第二章 聲波的基本性質(zhì)及其傳播規(guī)律

1、第二章第二章 聲波的基本性質(zhì)及其傳播聲波的基本性質(zhì)及其傳播規(guī)律規(guī)律2.1 2.1 聲波的產(chǎn)生及描述方法聲波的產(chǎn)生及描述方法2.1.1 2.1.1 聲波的產(chǎn)生聲波的產(chǎn)生聲源：凡能產(chǎn)生聲音的振動物體統(tǒng)稱為聲源：凡能產(chǎn)生聲音的振動物體統(tǒng)稱為聲源聲源。聲源的振動就是物體（或質(zhì)點）在其平衡位置附聲源的振動就是物體（或質(zhì)點）在其平衡位置附近進行的往復(fù)運動。近進行的往復(fù)運動。聲波的形成聲波的形成：當(dāng)聲源振動時，就會引起聲源周圍：當(dāng)聲源振動時，就會引起聲源周圍彈性媒質(zhì)彈性媒質(zhì)空氣分子的振動。這些振動的分子又空氣分子的振動。這些振動的分子又會使其周圍的空氣分子產(chǎn)生振動。這樣，聲源產(chǎn)會使其周圍的空氣分子產(chǎn)生振動。

2、這樣，聲源產(chǎn)生的振動就以聲波的形式向外傳播。生的振動就以聲波的形式向外傳播。在噪聲控制工程中主要涉及在噪聲控制工程中主要涉及空氣媒質(zhì)中的空氣聲空氣媒質(zhì)中的空氣聲。在空氣中，聲波是一種縱波在空氣中，聲波是一種縱波，這時媒質(zhì)質(zhì)點的振，這時媒質(zhì)質(zhì)點的振動方向是與聲波的傳播方向相一致的。反之，將動方向是與聲波的傳播方向相一致的。反之，將質(zhì)點振動方向與聲波傳播方向相互垂直的波稱為質(zhì)點振動方向與聲波傳播方向相互垂直的波稱為橫波橫波。2.1.2 描述聲波的基本物理量描述聲波的基本物理量聲壓聲壓：通常用：通常用p來表示壓強的起伏量，即與靜態(tài)壓來表示壓強的起伏量，即與靜態(tài)壓強的差強的差p=(P-P0)，稱為聲壓

3、。，稱為聲壓。Pa,1Pa=1N/m2波長波長：在同一時刻，從某一個最稠密（或最稀疏）：在同一時刻，從某一個最稠密（或最稀疏）的地點到相鄰的另一個最稠密的地點到相鄰的另一個最稠密(或最稀疏）的地點之或最稀疏）的地點之間的距離稱為聲波的波長，間的距離稱為聲波的波長，(m)周期周期：振動重復(fù)振動重復(fù)1次的最短時間間隔稱為周期。次的最短時間間隔稱為周期。T(s)頻率頻率：周期的倒數(shù)即單位時間內(nèi)的振動次數(shù)，稱為周期的倒數(shù)即單位時間內(nèi)的振動次數(shù)，稱為頻率，頻率，f, 赫茲赫茲(Hz),1Hz=1s-1聲速聲速：振動狀態(tài)在媒質(zhì)中的傳播速度稱為聲速，：振動狀態(tài)在媒質(zhì)中的傳播速度稱為聲速，c(m/s)。實際計

4、算常取。實際計算常取340m/s。c=f圖2-1 空氣中的聲波2.2 2.2 聲波的基本類型聲波的基本類型根據(jù)聲波傳播時波陣面的形狀不同可以將聲波分根據(jù)聲波傳播時波陣面的形狀不同可以將聲波分成成平面聲波平面聲波、球面聲波球面聲波和和柱面聲波柱面聲波類型。類型。聲波在介質(zhì)中傳播時，其相位相同的各點連成的聲波在介質(zhì)中傳播時，其相位相同的各點連成的面稱為面稱為波陣面波陣面。波的傳播方向稱為。波的傳播方向稱為聲線聲線或射線。或射線。在各向同性的媒質(zhì)中，聲線就是代表波的傳播方在各向同性的媒質(zhì)中，聲線就是代表波的傳播方向且處處與波陣面垂直的直線。向且處處與波陣面垂直的直線。SS聲射線波陣面聲射線波陣面（a

5、）立體圖（b）截面圖圖2-4 球面聲波聲線立體圖2.2.1 2.2.1 平面聲波平面聲波聲壓的測量比較容易實現(xiàn)，因此聲壓聲壓的測量比較容易實現(xiàn)，因此聲壓p p已成為普遍用已成為普遍用來描述聲波性質(zhì)的物理量。來描述聲波性質(zhì)的物理量。 因為聲傳播過程中，在同一時刻，不同體積元內(nèi)的因為聲傳播過程中，在同一時刻，不同體積元內(nèi)的壓強壓強p p都不同；對于同一體積元，其壓強都不同；對于同一體積元，其壓強p p又隨時間又隨時間而變化，所以聲壓而變化，所以聲壓p p一般是空間和時間的函數(shù)，即一般是空間和時間的函數(shù)，即p pp p(x(x，y y，z z，t)t)，則在均勻的理想流體媒質(zhì)中的小，則在均勻的理想流

6、體媒質(zhì)中的小振幅聲波的波動方程是：振幅聲波的波動方程是：2222222221tpczpypxp一、平面聲波含義一、平面聲波含義當(dāng)聲波的波陣面是垂直于傳播方向的一系列平面時，當(dāng)聲波的波陣面是垂直于傳播方向的一系列平面時，就稱其為就稱其為平面聲波平面聲波。定義聲音傳播方向為定義聲音傳播方向為x，聲場在空間的，聲場在空間的y、z兩個方向兩個方向上是均勻的，即聲壓、質(zhì)點振動速度等物理量在垂上是均勻的，即聲壓、質(zhì)點振動速度等物理量在垂直于直于x軸的同一平面上處處相等，不隨軸的同一平面上處處相等，不隨y、z值而變化。值而變化。就是說在同一就是說在同一x的平面上各點相位相等。這時，三維的平面上各點相位相等。

7、這時，三維問題就只有一維了，可用一維坐標(biāo)問題就只有一維了，可用一維坐標(biāo)x來描述聲場。來描述聲場。在均勻理想流體媒質(zhì)中，小振幅平面聲波的波動方在均勻理想流體媒質(zhì)中，小振幅平面聲波的波動方程是：程是：222221tpcxp設(shè)聲源只做單一頻率的簡諧振動，位移是時間的正弦設(shè)聲源只做單一頻率的簡諧振動，位移是時間的正弦或余弦函數(shù)那么媒質(zhì)中質(zhì)點也隨著做同一頻率的簡或余弦函數(shù)那么媒質(zhì)中質(zhì)點也隨著做同一頻率的簡諧振動。設(shè)諧振動。設(shè)x0原點處的聲壓為原點處的聲壓為 p（0,t）=P0cost=2f 為振動圓頻率，為振動圓頻率，f為頻率，那么聲場中任一點為頻率，那么聲場中任一點x處的聲壓幅值也應(yīng)當(dāng)是處的聲壓幅值也

