一到夜晚就失眠？科學家教你如何通過聲學擴散提升睡眠質(zhì)量

      充足的睡眠是人消除疲勞、恢復體力和維持健康的重要條件。

  人們失眠相當一部分原因是來源于噪音影響。噪音被認為是當今四大污染之一，尤其危害人的睡眠健康，本文下面給大家介紹聲音擴散這一模擬方法分析如何改善室內(nèi)噪音，營造更舒適的睡眠環(huán)境。

聲音擴散的原理

   聲音擴散，是聲音朝著許多方向不規(guī)則反射、折射和衍射的現(xiàn)象。

同樣，房間的各種家具也有不同的反射面，對聲音傳播起擴散作用而使整個房間聲場分布均勻。

比如說廳內(nèi)的座椅、不平整的墻面裝飾、各種家具等等不同的物體表面使聲音朝各個方向擴散程度不一致。

理想的聲音擴散應滿足下面三個條件：

(1) 空間各點聲能密度均勻；

(2) 在任何一點上，從各個方向傳來的強度一致；

(3) 在各個方向傳播的聲波相位是無規(guī)律的，因而各個方向的聲能可以直接相加。

   而我們常見的電影院，經(jīng)常使用這種聲音擴散的方法布置座椅、幕布和墻的裝飾等。而在家中，我們也能通過合理利用擴散原理，降低吵雜的聲音，改善我們的睡眠。

利用仿真找到最佳家具擺放位置

  聲學擴散仿真模型更容易設定，而且求解速度較快。工程師們先使用仿真軟件簡單繪制了所有房間，然后加入大件家具，創(chuàng)建一個聲學擴散模型。

   然后找到各種常見材料的近似吸收系數(shù)，針對不同頻段使用不同的值，甚至能將它們指定為頻率的任意函數(shù)。繼而將墻壁（包含地板及天花板）設置成一個較低的常數(shù)值，而例如沙發(fā)、床較軟的家具設置了一個較高的值。

                                      兩個房間之間沒裝門時的聲壓級 (dB) 分布

最后設置解決方案，本文將通過兩個案例來解釋。

第一是加入了房間的門

   在聲學擴散仿真中加入門的具體傳輸損耗非常重要。由于大量的聲音是透過門與地板之間的縫隙來傳播的，所以如果工程師們想要根據(jù)門的制造商給出了傳輸損耗來計算，那么需要確認這是僅針對透過門本身的傳輸，還是對安裝在門框中的門進行測量得出的數(shù)據(jù)。

或者可以通過門的設計圖紙，了解它的制造材料，那自然可以進行聲結(jié)構(gòu)耦合分析來得到相關(guān)更準確的數(shù)據(jù)。

  第二則是通過直達聲來分析家具撞擊產(chǎn)生的噪音影響

  將聲源近似為點，并忽略桌子的陰影區(qū)，通過聲發(fā)射能量和局部坐標的聲學擴散方式加入直達聲。工程師們增加了撞擊在沙發(fā)的直達聲，并在房間之間加上了一扇門。測試不同的沙發(fā)擺放位置，沙發(fā)和床之間的聲壓差控制在了23dB以內(nèi)，一個較能接受的值。

                               增加了門的聲壓級分布和客廳中包含的直達聲近似值

除此之外，如果工程師們想要從具體事件得出統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，那么需要對系統(tǒng)進行持續(xù)監(jiān)控。

隨著仿真技術(shù)的發(fā)展和進步，擴散處理和擴散材料也比以前有了更專業(yè)、更有針對性的設計和選擇。現(xiàn)今從商業(yè)化逐步應用到家庭裝修中，通過最小化噪聲污染來提升居住舒適度，將噪聲控制在地方及國家的噪聲控制水平內(nèi)。