聲學(xué)基本知識(shí)最新課件

1、聲學(xué)基本知識(shí)最新環(huán)境噪聲控制工程聲學(xué)基本知識(shí)最新Chapter 2 聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) o2.1 聲音的產(chǎn)生和傳播o2.2 聲波的描述o2.3 聲波的傳播特性o2.4 聲源的輻射特性聲學(xué)基本知識(shí)最新2.1聲音的產(chǎn)生和傳播物體的振動(dòng)是產(chǎn)生聲音的根源。 聲源：我們把產(chǎn)生聲音的振動(dòng)物體稱作聲源。聲學(xué)基本知識(shí)最新2.1.2 聲音的產(chǎn)生和傳播 聲波：這種向前推進(jìn)著的空氣振動(dòng)稱為聲波。聲場(chǎng)：有聲波傳播的空間叫聲場(chǎng)。聲音傳播的實(shí)質(zhì)：聲音傳播是指物體振動(dòng)形式的傳播。聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2 聲波的描述 o2.2.1 描述聲波的基本物理量o2.2.2 聲音的物理量度o2.2.3 聲波的類型聲學(xué)基本知識(shí)最新聲波的特性o聲

2、波的波動(dòng)性與光波的比較o聲波產(chǎn)生的條件媒質(zhì)慣性和彈性真空中能否傳播聲波？o橫波與縱波（固體有切變彈性）o聲波通過(guò)相鄰質(zhì)點(diǎn)間動(dòng)量傳遞來(lái)傳播能量，而不是物質(zhì)的遷移聲學(xué)基本知識(shí)最新聲學(xué)史話（聲的波動(dòng)性）o人雖然知道聲在空氣中傳播，但聲的本質(zhì)是什么還是眾說(shuō)紛壇，有人說(shuō)是波，有人說(shuō)是粒子，這和光學(xué)中的波動(dòng)說(shuō)和粒子說(shuō)的爭(zhēng)論一樣。o1687年牛頓在他的“原理”一書中對(duì)聲波作為彈性波推導(dǎo)了聲速的公式。但經(jīng)過(guò)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值有較大的誤差。原來(lái)牛頓認(rèn)為聲波傳播是個(gè)等溫過(guò)程，沒(méi)有考慮聲波變化較快，是個(gè)絕熱過(guò)程。o1816年拉普拉斯修改了牛頓的公式，把等溫壓縮系數(shù)換為絕熱壓縮系數(shù)，消除了理論和實(shí)驗(yàn)的差別。o通

3、過(guò)牛頓到拉普拉斯的工作，人們才最后確認(rèn)聲波是彈性波，奠定了經(jīng)典聲學(xué)的基礎(chǔ)。聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.1 描述聲波的基本物理量聲學(xué)基本知識(shí)最新線性聲波和非線性聲波線性聲波簡(jiǎn)諧振動(dòng)（位移與彈力成正比方向相反的振動(dòng)），正（余）弦函數(shù) 前提條件：質(zhì)點(diǎn)振速聲速 質(zhì)點(diǎn)位移波長(zhǎng)，密度增量靜態(tài)密度非線性聲波不滿足上面條件，比如正（余）弦波變成鋸齒波聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.1 描述聲波的基本物理量)cos(0t振幅位移位移：物體離開靜止位置的距離稱為位移，最大的位移叫振幅振幅，振幅的大小決定了聲音的大小。相位：某一時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)（包括質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移大小和運(yùn)動(dòng)方向相位聲學(xué)基本知識(shí)最新圖22聲波傳播的物理過(guò)