8、應(yīng)當(dāng)是P0,因為在理想媒質(zhì)中聲波無因為在理想媒質(zhì)中聲波無衰減，同樣衰減，同樣x點處的聲波頻率也是點處的聲波頻率也是f，但，但x點處的相位點處的相位卻比卻比0點落后了。點落后了。x點的聲波是由點的聲波是由0點傳遞來的，若傳點傳遞來的，若傳播所需時間為播所需時間為t，那么在，那么在t 時刻時刻x點的聲壓是點的聲壓是(tt)時刻時刻0點的聲壓，即有點的聲壓，即有 p（x,t）=P0cos (tt)而媒質(zhì)中聲波傳播速度為而媒質(zhì)中聲波傳播速度為c，則：，則： t= x/c代入上式則有代入上式則有 p（x,t）=P0cos (tx/c)為方便起見，定義（圓）波數(shù)為為方便起見，定義（圓）波數(shù)為 k/c 2/

9、其物理意義是長為其物理意義是長為2m的距離上所含的波長的距離上所含的波長的數(shù)目，的數(shù)目，于是于是p(x,t)又可以寫成：又可以寫成： p(x,t)=P0cos (t- kx ） （27） 上式表示沿上式表示沿x方向傳播的平面波。又因聲波只含有單頻方向傳播的平面波。又因聲波只含有單頻，沒，沒有其他頻率成分，所以叫簡諧平面聲波，有其他頻率成分，所以叫簡諧平面聲波， P0為聲壓的幅值，為聲壓的幅值， (t- kx ）為其相位，它描述在不同地點）為其相位，它描述在不同地點x 和各個時刻和各個時刻t聲波運聲波運動狀況。動狀況。二、聲速、質(zhì)點振動速度和聲阻抗率二、聲速、質(zhì)點振動速度和聲阻抗率 1、聲速：聲

10、速：下面由下面由(27)式說明聲波的傳播過程。式說明聲波的傳播過程。當(dāng)當(dāng)(27）式中時間由）式中時間由t0增加至增加至t0t時，原來的聲壓時，原來的聲壓狀態(tài)狀態(tài)(例如例如,聲壓極大聲壓極大,或最稠密層或最稠密層)不再處于不再處于x0處處,而是傳而是傳播到播到x0 x處處,這樣在這樣在t0t時刻時刻x0 x處的聲壓應(yīng)與處的聲壓應(yīng)與t時刻時刻x處的聲壓狀態(tài)處的聲壓狀態(tài)(相位相位)相同相同,于是有于是有P0cos (t0 kx0）= P0 cos (t0t) k(x0 x ) 這就要求這就要求 tk x0 因為因為k /c, 所以所以 txc也就是說，也就是說，x0處處t0時刻的聲壓經(jīng)過時刻的聲壓經(jīng)

11、過t后傳播到后傳播到x0+x處，整個聲壓波形以速度處，整個聲壓波形以速度c沿沿x正方向傳播。正方向傳播。聲速聲速c是波相位的傳播速度，也是自由空間中聲是波相位的傳播速度，也是自由空間中聲能量的傳播速度，而不是空氣質(zhì)點的振動速度能量的傳播速度，而不是空氣質(zhì)點的振動速度u。 2. 質(zhì)點的振動速度質(zhì)點的振動速度聲源的振動是通過媒質(zhì)質(zhì)點的振動向外傳播的。聲聲源的振動是通過媒質(zhì)質(zhì)點的振動向外傳播的。聲速速c代表的是聲振動在媒質(zhì)中的傳播速度，它與媒代表的是聲振動在媒質(zhì)中的傳播速度，它與媒質(zhì)質(zhì)點本身的振動速度質(zhì)質(zhì)點本身的振動速度u是完全不同的兩個概念。是完全不同的兩個概念。質(zhì)點的振動速度質(zhì)點的振動速度u可由

12、力學(xué)中的牛頓定律得出?？捎闪W(xué)中的牛頓定律得出。 如圖如圖2.5，在存在聲波的媒質(zhì)中取小體積元，在存在聲波的媒質(zhì)中取小體積元V，由，由于受聲波的作用，在于受聲波的作用，在V的兩邊所受聲壓分別為的兩邊所受聲壓分別為p和和p p ，設(shè)，設(shè)V 截面積為截面積為S，則體積元，則體積元V 受到的總受到的總合力為合力為 p S（ p p ） S S p 圖圖2.5 2.5 聲場中媒質(zhì)單元體受力圖聲場中媒質(zhì)單元體受力圖由于該力的作用使體積元由于該力的作用使體積元V產(chǎn)生加速度，在我們所產(chǎn)生加速度，在我們所討論的一般聲音的情況下，由牛頓第二定律得討論的一般聲音的情況下，由牛頓第二定律得 式中式中為媒質(zhì)的密度，為

13、媒質(zhì)的密度， 為加速度。為加速度。 又由于又由于 V Sx 所以所以寫成微分形式為寫成微分形式為或?qū)懗煞e分形式或?qū)懗煞e分形式tuVpStutuxptuxpdtxpu1將將(27)式代入上式，經(jīng)計算使得到沿正式代入上式，經(jīng)計算使得到沿正x方向傳方向傳播的簡諧平面聲波的質(zhì)點速度為：播的簡諧平面聲波的質(zhì)點速度為： （29） 式中式中U0P0 /c為質(zhì)點振動振幅。為質(zhì)點振動振幅。由此可見質(zhì)點振動速度由此可見質(zhì)點振動速度u與聲波傳播速度與聲波傳播速度c不同，它不同，它們的關(guān)系是，們的關(guān)系是，質(zhì)點以振速質(zhì)點以振速u進行振動，而這種振動進行振動，而這種振動過程以聲速過程以聲速c傳播出去。傳播出去。)()co

14、s(00kxtUkxtcPux3. 聲阻抗率聲阻抗率 在聲波傳播中有一個很有用的量叫聲阻抗率，定義為在聲波傳播中有一個很有用的量叫聲阻抗率，定義為聲場中某位置的聲壓與該位置的質(zhì)點速度的比值，即聲場中某位置的聲壓與該位置的質(zhì)點速度的比值，即 Zs=p/u對平面聲波情況，應(yīng)用對平面聲波情況，應(yīng)用(27)式及式及(29)式，可求得平式，可求得平面聲波的聲阻抗率為面聲波的聲阻抗率為Zs=c只與媒質(zhì)的密度只與媒質(zhì)的密度和媒質(zhì)中的聲速和媒質(zhì)中的聲速c有關(guān)，而與聲波的有關(guān)，而與聲波的頻率、幅值等無關(guān)，故又稱頻率、幅值等無關(guān)，故又稱c為為媒質(zhì)的特性聲阻抗媒質(zhì)的特性聲阻抗。2.2.2 球面聲波、柱面聲波球面聲波

15、、柱面聲波1、球面聲波、球面聲波當(dāng)聲源的幾何尺寸比聲波波長小得多時，或者測量當(dāng)聲源的幾何尺寸比聲波波長小得多時，或者測量點離開聲源相當(dāng)遠(yuǎn)時，則可以將聲源看成一個點，點離開聲源相當(dāng)遠(yuǎn)時，則可以將聲源看成一個點，稱為稱為點聲源點聲源。在各向同性的均勻媒質(zhì)中，從一個表面同步脹縮的在各向同性的均勻媒質(zhì)中，從一個表面同步脹縮的點聲源發(fā)出的聲波是球面聲波，也就是在以聲源點點聲源發(fā)出的聲波是球面聲波，也就是在以聲源點為球心，以任何為球心，以任何r值為半徑的球面上聲波的相位相同。值為半徑的球面上聲波的相位相同。球面聲波與平面聲波的區(qū)別球面聲波與平面聲波的區(qū)別在于幅值在于幅值P0不再保持恒不再保持恒定，振幅隨傳

