声学原理及声学测试

1、声音的基本原理和声音测量的概要、第一部分声音的基本问题、第二部分声音测量、第一部分声音的基本问题、第一部分声音的基本问题、第二部分声音的基本问题、第一部分声音的基本问题7、行波和驻波8、远场和近场9、传播波和渐逝波， 波导和单纯波10、瑞利波、乐福波、斯通利波11、亥姆霍兹谐振器、多普勒效应、第一部分音响的基本问题1 .音响测定的分类、难点2、换能器、麦克风、测定器3、混响室、消音室测定材料性能4、音响管测定材料性能5、应用类和外场测定6、 作用的空气振动，振动频率为2020000Hz时，作用于人的耳鼓膜所产生的感觉称为声音。 低于次声波，高于超声波。 波动源质点的振动通过弹性介质中的弹力传播

2、振动，形成机械波。 波动(wave ) (或行波)是振动状态的传播，是能量的传播，而不是质点的传播。 1、声音和声音和振动，在不同距离的压力变化，中央水平线表示空气处于正常大气压，起伏曲线表示声波通过时压力的增加和减少，即增加或减少的大气压。 在中等大小的声音中，这种压力变化只是普通大气压的1%。 超声波、*超声波：频率高，波长短，取向传播性好，透射性好，在液体、固体中传播时，衰减小，能量高。 随着定位、测距、探伤、显影、激光全息的发展，声全息也日益发展，在地质、医学等领域具有重大意义的能量集中，可用于切削、焊接、钻头、清洗机零件，也可用于处理种子和催化剂。 特征、用途、超声波的传播速度对介质

3、的密度、浓度、成分、温度、压力的变化敏感。 用这些可以间接地测量其他物理量。 这种非音量的音响测量法具有测量精度高、速度快的优点，频率在10-420 Hz之间的机械波听不到。 大气湍流、火山爆发、地震、陨石着陆、雷击、磁暴等大规模自然活动会产生次声波，是研究地球、海洋、大气等大规模运动的有力工具。 特征1、用途、衰减极小，因此具有远距离传播的特征。特征2、二次声波：，音响基础，海洋学，电工和化学工业，机械，工学，建筑，工学，地球和大气物理，医学，生理学，心理学，语音音乐，性能，艺术，室内，音响，剧场，音质，音乐律，乐器，听觉，振动，冲击，噪音，地震学，地震学生物、音响、心理、音响、通信水音、学

4、、电气音响、声音和超、音响工学、艺术、工学、地学、生命科学、2、音响分类和研究内容、音响研究范围广，大致分为大气音响、水音、电气音响、超音响、建筑音响、音乐音响、语言音响、心理音响、生理音响等的物理音响和理论音响研究各种机械振动的原理和声波的收发、变送器。 近年来，非线性音响也备受关注。 音乐音响为研究各种乐器制作过程中定音、音和音色机制的人们提供各种舒适的乐器提供理论指导。 水声是现代音响设计和海洋开发的技术基础。 军事上使用的音响设备和海洋开发中使用的地震探测设备、断面器等是利用水声技术开发的。 语言音响和生理音响研究人对发音和声音的感觉。 随着现代信息科学的发展，语言合成是语言认识的理论

5、迅速发展。 人机对话系统已成为研究的热点。 生理音响的研究和心理音响为环境噪声的评价和噪声控制标准提供了基础。 建筑音响也为现代大型剧场和大会堂的设计提供音响指导的城市噪音控制提供了标准。 噪音和振动的研究还是与防卫密切相关的课题。 火箭、导弹飞行时的振动及其控制一直是测量它们整体性能的重要指标。 电声的发展与现代通信技术密切相关。 收音机和日常生活中使用的各种高音质音响设备对丰富人们的文化生活起着越来越大的作用。 超声波及其应用是近代音响发展最快的新兴分支。 超声波无损检测、超声波诊断、超声波医疗在工业和生活方面已经起到了作用。 1 .频率声源在一秒钟内振动的次数称为频率，单位记为Hz。 2

6、 .波长沿着声波的传播方向，振动的一个周期传播的距离，或者在波形上相位相同的相邻的两个点间的距离称为波长，用表示，单位为m。 3 .声速在一秒钟内传播声波的距离称为声波速度，简称为音速，标记为c，单位为m/s。 3、声波的物理特性和测量3 .声功率(w )声功率是指单位时间内声波通过垂直于传播方向的某特定面积的声能量。 在噪音监测中，声音功率是音源的总声音功率，单位是w。 4 .声音强度(I )声音强度是指单位时间内声波通过与声波的传播方向垂直的单位面积的声音能量，单位为W/s2。 5 .声压(p )声压是声波的存在引起的压力附加价值。 声波是空气分子指向、有节奏的运动。 声压的单位是PS。

