反射系数和透射系数PPT课件VIP

-,1,环境噪声控制工程,-,2,内容组成,绪论声学的基础知识噪声测量技术环境噪声影响评价噪声控制技术噪声控制技术应用,-,3,Chapter2声学基础知识,声音的产生和传播声波的描述声波的传播特性声源的辐射特性,-,4,一、声音的产生和传播,声波：依靠介质质点的震动向外传播。（声能向前推进着的空气振动）声音传播的实质：是指物体振动形式的传播（声振动的传播）。声场：有声波传播的空间叫声场。,声学基础知识,-,5,Chapter2声学基础知识,声音的产生和传播声波的描述声波的传播特性声源的辐射特性,-,6,二、声波的描述,描述声波的基本物理量周期、频率、波长、声速声音的物理量度声波的类型,声学基础知识,-,7,描述声波的基本物理量,周期（T)质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s）声波频率(f)一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz),二、声波的描述,-,8,描述声波的基本物理量,波长(m)声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离叫做波长，或者说声源每振动一次，声波的传播距离。,二、声波的描述,-,9,描述声波的基本物理量,声速：振动在媒质中传播的速度。,媒质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密度。声速会随环境的温度有一些变化。,二、声波的描述,-,10,描述声波的基本物理量,表21.1时声速近似值（m/s）,二、声波的描述,-,11,二、声波的描述,描述声波的基本物理量周期、频率、波长、声速声音的物理量度声压与声压级、声强与声强级、声功率与声功率级、声能密度、频谱和频程声波的类型,声学基础知识,-,12,声压,静态压强,1、声压和声压级,二、声波的描述,-,13,1、声压和声压级,a、瞬时声压：某一瞬间的声压。b、有效声压（pe）：在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。,声压,二、声波的描述,-,14,1、声压和声压级,日常生活中声音的声压数据(Pa),二、声波的描述,-,15,声压级该声音的声压与参考声压的比值取以10为底的对数再乘20。,1、声压和声压级,声压级单位：分贝。,二、声波的描述,-,16,2、声强和声强级,(1)声强在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的声能量。单位是瓦每平方米。,二、声波的描述,-,17,(2)声强级该声音的声强与参考声强的比值取以10为底的对数再乘10。,2、声强和声强级,声强级单位：分贝。,二、声波的描述,-,18,声压级和声强级的关系：,-媒质特性阻抗,二、声波的描述,-,19,3、声功率和声功率级,(1)声功率声源在单位时间内辐射的总能量，单位是瓦。意义：衡量声源声能量输出大小的基本物理量；声功率可用于鉴定各种声源。,二、声波的描述,-,20,声功率与声强的关系,球面辐射时：,波阵面面积,二、声波的描述,-,21,(2)声功率级,声功率级单位：分贝。,3、声功率和声功率级,二、声波的描述,-,22,声功率级声压级(声强级)的关系：,二、声波的描述,-,23,例1声压级Lp增加20dB，求声压的变化量。例2当声压为原来声压的（a）加倍；（b）减半（c）十倍；（d）十分之一时，分别求声压级变化。例3声压增加20%，求声压级Lp的变化量。,二、声波的描述,-,24,例4测得离点声源较远的5米处的声压级为75分贝，求该声源的声功率W。例5已知大功率小型鼓风机的声功率为140分贝，设测点离鼓风机距离远大于声波波长，鼓风机可视为点声源，求离鼓风机分别为5米、10米和100米远处的声压级。,二、声波的描述,-,25,4、声能密度,定义：声场中单位体积媒质所含有的声能量。对于在自由空间内传播的平面声波而言：,二、声波的描述,-,26,5、频程和频谱,(1)频谱图以频率为横轴，以声压为纵轴，绘出的图。,二、声波的描述,-,27,常见噪声的频谱图,二、声波的描述,-,28,5、频程和频谱,(2)频程为方便起见，通常将宽广的音频变化范围划分为若干个较小的频段，称为频段或频程。