第7章 声波的接收和散射ppt课件.ppt

《第7章 声波的接收和散射ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第7章声波的接收和散射的影响7.1声波的接收原理7.2刚性圆球的散射*7.3刚性圆柱体的散射*7.4非均匀介质的散射p(r,t)•O如何测量空间一点r的声压？——在r放置测量传声器。问题：传声器的放置对原来的声场影响如何？——由于放入了传声器，r点的声是入射声+散射声。如果散射声足够小，可忽略不计，那么测量得到的声压近似等于原来的声压。——传声器的散射特性如何？如何探测物质分布？入射波散射波波：电磁波（光波）；声波；物质波电磁波雷达：飞机海水中：只能传播声波，声波是唯一的探测潜艇的手段！声雷达：大气的流动、温度分布对声的传播有很大的影响！7.1声波的接收原理压

2、强式传声器垂直入射振膜受到的作用力倾斜入射入射声波为假定声波的振幅在振膜上是均匀的（一般在远场接收——分母的不同可忽略），而振膜上各点到达声波的相位不同。距离振膜中心的线上，声波的相位相同矩形面元作积分变换注意：根据几何意义，从02积分，圆面扫过2次，故利用关系——传声器受力与声波的入射方向有关！——传声器的指向性！低频——无指向性,测量值等于入射声压值！——测量声场时，传声器要求对向声源！低频条件对应的频率例：振膜a=0.02m压差式传声器垂直入射振膜受到的作用力倾斜入射入射声波为——即使在低频，也有指向性！近场kr<<1远场kr>>1比值即使例：f=

3、1000Hz,rN=0.01m——近场灵敏度更高！压差式传声器的特点1、高、低频都有同样的指向性！2、近场有较高的灵敏度！——较强的抗噪声能力！压差式与压强式传声器的比较例：=0，f=1000Hz，=2×10-2m——压差式传声器灵敏度低于压强式传声器！压强-压差式复合传声器振膜上的作用力——G,B与传声器声学元件参数有关，适当选择参数，可使压强-压差式复合传声器的指向性——心形指向性——只对正前方半球范围内的入射声发生响应——单向传声器——舞台演出使用！多声道干涉传感器振膜上的作用力传声器的指向性——与长度b与波长的比值有关低频：高频：有很强的指向性！例

4、：b=0.34m,=b=0.34mf=1000Hz——1000Hz以上开始已有很好的指向性！——强指向性——强的抗噪声能力！——噪声环境中提取远距离声信号！——电视广播现场录音！声强计原理声压：标量——测量空间一点的声压，无法知道声波的来源和去向！声强：矢量——声能流的方向——能够有效提供噪声源的重要信息！声强的测量：必须测量空间一点的声强以及某待测方向的速度分量！声强计的结构设入射声压为面1和面2接收到的声压为p1和p2,那么r点的压强和r方向的梯度近似为媒质质点速度在r方向的分量于是，r点的声强为1、电子加法器和减法器实现2个声压的加、减；2、电子积分器

5、实现时间积分；3、时间平均——得到声强。1、振幅的影响可忽略——远场近似；2、两个声压计有同样的位相。近似程度分析——真实声强Ir与测量声强的关系！声强级误差高频限制如果：k<<1,SIL=0，频率变高，k~1=6×10-3m,f=10kHz,c0=340m/s——测量值比真值小0.90dB——频率越高，误差越大！低频限制要求两个声压计的输出有同样的位相！事实上是做不到的！一般两个声压计的输出有位相差那么低频=0.5º,f=200Hz,=6×10-3m——测量值比真值低2.2dB——频率越低，k越小，因此误差越大！7.2刚性圆球的散射空间声场分布

6、入射波——z方向传播的平面波散射波由球面向外辐射！入射波和散射波叠加空间总声场！总声场——散射波也满足波动方程！球坐标下波动方程的行波解空间声场分布通解1、方位角对称：m=0;2、球面向外传播：C=0.边界条件——决定系数Bl——刚性球，表面法向速度为零！统一到球坐标系——平面波用球面波展开！系数Bl数值分析散射波的声强和平均散射功率1、与ka有复杂的关系；2、有复杂的方向性。入射声强1、低频，长波长（ka<<1):散射波主要分布在对着入射方向，但振幅很小；2、高频，短波长（ka>>1):散射波主要分布在入射方向。注意：总声场分2部分，当ka>>1,球右边(

7、0),“透过”球的入射声场+散射声场（干涉）0。因此，散射声场应该与入射声场振幅相等，相位相反而已！散射波的平均散射功率与ka有复杂的关系1、低频，长波长（ka<<1):——波的低频散射基本特征！a2衍射波——声波绕过小球继续传播——绕射或者衍射入射波平均散射功率的2倍！——球的右边“声影”区域！2、高频，短波长（ka>>1):a2声影区域——高频——全反射！2、中频，波长与球直径相当（a~1):散射态——关系复杂！a2球面上的总声压球面上总声压有效值的平方结论当ka<<1,——球面上的声压与入射近似相等；而且与极角无关；当ka>>1,与极角关系复

8、杂！=极大！0°180°=处球