4、程聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.1 描述聲波的基本物理量1.1.周期：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)每往復(fù)一次所需要的時(shí)間，單位為秒（s）。2 2.聲波頻率：一秒鐘內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)，單位為赫茲(Hz)。頻率范圍(Hz)20000聲音次2000超低頻聲 中頻聲 高頻定義聲音頻聲聲聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.1 描述聲波的基本物理量3.波長(zhǎng)：聲波兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離叫做波長(zhǎng)，或者說(shuō)聲源每振動(dòng)一次，聲波的傳播距離。cTfc),(11sHzTf聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.1 描述聲波的基本物理量4.聲速：振動(dòng)在媒質(zhì)中傳播的速度。媒質(zhì)特性的函數(shù)，取決于該媒質(zhì)的彈性和密度；聲速會(huì)隨環(huán)境的溫度有一些變化。媒質(zhì)名稱空氣水混凝

5、土玻璃鐵鉛軟木硬木聲速3441372304836535182121933534267表 21.1 時(shí)聲速近似值（m/s）聲學(xué)基本知識(shí)最新空氣中聲速公式oC=331.45+0.61t t空氣的攝氏溫度聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.2 聲波的類型在均勻的理想流體中的小振幅聲波的波動(dòng)方程為：222222222ppp1pxyzct或拉普拉斯算符22221tpcp聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.2 聲波的類型o波陣面:是指空間同一時(shí)刻相位相同的各點(diǎn)的軌跡曲線。 根據(jù)波振面的形狀可將聲波分為不同的類型。o聲線：常稱為聲射線，就是子聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的直線，在各向同性的媒質(zhì)中，聲線就是代表波的傳播方向且處處與波陣

6、面垂直的直線。聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.2 聲波的類型1.平面聲波：聲波的波陣面是垂直于傳播方向的一系列平面時(shí)，稱其為平面聲波。波前波前：聲波傳播時(shí)處于最前沿的波陣面稱為波前。聲學(xué)基本知識(shí)最新1.1.平面聲波平面聲波：聲學(xué)基本知識(shí)最新1.1.平面聲波平面聲波：a.波動(dòng)方程：222221tpcxp對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)而言：)(cos(sincos,)(,0)(0實(shí)數(shù)解復(fù)數(shù)解kxtPtBtAtxpePtxpkxtj聲學(xué)基本知識(shí)最新的意義fTtttPtxp22T0,)cos(,0又恢復(fù)到以前狀態(tài)到從運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期聲學(xué)基本知識(shí)最新)cos(, 0,2,22)cos()cos(,000kxtPtxpcfckkxtk

7、xtPttPtxp為了表述簡(jiǎn)潔米距離所含的波長(zhǎng)數(shù)聲波傳播波數(shù)k的意義聲學(xué)基本知識(shí)最新c(聲速)的意義P0cos(t0kx0)=P0(t0+t)k(x0+x)這就要求tkx=0因?yàn)閗=/c，所以cxt聲學(xué)基本知識(shí)最新1.平面聲波：b.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度：對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)而言：cPUkxtUux0000/)cos(質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度振幅聲學(xué)基本知識(shí)最新1.平面聲波：c.聲阻抗率：upZs/對(duì)于平面聲波而言：cUPZs000/媒質(zhì)的特性阻抗，單位瑞利（Pas/m）聲學(xué)基本知識(shí)最新聲學(xué)史話（瑞利）o瑞利勛爵的姓是斯特魯特(18421919)，瑞利是他的封號(hào)，但我們聲學(xué)界早已習(xí)慣了，提起他就說(shuō)瑞利，包括瑞利盤、瑞利散

8、射等等，反而把他的姓忘了。瑞利是集經(jīng)典聲學(xué)大成者，他的名著”聲學(xué)理論”至今還有重大影響，聲學(xué)上許多現(xiàn)象、原理和方法都是他發(fā)現(xiàn)和提出的。他多才多藝，不僅在聲學(xué)上有突出貢獻(xiàn)，對(duì)經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展也有重大影響。o 瑞利多才多藝除集經(jīng)典聲學(xué)大成之外，他在電學(xué)、光學(xué)等其他方面還有許多重大貢獻(xiàn)。他于1904年獲得諾貝爾獎(jiǎng)聲學(xué)基本知識(shí)最新1.平面聲波：d.聲線：聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的直線對(duì)于平面波是相互平行的一系列直線。處處與波陣面垂直聲學(xué)基本知識(shí)最新o1. 聲壓與聲壓級(jí)o2. 聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)o3. 聲功率與聲功率級(jí)o4. 聲能密度o5. 頻譜和頻程2.2.2 聲波的物理量度聲波的物理量度聲學(xué)基本知識(shí)最新