,二、声波的描述,-,29,二、声波的描述,描述声波的基本物理量声音的物理量度声波的类型,声学基础知识,-,30,声波的类型,波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线。根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。声线：常称为声射线，就是子声源发出的代表能量传播方向的直线。(在各向同性的媒质中，声线就是代表波的传播方向且处处与波阵面垂直的直线。),声学基础知识,-,31,二、声波的描述,声波的类型,声学基础知识,-,32,-,33,-,34,Chapter2声学基础知识,声音的产生和传播声波的描述声波的传播特性声源的辐射特性,-,35,三、声波的传播特性,声场声波的反射、透射、折射声波的散射与衍射声波的叠加声波在传播中的衰减,声学基础知识,-,36,声场的概念声场是指传播声波的空间。按声场的性质可以将声场分为：自由声场扩散声场半自由声场,1、声场（SoundField）,三、声波的传播特性,-,37,自由声场:可以忽略边界影响，由各向同性的均匀介质形成的声场。,1、声场（SoundField）,三、声波的传播特性,-,38,自由声场（FreeSoundField）,消声室,-,39,1、声场（SoundField）,扩散声场（混响声场）：如果室内各处的声压级几乎相等，声能密度也处处相等，那么这样的声场就叫做扩散声场半自由声场(半扩散声场):,三、声波的传播特性,-,40,三、声波的传播特性,声场声波的反射、透射、折射声波的散射与衍射声波的叠加声波在传播中的衰减,-,41,2、声波的反射、透射、折射,pi,pt,pr,法线,三、声波的传播特性,-,42,声波的反射定律与折射定律,入射声波、反射声波与折射声波的传播方向应该满足Snell定律：,a.反射定律：,b.折射定律：,三、声波的传播特性,-,43,声波的反射定律与折射定律,与折射定律有关的讨论由折射定律可知：声波的折射是由声速决定的。,三、声波的传播特性,-,44,思考题1、为什么声音在晚上要比晴朗的白天传播的远一点？,三、声波的传播特性,-,45,思考题2.为什么逆风传播的声音难以听清？,三、声波的传播特性,-,46,反射系数和透射系数,a、声压的反射系数和透射系数声压的反射系数的定义为反射声压与入射声压的比值。声压的透射系数为透射声压与入射声压的比值。,三、声波的传播特性,-,47,a.声压的反射系数和透射系数,在边界上，两面的声压与法向的质点速度应该连续，即：,反射系数和透射系数,三、声波的传播特性,声阻抗率,-,48,b.声强的反射系数和透射系数：,反射系数和透射系数,三、声波的传播特性,-,49,当声波垂直入射时的反射系数和透射系数,声强的反射系数和透射系数可以表示为：,三、声波的传播特性,-,50,吸声系数,定义：我们将入射声波在界面上失去的声能（包括透射到媒质2中去的声能）与入射声能之比。,rp的数值与入射方向有关，因此也与入射的方向有关。,三、声波的传播特性,-,51,三、声波的传播特性,声场声波的反射、透射、折射声波的散射与衍射声波的叠加声波在传播中的衰减,-,52,3、声波的散射与衍射,声波的散射在声波传播过程中，遇到的障碍物表面较粗糙或者障碍物的大小与波长差不多，则当声波入射时，就产生各个方向的反射现象。声波的散射既与障碍物的形状有关，又与入射声波的频率有关。,三、声波的传播特性,-,53,3、声波的散射与衍射,声波的衍射：在声波传播过程中，遇到的障碍物或孔洞时，如果声波的波长比障碍物尺寸大得多，声波会绕过障碍物而使传播方向改变的现象。,三、声波的传播特性,-,54,三、声波的传播特性,声波的衍射,-,55,三、声波的传播特性,声场声波的反射、透射、折射声波的散射与衍射声波的叠加声波在传播中的衰减,-,56,声波的干涉现象:两列声波的频率、振动方向、相位（具有恒定相位差的）相同声波，合成声仍是同一频率的振动，在空间某一些位置的振动始终加强，在另一些位置的振动始终减弱现象。相干波：能产生干涉现象的声波。相干声源：产生干涉现象的声源。不相干波多个声源在同一声场中，频率或相位不相同，若在离声源相同距离处某一点上产生的振动，时而加强，时而减弱，其效果与他们没有相互发生作用是一样。