16、播距離定，振幅隨傳播距離r的增加而減少的增加而減少，即離開聲源越即離開聲源越遠(yuǎn)，聲壓越小，聲音越輕。遠(yuǎn)，聲壓越小，聲音越輕。2 2、柱面聲波、柱面聲波波陣面是同軸圓柱面的聲波稱為波陣面是同軸圓柱面的聲波稱為柱面聲波柱面聲波，其，其聲源一般可視為聲源一般可視為“線聲源線聲源”。飛行的子彈、炮彈、飛機或行駛的車輛所發(fā)出飛行的子彈、炮彈、飛機或行駛的車輛所發(fā)出的噪聲可近似為柱面波。的噪聲可近似為柱面波。 2.2.3 2.2.3 聲能量、聲強、聲功率聲能量、聲強、聲功率1 1、聲能量、聲能量聲波在媒質(zhì)中傳播，一方面使媒質(zhì)質(zhì)點在平衡位聲波在媒質(zhì)中傳播，一方面使媒質(zhì)質(zhì)點在平衡位置附近往復(fù)運動，產(chǎn)生動能；另

17、一方面又使媒質(zhì)置附近往復(fù)運動，產(chǎn)生動能；另一方面又使媒質(zhì)產(chǎn)生了壓縮和膨脹的疏密過程，使媒質(zhì)具有形變產(chǎn)生了壓縮和膨脹的疏密過程，使媒質(zhì)具有形變的勢能。這兩部分能量之和就是由于聲擾動使媒的勢能。這兩部分能量之和就是由于聲擾動使媒質(zhì)得到的聲能量，質(zhì)得到的聲能量，以聲的波動形式傳遞出去。所以聲的波動形式傳遞出去。所以聲波是媒質(zhì)質(zhì)點振動能量的傳播過程，這一能以聲波是媒質(zhì)質(zhì)點振動能量的傳播過程，這一能量可從力學(xué)中作用在物體上的力所做的功率推導(dǎo)量可從力學(xué)中作用在物體上的力所做的功率推導(dǎo)出。出。 力力F作用在物體上所做的功率作用在物體上所做的功率WFu，u為物體的運動速度，為物體的運動速度，現(xiàn)在作用力現(xiàn)在作用

18、力F為聲壓為聲壓p所引起，它作用在媒質(zhì)中的一小塊體積所引起，它作用在媒質(zhì)中的一小塊體積V上，如圖上，如圖2.5 所示，所示， V Sx，S為體積元的截面積，則為體積元的截面積，則有有F p S，于是得到聲壓作用在，于是得到聲壓作用在V上的瞬時聲功率為上的瞬時聲功率為 WS pu 由由(27)和和(29)式可知，聲波作用時，聲壓式可知，聲波作用時，聲壓p與質(zhì)點振動速與質(zhì)點振動速度度u都是交變的。一般情況，人耳對于聲的感覺是一個平均都是交變的。一般情況，人耳對于聲的感覺是一個平均效應(yīng)，聽不出某一瞬時值，儀器測量的也是對一定時間的平效應(yīng)，聽不出某一瞬時值，儀器測量的也是對一定時間的平均值，所以取均值

19、，所以取W的時間平均值為的時間平均值為式中，式中，T為聲波的周期。為聲波的周期。TTpudtTSSpudtTW001將平面聲波表達(dá)式（將平面聲波表達(dá)式（27）和（）和（29）式代入上式，）式代入上式，有有 （210）式中式中 ，分別為聲壓和質(zhì)點振動速，分別為聲壓和質(zhì)點振動速度的有效值，又稱為方均根值。度的有效值，又稱為方均根值。2221202000cSUcSPUSPW22eeeecUScSPUSP2/2/00UUPPee，其有效聲壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其有效聲壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：將（將（27）式代入，可得）式代入，可得同理可得同理可得TedttpTp02)(12/0PPe2/0UUe 在自由聲場中，

20、單位時間在垂直于聲波的傳播在自由聲場中，單位時間在垂直于聲波的傳播方向上單位面積所通過的聲能量，稱為聲強，用方向上單位面積所通過的聲能量，稱為聲強，用I表示。由（表示。由（210）可得）可得eeeeUPcUcPSWI22在聲場中，單位體積中所具有的聲能量稱為聲能密在聲場中，單位體積中所具有的聲能量稱為聲能密度，一般取其時間平均值，用度，一般取其時間平均值，用 表示。假設(shè)有一單表示。假設(shè)有一單位截面的圓柱，長度為位截面的圓柱，長度為L見圖見圖2.6。平面聲波在。平面聲波在t0時從左端正向入射，一秒鐘后聲波到達(dá)右端，時從左端正向入射，一秒鐘后聲波到達(dá)右端，Lc，這時整個圓柱體內(nèi)充滿聲能量這時整個圓

21、柱體內(nèi)充滿聲能量D 圖圖2.6 2.6 聲波的聲能密度聲波的聲能密度)1(LDE這些能量是在一秒中內(nèi)充滿的，因此又應(yīng)該為這些能量是在一秒中內(nèi)充滿的，因此又應(yīng)該為 EI11 上兩式消去上兩式消去E得得cIcPLIDe222.3 聲波的疊加聲波的疊加2.3.1 相干波和駐波相干波和駐波假定幾個聲源同時存在，在聲場某點處的聲壓分假定幾個聲源同時存在，在聲場某點處的聲壓分別為別為p1 ,p2 ,p3 ,pn,那么合成聲場的瞬時聲壓那么合成聲場的瞬時聲壓p為：為： p=p1+p2+pn= 式中：式中：pi-第第i列的瞬時聲壓。列的瞬時聲壓。 niip1設(shè)兩聲源頻率相同，到聲場中某點設(shè)兩聲源頻率相同，到聲

22、場中某點s的距離分別為的距離分別為x1和和x2，則兩列波在，則兩列波在s點的瞬時聲壓分別為點的瞬時聲壓分別為 p1P01cos(tkx1)=P01cos(t-1) p2P02cos(tkx2)=P02cos(t-2)式中式中 P01、P02第一列波和第二列波的聲壓幅值；第一列波和第二列波的聲壓幅值； 1、 2 ， ，是第一，是第一列波和第二列波的初相位。列波和第二列波的初相位。 1112xkx2222xkx由聲波的疊加原理并運用三角函數(shù)關(guān)系計算可得兩列聲由聲波的疊加原理并運用三角函數(shù)關(guān)系計算可得兩列聲波在該點合成的總聲壓為：波在該點合成的總聲壓為： pp1p2 P01cos(t-1) P02c

