第11次课声学基础知识
二、绕射
1、定义:当声波遇到墙面或 其它物体时,部分声波能够绕 过障碍物的边缘前进,这种现 象称为绕射。 2、绕射的条件:绕射与障碍 物的大小及声波的波长的比值 有关,频率越高,越不容易产 生绕射,因而传播的方向性较 强。
(房间里也可听到屋外汽车 的声音)
绕射
声波产生绕射的条件是:l<5λ 式中,l为障碍物的尺度,λ为声波的波长。 当障碍物的尺度在5λ~10λ范围内时,声波 仍有一些绕射,但只限于局部范围,并且 会产生明显的声影区;若障碍物的尺度接 近30λ,则声波几乎完全被遮挡。
第二节 声波传播的状态
一、反射 定义:声波在传播过程中碰到坚硬的物体, 一部分声波的传播方向改变,这就是反射 现象。反射角与入射角相等,另外有一部 分声波将透过物体继续前进。
上述情况是规则反射。波长很短的声波 在传播过程中碰到凹凸不平的表面,会 发生乱反射(散射);波长较长的声波 不会发生乱反射。
4、声功率 声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。 在噪声检测中,声功率指的是声源总声功率。单位 为,W 声功率与声强的关系为:I=W/S S—声波垂直通过的面积,㎡ 声功率与声压的关系为: W=(P^2*S)/(ρc), P^2=I*ρ*c S—声波垂直通过的面积,㎡ ρc——媒质的特性抗阻,单位为瑞利, 即帕*秒/米(Pa*s/m)
声波在不同的媒质中其传播速度是不同 的,媒质密度越大,则传播速度越快, 比如声音在海水里的传播速度是空气中 传播速度的五倍。频率(f ,Hz) ;周 期(T,s) ,T=1/f ;波长(λ,m) , λ= c /f 。
三、声压、声压级、声强级、声功率级 1、声压:有声音存在时,大气压强会有微弱 的起伏变化,我们将此压强的变化量称为 声压,以p表示,单位为Pa 1Pa=1N/m2
声功率级:声功率与基准声功率之比取以10为 底的对数乘以10,用Lw表示,单位为dB。
W 声功率级: LW 10lg W0
W0
——基准声功率值 1×10-12W
四.声音在户外的传播
1. 点声源随距离的衰减(少量音箱) 在点声源向自由空间辐射声能的条件 下,距声源r米处声压级与声功率级的关系 为:
振动时,振动体对周围相邻媒质产生扰动,
而被扰动的媒质又会对它的外围相邻媒质产
生扰动,这种扰动的不断传递就是声音产生
与传播的基本机理。
存在着声波的空间称为声 场。声场中能够传递上述 扰动的媒质称为声场媒质。
二、声速(c) 、频率(f ) 、周期(T) 、波长(λ)
声音在媒质中的传播速度称为声速 (c,m/s) 。 0℃时,1个大气压空气,c=331.5m/s, 室温下( 15℃时), c≈334m/s。
第二章 声学基础知识
本节教学目标
1.了解声音的产生及基本特征; 2.掌握声压、声压级、声强、声功率的概念; 3.了解人耳的听觉特性和声音的传播状态。
现实世界是声音的世界。我们会听 到各种各样的声音:歌声、说话声、乐 器声、噪声等等,且不但能感觉到声音 的强度、音调和音色,而且还能感觉出 声源的方向和距离,即空间印象感—— 立体感。本章将介绍声学基础知识。
LP LW 20lg r 11
距离每增加一倍,声压级降低6dB。
2. 线声源随距离的衰减(多只音响组合线阵) 无限长线声源的声压级:每增加一倍,声压级降低3dB;
3. 面声源随距离的衰减
观测点与声源的距离较近,声能没有 衰减;当距离较远时,声压级降低的数值 为3-6dB。
人耳可听阈——人耳刚刚能感受 到声音。 P0=2×10-5Pa I0=1×10-12W/m2 人耳疼痛阈——人耳感到痛的声压。
P=20Pa
I=1W/m2
2、声压级
人耳能听到的最小声压和能忍受的最大声压相 差很大,达到100万倍以上。为了讨论方便,同时 实验证明,人耳对声音强弱的感觉是与声压的对 数成正比的,这就是著名的韦伯定律.因此引入 声压级(SPL或Lr)的概念,单位为分贝(dB). 定义为:声压与基准声压之比取以10为底的对数乘 以20,用Lp表示,单位为dB。 Lp=20lg(P/P0) P为被指定的声压; P0可听阈值 2×10-5Pa (基准声压值)
3、声强级1
单位时间内通过与指定方向垂直的媒质 单位面积的声能量称为声强,用I表示. 单位:W/m2 声强级:声强与基准声强之比取以10为底的 对数乘以10,用LI表示,单位为dB。
声强级:
I LI 10lg I0
I 0 ——基准声强值 1×10-12W/m2
声压与声强的比较
声强和声压都可以表示声场中声音的 大小。但声强指的是单位面积上穿过的声 能,而声压是单位面积上的力。在实际使 用中,声强不易直接测试,但通常可以用 测得的声压来换算。声强与声压的平方成 正比。
4 3 5 Pa102 2
由表可知,自然界可能出现的各种声源中,其声压的大小 是十分悬殊的,大小之间可以相差上亿倍。 声源名称 声压(Pa ) 声压级(dB) 正常人耳能听到的最 弱声音 郊区静夜 耳语 相隔1米处讲话 高声讲话 织布车间 柴油机 喷气机起飞 导弹发射 核爆炸 2×10-5 2×10-4 2×10-3 2×10-2 0.2 2 20 200 2000 20000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
第一节 一、声音的产生
声音的基本特点
声音是由机械振动产生的。当一物体 振动时,会激励它周围的媒质发生振动。 若媒质具有压缩性,则在媒质的相互作用 下,周围的媒质就产生了交替的压缩和膨 胀,并且逐渐向外传播。因此,凡是具有 强性的物质,如气体、水、钢铁、混凝土 等强性物质,都能传播声波。
声音是一种波动现象。当声源(机械振动源)
声波的吸收
当声波穿过墙壁传播时,由于空气微粒遇 到摩擦,墙壁所吸收的声能被转化为热能。 在正常情况下,这种热量是非常小的,因 为一般声音中所含的能量是微乎其微的。 地毯、布帘、玻璃纤维及普通的吸声方砖 等纤维状的材料有较高的吸声能力,这是 因为声音要在纤维和小孔中进行多次反射, 而每一次反射都要引起能量的消耗。