,4、声波的叠加,-,57,能量的叠加声压的叠加,*级的运算当n个声源互不干涉时：,-,58,*级的运算,1、级的叠加（公式法）当n个声源互不干涉时：,当n=2时，,-,59,1、级的叠加（公式法）,*级的运算,-,60,1、级的叠加（公式法）,当n个声源时,表示为声压级,*级的运算,-,61,例6测量某机器发出的噪声，各频带的声压级数据如表中所列，测量时采取包络面测量方法，包络面面积为，求声源的总声功率级。频带中心频率(HZ)631252505001K2K4K8K测量声压级(dB)83.288.685.585.081.978.073.072.4,*级的运算,-,62,1、级的叠加（查表、图法）,*级的运算,-,63,1、级的叠加（查表、图法）,*级的运算,-,64,Lp,-,65,*级的运算,1、级的叠加公式法查表、图法,-,66,求出总声压的有效值,当n个声源发生干涉(相干波）时：先求出瞬时声压,求出总声压级,*级的运算,-,67,2、级的相减,仪器测的噪声,声源真实噪声,背景噪声,*级的运算,-,68,2、级的相减,*级的运算,-,69,2、级的相减,-,70,例7在厂房内测得某机器的声压级为94分贝，厂房内背景噪声声压级是88分贝，求这一机器的实际声压级。,*级的运算,-,71,三、声波的传播特性,声场声波的反射、透射、折射声波的散射与衍射声波的叠加声波在传播中的衰减,声学基础知识,-,72,5、声波在传播中的衰减,扩散引起的衰减（Ad）空气吸收引起的附加衰减（Aa）地面吸收的附加衰减（Ag）声屏障衰减（Ab）气象条件的影响（Am）,三、声波的传播特性,-,73,扩散引起的衰减,扩散衰减的定义：由于波阵面的扩展而引起的声强随距离而减弱的现象。,从S1处传播到S2处时的发散衰减可表示为：,三、声波的传播特性,-,74,平面声源的扩散衰减,当平面声源辐射平面波时：,因此从S1处传播到S2处时的发散衰减：,三、声波的传播特性,-,75,点声源的扩散衰减,点声源辐射的一般为球面波，波阵面面积为：,因此从r1处传播到r2处时的发散衰减：,三、声波的传播特性,-,76,线声源的扩散衰减,r0L/，线声源视为无限长线声源：r0L/，线声源视为点声源。,L,A,r0,三、声波的传播特性,-,77,矩形面声源的扩散衰减,r0a/，声源辐射平面声波，声压不衰减。a/r0b/，面声源视为点声源。,a,b,A,r0,ab,三、声波的传播特性,-,78,空气吸收引起的附加衰减Aa,空气吸收(经典吸收)：因空气的粘滞性和热传导，在压缩和膨胀过程中，使一部分声能转化为热能而损耗。弛豫吸收：是指空气分子转动或振动时存在固有频率，当声波的频率接近这些频率时要发生能量交换，使声能耗散。能量交换的过程都有滞后现象。,三、声波的传播特性,-,79,例8,点声源在空气相对湿度20%、气温20下辐射噪声，已知：距声源20m处的500Hz和4000Hz的声压级均为100dB，问120m、800m处两频率的声压级各位多少？,三、声波的传播特性,声压衰减常数dB/m,-,80,地面吸收的附加衰减Ag,当地面是非刚性表面时：地面吸收将会对声传播产生附加衰减，但短距离（30-50m）其衰减可以忽略，而在70m以上应予以考虑。声波在厚的草地上面或穿过灌木丛传播时:在频率为1000Hz时的附加衰减较大，可高达25dB/100m。附加衰减量的近似计算公式为：,三、声波的传播特性,声波的频率，Hz,传播距离，m,-,81,地面吸收的附加衰减Ag,声波穿过树木或者森林时，不同树林的衰减相差很大，在1000赫兹时：浓密的常绿树树冠23dB100m地面上稀疏的树干3dB100m各种树林平均的附加衰减大致为：,三、声波的传播特性,-,82,声屏障衰减Ab,当声源与接收点之间存在密实材料形成的障碍物时会产生显著的附加衰减，这样的障碍物称为声屏障。,三、声波的传播特性,-,83,声屏障衰减Ab,声波遇到屏障时会产生反射、透射和衍射三种传播现象。屏障的作用：阻挡直达声的传播隔绝透射声并使衍射声有足够的衰减声屏障的附加衰减与声源及接收点相对屏障的位置、声屏障的高度及结构以及声波的频率密切相关。,三、声波的传播特性,-,84,气象条件的影响Am,雨、雪、露等对声波的散射会引起声能的衰减。但这种因素引起的衰减量很小，大约每1000m衰减不到0.5dB，因此可以忽略不计。风和温度梯度对声波传播的影响很大。,三、声波的传播特性,-,85,Chapter2声学基础知识,声音的