23、os(t-2) PTcos(t-)式中式中20210120210111202012022012coscossinsintan)cos(2PPPPPPPPPT)(2)()()(21212121xxxxktt由于這兩列波頻率相同，所以它們之間的相位差由于這兩列波頻率相同，所以它們之間的相位差與時間與時間t無關(guān)，僅與空間位置有關(guān)，對于固定無關(guān)，僅與空間位置有關(guān)，對于固定的地點的地點，x1、x2也一定，所以也一定，所以為常數(shù)，兩個為常數(shù)，兩個聲波間的相位差若保持固定，則發(fā)生聲波的干涉聲波間的相位差若保持固定，則發(fā)生聲波的干涉現(xiàn)象。現(xiàn)象。在空間某些位置振動始終加強，在另一些位置振在空間某些位置振動始終加

24、強，在另一些位置振動始終減弱，此現(xiàn)象稱為動始終減弱，此現(xiàn)象稱為干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象。這種具有相。這種具有相同頻率、相同振動方向和恒定相位差的聲波稱為同頻率、相同振動方向和恒定相位差的聲波稱為相干波相干波。 圖圖2.7 波的干涉波的干涉a 相位相同相位相同 b 相位相差相位相差1800當(dāng)當(dāng) 兩列相干波在同一直線上沿相反方向傳播而相遇兩列相干波在同一直線上沿相反方向傳播而相遇疊加時，出現(xiàn)合成聲波的聲壓幅值疊加時，出現(xiàn)合成聲波的聲壓幅值PT隨著空間位置隨著空間位置不同有極大值和極小值的分布，稱為不同有極大值和極小值的分布，稱為駐波駐波。駐波是。駐波是干涉現(xiàn)象的特例。當(dāng)合成駐波的兩列波的聲壓幅值干涉現(xiàn)象的

25、特例。當(dāng)合成駐波的兩列波的聲壓幅值相等時，駐波現(xiàn)象最明顯。相等時，駐波現(xiàn)象最明顯。合成聲波的聲壓幅值有一極大值和一極小值，前者合成聲波的聲壓幅值有一極大值和一極小值，前者稱為稱為波腹波腹，后者稱為，后者稱為波節(jié)波節(jié)。當(dāng)。當(dāng) =0，2，4，時，時，PT為極大值，為極大值， PTmax=P01+P02；在；在另外一些位置，當(dāng)另外一些位置，當(dāng) =，3，5，時，時，PT為極小值，為極小值， PTmin=P01-P02。圖圖2.8 2.8 駐波的形成駐波的形成由此可見，無論何時在離開壁面由此可見，無論何時在離開壁面4、34、54、.處，處，4的奇數(shù)倍處的合成波的聲壓恒的奇數(shù)倍處的合成波的聲壓恒為零，在壁

26、面上和離開壁面為零，在壁面上和離開壁面2、22、32、，即，即2的整數(shù)倍處的聲壓幅值均為最大。的整數(shù)倍處的聲壓幅值均為最大。其合成波如圖其合成波如圖2.8所示。圖所示。圖2.8中聲壓恒為零的各處中聲壓恒為零的各處N，稱為駐波的聲壓波節(jié)；各稱為駐波的聲壓波節(jié)；各A點的合成聲壓最大幅值點的合成聲壓最大幅值稱為波腹。稱為波腹。 2.3.2 2.3.2 不相干聲波不相干聲波不相干聲波：在一般的噪聲問題中，經(jīng)常遇到不相干聲波：在一般的噪聲問題中，經(jīng)常遇到的多個聲波，或者是頻率互不相同，或者是相的多個聲波，或者是頻率互不相同，或者是相互之間并不存在固定的相位差，或者是兩者兼互之間并不存在固定的相位差，或者

27、是兩者兼有，也就是說，這些聲波是互不相干的。這樣有，也就是說，這些聲波是互不相干的。這樣對于空間某定點，對于空間某定點，不再是固定的常值，而不再是固定的常值，而是隨時間作無規(guī)變化，疊加后的合成聲場不會是隨時間作無規(guī)變化，疊加后的合成聲場不會出現(xiàn)駐波現(xiàn)象。出現(xiàn)駐波現(xiàn)象。 niieneeeePPPPP12222212其聲壓表示為：其聲壓表示為：上式表明，對于多個聲波，當(dāng)各個聲波間不存在上式表明，對于多個聲波，當(dāng)各個聲波間不存在固定相位差時，其能量可以直接疊加。固定相位差時，其能量可以直接疊加。2.3.3 2.3.3 聲音的頻譜聲音的頻譜在噪聲控制中所研究的就是可聽聲，在噪聲控制這在噪聲控制中所研究

28、的就是可聽聲，在噪聲控制這門學(xué)科中，通常粗略地把聲波的頻率分為三個頻段：門學(xué)科中，通常粗略地把聲波的頻率分為三個頻段：300赫以下的叫低頻聲，赫以下的叫低頻聲，3001000赫的叫中頻聲，赫的叫中頻聲，1000赫以上的叫高頻聲。聲波頻率的概念非常重要，赫以上的叫高頻聲。聲波頻率的概念非常重要，因為因為控制高頻噪聲和控制低頻噪聲的技術(shù)措施存在控制高頻噪聲和控制低頻噪聲的技術(shù)措施存在著很大的差別著很大的差別。而在測量和工程設(shè)計中具有實用價。而在測量和工程設(shè)計中具有實用價值的是采用值的是采用倍頻程倍頻程的的頻率頻率劃分方法。劃分方法。 一、倍頻程一、倍頻程可聽聲的頻率從可聽聲的頻率從20赫到赫到20

29、000赫，高低相差達(dá)赫，高低相差達(dá)l000倍。為了方便起見，通常把寬廣的聲頻變化范圍倍。為了方便起見，通常把寬廣的聲頻變化范圍劃分為若干較小的段落，叫做劃分為若干較小的段落，叫做頻程頻程。頻程有上限。頻程有上限頻率值、下限頻率值和中心頻率值，上下限頻率頻率值、下限頻率值和中心頻率值，上下限頻率之差，即中間區(qū)域稱為頻程寬度，簡稱之差，即中間區(qū)域稱為頻程寬度，簡稱帶寬帶寬。從實踐中發(fā)現(xiàn)，兩個不同頻率的聲音做相對比較時，從實踐中發(fā)現(xiàn)，兩個不同頻率的聲音做相對比較時，起決定作用的是起決定作用的是兩個頻率的比值兩個頻率的比值，而不是它們的差值，而不是它們的差值，例如，音樂中例如，音樂中C調(diào)的低音調(diào)的低音

30、6的基頻是的基頻是220Hz，中音，中音6的的基頻是基頻是440Hz，高音，高音6的基頻是的基頻是880Hz，所以聽起來中，所以聽起來中音音6比低音比低音6的音調(diào)高一倍，高音的音調(diào)高一倍，高音6比中音比中音6的音調(diào)高一的音調(diào)高一倍，我們稱低音倍，我們稱低音6和中音和中音6相差一個倍頻程，中音相差一個倍頻程，中音6和和高音高音6相差一個倍頻程，而聽起來音調(diào)提高的程度也相差一個倍頻程，而聽起來音調(diào)提高的程度也是相同的是相同的(即提高即提高“八度音程八度音程”)。低音。低音6和高音和高音6相差相差兩個倍頻程。兩個倍頻程。在噪聲控制中，對頻率作相對比較的單位叫在噪聲控制中，對頻率作相對比較的單位叫倍頻

