声学基础知识(整理).doc

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1、噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。机械噪声由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成

2、湍流和振动，产生噪声。声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz的属超声波，低于20Hz的属次声波。点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。声频(f)声速(c)和波长(λ)λ=c/f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c=331.6+0.6t或(m/s)在水中声速约为1500m/st—摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K表示。质点速度质

3、点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。声场有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室

4、内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。自由场扩散场（混响场）半扩散场如果实验房间很大，以至边界墙面和天花板的反射可以忽略，只剩下地面的反射，这种空间称为半扩散场，或半自由场。精密的声学测量和分析要求在自由场或者扩散场进行，一些工程要求的测试可以在半自由场进行。近场和远场在不足两倍机械尺寸或所发声波频率最低的一个波长距离之内（两者取大者），为近（声）场，大于此距离为远（声）场。近场的质点速度与瞬时声压不同相，远场的质点速度与瞬时声压同相。距离增加一倍，点声源声压级降6dB,线声源声压级降3dB。声压与声压级声压由于声波存在而引起

5、的大气压力增值，用符号p表示。单位是Pa或N/m2。听阈声压也称为基准声压p0=2×10-5Pa(1000Hz)，即标准化额定听阈，表示有正常听力的人，平均能听到的1000Hz的最低声音。在水中p0=1μPa。通常p和p0指有效值而非瞬时值。dB标尺由于可检测到的声压幅值范围很大，而人耳对声压刺激的反应与对数规律有关，习惯上在表示声学参数时，都是取测量值和参考值的比率的对数值，即采用dB标尺。声压级—SPL或Lpp—实际声压痛阈声压和声压级分别为p=20Pa,Lp=120dB(1000Hz)相同声压级加法两个同声压级相干单频声源叠加，声压级

6、增加6dB。两个同声压级非相干声源叠加，声压级增加3dB。工程上遇到问题一般是加3dB。不同声压级加减法查表：例：L1=55dB，L2=51dBΔL=4dB，对应增量L+=1.4dB所以：55dB+51dB=(55+1.4)dB=56.4dBL1=60dB，L2=53dBΔL=7dB，对应减量L-=1dB所以：60dB-53dB=(60-1)dB=59dB计算：例：55dB+55dB=10lg(1055/10+1055/10)=58dB55dB+40dB=10lg(1055/10+1040/10)=55dB60dB-53dB=10lg(10

7、60/10-1053/10)=59dB两个声源声压级相差15dB以上，则小的声压级影响可忽略。声强和声强级声强单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积上的声能量。用符号I表示，单位为W/m2。声压变化引起媒质质点的移动，声强即是声压与质点速度的积。对于球面波和平面波，声强与声压的关系：p—声压ρ—介质密度c—声速W—声功率r—测量点到点声源的距离ρc—声阻抗20℃时ρc=408（瑞利，Kg/m2s）v—质点速度，v=p/ρc声强级—SIL或LI基准声强I0=10-12W/m2(1000Hz)空气在室温时，与基准声压相对应的声强近似等于

8、基准声强，因此自由场中，声强级与声压级数值近似相等；扩散场（混响场）中声强处处为零。声功率和声功率级声功率单位时间内，声波通过垂直与声波传播方向某指定面积的声能量。一般指的是所谓