9、2.2.2 聲波的物理量度聲波的物理量度1.聲壓和聲壓級(jí)：)(0PPp靜態(tài)壓強(qiáng)不是聲壓幅值聲學(xué)基本知識(shí)最新1.聲壓和聲壓級(jí) a.瞬時(shí)聲壓：某一瞬間的聲壓。 b.有效聲壓（pe）：在一定時(shí)間間隔中將瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間求方均根值即得有效聲壓。2)(1002PdttpTpTe聲學(xué)基本知識(shí)最新 1.聲壓和聲壓級(jí)：聲音種類聲壓聲音種類聲壓正常人耳能聽(tīng)到最弱聲210-5織布車間2普通說(shuō)話聲（1m遠(yuǎn)處）210-2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、球磨機(jī)20（引起疼痛）公共汽車內(nèi)0.2噴氣飛機(jī)起飛200日常生活中聲音的聲壓數(shù)據(jù) (Pa)聲學(xué)基本知識(shí)最新c. 聲壓級(jí):該聲音的聲壓與參考聲壓的比值取以10為底的對(duì)數(shù)再乘20，即：0lg20

10、ppLp)(102100050Hzapp 1.聲壓和聲壓級(jí)：聲壓級(jí)單位：分貝。 聲學(xué)基本知識(shí)最新2.聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)：a.聲強(qiáng):在聲傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的聲能量，稱為聲音的強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱為聲強(qiáng)，單位是瓦每平方米 。cPcPpuSSpuSFuSWIe22聲學(xué)基本知識(shí)最新b.聲強(qiáng)級(jí):該聲音的聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng)的比值取以10為底的對(duì)數(shù)再乘10，即：0lg10IILI0212010pmWI對(duì)應(yīng)于2.聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)：聲強(qiáng)級(jí)單位：分貝。聲學(xué)基本知識(shí)最新0lg10IILIccPPcPcPLI00000202lg10lg20lg10cPI2ppILcLL400lg10聲壓級(jí)和聲強(qiáng)級(jí)的關(guān)系：聲學(xué)基本知識(shí)最新c

11、10lg400/c39 400(0c0)00428-0.2920415-0.16聲學(xué)基本知識(shí)最新3.聲功率和聲功率級(jí)a.聲功率:聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量，單位是瓦。意義：聲功率是衡量聲源聲能量輸出大小的基本物理量；聲功率可用于鑒定各種聲源。聲學(xué)基本知識(shí)最新b.聲功率與聲強(qiáng)的關(guān)系SWI 球面輻射時(shí)：24 rWI波陣面面積聲學(xué)基本知識(shí)最新c.聲功率級(jí)0lg10WWLWWW12010聲功率級(jí)單位：分貝。聲學(xué)基本知識(shí)最新聲功率級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)的關(guān)系11lg204lg10lg10)lg(10)lg(10lg10200000rLrLSLSIWWWSIWIILwwwI聲學(xué)基本知識(shí)最新小知識(shí)o一般聲源聲功率實(shí)際