7、3、声波的物理特性和测量，6 .分贝是指两个相同的物理量(例如A1和A0 )的比取以10为底的对数，并乘以10 (或20 )。 分贝符号是“dB”，这是无量纲的，是噪声测量中的重要参数。 上式中的A0是基准量(或参考量)，A1是被测量量。 被测量量和基准量的比取对数，该对数值被称为被测量量的“级”，即在对数标度的情况下，得到表示被测量量比基准量高多少的比。3、声波的物理特性和测量值、声音功率等级用LW表示，式中： LW声音功率等级，dB； W声音功率，w；7 .语音功率水平、语音功率水平中经常使用的LI，公式中： LI语音功率水平，dB； I声音强烈，W/m2； I0基准音很强。8 .声压级，

8、9 .声压级，声压级一般用Lp表示，公式中： Lp声压级，dB； p声压、Pa； p0基准声压。 空气中p0规定为210-5Pa，这个值是正常青年耳朵听到的1000Hz纯音的声压值。用水摄取110-6Pa。 将、频谱分成几个频带，将各个频带作为一个频带，用直方图来表示。 N=1:个八度，八度N=1/3:的三分之一八度N=1/12:的十二分之一八度。 中心频率：带宽：10 .八度，八度，最常用的中心频率值(fm )，和上下截止频率。平面、凸曲面和凹曲面形成的反射声线和波面的比较。 与平坦的反射面相比凸曲面反射音的强度弱，凹曲面反射音的强度强。 4、声波的反射、吸收、折射、散射、衍射、声波在传播过

9、程中，遇到不同介质的界面时，也会发生折射，改变声波的传播方向。 即使在空气中传播，根据距离地面的高度存在的气温的变化，声波的传播方向也发生变化。 衍射是声波绕过屏障弯曲的能力。 声波进入影响区的程度与波长和势垒的相对尺度有关。 两种情况下声波的频率都相同，根据反射板的宽度从反射波分离的衍射波能量也不同。 相对于规定频率的声音，小比例的反射板的反射能力小。(a )频率为100Hz声音的定向反射，声音的波长(3.4m )远远大于表面不规则性(b )频率为1kHz的声音的漫反射，声音的波长(0.34m )相当于表面不规则的尺度(c )频率为10kHz的声音的定向反射，声音的波长(0.00 ) 声波传

10、播的过程中，遇到表面有凹凸变化的反射面时，被分解成较小的比较弱的反射声波的现象称为扩散反射。 声波在空气中传播时，由于振动的空气质点之间的摩擦，声音能的一部分变成热能，通常被称为空气吸收声音能。 高频吸收多，低频吸收少。 声波的吸收，声波投射到材料和部件上而产生的声音的吸收取决于材料和其表面的状况、结构等。 材料的吸音效率是用对某频率的吸音系数来测定的。 材料吸音效率是用对某一频率的吸音系数测定的。 声波一入射到建筑材料和建筑部件上，除了反射、吸收的能量之外，一部分声学能量还会透过建筑部件传播到相反的空间。 声波的透过，波面和音线，音源向所有方向放射音响能量，在某个时刻波动到达的各点的轨迹面。

11、 称为波面。 波振面的形状：点音源球面波线音源圆柱波面音源平面波、5、平面波、圆柱波和球面波、稳态平面波、稳态球面波、噪声的重叠声音能量可以代数地相加，如果将两个音源的声音功率分别设为W1和W2，则总声功率另一方面，设2个音源的某点的声音强度为I1和I2时，重叠的总声音的强度I合计=I1 I2。 声压不能直接相加。 6、噪音和噪音的尺度，人们生活和工作不需要的声音称为噪音。 1、响度和响度级别的响度是人的耳朵从声音的轻到影响的强度级别的概念，响度的单位是“宋”，1宋的定义是声压级别40dB，频率1000Hz，从听众之前的平面波形的强度。 另一个声音听起来比这个大n倍，声音的音量就变成n宋。 另

