a2第二章声学基础：声波的基本性质、基本声学量2a

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1、第二节声波的基本性质一、声波与声压二、声波方程返二章开始一、声波与声压声波（声音）的产生应具备两个基本要素：物体的振动和传播振动的媒质。物体的振动是产生声波的基本原因，而传声媒质则是传播声波的条件，两者缺一不可。置于弹性媒质中的振动体，由于它的振动，使得振动体周围的媒质质点也随之作受迫振动。媒质质点的振动在媒质中的传播，就称为声波。--重要概念声波的概念是最基本也是最简单，但非常重要。我们在处理声音问题的时候，可能会用到很多工具，但是不要忘记声音的本质——波的特性。媒质质点的运动和波的运动—注意这里必须注意，在波动

2、过程中存在着两种既有联系、又有区别的运动：媒质质点的运动和波的运动。-麦浪媒质中的质点仅在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随着“波”的运动传播开去，波则是能量传递的一种形式。也就是说，波传播的是物质的运动，而不是物质本身。因此，波动是物质运动的一种形式。有声波的空间或区域称为声场。为了研究声场及声波的各种性质，就需要确定用什么样的物理量来描述声波过程。可用与振动有关的物理量有质点振动的位移、速度、加速度。也可用与媒质的状态发生了变化有关的物理量有媒质密度、压强、温度等。在实用中，物理量的选择原则在于它测试的可靠

3、性和简便性。对于我们最常见的媒质——空气而言，大气的压强是最容易测定的，因此，采用与压强有关的声学量来描述声过程就成为理所当然的事情。声压随时间的变化服从简谐规律。瞬时声压的方均根值就是有效声压，等于幅值的0.707倍。一般仪表测试的往往是有效声压值。因此，在实际应用中人们习惯上所指的声压也往往是声压有效值。声压的基本单位为帕(Pa),同时有1帕=1牛顿/米21微巴=1达因/厘米21帕=10微巴说明返节始二、声波方程声场的特征可以通过媒质中的声压p、质点振动速度v、或媒质的密度等物理量加以描述。建立这些参数随时间

4、与空间之间的变化关系，并以数学形式表示，就叫做声波方程，也称波动方程。图返节始所谓管内的声波，指的就是空气质点振动沿管内传播的这一能量传递过程。因此，在离原点O的某一距离处B的空气质点也将在其平衡位置附近作谐振动，只不过振动从O点传到B需要一段时间而已。也就是说，O点和B点所不同的是它们的起振时间不同。这种时间上的差距就是相位的不同，即这两者之间存在着一定相位差。因为B点是任意选取的，可见，x是任意的。因此，(2-47)式就描述了在平面声波传播过程中，媒质中任何一点、在任一时刻的质点位移。它反映了有声波存在时，媒质

5、质点的位移随时间与空间的变化规律。显然，这就是以质点位移表示的声波方程。从(2-47)式可以看出，波动方程中含有两个自变量t和x。这两个自变量反映了质点位移与时间t和空间位置x之间的相互关系。x一旦确定，位移则只是时间t的函数。这表示，在某一确定位置上，质点振动位移随时间t以正弦函数的规律变化。在一般情况下，即除x=0外的其它位置，尽管其变化规律与活塞（声源）相同，但存在一定相位差。换句话说，该点的振动方式在滞后x/c之后才与活塞的振动方式完全相同。同样地，t一旦确定，则位移仅仅是位置x的函数。这表示，对于某

6、一确定的时刻而言，不同质点振动的位移随空间位置也是按正弦的规律变化的。声波方程返节始第三节基本声学量一、声波的能量--声强二、声压级与声强级--分贝三、频率与频程四、声阻抗率和特性阻抗五、频谱与谱级返二章开始一、声波的能量--声强在声波传播过程中，媒质中的各质点就要发生振动，因此具有动能；与此同时，媒质还要产生形变，因而还具有位能。由此可见，声波的传播总是伴随着能量的传递。尽管声音的大小强弱可以用声压表示，但是，为了在数学处理上的简便，我们仍然从图2-6物理图象出发，运用与能量有关的媒质质点振动的参量进行讨论，然后

7、通过已经得出的关系再与声压联系起来，从而获得以声压表示的相应结果。声功率切不可将声源的声功率与声源实际损耗的功率混淆。声功率仅仅是总功率中以声波形式辐射出去的一小部分。例如，一个标称为10瓦的扬声器，以声波形式辐射出去的声功率通常不过0.2瓦左右。总结置于弹性媒质中的振动体，由于它的振动，使得振动体周围的媒质质点也随之作受迫振动。媒质质点的振动在媒质中的传播，就称为声波。有声波的空间或区域称为声场声压可以定义为由于声扰动而产生的逾量压强（简称逾压）p。压强的变化量。在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积的声能

8、量称为声强.声源的声功率是指声源在单位时间内供给媒质的能量，即在单位时间内辐射的能量声压与声强之间的关系I=Pe2/ρ0c=Pm2/2ρ0c声强与声功率的关系：W=I*S质点振速与声压的关系：Vm=Pm/ρ0c二、声压级与声强级--分贝在实际测量中，如果试图采用声压或声强的绝对值来表征变化范围如此宽广的各种声音，并要想保持一定的测量精确度，显然是难以实现的。