12、上是很小的，如輕聲耳語(yǔ)，聲功率是0.01微瓦，客廳中小聲交談大約是1微瓦，正常談話是50微瓦，大聲洪話約0.2毫瓦，高聲講話也不過(guò)是110毫瓦o一個(gè)廣場(chǎng)上幾萬(wàn)人齊聲歡呼時(shí)的聲功率大約只能點(diǎn)亮一盞40瓦的電燈泡。聲學(xué)基本知識(shí)最新4.聲能密度定義：聲場(chǎng)中單位體積媒質(zhì)所含有的聲能量。 對(duì)于在自由空間內(nèi)傳播的平面聲波而言： 202cpcIcSWcStWtVEDe聲學(xué)基本知識(shí)最新5.頻程和頻譜：a.頻譜圖：以頻率為橫軸，以聲壓為縱軸，繪出的圖叫聲音的頻譜圖。聲學(xué)基本知識(shí)最新常見(jiàn)噪聲的頻譜圖聲學(xué)基本知識(shí)最新5.頻程和頻譜：b. 頻程：為方便起見(jiàn)，通常將寬廣的音頻變化范圍劃分為若干個(gè)較小的頻段，稱為頻段或頻

13、程。n倍數(shù)，f- 中心頻率，nff21212fff 211( 2)2nnffff 聲學(xué)基本知識(shí)最新2.球面聲波：波陣面是以任何值為半徑的球面。 a.波動(dòng)方程：22222)(1)(trpcrrp對(duì)于從球心向外傳播的簡(jiǎn)諧球面聲波而言：)cos(,0krtrPtrp特點(diǎn)：振幅隨傳播距離的增加而減少，二者成反比關(guān)系。聲學(xué)基本知識(shí)最新球面聲波的特性球面波近于平面波數(shù)聲壓幅值變化接近于常足夠大或時(shí)當(dāng)距離改變, 0, 1,1,)cos(,00200PdprdrrdrrPdprPdrdpdrkrtrPtrp聲學(xué)基本知識(shí)最新2.球面聲波：b.聲線： 是由聲源點(diǎn)發(fā)出的半徑線。聲學(xué)基本知識(shí)最新3.柱面聲波：波陣面為

14、同軸圓柱面的聲波稱為柱面聲波。a.波動(dòng)方程：2221)(1tpcrprrr對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)簡(jiǎn)諧柱面聲波而言：)cos(20krrtkrPp特點(diǎn)：振幅隨徑向距離的增加而減少，與距離的平方根成反比關(guān)系。聲學(xué)基本知識(shí)最新3.柱面聲波： b.聲線：是由線聲源發(fā)出的徑向線。聲學(xué)基本知識(shí)最新2.2.2聲波的類型 聲波的類型類型波陣面聲線聲源類型平面聲波垂直于傳播方向的平面相互平行的直線 平面聲源球面聲波以任何值為半徑的球面由聲源發(fā)出的半徑線 點(diǎn)聲源柱面聲波同軸圓柱面線聲源發(fā)出的半徑線 線聲源聲學(xué)基本知識(shí)最新Chapter 2 聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) o2.1 聲音的產(chǎn)生和傳播o2.2 聲波的描述o2.3 聲波的傳播特性o2

15、.4 聲源的輻射特性聲學(xué)基本知識(shí)最新2.3 聲波的傳播特性o2.3.1 聲場(chǎng)o2.3.2 聲波的疊加o2.3.3 聲波的反射、透射、折射 o2.3.4 聲波的散射與衍射 o2.3.5 聲波在傳播中的衰減聲學(xué)基本知識(shí)最新.1 聲場(chǎng)（Sound Field）1.聲場(chǎng)的概念：聲場(chǎng)是指?jìng)鞑ヂ暡ǖ目臻g。按聲場(chǎng)的性質(zhì)可以將聲場(chǎng)分為：自由聲場(chǎng)；擴(kuò)散聲場(chǎng)；半自由聲場(chǎng) 聲學(xué)基本知識(shí)最新2. 聲場(chǎng)的分類自由聲場(chǎng)自由聲場(chǎng):我們把可以忽略邊界影響，由各向同性的均勻介質(zhì)形成的聲場(chǎng)稱為自由聲場(chǎng)。聲學(xué)基本知識(shí)最新自由聲場(chǎng)（Free Sound Field）消聲室聲學(xué)基本知識(shí)最新自由聲場(chǎng)（Free Sound