12、外，定义1000Hz纯音的声压级的分贝值是响度级的数值，当将1000Hz纯音的强度与该声音同样地调整时，其他频率的声音被设定为1000Hz纯音的声压级分贝值。 响度级的单位被称为“方”。 响度曲线(也称为ISO等响度曲线)，响度级别和响度级别的关系根据大量的实验得到，响度级别每改变10平方，响度就变成2倍或一半。 或者，和响度级别的合成不能直接相加，响度可以相加。 计权音级、a计权音级是模拟人耳对55dB以下的低强度噪声的频率特性。 b计量权水平是模拟5585dB的中强度噪音的频率特性。 c计数权电平是模拟高强度噪声的频率特性。d计量权水平是噪声参数的模拟，专用于飞机噪声的测量。图a、b、c、

13、d的计权特性曲线、3、等效连续音级、等效连续音级是用噪声能量、时间平均方法来评价噪声对人的影响的问题，即等效连续音级、符号“Leq”或“LAeq，t”。 式中： LpA某时刻t的瞬时a音级、dB； T 中规定的测量时间，s。 数据符合正态分布时，可以用以下的近似式计算：L10，L50， L90是累积百分音水平，在L10测定时间内，超过10%的时间的噪音水平被定义为相当于噪音的平均峰值.在L50测定时间内，超过50%的时间的噪音水平在相当于噪音的平均值的L90测定时间内，90%的时间36、驻波的形成、7、行波和驻波、二驻波方程式、正方向、负方向、驻波方程式、(1)振幅因x而异，无论时间如何，相邻

14、的腹(节)间隔、相邻的腹和节间隔、x、y、边界面上出现节还是出现腹，取决于介质的性质波疏介质，波密介质，介质分类，41，声压振幅为：8，近场和远场，42，当时，声压有一些极大值和极小值。 其原因是，音源表面上的各点源向轴线上的某点放射的声压，由于波程差(相位差)不同，所以相同的相位有时重叠而增强，相反有时相互抵消而减弱，因此在靠近音源的地方出现几个最大值和最小值。 从最后声压的最大值到音源的距离是近场区。 取决于音源的大小和声波的波长。 当时，声压随着距离的增加单调衰减，这个范围是远视野区。 (a )近场区、声压具有最小值声压具有最大值，此时，从近场区的声源到近场区的声压分布非常复杂，极大值和

15、极小值多次出现。 因此，当近场存在缺陷时，其反射波非常不规则，缺陷的辨认非常困难。 当时，b )远视野区处于声场，时的区域为远视野区。 在远视野区，声压随着距离的增加而减少。 音源轴上的距离为()，声压的最大值为：研究波导在有限空间的波动传播，一个或两个方向的尺度大，其中声波在管路上传播的音响问题例：管状乐器、听诊器、喇叭、管路噪音和消音海洋、井孔、9、波导和单纯波、传播波、渐逝波， 最简单的声波导的两个平行刚性界面波动方程式的边界条件、平面波、音速为c高阶模，频率色散关系，频率km为实数，传播模式km为虚数，衰减模式为频率，矩形声波导，直角坐标系、和截止频率，其简单频率的计算公式如下：瑞利波

16、： 1887 这种面波分布在自由界面上，或者成为表层稀疏的被复层。 如果表面完全是“自由”，瑞利波的速度与频率无关，即不存在频率分散现象。 如果介质表面存在非弹性稀疏的层，则考虑到层的要素，求出的瑞利波是分散的。 计算显示，瑞利分为p波成分和SV波成分，无SH波成分。 10、瑞利波、乐福波、斯通利波、52、乐福波：介质表面发生低速霸层，及其与下介质的界面。 这是SH波，有频散现象。 斯通利波：发生在两个不同的弹性媒体边界附近。 其性质接近瑞雷面波，但有频散现象。 二、瑞利波的形成和传播特征1、瑞利波的形成、瑞利波存在的物理模型为半无限弹性空间，上部为空气，下部为弹性系数的介质，使xoy平面与自由面重叠，z轴与自由面垂直向下。 只研究xoz平面内的二维问题。引用位移矢量的两个比特函数(标量比特和向量比特)表达式。 当将上式代入波动方程式：常微分方程式中的上式的解很明显，因为面波只存在于界面附近，不能随着z的增大而增大，所以第一项的正指数不成立，因此得到比特函数方程式：从比特函数方程式得到弹性位移的x，z方向的位移可以求出w :根据边界条件，自由表面上部区域没有介质(空气)，该面两侧的介质放松接触，应该不使用位移连续条件，考虑应力边界条件，如果自由面上的应力为零，则自由面的应力边界条件可以将位移函数代入应力