– 苍蝇振翅频率 500-600Hz
• 人耳不可闻
– 次声 f<20Hz subsonic 蝴蝶振翅频率 5-6Hz – 超声f>20000Hz supersonic
• 常见频率划分
– 低，低频声 f<500Hz，中频声 500<f<2000Hz – 高频声 f>2000Hz
声音的基本计量
• 波长l：声波传播过程中两个相邻的同相位 点的空间距离 • 声速c：声波在介质中传播的速度 c fl
prms
1 T 2 p (t )dt T 0
prms
pmax 2
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 声压p随空间位置、时间而变化 声波波动方程：建立声压和空间位置以及时间 之间的联系，用数学工具表示出来 几个假设：
1. 声传播过程没有能量损耗 2. 媒质静态压强和密度均为常数 3. 声传播过程是绝热过程
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 牛顿第二定律 质量守恒定律 物态方程
p0+p F s dx x x+dx
2
ma F
p0+p+dp F+dF
p 1 p 2 2 2 x c t
2
du sdx sdp dt p dp dx x du p sdx s dx dt x du p dt x
2.1 波动方程和声的基本性质
• 理想介质中的声波波动方程 • 声波与声源：平面波，球面波和柱面波， 球面声源，声偶极子，线声源，面声源
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• 声场field：声传播经过的媒质空间 • 声传播：声波对于整个媒质来说出现了稠 密和稀疏状态的交替变化的现象 • 声波sound wave：声场空间内媒质的状态随 时间的扰动量变化和传递，如果该变化为 时间的谐波函数形式，则称为简谐声波
r1 r s1
r2

l
s2
2.1.2 声波与声源
• • 柱面波：波阵面是同轴的圆柱面；列车、潜艇 的声辐射近似为柱面波 远场：某点距离声源的距离远大于声波波长
1 p 1 2 p (r ) 2 2 r r r c t
p(r , t ) p A 2 j (t kr ) e kr
2.1.1理想介质中的声场波动方程
du p 0 dt x
p0+p F s dx x x+dx p0+p+dp F+dF
u u Ae
j (t kx )
du ju dt
p 0 ju x
1 p u 0 j x
测某点邻近两点声压，求该点的运动速度，声强测试的理论基础
p( x, t ) p Ae j (t kx )
声波波数k

c
声压幅值p A ua c，不随距离变化
媒质特性阻抗c
2.1.2 声波与声源
• 球面波：波长小很多，或测点 离声源很远
•
2 p 2 p 1 2 p 2 2 2 r r r c t
2.1.2 声波与声源
• • • 波阵面：声传播过程中，运动状态在某瞬时完 全相同的媒质质点形成的面 用波阵面来描述声波在空间的传播，据此将声 波分为平面波、球面波和柱面波 声源：能产生声音的振动物体
2.1.2 声波与声源
• 平面波：波阵面是垂直于传播方向的一系列平 面，一维数学问题
2 p 1 2 p 2 2 2 x c t
第一章 振动理论基础
• • • • • 引言 单自由度系统 多自由系统 连续系统振动 随机振动分析基础
第二章 声学理论基础
• • • • • 引言 波动方程与声的基本性质 声的传播与结构声辐射 声阻抗、声功率、声强 噪声及其控制技术简介
acoustics
声音的基本计量
• 频率f：每秒振动次数(赫兹) • 人耳可闻：20~20000Hz
c
频率 100
E

c RT
波长
c 20.05 T
说明
3.4 0.77
0.34 0.085
声学工程中一般的下限频率 乐音中的标准音
标准参考频率 钢琴最高阶音
440
1000 4000
声音的产生和传播
• 声音是由物体的振动而产生的，该振动的物体 叫做声源 • 振动的传播称为波动，声波就是通过中间媒质 传播的振动，中间媒质可以是液体、气体或固 体。 • 声波传播的空间称为声场，传播的速度即为声 速，声速取决于媒质的弹性和密度。声在液体 和固体中传播速度比气体中快很多 • 声音振动一个周期传播的距离为波长
p A j (t kr ) p(r , t ) e r
声压幅值pA随声源面积增加而增大 声压幅值pA随传播距离增加而减小
2.1.2 声波与声源
• 线声源：声源结构呈线状或类似线状，例如列 车、车队
R
wc p ( 2 1 ) 2h
2
h
1
2
当h远大于线声源长度时，可视为点声源
声压幅值p A与距离的平方根成反比
2.1.2 声波与声源
• 声偶极子：距离很近的两个点声源，振动幅值 相同，相位相反
p A j (t kr ) p(r , t ) e r
p A j (t kr1 ) p A j (t kr2 ) p e e r1 r2
kpAl j (t kr ) pj cos e r
汽车振动与噪声控制 Control of Vibration and Noise in Road Vehicles
2012.秋
内容安排
• 理论基础：振动、声学 • 各总成振动分析：发动机、动力传动、转向 系、平顺性 • 各总成噪声控制：发动机动力总成、底盘、 车身及整车 • 振动控制的基本原理和方法：振动测量，振 动隔离 • 噪声控制的基本原理和方法：控噪基本途径、 吸声、隔声，减振与隔振降噪、阻尼降噪
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 声场特性用声压p、质点速度u、密度r描述 声压sound pressure：静态大气压为p0，声传播干 扰后的压强为pd，引起的压强变化量为 p(N/m2) 声压的强弱是有声压的有效值(root mean square) 决定的，声学仪器测量声压为有效值