《ch声和超声》PPT课件.ppt

第三章 声和超声,Sound and ultrasonic sound,第三章 声和超声 掌握：声压、声强、声强级、声压级、 多普勒效应 熟悉：声阻、响度级、超声诊断物理 原理 了解：听力曲线、超声波的特性与作 用、超声诊断仪,思考题： 1. Pm和哪些因素有关？ 2. 声速和哪些因素有关？ 3. I 和 P 的关系？ 4. SIL0dB是何含义？听力曲线上的0dB是 何含义？ 5.待测声波和参考声波处于同一媒质中， SIL和SPL 的关系？ 6. 多普勒效应中，人动波源不动，相当于 fc中哪个物理量改变？ 波源动人不动，相当于fc中哪个 物理量改变？,声波能引起人听觉的机械波， 通常称声音。,1 声波,机械波频率：20Hz 20000Hz声波 20000 Hz超声波； 20 Hz次声波。,传播形式：在气体和液体中，纵波； 在固体中，纵波和横波。,一、声波的物理性质,用振动方向与波的传播方向的关系来区分横波和纵波；横波的振动方向垂直与传播方向，纵波的振动方向与传播方向一致；同一种介质中纵波比横波的传播速度大。,4. 媒质不均匀，声波非直线传播。,3. c固c液c气；,2. 传播速度：与媒质的性质和温度有 关，与频率无关；,一、声波的物理性质,声压媒质中有声波传播时的压 强和无声波传播时的原始 压强之差。,二、描述声波的物理量,1. 声压(Sound Pressure),声音在空气中传播为纵波（疏密 波），传播时引起压强的局部变化。,瞬时值,幅值,有效值,物理意义：1）在传播空间声压按余弦 规律变化；,2）压强波与声波同频率 同速度；,2、声阻（acoustical impedance）,（1） 定义： Pm = c Vm Z=c，单位：瑞利（NSm-3）,( V = I R ),Z ir,（2） 强度反射系数,3、声 强（sound intensity）,定义:,能流密度 单位：瓦米2,(声音的传播是能量的传播过程),声 强、声压的关系：,声强(sound intensity)就是声音的强度，也就是能流密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积上的平均能量。,同一媒质中,10-12 w/m2 I 1 w/m2,(人耳对声音的强弱的辨别是相对的， 不是同强度的绝对值成正比，而同强度的 对数成正比。),2 声强级 声压级 响度级,一、声强级(Sound Intensity level，SIL),以对数标度度量声强等级的物理量(以 I010-12 w/m2的1000 Hz 的纯音为参 考声强),一、声强级(Sound Intensity level，SIL),定义：,引起听觉的最小声强 听阈（threshold of audibility） I010-12 w/m2,(0dB既不是听不见也不是声强为0；分贝不能代数加减),听阈： SIL0dB 痛阈： SIL120dB,引起痛觉的声强 痛阈（threshold of feeling） I1 w/m2,听阈与痛阈是以 1000 Hz 的纯音为标准,【例1】一台机器所产生的噪音为100分 贝：若再增加一台同样的机器，其声强级 是多少？ 【解】,例2：有若干个相同的喇叭，每只声强为10-11 W/m2，求三只喇叭与一只喇叭的声强级差，多少只喇叭是一只喇叭的声强级的三倍。,解：,例3：80db的声波，其能流密度是多少？单位时间内垂直通过单位面积上的平均能量是多少？,解：,声强就是声音的强度，也就是能流密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积上的平均能量。,(P0210-5 Pa, 空气中 1000Hz 纯音 听阈的声压),二、声压级(Sound Pressure level，SPL),待测声波和参考声波相对于同一媒 质时，声强级(SIL)与声压级(SPL)相同。,三、响度级(Loudness level),单位：方(phon),大小：1000Hz的纯音的声强级,度量人耳对声音主观感觉 (强度和频率）的量值,听野,10-12 w/m2 I 1 w/m2,20 HZ f 20000 HZ,声强级 （dB）,听阈,0 方曲线为听阈曲线 120 方曲线为痛阈曲线,据武汉晚报4月27日报道，一种噪音听来声音不大，对人伤害却不小。武汉市环保局有关人土提醒市民，低频噪音污染也要小心提防。 汉口杨汊湖小区栋楼里的10多户居民，近来睡不安神，可检查噪音，分贝又未超标，大家百思不得其解。经环保人士多方勘查，谜底才解开：原来，居民把喂鱼的供氧器悬挂在墙上，其震动发出的低频噪声，搅得四邻不安。 斫口一家人搬入一套环境幽雅的新房后，竟然精神恍惚，头疼欲裂。后来查清，是楼底变电房持续不断的低频噪音在“捣鬼”。 人耳可闻的声音范围在20-20000赫兹之间，其中500赫兹以下的噪音被称作低频噪音。低频噪音形式很多，包括“的士发动引擎时的突突声、迪厅传出的跳舞者的脚步声、打桩机发出的机器声、蜜蜂发出的“嗡嗡”声等。由于低频噪音在空气中传播速度较慢，对入耳的刺激不大，难被人发现。 其实，低频噪音多由震动发音，与人的生理频率接近，若长期接触，入易与之共振，引起神经、心脏不适最严重的甚至导致内出血。,蜜蜂发出的“嗡嗡”声等。 由于低频噪音在空气中 传播速度较慢，对入耳的刺激不大，难被人发现。,四、听力曲线,参考声强：正常人的听阈值,听力曲线的 0 分贝表示某种频率声 音的声强和其听阈值（正常人的统计平 均值）相等。 正常人的听力曲线必定在0 分贝附近。,3 多普勒效应(Doppler Effect),波源或观察者或两者相对媒质运动 时，观察者接收到的频率与波源发出的 频率不同的现象多普勒效应。,波源频率f（定义）： 单位时间内波源所发出的波数。,观察者接受到的频率f（定义）： 单位时间内观察者接收到的波数。,1.vS0，vO0，OS运动：,观察者每秒接 收到的波数为：,即观察者接受到的频率：,2. vO=0，vSO， SO运动：,规律：观察者运动，单位时间内接收波数 变化；波源运动，波长变化；,3. 波源和观察者都运动,两者靠近f；两者远离f。,3 超声波（Ultrasonic Wave） 超声波频率高于20KHz，不能 引起人耳听觉的声波 一、超声波的发生与接收（自学）,二、超声波的特性 1.方向性好； 2.穿透性强； 3.反射显著； 4.功率较大。,三、超声波对物质的作用 1.机械作用； 2.热作用； 3.空化作用。,四、超声波在医学上的应用 （超声诊断仪）,信号显示方式：幅度调制和辉度调制,诊断原理： 超声波声阻不同的界面回波(echo) 幅度（辉度）,几种不同功能的超声诊断仪：,1. A 型超声诊断仪,2. B 型超声诊断仪,3. M 型超声诊断仪,屏幕显示,4. 多普勒超声诊断仪（D型),本章小结 1.声波：20Hz 20000 Hz 2.声压 3.声阻 Zc（瑞利） 4. 强度反射系数 Zir，反射波越强。,5.声强 6.声强级 I010-12 w/m2（1000 Hz 的纯音） 7.声压级,8.响度级1000Hz的纯音的声强级（方） 9.等