最新第二章声学基础幻灯片.ppt

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1、第二章声学基础Chapter2声波的基本性质及传播规律声学基础声波的产生一声波的描述二声波的传播特性三声音的辐射特性四六空气中声波是一种纵波。固体和液体中，既可能是纵波，也可能是横波。声波的描述二振幅位移周相位移：物体离开静止位置的距离称为位移，最大的位移叫振幅，振幅的大小决定了声音的大小。频率描述声波的基本物理量1波长声速频率频率（）：每秒质点振动的次数,Hz；媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。描述声音特性的主要物理量！频率范围(Hz)<2020-20000>20000声音次<500500-2000>

2、2000超低频声中频声高频定义声音频声声频率周期（）：质点振动往复一次所需时间,s。频率和周期互为倒数，即(2-1)频率与振动圆频率的关系为(2-2)描述声音特性的主要物理量！波长:是两相邻波对应相同点之间的距离，即振动经过一个周期声波传播的距离，m。波长声速:声波在媒质中传播的速度，m/s。波长、频率和声速之间的关系为或(2-3)声速气体中声速为(2-4)式中：——媒质处于平衡态时的密度，kg／m3；——媒质处于平衡态时的压强，Pa；——比热比(＝定压比热／定容比热)。空气=1.4，则式(2-4)有如下形式

3、或(2-5)一般空气中的声速近似取340m／s。声速声速是媒质特性函数液体和固体中声速（表2-1）声速媒质声速/m·s-1媒质声速/m·s-1媒质声速/m·s-1空气344玻璃3658钢5182水1372铁5182硬木4267混凝土3048铅1219软木3353表2-1常用媒质在室温下的声速近似值例1频率为1000Hz的声波，在水中的波长是其在空气中的多少倍？例2白天25℃时空气中的声速是夜间0℃时的多少倍？此两种温度下500Hz声波的波长分别是多少？声压与声压级声能量与声能密度声功率与声功率级声强与声强级声

4、波的物理量度2静态压强p0p’声压和声压级声压:声波引起的大气压强变化，称为声压。声场:有声波存在的区域称为声场.瞬时声压:声场中某一瞬时的声压值。有效声压:在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可得到有效声压，即式中t——时间(周期的整数倍)，s。一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。声音种类声压声音种类声压正常人耳能听到最弱声2×10-5织布车间2普通说话声（1m远处）2×10-2柴油发动机、球磨机20公共汽车内0.2喷气飞机起飞200日常生活中声音的声压数据(Pa)声压级（）：声音的声压与基准声压之

5、比，取以10为底的对数，再乘以20，分贝（dB）。表达式为式中，——有效声压，Pa；——基准声压，＝2×10-5Pa。将＝2×10-5Pa代入上式，为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。例噪声的声压分别为2.97kpa、0.08pa以及2.7×10-5pa，问它们的声压级分别为多少分贝？声能量（△E）：声波传递到静止介质时，介质所具有的振动动能与形变势能的总和，J。声能量与声能密度声能密度（w）：单位体积媒质所含的声波能量。声场中某点总平均声能与声能密度为：

6、在理想媒质中，平面波的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处相等，这也是理想媒质的特征之一。声功率（W）：声源单位时间内辐射的能量，瓦(W)。自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为70km/h时，发出的汽车噪声的声功率只有0.1W数量级。但其可以鉴定各种噪声源。声功率和声功率级声功率级（）：同样，声功率级定义式为式中，——声强，W；——基准声压，＝10-12W。声强（）：在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的平均

7、声能量，W／m2。理想媒质中，声强与声压的关系式通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增加而降低，说明声强与环境有关。声强和声强级声强级（）：类比声压级，声强级的定义式为式中，——声强，W／m2；——基准声压，＝10-12Pa。W／m2将＝10-12Pa代入式，得例在空气中离点声源2m处测得声压为0.6pa，求此处的I、u、w、W？S声压级和声强级的关系：声压级计算声能量可以代数相加若干声源在某点的总声功率为

8、若干声源在某点的总声强例求4个声功率级分别为88、90、95、97dB的声源的总声功率级为多少？声压不能直接相加几个噪声源同时存在时，通常要计算声场中某点的总声压级，有时还需要计算一个噪声源发出各种频率声波的总声压级。下面讨论声压级的计算。声压级相加声压级相减声压级平均令、、……为总声压和各声源声压，则根据声压级的定义有代入上式，得等式两边取对数，并经整理得总声压级（一）声压级相加：总声压级若,则式