16、 Field）消聲室聲學(xué)基本知識(shí)最新2. 聲場(chǎng)的分類擴(kuò)散聲場(chǎng)（混響聲場(chǎng)） :如果室內(nèi)各處的聲壓級(jí)幾乎相等，聲能密度也處處相等，那么這樣的聲場(chǎng)就叫做擴(kuò)散聲場(chǎng)（混響聲場(chǎng)）。半自由聲場(chǎng)(半擴(kuò)散聲場(chǎng)):聲學(xué)基本知識(shí)最新2. 聲場(chǎng)的分類半自由聲場(chǎng)(半擴(kuò)散聲場(chǎng)):聲學(xué)基本知識(shí)最新2.3.2 聲波的疊加 o1.聲壓的疊加niinppppp121聲學(xué)基本知識(shí)最新如果，兩個(gè)聲波頻率相同，振動(dòng)方向相同，且存在恒定的相位差20220221011011coscoscoscostPxktPptPxktPp式中x1 與x2的坐標(biāo)原點(diǎn)是由各列聲波獨(dú)自選定的，不一定是空間的同一位置。由疊加原理得：pppPtT12cos聲學(xué)基

17、本知識(shí)最新1220102202102cos2PPPPPTtgPPPP1011022011022sinsincoscosttkxx122121由三角函數(shù)關(guān)系知：上述分析表明，對(duì)于兩個(gè)頻率相同振動(dòng)方向相同，相位差恒定的聲波，合成聲仍是一個(gè)同頻率的聲振動(dòng)。它們之間相位差聲學(xué)基本知識(shí)最新o 與時(shí)間與時(shí)間t無(wú)關(guān)，僅與空間位置有關(guān)無(wú)關(guān)，僅與空間位置有關(guān)o合成聲波的聲壓幅值合成聲波的聲壓幅值PT在空間的分布隨在空間的分布隨 變化。在空間某些位置振動(dòng)始終加強(qiáng)，在變化。在空間某些位置振動(dòng)始終加強(qiáng)，在另一些位置振動(dòng)始終減弱，此現(xiàn)象稱為干涉另一些位置振動(dòng)始終減弱，此現(xiàn)象稱為干涉現(xiàn)象。這種具有相同頻率、恒定相位差的聲

18、現(xiàn)象。這種具有相同頻率、恒定相位差的聲波稱為相干波。波稱為相干波。相干波和駐波聲學(xué)基本知識(shí)最新相干波和駐波o當(dāng) = 0,2，4,時(shí),PT為極大值，PTmax = P01 + P02；o在另外一些位置，當(dāng) =，3，5時(shí)，PT為極小值，PT min =P01P02，這種聲壓值PT隨空間不同位置有極大值和極小值分布的聲場(chǎng)，稱為駐波聲場(chǎng)。o駐波的極大值和極小值分別稱為波腹和波節(jié)。當(dāng)P01與P02相等時(shí)，PTmax = 2 P01 ，PT min = 0，駐波現(xiàn)象最明顯。聲學(xué)基本知識(shí)最新相干波和駐波聲波的干涉現(xiàn)象:兩列波的頻率相同，振動(dòng)方向相同和具有恒定相位差的聲波，合成聲仍是同一頻率的振動(dòng)，在空間某一

19、些位置的振動(dòng)始終加強(qiáng)，在另一些位置的振動(dòng)始終減弱，這種現(xiàn)象稱為聲波的干涉現(xiàn)象。能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的聲波稱為相干波相干波，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的聲源稱為相干聲源相干聲源。 聲學(xué)基本知識(shí)最新聲波的干涉現(xiàn)象聲波的干涉現(xiàn)象聲學(xué)基本知識(shí)最新相干波和駐波能量的疊加1220201021coscPPDDDT20220220210122cPDcPD聲學(xué)基本知識(shí)最新2.不相干聲波能量的疊加o頻率互不相同，o或者相互之間并不存在固定的相位差o或者是兩者兼有，也就是說(shuō)，這些聲波是互不相干的。聲學(xué)基本知識(shí)最新o這樣，對(duì)于空間定點(diǎn)不再是固定的常值，而是隨時(shí)間作無(wú)規(guī)變化，疊加后的合成聲場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn)駐波現(xiàn)象。且由于0cos10tdTT2.