31、程倍頻程，兩個頻率相差兩個頻率相差2個倍頻程意味著其頻率之比個倍頻程意味著其頻率之比22，相差，相差3個倍頻程意味著兩個頻率之比為個倍頻程意味著兩個頻率之比為23，依此類推。，依此類推。在噪聲測量中，通用的倍頻程有在噪聲測量中，通用的倍頻程有n1時的時的11倍頻倍頻程，簡稱倍頻程；有程，簡稱倍頻程；有n12時的時的12倍頻程；有倍頻程；有n13時的時的13倍頻程等。倍頻程等。二、頻譜分析二、頻譜分析實際生活中的聲音很少是單個頻率的純音，一般多實際生活中的聲音很少是單個頻率的純音，一般多是由多個頻率組合而成的復(fù)合聲。因此，常常需要是由多個頻率組合而成的復(fù)合聲。因此，常常需要對聲音進行頻譜分析。對

32、聲音進行頻譜分析。通常以頻率通常以頻率(或頻帶或頻帶)為橫坐標(biāo)，以反映相應(yīng)頻率成為橫坐標(biāo)，以反映相應(yīng)頻率成分強弱的量分強弱的量(聲壓級、聲強級或聲功率級聲壓級、聲強級或聲功率級)為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，把頻率與強度的對應(yīng)關(guān)系用圖形表示，這種圖稱為把頻率與強度的對應(yīng)關(guān)系用圖形表示，這種圖稱為聲頻譜，或簡稱頻譜，因此又稱為頻譜分析。聲頻譜，或簡稱頻譜，因此又稱為頻譜分析。 圖圖2.9 2.9 聲音的三種頻譜聲音的三種頻譜（a a）線譜）線譜 （b b）連續(xù)譜）連續(xù)譜 （c c）譜線和連續(xù)譜混合）譜線和連續(xù)譜混合由于一般聲音頻率響應(yīng)的復(fù)雜性，因此一般聲音頻由于一般聲音頻率響應(yīng)的復(fù)雜性，因此一般聲音頻譜的

33、形狀是多種多樣的，大體可分為以下三種。譜的形狀是多種多樣的，大體可分為以下三種。在笛、提琴等樂器所發(fā)聲音的頻譜中，在笛、提琴等樂器所發(fā)聲音的頻譜中，具有一系列具有一系列分立的頻率成分分立的頻率成分，在頻譜圖上是一系列譜線，見圖，在頻譜圖上是一系列譜線，見圖(a)。頻率最低的成分叫做基音，其他頻率較高的成。頻率最低的成分叫做基音，其他頻率較高的成分叫做泛音。在樂音中，泛音的頻率是基音的整倍分叫做泛音。在樂音中，泛音的頻率是基音的整倍數(shù)，因此聽起來是和諧的數(shù)，因此聽起來是和諧的。 在實際情況中，常常同時發(fā)生多個物體的復(fù)雜振在實際情況中，常常同時發(fā)生多個物體的復(fù)雜振動，這種聲音往往是由很多頻率和強度

34、不同的成動，這種聲音往往是由很多頻率和強度不同的成分雜亂地組合而成。在頻譜上對應(yīng)各頻率成分的分雜亂地組合而成。在頻譜上對應(yīng)各頻率成分的豎直線排列得非常緊密，它沒有顯著突出的頻率豎直線排列得非常緊密，它沒有顯著突出的頻率成分。在這樣的頻譜中聲能連續(xù)地分布在寬廣的成分。在這樣的頻譜中聲能連續(xù)地分布在寬廣的頻率范圍內(nèi)，成為一條連續(xù)的曲線，稱為頻率范圍內(nèi)，成為一條連續(xù)的曲線，稱為連續(xù)譜連續(xù)譜，見圖見圖(b)。這種連續(xù)頻譜的頻率成分相互間沒有簡。這種連續(xù)頻譜的頻率成分相互間沒有簡單整數(shù)比的關(guān)系，聽起來沒有樂音的性質(zhì)。這種單整數(shù)比的關(guān)系，聽起來沒有樂音的性質(zhì)。這種聲音的頻率和聲強都是隨機變化的。聲音的頻率

35、和聲強都是隨機變化的。有些聲源，如車床、鼓風(fēng)機、發(fā)電機等所產(chǎn)生聲音有些聲源，如車床、鼓風(fēng)機、發(fā)電機等所產(chǎn)生聲音的頻譜中，既具有連續(xù)的噪聲頻譜，也具有分立的的頻譜中，既具有連續(xù)的噪聲頻譜，也具有分立的線譜的成分，見圖線譜的成分，見圖 (c)。這種噪聲聽起來具有明顯的。這種噪聲聽起來具有明顯的音調(diào)，但總的來說仍具有噪聲的性質(zhì)，稱為有調(diào)噪音調(diào)，但總的來說仍具有噪聲的性質(zhì)，稱為有調(diào)噪聲。分析這種有調(diào)噪聲時，對頻譜中較為突出的分聲。分析這種有調(diào)噪聲時，對頻譜中較為突出的分立的譜線成分應(yīng)給予特別的重視。立的譜線成分應(yīng)給予特別的重視。 2.4 聲波的反射、透射、折射和衍射聲波的反射、透射、折射和衍射聲波在傳

36、播過程中會遇到各種各樣的障礙物，如固聲波在傳播過程中會遇到各種各樣的障礙物，如固體的、液體的和氣體的等。當(dāng)聲波從一種媒質(zhì)進入體的、液體的和氣體的等。當(dāng)聲波從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)時，后一種媒質(zhì)就是一種障礙物。障礙另一種媒質(zhì)時，后一種媒質(zhì)就是一種障礙物。障礙物會使聲波發(fā)生折射、反射和透射。物會使聲波發(fā)生折射、反射和透射。2.4.1 垂直入射聲波的反射和透射垂直入射聲波的反射和透射當(dāng)聲波入射到兩種媒質(zhì)的界面時，一部分會經(jīng)界面當(dāng)聲波入射到兩種媒質(zhì)的界面時，一部分會經(jīng)界面反射返回到原來的媒質(zhì)中稱為反射返回到原來的媒質(zhì)中稱為反射聲波反射聲波，一部分將，一部分將進入另一種媒質(zhì)中成為進入另一種媒質(zhì)中成為透射

37、聲波透射聲波。以平面聲波為例，入射聲波以平面聲波為例，入射聲波pi垂直入射到媒質(zhì)垂直入射到媒質(zhì)和媒和媒質(zhì)質(zhì)的分界面的分界面x=0上（圖上（圖2-6）。由于界面的反射，在）。由于界面的反射，在媒質(zhì)媒質(zhì)I中除了入射聲波中除了入射聲波pi以外，還有反射聲波以外，還有反射聲波pr，這樣，這樣，媒質(zhì)媒質(zhì)I中的總聲壓為兩個波的疊加：中的總聲壓為兩個波的疊加：p1pipr，而在，而在第二媒質(zhì)中只有透射聲波第二媒質(zhì)中只有透射聲波pt，所以媒質(zhì)，所以媒質(zhì)中總聲壓中總聲壓p2pt 。1c12c2ptxopipr圖圖2-6 2-6 平面聲波正入射到兩種媒質(zhì)的分界面平面聲波正入射到兩種媒質(zhì)的分界面 兩個媒質(zhì)界面只是很

