电声技术基础

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1、第1章电声技术基础1」声波物体的振动(即声源)引起空气分了和应的振动，传入人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。声音就是通过屮间媒质传播，能被人耳感觉的振动，通常叫做声波。传声媒介：空气、液体、固体等。声波传播的空间称为声场。由于空气质点的振动方向与波的传播方向相同，故属于纵波传播。一、声波的特性声速：声波的传播速度称为声速。声速取决于媒质的弹性和密度。声音在空气中的速度是随温度的升高而增加的。空气屮的声速(米/秒)在温度T时为：V=331.6+0.6t(M/S)t为20度时，V=34

2、0M/S为声速的一般取值。声波在水中的传播速度为1485M/S,在钢材中的传播速度为5000M/S(注意：声波是机械波，与咅频电磁波的区别)声振动一个周期传播的距离(在波的传播方向上，两震动相位和同乂相邻的媒质质点间的距离)叫做波长，用入表示为:?v=V/f(M)二、声波的度暈1、声压、声压级声压：声波在空气传播过程中，引起空气质点振动，使空气发牛疏密变化，导致空气压强变化叫声压。用P表示，单位是:帕(lPa=N/m2)和微巴(1uba=dyn/cm2)olPa=10uba,1个大气压=105帕(空气分了本身固有的不规则

3、运动及相互排斥会形成一个静态的压力)声压(振动的空气分子对它通过的截而产生额外的压力)比大气压要小很多，一般人们谈话的声压约为2X10-2Pa〜7X10-2Pa听阈声压：刚能听到的声音的声压值为2X10-5Pao痛阈声压：感到疼痛的声咅的声压值为20Pao任意周期性声波可分解为一系列简谐振动，其物理量按正弦或余弦规律变化为：A(t)=Amsin(wt+0)Am为振幅、3为角频率、B为初相位声波的相位用于描述简谐振动在某一瞬间的状态。人耳感受振动的频率范围是有限的，声波的一般范F札20HZ〜20000HZ低于20HZ的振动

4、称为次声波高于20000HZ的振动称为超声波声压级常用®表示，定义为：式中：Lp——声压级，dB；L=101gP-=201g—PPoPop声压，Pa；Po基准声压。在空气中规定:內为2X10~5Pa,该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。各种环境的声压和声压级2、声功率单位吋间内通过垂直于声传播方向，面积为S的截面的平均声能暈称为平均声能暈流或平均声功率。W=ec0S单位为瓦（W）式中：w为声能密度＜?0为声速$为截面积声功率级：U=10IgW/Wr（dB）式中Wr=1012W,称为基准声功率。■声能量

5、密度e-p2是指声场中单位体积内的声能量，单位：J/m'。e=2~声能量密度的平均值：p（,c°3、声强通过垂直于声传播方向单位面积上的平均声功率（或平均声能量流）称为声强。I=W/S单位为：W/m2声强级：L,=101g—（dB）I。式i=

6、3/0=ixi0-12W/m2为闻阈声强值声强与声压关系：p2I=Poco三、声音的传播特性声波作为机械波的一种，具有波在传播屮的一切特性，在传播过程中会产生衰减，反射，透射和衍射等现象。1、声波的衰减声波在媒质传播过程中，声尿或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减。主要原因：由于空

7、气的粘滞性和热传导使声能变为热能而损耗。声波的频率愈高，空气的吸收也愈大，声波的频率愈低，空气的吸收也愈小。因此高频声波比低频声波哀减得快.除了空气能吸收声波外，有一些材料如玻璃棉、毛毡、泡沫、塑料等称为吸收材料。2、声波的反射和透射声能被障碍物反射冋来，就是声反射，另一部分透入障碍物内部并被吸收，余下的能量就会透过障碍物并在另一而传播这叫透射。反射、吸收、透射声能的大小与障碍物的性质有关。声阻抗Z=PC（P为介质密度，c为介质中的声速）当声波进入阻抗不同的介质时，必然发生反射現象与透射現象媒质声速(m/s)密度(kg/

8、m3)声阻抗(kg/m2s)空气o°c3.32X1021.294.28X10220°C3.44X1021.214.16X102水（20°C）14.8X102988.21.48X106脂肪14.0X1029701.36X106脑15.3X10210201.56X106肌肉15.7X10210401.63X106密质骨36.0X10217006.12X106钢50.5X102780039.4X106反射率r=Er/EO=(zi-z2)2/(zi+z2)2透射率t=Et/EO=4z1z2/(z1+z2)2吸声系数a=1-r吸收

9、材料吸收声能愈好反射声能就愈小。透过的声能愈小，隔声的性能就愈好。声能大部分反射的表而称为声学刚性的。凹曲而对声波形成集屮反射，使声能集屮于某一点或某一区域，称为声聚焦。凸曲面对声波反射，使声能形成扩散。«

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11、IXzzzZ当当当当_一有有有wr叭咏叭叭Z2Z2Z2Z2由上述各式可知，声波在分界而匕反射和透射的人