子肋的间距为各主肋间距的二分之一到五分之一，且各子肋的宽度D2和厚度D6亦分别为各主肋的宽度D1和厚度D5的二分之一到五分之一。

具体实施方式四：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一、二或三的不同之处是：它还包括第一主横肋(N₊₁)、第二主横肋(N₊₂)、第三主横肋(N₊₃)、第四主横肋(N₊₄)、……、第N_-1主横肋(N_n-1)和第N主横肋(N_n)，各主横肋平行设置于同一平面内或同一曲面内，同时各主横肋与各主肋交叉设置于同一平面或同一曲面内。

具体实施方式五：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式四的不同之处是：第一主横肋(N₊₁)、第二主横肋(N₊₂)、第三主横肋(N₊₃)、第四主横肋(N₊₄)、……、第N_-1主横肋(N_n-1)和第N主横肋(N_n)各主横肋间距离相等，各主横肋间距离均随所扩散的声音频率减少而增加，各主横肋的宽度D3和厚度D7亦均随所扩散的声音频率减少而增加。所述扩散体在所扩散的100~4000 Hz的声音频率范围内，各主横肋间距离为100-500mm，各主横肋的宽度D3为30-200 mm，各主横肋的厚度D7为30-500 mm。

具体实施方式六：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式四或五的不同之处是：各主横肋存在子横肋，即第一主横肋(N₊₁)有第一子横肋(N₊₁-1)、第二主横肋(N₊₂)有第二子横肋(N₊₂-1)、第三主横肋(N₊₃)有第三子横肋(N₊₃-1)、第四主横肋(N₊₄)有第四子横肋(N₊₄-1)、……、第N_-1主横肋(N_n-1)有第N_-1子横肋(N_n-1-1)和第N主横肋(N_n)有第N子横肋(N_n-1)，各主横肋与其相应子横肋的间距为各主横肋间距的二分之一到五分之一，且各子横肋的宽度D4和厚度D8亦分别为各主横肋的宽度D3和厚度D7的二分之一到五分之一。

具体实施方式七：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一、二、三、四、五或六的不同之处是：所述肋形声学扩散体的材料为混凝土、钢或塑性材料。

具体实施方式八：结合图8说明本具体实施方式，本具体实施方式一种包括N个如具体实施方式一至六所述的肋形声学扩散体的扩散系统，该扩散系统包括N个所述的肋形声学扩散体和N个扬声器，所述的N个肋形声学扩散体为第一肋形声学扩散体X1，第二肋形声学扩散体X2，……，第N肋形声学扩散体Xn，所述的N个扬声器为第一扬声器Y1，第二扬声器Y2, 第三扬声器Y3, ……，第N扬声器Yn，所述各扬声器均匀设置于长空间长度方向的侧墙M或天花板M上，所述各扬声器间距离d1为4~10m，所述各肋形声学扩散体均匀设置于所述各扬声器之间，所述各肋形声学扩散体的宽度d2为所述各扬声器间距离d1的1/2，所述各肋形声学扩散体的前表面面积为9~27m²，所述各肋形声学扩散体的前表面面积取决于长空间的截面积, 所述长空间截面积越大，所述肋形声学扩散体的前表面面积越大。

在本实施方式中，本发明的肋形声学扩散体沿长空间长度方向均匀设置，这对增加长空间中沿长度方向的声衰减相当有利，所述设置所产生的增加沿长度方向声衰减的效果对于各种噪声源均有效。本发明的各肋形声学扩散体在与各扬声器匹配使用时，将本发明的各肋形声学扩散体和各扬声器设置于长空间的顶棚或侧墙上，并将所述的各肋形声学扩散体均匀设置于所述的各扬声器之间；同样数量的肋形声学扩散体，以在顶棚和侧墙上均匀设置本发明的各肋形声学扩散体为最佳，这样设置肋形声学扩散体可以避免两个光滑表面（如两个侧墙）之间的多次反射，从而有效地减少扬声器之间的互相干扰，同时沿长度方向的声衰减亦被增强。本发明的各肋形声学扩散体的各主肋平行或垂直于顶棚或侧墙的宽度方向（即垂直或平行于长空间长度方向）设置，但以将各主肋平行于顶棚或侧墙的宽度方向（即垂直于长空间长度方向）设置为佳，以设置包括各主肋和各主横肋的肋形声学扩散体为最佳。

在本实施方式中，将所述各肋形声学扩散体和各扬声器均匀设置于长空间后，所述肋形声学扩散体在100~4000 Hz的声音频率范围内在6米的声源/接收点距离上，提供了至少2-4dB的额外降噪量，而在40米之外所述肋形声学扩散体提供了4-6 dB的额外降噪量，比如，在40米的声源/接收点距离上，当长空间中原始噪声为50dB，将所述肋形声学扩散体设置于长空间后，长空间中噪声减少到44-46dB，当长空间中原始噪声为80dB，将所述肋形声学扩散体设置于长空间后，长空间中噪声减少到74-76dB，所述额外降噪量与所述扩散体的结构和长空间的结构有关，同时有效地降低了混响时间（约一倍），从而有效地增加了语言清晰度，除此之外，本肋形声学扩散体在长空间内在有吸声及少吸声的情况下都适用，其降噪效果在少吸声的情况下相对更好。

