声和超声课件

1、声和超声课件第三章第三章 声和超声声和超声Sound and ultrasonic sound 声和超声课件 声和超声课件思考题：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？声和超声课件 声波声波能引起人听觉的机械波，能引起人听觉的机械波， 通常称声音。通常称声音。机械波频率：机械波频率：20Hz 20000Hz声波声波 2

2、0000 Hz超声波；超声波； c液液c气气；2. 传播速度：与媒质的性质和温度有传播速度：与媒质的性质和温度有 关，与频率无关；关，与频率无关；声和超声课件 声压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。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。声和超声课件2)(coscxtcAPmmcVcAP2mePP 瞬时值幅值有效值声和超声课件mmcAVcAPcxtcAP2)(cosmmcVcAPcxtcAP)32)(cos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；声和超声课件2、声

3、阻（acoustical impedance） （1） 定义： Pm = c Vm Z=c，单位：瑞利（NSm-3） 21212)(ZZZZir声和超声课件3、声、声 强（强（sound intensity）定义: 2221cAI 能流密度 单位：瓦米2(声音的传播是能量的传播过程声音的传播是能量的传播过程)声和超声课件cPcAIe22221声声 强、声压的关系：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。 声和超声课件cPcAIe2222122121)(PPII10-12 w/m2 I 1 w

4、/m2 声和超声课件 (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。)一、声强级声强级(Sound Intensity level，SIL)声和超声课件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)(log10010dBIISIL 一、声强级声强级(Sound Intensity level，SIL)声和超声课件引起听觉的最小声强引起听觉的最小声强听阈（听阈（threshold of audibility） I010-12 w/m2 (0dB既不是听不见也不是声强为既不是听不见也不是声强为0；分贝不能代数加

5、减；分贝不能代数加减)听阈： SIL0dB痛阈： SIL120dB 引起痛觉的声强引起痛觉的声强痛阈（threshold of feeling） I1 w/m2听阈与痛阈是以听阈与痛阈是以 1000 Hz 的纯音为标准的纯音为标准声和超声课件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】【解】)(10301. 3100dB0102log10II2log10log1010010II声和超声课件例例2：有若干个相同的喇叭，每只声强为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，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声

6、强级差，多少只喇叭是一只喇叭的声强级的三倍。强级的三倍。)(3lg101010log1010103log10121110121110dbooIIInI1010log103log10解：解：100)(20IIn声和超声课件例例3 3：80db80db的声波，其能流密度是多的声波，其能流密度是多少？单位时间内垂直通过单位面积少？单位时间内垂直通过单位面积上的平均能量是多少？上的平均能量是多少？24010/10log1080mwIII2120/10mwI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。 声和超声课件 (P0210-5 Pa, 空气中

7、1000Hz 纯音 听阈的声压) )(log20010dBPPSPL二、声压级二、声压级(Sound Pressure level，SPL) 待测声波和参考声波相对于同一媒待测声波和参考声波相对于同一媒质时，声强级质时，声强级(SIL)与声压级与声压级(SPL)相同。相同。声和超声课件三、响度级三、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）的量值听野听野10-12 w/m2 I 1 w/m2 20 HZ f 20000 HZ声和超声课件声强级声强级（dB）声和超声课件dbHzdbHz6010007850同响

8、0 方曲线为听阈曲线方曲线为听阈曲线120 方曲线为痛阈曲线方曲线为痛阈曲线声和超声课件 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

9、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。蜜蜂发出的蜜蜂发出的“嗡嗡嗡嗡”声等。声等。 由于低频噪音在空气中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。传播速度较慢，对入耳的刺激不大，难被人发现。声和超声课件四、听力曲线参考声强：正常人的听阈值正常人的听阈值声和超声课件 听力曲线的 0 分贝表示某种频率声音的

10、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。声和超声课件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。声和超声课件1.vS0，vO0，OS运动：fcvccTvcvcf000ovc 观察者每秒接收到的波数为： 即观察者接受到的频率：声和超声课件2. vO=0，vSO， SO运动： fvcTvcTvcTTvSSSS)(ffsvccc声和超声课件 规律：观察者

11、运动，单位时间内接收波数规律：观察者运动，单位时间内接收波数 变化；波源运动，波长变化；变化；波源运动，波长变化；fvcvcfs03. 波源和观察者都运动 两者靠近两者靠近f；两者远离；两者远离f。声和超声课件 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）声和超声课件二、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。)21(22cAI 三、超声波对物质的作用 1.机械作用； 2.热作用； 3.空化作用。声和超声课件四、超声波在医学上的应用 （超声诊断仪）声和超声课件信号显示方式：幅度调制和辉度调制 诊断原理：超声波声阻不同的界面

12、回波(echo)幅度（辉度）声和超声课件几种不同功能的超声诊断仪：1. A 型超声诊断仪型超声诊断仪声和超声课件 2. B 型超声诊断仪型超声诊断仪声和超声课件 3. M 型超声诊断仪型超声诊断仪屏幕显示屏幕显示声和超声课件4. 多普勒超声诊断仪（多普勒超声诊断仪（D型型) 声和超声课件fcvcfcos0fvccf cos0fvcvfffdcoscos200 dffcvcos20声和超声课件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。mmcVcAP2)cxt (coscAP 2mePP 21212)(ZZZZir声和超声课件5.声强 6.声强级 I010-12 w/m2（1000 Hz 的纯音）7.声压级 )(log10010dbIISIL cPcAIe22221)(log20010dbPPS