38、薄的一層介質(zhì)，在該界面上存兩個媒質(zhì)界面只是很薄的一層介質(zhì)，在該界面上存在以下邊界條件。在以下邊界條件。在兩個媒質(zhì)中的聲壓在邊界處是連續(xù)的，即在在兩個媒質(zhì)中的聲壓在邊界處是連續(xù)的，即在x0處處有有 p1p2 (228a)因兩種媒質(zhì)保持恒定接觸，因而在界面上兩個媒質(zhì)中因兩種媒質(zhì)保持恒定接觸，因而在界面上兩個媒質(zhì)中的質(zhì)點法向振動速度應(yīng)連續(xù)，即兩邊的垂直于界面的的質(zhì)點法向振動速度應(yīng)連續(xù)，即兩邊的垂直于界面的質(zhì)點振動速度應(yīng)相等，所以，在質(zhì)點振動速度應(yīng)相等，所以，在x0處有處有 u1u2 (228b) 設(shè)媒質(zhì)設(shè)媒質(zhì)I和媒質(zhì)和媒質(zhì)的特征阻抗分別為的特征阻抗分別為1cl和和2c2 ，入射，入射平面聲波平面聲波

39、pi在媒質(zhì)在媒質(zhì)I中沿正中沿正x方向傳播，則方向傳播，則 piPicos(tk1x） (229a) Pi為入射波聲壓幅值，為入射波聲壓幅值，k1/c1為第一個媒質(zhì)中的圓為第一個媒質(zhì)中的圓波數(shù)。波數(shù)。當(dāng)當(dāng)pi入射到分界面入射到分界面x0處時，在媒質(zhì)處時，在媒質(zhì)I中產(chǎn)生沿負(fù)中產(chǎn)生沿負(fù)x方方向傳播的反射波向傳播的反射波pr，在媒質(zhì)，在媒質(zhì)中產(chǎn)生沿正中產(chǎn)生沿正x方向傳播方向傳播的透射聲波的透射聲波pt，可分別表示為，可分別表示為 prPrcos(tk1x） （229b） ptPtcos(tk2x）這樣在媒質(zhì)這樣在媒質(zhì)I中總聲壓為中總聲壓為p1 pi pr Picos(tk1x） Prcos(tk1x）

40、在媒質(zhì)在媒質(zhì)中僅有透射聲波中僅有透射聲波pt，當(dāng)，當(dāng)x0時，由邊界條件時，由邊界條件（228a）可得）可得 Pi Pr Pt （230）同樣，可以得到兩個媒質(zhì)中的質(zhì)點振動速度分別為同樣，可以得到兩個媒質(zhì)中的質(zhì)點振動速度分別為代入式（代入式（228b），并使），并使x0，便得到，便得到 Ui+Ur=Ut (2-31a)或或 (2-31b)這樣，只要已知入射聲波這樣，只要已知入射聲波pi，便可由式（，便可由式（230）和）和式（式（231b）求出反射聲波）求出反射聲波pr及透射聲波及透射聲波pt，從而對，從而對整個聲場的聲壓整個聲場的聲壓p1和和p2的情況都能了解的情況都能了解.)cos()cos

41、(1111111xktcPxktcPuuuriri)cos(2222xktcPuutttriPcPPc22111)(1通常用聲壓的反射系數(shù)通常用聲壓的反射系數(shù)rp和透射系數(shù)和透射系數(shù)p來表述界面來表述界面處的聲波反射、透射特性。處的聲波反射、透射特性。同樣，可以定義聲強的反射系數(shù)同樣，可以定義聲強的反射系數(shù)rI和透射系數(shù)和透射系數(shù)I112222112211222cccPPccccPPritpirp2112222112112211224ccccIIccccIIritIirI人們常把人們常把r r值小的材料稱為吸聲材料，把值小的材料稱為吸聲材料，把值小的稱為隔聲材料。值小的稱為隔聲材料。2.4.2

42、 斜入射聲波的入射、反射和折射斜入射聲波的入射、反射和折射當(dāng)平面聲波斜入射于兩媒質(zhì)的界面時，如圖當(dāng)平面聲波斜入射于兩媒質(zhì)的界面時，如圖2-7所示，入射聲波所示，入射聲波pi與界面法向成與界面法向成i角入射到界面角入射到界面上，這時反射波上，這時反射波pr與法向成與法向成r角，在第二個媒質(zhì)角，在第二個媒質(zhì)中，透射聲波中，透射聲波pt與法向成與法向成t角，透射聲波與入射角，透射聲波與入射聲波不再保持同一傳播方向，形成聲波的折射。聲波不再保持同一傳播方向，形成聲波的折射。這時，入射聲波、反射聲波與折射聲波的傳播這時，入射聲波、反射聲波與折射聲波的傳播方向應(yīng)滿足方向應(yīng)滿足Snell定律，即：定律，即：

43、211sinsinsinccctri1c12c2pttOpipr圖圖2-7聲波的折射聲波的折射ir折射定律：入射角的正弦與折射角的正弦之比等折射定律：入射角的正弦與折射角的正弦之比等于兩種媒質(zhì)中的聲速之比于兩種媒質(zhì)中的聲速之比這表明若兩種媒質(zhì)的聲速不同，聲波傳入媒質(zhì)這表明若兩種媒質(zhì)的聲速不同，聲波傳入媒質(zhì)時方向就要改變。當(dāng)時方向就要改變。當(dāng)c2c1時會存在某個時會存在某個i值，值， ie=arcsin(c1/c2)使得使得t=/2。即當(dāng)聲波以大于。即當(dāng)聲波以大于ie的入射角入射時，聲波不能進入媒質(zhì)的入射角入射時，聲波不能進入媒質(zhì)中從而形中從而形成聲波的全反射。成聲波的全反射。21sinsinc

44、ctitiiitptitiirpcccppccccpprcoscoscos2coscoscoscos11222211221122斜入射聲波的反射系數(shù)斜入射聲波的反射系數(shù)rp和透射系數(shù)和透射系數(shù)p可表示如下：可表示如下：理論和實驗研究證明，當(dāng)兩種介質(zhì)的聲阻抗率接理論和實驗研究證明，當(dāng)兩種介質(zhì)的聲阻抗率接近時，即近時，即1c1 2c2 ，聲波幾乎全部由第一種介質(zhì)，聲波幾乎全部由第一種介質(zhì)進入第二種介質(zhì)，全部透射過去；當(dāng)?shù)诙N介質(zhì)進入第二種介質(zhì)，全部透射過去；當(dāng)?shù)诙N介質(zhì)聲阻抗率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一種介質(zhì)聲阻抗率時，即聲阻抗率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一種介質(zhì)聲阻抗率時，即2c2 1c1 ，聲波大部分都會被反射回去，透射到