Claims

1.一种肋形声学扩散体，它包括第一主肋(1)、第二主肋(2)、第三主肋(3)、第四主肋(4)、……、第N_-1主肋(N_-1-1)和第N主肋(N)，各主肋平行设置于同一平面内或同一曲面内；其特征在于所述肋形声学扩散体各主肋间距离均随所扩散的声音频率减少而增加，各主肋的宽度D1和厚度D5亦均随所扩散的声音频率减少而增加；所述扩散体在所扩散的100～4000Hz的声音频率范围内，各主肋间距离为100-500mm，各主肋的宽度D1为30-200mm，各主肋的厚度D5为30-500mm。

2.根据权利要求1所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于第一主肋(1)有第一子肋(1-1)，第二主肋(2)有第二子肋(2-1)，第三主肋(3)有第三子肋(3-1)，第四主肋(4)有第四子肋(4-1)，……，第N_-1主肋(N_-1)有第N_-1子肋(N_-1-1)和第N主肋(N)有第N子肋(N-1)，各主肋与其相应子肋的间距为各主肋间距的二分之一到五分之一，且各子肋的宽度D2和厚度D6亦分别为各主肋的宽度D1和厚度D5的二分之一到五分之一；所述各主肋与其相应子肋相互平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于它还包括第一主横肋(N₊₁)、第二主横肋(N₊₂)、第三主横肋(N₊₃)、第四主横肋(N₊₄)、……、第N_-1主横肋(N_n-1)和第N主横肋(N_n)组成，各主横肋平行设置于同一平面内或同一曲面内，同时各主横肋与各主肋交叉设置于同一平面或同一曲面内。

4.根据权利要求2所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于它还包括第一主横肋(N₊₁)、第二主横肋(N₊₂)、第三主横肋(N₊₃)、第四主横肋(N₊₄)、……、第N_-1主横肋(N_n-1)和第N主横肋(N_n)，各主横肋平行设置于同一平面内或同一曲面内，同时各主横肋与各主肋交叉设置于同一平面或同一曲面内。

5.根据权利要求3所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于所述扩散体各主横肋间距离均随所扩散的声音频率减少而增加，各主横肋的宽度D3和厚度D7亦均随所扩散的声音频率减少而增加；所述扩散体在所扩散的100～4000Hz的声音频率范围内，各主横肋间距离为100-500mm，各主横肋的宽度D3为30-200mm，各主横肋的厚度D7为30-500mm。

6.根据权利要求4所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于所述肋形声学扩散体各主横肋间距离均随所扩散的声音频率减少而增加，各主横肋的宽度D3和厚度D7亦均随所扩散的声音频率减少而增加；所述肋形声学扩散体在所扩散的100～4000Hz声音频率范围内，各主横肋间距离为100-500mm，各主横肋的宽度D3为30-200mm，各主横肋的厚度D7为30-500mm。

7.根据权利要求5或6所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于第一主横肋(N₊₁)有第一子横肋(N₊₁-1)，第二主横肋(N₊₂)有第二子横肋(N₊₂-1)，第三主横肋(N₊₃)有第三子横肋(N₊₃-1)，第四主横肋(N₊₄)有第四子横肋(N₊₄-1)，……，第N_-1主横肋(N_n-1)有第N_-1子横肋(N_n-1-1)和第N主横肋(N_n)有第N子横肋(N_n-1)，各主横肋与其相应子横肋的间距为各主横肋间距的二分之一到五分之一，且各子横肋的宽度D4和厚度D8亦分别为各主横肋的宽度D3和厚度D7的二分之一到五分之一；所述各主横肋与其相应子横肋相互平行设置。

8.根据权利要求1、4、5或6所述的一种肋形声学扩散体，其特征在于所述肋形声学扩散体的材料为混凝土、钢或塑性材料。

9.一种包括权利要求8所述的肋形声学扩散体的扩散系统，其特征在于该扩散系统包括N个所述的肋形声学扩散体和N个扬声器，所述的N个肋形声学扩散体为第一肋形声学扩散体X1，第二肋形声学扩散体X2，……，第N肋形声学扩散体Xn，所述的N个扬声器为第一扬声器Y1，第二扬声器Y2，第三扬声器Y3，......，第N扬声器Yn，所述各扬声器均匀设置于长空间长度方向的侧墙M或天花板M上，所述各扬声器间距离d1为4～10m，所述各肋形声学扩散体均匀设置于所述各扬声器之间，所述各肋形声学扩散体的宽度d2为所述各扬声器间距离d1的1/2，所述各肋形声学扩散体的前表面面积为9～27m²，所述各肋形声学扩散体的前表面面积取决于长空间的截面积，所述长空间截面积越大，所述肋形声学扩散体的前表面面积越大。