20、不相干聲波能量的疊加人耳及聲學(xué)儀器是一段時(shí)間的平均2022202121cpcpDDDeeT聲學(xué)基本知識(shí)最新2.不相干聲波能量的疊加niinDDDDD121nieieneeePPPPP12222212不能用瞬時(shí)值計(jì)算聲學(xué)基本知識(shí)最新*級(jí)的運(yùn)算 a.級(jí)的疊加（公式法） 當(dāng)n個(gè)聲源互不干涉時(shí)：222212.nTpppp當(dāng)n=2時(shí)，22212pppT能量疊加原理聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)的疊加（公式法） 由于：0lg20ppLp201 . 0210pppL代入上式：)1010(101021211 . 01 . 020201 . 0201 . 022212ppppLLLLTpppppp聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)

21、的疊加：當(dāng)n個(gè)聲源時(shí)，211 . 01 . 02021010lg10lg10ppTLLTpppLniLpipTL11 . 010lg10表示為聲壓級(jí)：聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)的疊加（查表、圖法）： 21pppLLL令：pppTLLLpL111 . 01 . 01010lg10211 . 01 . 01010lg10ppTLLpL則：pppLLL12代入下式中：可得：聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)的疊加（查表、圖法）： 1 . 0101lg101pTLppLL令：pppTLLLpL111 . 01 . 01010lg101LLLppTpLL1 . 0101lg10聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)的疊加：pLL1 .

22、 0101lg10Lp1LLLppT聲學(xué)基本知識(shí)最新a.級(jí)的疊加： 求出總聲壓的有效值niLpipTL11 . 010lg10當(dāng)n個(gè)聲源發(fā)生干涉時(shí)：先求出瞬時(shí)聲壓niinppppp121.求出總聲壓級(jí)聲學(xué)基本知識(shí)最新b.級(jí)的相減SpBpTLLpL1 . 01 . 01010lg10BpTpSLLpL1 . 01 . 01010lg10儀器測(cè)的噪聲聲源真實(shí)噪聲背景噪聲聲學(xué)基本知識(shí)最新小問(wèn)題o有n個(gè)相同的聲源，各個(gè)聲源產(chǎn)生的聲壓級(jí)均為L(zhǎng)p,求n個(gè)聲源同時(shí)發(fā)聲的總聲壓級(jí)聲學(xué)基本知識(shí)最新答案on=1 LpT=70dBon=2 LpT=73dBon=5 LpT=77dBon=10 LpT=80dBon=

23、100 LpT=90dB聲學(xué)基本知識(shí)最新2.3.3聲波的反射、透射、折射 1.當(dāng)聲波垂直入射時(shí)的反射系數(shù)和透射系數(shù)聲學(xué)基本知識(shí)最新分界面是相當(dāng)薄的一層，在分界面兩邊的聲壓是連續(xù)相等的： p1=p2 兩種媒質(zhì)在各面密切接觸，界面兩邊媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的法向振動(dòng)速度也應(yīng)該連續(xù)相等，即u1=u2xktPpii1cosxktPprr1cosxktPptt2cos聲學(xué)基本知識(shí)最新在媒質(zhì)中的聲壓將在媒質(zhì)中沿x正方向傳播的入射平面聲波表示為:xPxPpppriri111ktcosktcos在媒質(zhì)中僅有透射聲波，故xPpptt22ktcos聲學(xué)基本知識(shí)最新相應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度xcPuuxcPxcPuuuttriri222