45、第二種，聲波大部分都會被反射回去，透射到第二種介質(zhì)的聲波能量是很少的。介質(zhì)的聲波能量是很少的。在噪聲控制工程中，經(jīng)常利用不同材料所具有的不在噪聲控制工程中，經(jīng)常利用不同材料所具有的不同特性阻抗，使聲波在不同材料的界面上產(chǎn)生反射，同特性阻抗，使聲波在不同材料的界面上產(chǎn)生反射，從而達(dá)到控制噪聲傳播的目的。如用兩種或多種不從而達(dá)到控制噪聲傳播的目的。如用兩種或多種不同材料粘結(jié)成多層隔聲板，在各層間形成分界面，同材料粘結(jié)成多層隔聲板，在各層間形成分界面，各界面形成反射。各界面形成反射。因此，對于相同厚度的隔聲板，多層隔聲板比單層因此，對于相同厚度的隔聲板，多層隔聲板比單層隔聲效果好。隔聲效果好。2.4

46、.3 聲波的散射和衍射聲波的散射和衍射聲波傳播過程中，如果遇到的障礙物表面很粗聲波傳播過程中，如果遇到的障礙物表面很粗糙（也就是表面的起伏程度與波長相當(dāng)），或糙（也就是表面的起伏程度與波長相當(dāng)），或者障礙物的大小與波長差不多，則當(dāng)聲波入射者障礙物的大小與波長差不多，則當(dāng)聲波入射時，就會向各個方向反射。這種現(xiàn)象稱為時，就會向各個方向反射。這種現(xiàn)象稱為散射散射。由于總聲場是由入射聲波與散射聲波疊加而成由于總聲場是由入射聲波與散射聲波疊加而成的，因此對于低頻情況，在障礙物背面散射波的，因此對于低頻情況，在障礙物背面散射波很弱，總聲場基本上等于入射聲波，即入射聲很弱，總聲場基本上等于入射聲波，即入射聲

47、波能夠繞過障礙物傳到其背面形成聲波的衍射。波能夠繞過障礙物傳到其背面形成聲波的衍射。聲波的衍射現(xiàn)象不僅在障礙物比波長小時存在，聲波的衍射現(xiàn)象不僅在障礙物比波長小時存在，即使障礙物很大，在障礙物邊緣也會出現(xiàn)聲波即使障礙物很大，在障礙物邊緣也會出現(xiàn)聲波衍射。波長越長，這種現(xiàn)象就越明顯。衍射。波長越長，這種現(xiàn)象就越明顯。2.5 級的概念級的概念2.5.1 分貝的定義分貝的定義人的說話聲功率人的說話聲功率0.00001火箭發(fā)射時的聲功率火箭發(fā)射時的聲功率1000000000對于如此廣闊范圍的能量變化，直接使用聲功對于如此廣闊范圍的能量變化，直接使用聲功率和聲壓的數(shù)值來表示很不方便。率和聲壓的數(shù)值來表示

48、很不方便。由于對數(shù)的宗量是無量綱的，因此用對數(shù)標(biāo)度由于對數(shù)的宗量是無量綱的，因此用對數(shù)標(biāo)度時必須先選定基準(zhǔn)量，然后對被量度量與基準(zhǔn)時必須先選定基準(zhǔn)量，然后對被量度量與基準(zhǔn)量的比值求對數(shù)，這個對數(shù)值稱為被量度量的量的比值求對數(shù)，這個對數(shù)值稱為被量度量的“級級”，如果所取對數(shù)是以，如果所取對數(shù)是以10為底，則級的單為底，則級的單位為貝爾（位為貝爾（B）。由于貝爾的單位過大，故常將）。由于貝爾的單位過大，故常將1貝爾分為貝爾分為10檔，每一檔的單位稱為檔，每一檔的單位稱為分貝（分貝（dB）。 2.5.2 聲壓級、聲強級和聲功率級聲壓級、聲強級和聲功率級1、聲壓級、聲壓級 Lp=10lg =20lg

49、(dB)式中：式中：p-被量度的聲壓的有效值；被量度的聲壓的有效值； p0-基準(zhǔn)聲壓?；鶞?zhǔn)聲壓。p2p02pp02、聲強級、聲強級 LI =10lg (dB)式中：式中：I-被量度的聲強；被量度的聲強； I0-基準(zhǔn)聲強?；鶞?zhǔn)聲強。對于空氣中的平面聲波，則有：對于空氣中的平面聲波，則有： LI = Lp10lg（400/c） Lp+ Lp在一個大氣壓下，在一個大氣壓下，38.9空氣的空氣的c400Pas/m。因此，在這個條件下對于空氣中傳播的平面聲波有因此，在這個條件下對于空氣中傳播的平面聲波有LI = Lp。在一般情況下，。在一般情況下， L的值很小，因此，對的值很小，因此，對于空氣中的平面聲

50、波，一般可以認(rèn)為于空氣中的平面聲波，一般可以認(rèn)為LI Lp。II03、聲功率級聲功率級 LW =10lg （dB）式中：式中：W-被量度的聲功率的平均值，對于空氣被量度的聲功率的平均值，對于空氣媒質(zhì)，基準(zhǔn)聲功率媒質(zhì)，基準(zhǔn)聲功率W0=10-12W?？紤]到聲強與聲功率之間的關(guān)系：考慮到聲強與聲功率之間的關(guān)系：I =W/S式中：式中：S-垂直聲傳播方向的面積。則有：垂直聲傳播方向的面積。則有： LI = LW -10lgS （dB）WW02.5.3 級的疊加級的疊加對于互不相干的多個噪聲源對于互不相干的多個噪聲源，它們之間不會發(fā)，它們之間不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。這時，空間某處的總聲壓生干涉現(xiàn)象。這時，空間

51、某處的總聲壓PT為：為： pT2= p12 + p22+ pn2式中的式中的聲壓是指有效值。聲壓是指有效值。若若n=2，則總聲壓級為：，則總聲壓級為： Lp = 10lg = 10lg100.1L + 100.1L (dB)對應(yīng)對應(yīng)n個聲源的一般情況有：個聲源的一般情況有： Lp = 10lg(100.1L ) (dB)TpT2p02 p1p2Tni=1pi也可從兩個聲壓級也可從兩個聲壓級L 和和L 的差值的差值Lp =L -L 求求出合成的聲壓級。出合成的聲壓級。 因為因為 ，則有：，則有：需要注意的是，如果兩個聲源相關(guān)，它們發(fā)出的需要注意的是，如果兩個聲源相關(guān)，它們發(fā)出的聲波會發(fā)生干涉。這

52、時應(yīng)先由式（聲波會發(fā)生干涉。這時應(yīng)先由式（2-20）求出瞬）求出瞬時聲壓，再由瞬時聲壓求出總聲壓的有效值時聲壓，再由瞬時聲壓求出總聲壓的有效值pT2,最后根據(jù)定義求出總聲壓級最后根據(jù)定義求出總聲壓級L 。p1 p2p1p2pppLLL12101lg101010lg101 . 0)(1 . 01 . 0111ppppTLpLLLpLL1LLppTLp/dB圖2-10 分貝相加曲線L/dB1532.521.510.500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 【例例1】在車間某操作點分別測量兩噪聲源的聲壓級為在車間某操作點分別測量兩噪聲源的聲壓級為100分貝和分貝和95

