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文档简介

1、,动画, 体积元:dV = dxdydz, 声压p随位置x而变化,体积元右侧压强: p + p0+dp,体积元左侧压强: p + p0,声压p改变量:, 在x方向合力F为,体积元的质量:,体积元在F作用力下沿x方向的加速度为:,由牛顿第二定律得:,连续性方程(v-),在单位时间内介质从左侧面流入体积元的质量为,在单位时间内介质从右侧面流入体积元的质量为,在单位时间内由x方向流动而产生的质量流动差为,在y、z方向分别为,根据质量守恒定律,单位时间内在该体积元中质量的增加量应当等于流入体积元的净质量,矢量形式为:,-单位时间内体积元内介质密度的增量,?,声波过程为等熵绝热过程:在声波通过体积元时,

2、其体积压缩或膨胀过程的周期比热传导需要的时间短得多,来不及热交换。,物态方程(P-),在声波作用下介质产生疏密相间的变化,因此介质的密度和压强都发生了变化,即介质的状态发生了变化。,一般流体介质,压强p是密度和温度T的函数,绝热条件仅为密度的函数,即p()。,由于压力和密度变化很小,因此由泰勒级数展开得到,+高阶小量,式中,前一项为入射波;后一相为反射波。 k为波数( ); A、B由边界条件决定的积分常数。,若声波沿x方向传播,而在yz平面上各点的振幅和相位均相同,则为平面波,其波动方程为,其通解为:,单位体积传播的声能量,单位时间内在该点给定方向通过垂直此方向单位面积上的能量,(平面波),室

3、内声波的波动方程为,矩形房间,若室内声场源的频率为f,室内任一点的速度势,式中, Nx、Ny、Nz为任意正整数,Lx、Ly、Lz是房间各边的长度。,若用声压p、质点速度v表征室内声场,则它们与速度势的关系为:,驻波:频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的 两列波叠加后形成的波,其波形不向前推进。,简正频率:声波沿四壁环绕房间或在任意两相对墙壁之间传播,若角度选择合适,形成驻波,每个驻波就是房间的一个简正方式,其对应的频率。,第N次简正振动的频率fN为,房间内的总吸声量A和平均吸声系数,m空气的声能衰变常数(m-1),行波:某一物理量的空间分布形态随着时间的推移振幅不变的情况下向一定的方

4、向行进(不断向前推进所)形成、传播方向为无限。 波阵面:空间行波在同一时刻由相位相同的各点构成的轨迹曲面。 球面波:指波阵面为同心球面的波。 柱面波:指波阵面为同轴柱面的波。 平面波:指波阵面为平面的波。,吸声材料的吸声原因: 当声波入射到多孔、透气或纤维状材料时,声波则会进入材料并引起材料空隙中的空气和纤维发生振动,由于摩擦和粘滞性阻力及材料导热作用,一部分声能转化为热能而耗散掉。 吸声材料的吸声性能: 用吸声系数和声阻抗ZA表征, 的大小,除受材料本身性质有关外,还与材料安装方式、声波的频率及入射角等因素有关。 吸声材料的吸声系数大于0.2。,吸声材料的种类,无机纤维吸声材料 玻璃丝、玻璃

5、棉、岩棉、矿渣棉及其制品。 泡沫塑料类吸声材料 氨基甲酸酯、脲醛泡沫塑料等 有机纤维类吸声材料 棉、麻等,例如隔音窗帘等。,-汽车发动机舱隔音材料;隔热材料,如电阻炉。,一定的吸声材料结合适当的吸声结构,能起到满意的吸声效果,以达到消除或减弱噪声污染的目的。 为了克服多孔材料在低频时吸声性能的不足,常采用一定的吸声结构: 如薄板共振吸声、微穿孔板共振吸声及空间吸声体等。,动画,传播损失,扩展损失: 声信号从声源向外扩展时有规则地减弱的几何效应,它随距离的对数而变化。 衰减损失: 吸收、散射和声能漏出声道的效应,它随距离的对数而变化。,若放置一个很小的声源在均匀、无边界、无损失的介质中,由于声源

6、辐射的功率在各个方向上相等,则在围绕声源的球面上声能均匀分布,由于已假设介质中无损失,则穿过半径为r1和r2球面的声功率P相等,而P等于声强I乘以球面积,若以r1为单位长度,则距离r2处的传播损失TL为,球面扩展,声强随距离的平方减小,球面扩展引起的损失随距离的平方而增加。,柱面扩展,当声波在具有相互平行的上边界和下边界平面之间传播时,声波不能穿过边界平面,声源辐射的功率是分布在一个个圆柱面上,其半径等于距离r,高度H等于上下边界平面之间的距离,在距离r1和r2处穿过柱面的声功率,若以r1为单位长度,则距离r2处的传播损失TL为,脉冲型声波传播,脉冲声源发出的信号会随时间而扩展,若该时间扩展正

7、比于距离,则声强随距离的反三次方而衰减,时间扩展引起的损失为,衰减损失:,吸收 设声波在某一距离下声强为I,传过小距离增量dx,其声强损失dI,对数吸收系数, 由于吸收,每传播1千米,声强衰减dB,海水中声吸收的三种效应,切变粘滞性效应 体积粘滞性效应 在100 kHz以下,海水中MgSO4分子的离子驰豫引起的吸收,吸收系数与频率的关系,吸收系数与压强的关系,频率低于5 kHz时,,式中,S是含盐率,,驰豫频率,压电体通过压电效应转化的能量与输入 压电体的总能量的比值。,压电材料,压电效应:当对(石英)晶体在某些特定方向上施加压力或拉力时,晶体的一些对应的表面上分别出现正、负束缚电荷,其电荷密度与施力

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