24、21111111ktcosktcosktcos在x = 0界面處。聲壓連續(xù)和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度連續(xù)，故有:PPPcPPcPirtirt111122聲學(xué)基本知識(shí)最新 當(dāng)聲波垂直入射時(shí)，聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)可以表示為：11221122ccccPPrirp1122222cccPPitp聲壓的反射系數(shù)的定義為反射聲壓幅值與入射聲壓幅值的比值。聲壓的透射系數(shù)為透射聲壓幅值與入射聲壓幅值的比值。聲學(xué)基本知識(shí)最新2112211222211211222ccccrPPcPcPIIrpiririrI2112222112221122211112222422ccccccPPcccPcPIIpitititI聲強(qiáng)的反射系數(shù)

25、和透射系數(shù)可以表示為：r I + I=1 聲學(xué)基本知識(shí)最新o當(dāng) 1c12c2時(shí)，媒質(zhì)比媒質(zhì)“硬”些。若1c1L/，線聲源視為點(diǎn)聲源。LAr012lg10rrAd聲學(xué)基本知識(shí)最新d.矩形面聲源的擴(kuò)散衰減r0a /，聲源輻射平面聲波，聲壓不衰減。a /r0b /，面聲源視為點(diǎn)聲源。LabAr0ab聲學(xué)基本知識(shí)最新全空間和半空間全空間和半空間o全空間：以聲源為中全空間：以聲源為中心的球面對(duì)稱的像各心的球面對(duì)稱的像各個(gè)方向輻射聲能個(gè)方向輻射聲能o半空間：當(dāng)聲源放置半空間：當(dāng)聲源放置在剛性地面上，聲音在剛性地面上，聲音只能向半空間輻射只能向半空間輻射11rlg20LLLr4WIWIp28rlg20LLL

26、r2WIWIp2聲學(xué)基本知識(shí)最新2.空氣吸收引起的附加衰減o空氣吸收：聲波在空氣中傳播時(shí)，因空氣的粘滯性和熱傳導(dǎo)，在壓縮和膨脹過(guò)程中，使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗，稱為空氣吸收。這種吸收稱為經(jīng)典吸收。o粘滯性：一些質(zhì)點(diǎn)與相鄰另一些質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化熱能o熱傳導(dǎo)：聲波通過(guò)，介質(zhì)有的膨脹，有的壓縮，膨脹區(qū)壓縮區(qū)有溫差，熱量由高溫傳到低溫處。發(fā)生熱傳導(dǎo)恒量TpV聲學(xué)基本知識(shí)最新o弛豫吸收：所謂弛豫吸收是指空氣分子轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí)存在固有頻率，當(dāng)聲波的頻率接近這些頻率時(shí)要發(fā)生能量交換。能量交換的過(guò)程都有滯后現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為弛豫吸收。o一般比熱傳導(dǎo)和粘滯性大2.空氣吸收引起的附加衰減聲學(xué)基

27、本知識(shí)最新2.空氣吸收引起的附加衰減o對(duì)于噪聲控制工程，可以采用下面的半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算空氣吸收衰減。在20時(shí)： 82a10df4 . 7A聲波的頻率，Hz相對(duì)濕度傳播距離，m聲學(xué)基本知識(shí)最新2.空氣吸收引起的附加衰減o對(duì)于不同溫度，可采用下式來(lái)估算： TfCATAaa1),20(),(與20相差的攝氏溫度=410-6聲學(xué)基本知識(shí)最新3.地面吸收的附加衰減當(dāng)?shù)孛媸欠莿傂员砻鏁r(shí)：地面吸收將會(huì)對(duì)聲傳播產(chǎn)生附加衰減，但短距離（30-50m）其衰減可以忽略，而在70m以上應(yīng)予以考慮。聲學(xué)基本知識(shí)最新3.地面吸收的附加衰減聲波在厚的草地上面或穿過(guò)灌木叢傳播時(shí)，在頻率為1000Hz時(shí)的附加衰減較大，可高達(dá)

