第三章 声和超声课件

ch3声和超声2009第三章

声和超声ch3声和超声2009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

ch3声和超声2009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.SIL＝0dB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

f＝c／λ中哪个物理量改变？波源动人不动，相当于f＝c／λ中哪个物理量改变？ch3声和超声2009

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

>20000Hz——超声波；

<20Hz——次声波。ch3声和超声2009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。ch3声和超声20094.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ch3声和超声2009

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(SoundPressure)

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。ch3声和超声2009瞬时值幅值有效值ch3声和超声2009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；ch3声和超声20092、声阻（acousticalimpedance）（1）定义：

Pm=

cVmZ=

c，单位：瑞利（N·S·m-3）

(V=IR)ΔZ↑→αir↑（2）强度反射系数ch3声和超声20093、声强（soundintensity）定义:

能流密度单位：瓦／米2(声音的传播是能量的传播过程)ch3声和超声2009声强、声压的关系：声强(soundintensity)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。ch3声和超声2009同一媒质中10-12w/m2

I1w/m2

ch3声和超声2009(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(SoundIntensitylevel，SIL)ch3声和超声2009——以对数标度度量声强等级的物理量(以

I0＝10-12w/m2的1000Hz的纯音为参考声强)一、声强级(SoundIntensitylevel，SIL)定义：ch3声和超声2009引起听觉的最小声强——听阈（thresholdofaudibility）

I0＝10-12w/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：SIL＝0dB痛阈：SIL＝120dB

引起痛觉的声强——痛阈（thresholdoffeeling）

I＝1w/m2听阈与痛阈是以1000Hz的纯音为标准ch3声和超声2009【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】ch3声和超声2009例2：有若干个相同的喇叭，每只声强为10-11W/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：ch3声和超声2009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。ch3声和超声2009

(P0＝2×10-5Pa,空气中1000Hz纯音听阈的声压)

二、声压级(SoundPressurelevel，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。ch3声和超声2009三、响度级(Loudnesslevel)

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10-12w/m2

I1w/m2

20HZ

f

20000HZch3声和超声2009声强级（dB）听阈ch3声和超声20090方曲线为听阈曲线120方曲线为痛阈曲线ch3声和超声2009

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。ch3声和超声2009四、听力曲线参考声强：正常人的听阈值ch3声和超声2009

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。ch3声和超声2009§3多普勒效应(DopplerEffect)

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。ch3声和超声20091.vS＝0，vO≠0，O→S运动：

观察者每秒接收到的波数为：

即观察者接受到的频率：ch3声和超声20092.vO=0，vS≠O，S→O运动：

ch3声和超声2009

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↓。ch3声和超声2009§3超声波（UltrasonicWave）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）ch3声和超声2009二、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。ch3声和超声2009四、超声波在医学上的应用（超声诊断仪）ch3声和超声2009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）ch3声和超声2009几种不同功能的超声诊断仪：

1.A型超声诊断仪ch3声和超声2009

2.B型超声诊断仪ch3声和超声2009

3.M型超声诊断仪屏幕显示ch3声和超声20094.多普勒超声诊断仪（D型)ch3声和超声2009ch3声和超声2009

本章小结1.声波：20Hz~20000Hz

2.声压

3.声阻Z＝ρc（瑞利）

4.强度反射系数

ΔZ↑→αir↑，反射波越强。ch3声和超声20095.声强

6.声强级

I0＝10-12w/m2（1000Hz的纯音）7.声压级ch3声和超声20098.响度级＝1000Hz