53、分貝，問總的聲壓級是多少分貝？分貝，問總的聲壓級是多少分貝？dBLppTLLp2 .1011010lg101010lg10951 . 01001 . 01 . 01 . 021（2）查圖法）查圖法 兩聲壓級分別為兩聲壓級分別為100分貝和分貝和95分貝，兩者相差分貝，兩者相差5分分貝，由圖貝，由圖2-10查得查得 Lp5時，時，L1.2，所以總，所以總的聲壓級應(yīng)該是較高的聲壓級與的聲壓級應(yīng)該是較高的聲壓級與 L之和，即總之和，即總聲壓級聲壓級LP100+1.2101.2分貝。分貝。解解：（：（1）計算法計算法例例2在車間某處分別測量在車間某處分別測量4個噪聲源的聲壓級為個噪聲源的聲壓級為80分

54、分貝、貝、83分貝、分貝、91分貝和分貝和84分貝，問總的聲壓級是多分貝，問總的聲壓級是多少分貝？少分貝？9184838091.884.892.691分貝和分貝和84分貝相加，兩聲壓級相差分貝相加，兩聲壓級相差7分貝，由圖查得修正值分貝，由圖查得修正值0.8分貝，所以分貝，所以91分貝和分貝和84分貝的總聲壓級為分貝的總聲壓級為91+0.891.8分分貝。利用相同的方法，貝。利用相同的方法，83分貝和分貝和80分貝相加，兩者的差為分貝相加，兩者的差為3分貝，分貝，由圖查得修正值由圖查得修正值1.8分貝，所以分貝，所以83分貝和分貝和80分貝的總聲壓級分貝的總聲壓級為為83+1.884.8分貝。

55、最后由分貝。最后由91.8分貝和分貝和84.8分貝的差值分貝的差值91.884.87分貝，查得修正值分貝，查得修正值0.8分貝，故分貝，故4個聲壓線的總聲壓個聲壓線的總聲壓級為級為91.8+0.892.6分貝。分貝。 解：按聲壓級高低順序排列，然后兩兩相加。解：按聲壓級高低順序排列，然后兩兩相加。例例3求如下求如下5個聲壓級的總聲壓級。這個聲壓級的總聲壓級。這5個聲壓個聲壓級分別為級分別為100分貝、分貝、95分貝、分貝、91分貝、分貝、83分貝分貝和和87分貝。分貝。解：解：10095918783101.2101.6101.7101.72.5.4 級的級的“相減相減”用儀器測得某機器運行時的

56、聲級是包括背景噪用儀器測得某機器運行時的聲級是包括背景噪聲在內(nèi)的總聲壓級聲在內(nèi)的總聲壓級Lp 。那么就需要從總聲壓級。那么就需要從總聲壓級中扣除機器停止運行時的背景噪聲聲壓級中扣除機器停止運行時的背景噪聲聲壓級Lp ，得到機器的真實噪聲聲壓級得到機器的真實噪聲聲壓級Lp ，這就是級的，這就是級的“相減相減”。則被測機器的聲壓級為：。則被測機器的聲壓級為： Lp = 10lg100.1L - 100.1L (dB)可見，可見，級的級的“相減相減”實際上是聲能量相減實際上是聲能量相減，而，而不是簡單的分貝值算術(shù)相減。因此，相應(yīng)的公不是簡單的分貝值算術(shù)相減。因此，相應(yīng)的公式不僅適用于聲壓級的運算，同

57、樣也適用于聲式不僅適用于聲壓級的運算，同樣也適用于聲強級和聲功率級的運算。強級和聲功率級的運算。SpTpBTBS 例例4某車床運轉(zhuǎn)時，在相距某車床運轉(zhuǎn)時，在相距1米處，測得的聲壓級為米處，測得的聲壓級為85分貝，該車床停車時，在同一距離測得的背景噪聲為分貝，該車床停車時，在同一距離測得的背景噪聲為75分貝，求該車床單獨產(chǎn)生的聲壓級。分貝，求該車床單獨產(chǎn)生的聲壓級。 解解巳知疊加后的總聲壓級巳知疊加后的總聲壓級L p85分貝，分貝， 背景噪聲級背景噪聲級Lp2=75分貝。分貝。 Lp-Lp2=10分貝分貝 查圖可得查圖可得 0.5分貝分貝因此，該車床單獨產(chǎn)生的聲壓級因此，該車床單獨產(chǎn)生的聲壓級L

58、p1Lp84.5dB。2.6聲波在傳播中的衰減聲波在傳播中的衰減聲在傳播過程中將產(chǎn)生反射、折射和衍射現(xiàn)象，聲在傳播過程中將產(chǎn)生反射、折射和衍射現(xiàn)象，并在傳播過程中引起衰減。這些衰減通常包括聲并在傳播過程中引起衰減。這些衰減通常包括聲能隨距離的發(fā)散傳播引起的衰減能隨距離的發(fā)散傳播引起的衰減Ad和空氣吸收引和空氣吸收引起的衰減起的衰減Aa，地面吸收引起的衰減，地面吸收引起的衰減Ag，屏障引起，屏障引起的衰減的衰減Ab和氣象條件引起的衰減和氣象條件引起的衰減Am等?？偟乃サ??？偟乃p值減值A(chǔ)則是各種衰減的總和：則是各種衰減的總和： A= Ad+ Aa+ Ag+ Ab+ Am2.6.1 隨距離的發(fā)散衰

59、減隨距離的發(fā)散衰減一、聲場的類型一、聲場的類型聲波的傳播范圍相當(dāng)廣泛，聲波的影響和波及的范聲波的傳播范圍相當(dāng)廣泛，聲波的影響和波及的范圍稱為聲場。聲場可分為圍稱為聲場。聲場可分為自由聲場自由聲場、擴散聲場擴散聲場和和半半自由聲場自由聲場( (或叫半擴散聲場或叫半擴散聲場) )。自由聲場，理論上說是自由聲場，理論上說是沒有邊界的、媒質(zhì)均勻而各沒有邊界的、媒質(zhì)均勻而各向同性的聲場。向同性的聲場。在自由聲場中，聲波在任何方向傳在自由聲場中，聲波在任何方向傳播都沒有反射，如室外開闊的曠野、消聲室等均屬播都沒有反射，如室外開闊的曠野、消聲室等均屬自由聲場。自由聲場。擴散聲場是與自由聲場完全相反的聲場，擴

60、散聲場是與自由聲場完全相反的聲場，聲波在擴聲波在擴散聲場里接近全反射散聲場里接近全反射。在大多數(shù)場合下，傳播聲音。在大多數(shù)場合下，傳播聲音的是半自由聲場，即介于自由和擴散之間的聲場，的是半自由聲場，即介于自由和擴散之間的聲場，如工礦企業(yè)、住宅等。如工礦企業(yè)、住宅等。在半自由聲場中，吸聲性能好的靠近自由聲場。在半自由聲場中，吸聲性能好的靠近自由聲場。對于輻射表面比較大的聲源，在離聲源的距離與聲對于輻射表面比較大的聲源，在離聲源的距離與聲源的幾何尺寸可以比擬的范圍內(nèi)，稱源的幾何尺寸可以比擬的范圍內(nèi)，稱近場近場；反之，；反之，稱稱遠(yuǎn)場遠(yuǎn)場。對于幾何尺寸比較小的聲源，除聲場的遠(yuǎn)近，還應(yīng)對于幾何尺寸比較