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    一到夜晚就失眠？科学家教你如何通过声学扩散提升睡眠质量

      充足的睡眠是人消除疲劳、恢复体力和维持健康的重要条件。

  人们失眠相当一部分原因是来源于噪音影响。噪音被认为是当今四大污染之一，尤其危害人的睡眠健康，本文下面给大家介绍声音扩散这一模拟方法分析如何改善室内噪音，营造更舒适的睡眠环境。

声音扩散的原理

   声音扩散，是声音朝着许多方向不规则反射、折射和衍射的现象。

同样，房间的各种家具也有不同的反射面，对声音传播起扩散作用而使整个房间声场分布均匀。

比如说厅内的座椅、不平整的墙面装饰、各种家具等等不同的物体表面使声音朝各个方向扩散程度不一致。

理想的声音扩散应满足下面三个条件：

(1) 空间各点声能密度均匀；

(2) 在任何一点上，从各个方向传来的强度一致；

(3) 在各个方向传播的声波相位是无规律的，因而各个方向的声能可以直接相加。

   而我们常见的电影院，经常使用这种声音扩散的方法布置座椅、幕布和墙的装饰等。而在家中，我们也能通过合理利用扩散原理，降低吵杂的声音，改善我们的睡眠。

利用仿真找到最佳家具摆放位置

  声学扩散仿真模型更容易设定，而且求解速度较快。工程师们先使用仿真软件简单绘制了所有房间，然后加入大件家具，创建一个声学扩散模型。

   然后找到各种常见材料的近似吸收系数，针对不同频段使用不同的值，甚至能将它们指定为频率的任意函数。继而将墙壁（包含地板及天花板）设置成一个较低的常数值，而例如沙发、床较软的家具设置了一个较高的值。

                                      两个房间之间没装门时的声压级 (dB) 分布

最后设置解决方案，本文将通过两个案例来解释。

第一是加入了房间的门

   在声学扩散仿真中加入门的具体传输损耗非常重要。由于大量的声音是透过门与地板之间的缝隙来传播的，所以如果工程师们想要根据门的制造商给出了传输损耗来计算，那么需要确认这是仅针对透过门本身的传输，还是对安装在门框中的门进行测量得出的数据。

或者可以通过门的设计图纸，了解它的制造材料，那自然可以进行声结构耦合分析来得到相关更准确的数据。

  第二则是通过直达声来分析家具撞击产生的噪音影响

  将声源近似为点，并忽略桌子的阴影区，通过声发射能量和局部坐标的声学扩散方式加入直达声。工程师们增加了撞击在沙发的直达声，并在房间之间加上了一扇门。测试不同的沙发摆放位置，沙发和床之间的声压差控制在了23dB以内，一个较能接受的值。

                               增加了门的声压级分布和客厅中包含的直达声近似值

除此之外，如果工程师们想要从具体事件得出统计数据时，那么需要对系统进行持续监控。

随着仿真技术的发展和进步，扩散处理和扩散材料也比以前有了更专业、更有针对性的设计和选择。现今从商业化逐步应用到家庭装修中，通过最小化噪声污染来提升居住舒适度，将噪声控制在地方及国家的噪声控制水平内。