28、25/100m dB。附加衰減量的近似計(jì)算公式為：dfAg31. 0lg18. 01聲波的頻率，Hz傳播距離，m聲學(xué)基本知識(shí)最新3.地面吸收的附加衰減聲波穿過(guò)樹木或者森林時(shí)，不同樹林的衰減相差很大，在1000赫茲時(shí)：濃密的常綠樹樹冠 23 dB100m地面上稀疏的樹干 3 dB100m各種樹林平均的附加衰減大致為：dfAg3/1201. 0聲學(xué)基本知識(shí)最新4.聲屏障衰減當(dāng)聲源與接收點(diǎn)之間存在密實(shí)材料形成的障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的附加衰減，這樣的障礙物稱為聲屏障。聲學(xué)基本知識(shí)最新4.聲屏障衰減聲波遇到屏障時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射、透射和衍射三種傳播現(xiàn)象。屏障的作用：阻擋直達(dá)聲的傳播，隔絕透射聲，并使衍射聲有足夠

29、的衰減。o聲屏障的附加衰減與聲源及接收點(diǎn)相對(duì)屏障的位置、聲屏障的高度及結(jié)構(gòu)以及聲波的頻率密切相關(guān)。聲學(xué)基本知識(shí)最新4.聲屏障衰減聲屏障的附加衰減與聲源及接收點(diǎn)相對(duì)屏障的位置、聲屏障的高度及結(jié)構(gòu)以及聲波的頻率密切相關(guān)。聲學(xué)基本知識(shí)最新5.氣象條件的影響o雨、雪、露等對(duì)聲波的散射會(huì)引起聲能的衰減。但這種因素引起的衰減量很小，大約每1000m衰減不到0.5dB，因此可以忽略不計(jì)。o風(fēng)和溫度梯度對(duì)聲波傳播的影響很大。聲學(xué)基本知識(shí)最新為什么逆風(fēng)傳播的聲音難以聽(tīng)清？聲學(xué)基本知識(shí)最新為什么聲音在晚上要比晴朗的白天傳播的遠(yuǎn)一點(diǎn)？聲學(xué)基本知識(shí)最新2.4聲源的輻射特性點(diǎn)聲源（point source） 亦稱“球面

30、聲源”或“簡(jiǎn)單聲源”。機(jī)械聲源中最基本的輻射體。在自由聲場(chǎng)條件下，它向各個(gè)方向均勻地輻射聲能。當(dāng)聲源的尺度遠(yuǎn)小于其發(fā)射聲波的波長(zhǎng)時(shí)，它的各部分振動(dòng)的相位近似相同，由它產(chǎn)生的聲場(chǎng)在以此聲源為中心的球面上呈均勻分布，所以，在這種情況下不管輻射體是什么形狀，都可看作為點(diǎn)聲源。聲學(xué)基本知識(shí)最新PArtkrcos2. 7. 1 點(diǎn)聲源一個(gè)表面均勻脹縮的脈動(dòng)球面聲源，即其球面沿半徑方向作同振幅、同相位的振動(dòng)，則在離球心r處向外輻射的聲壓式中A為與球面的振動(dòng)有關(guān)的量，在r處的質(zhì)點(diǎn)沿r方向的振速dtrpurptuxptur1)82(聲學(xué)基本知識(shí)最新21,01,1tan，krr，krrkr時(shí)當(dāng)離聲源距離時(shí)當(dāng)離聲源距離式中rktrkrAcdtrpurcos11112聲學(xué)基本知識(shí)最新uurr aaAcakatkaUta1120cossin211aktgaAck a U20假定脈動(dòng)面的振動(dòng)速度為ua= U0sint，u r在脈動(dòng)球表面處的媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速度應(yīng)等于球表面的振動(dòng)速度，即由界面連續(xù)條件當(dāng)ka1 ,則得聲學(xué)基本