声学基础1_声波的基本性质

声学基础及其原理

2 声学基础及其原理[13] 在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。 2.1声压级 将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。即： L p =20lg o e P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2?10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式（2.1）也可以写为： L p =20lgp+94 （dB ） （2.2） 式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。 人耳的感觉特性，从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。 2.2 声强级： 为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即： L I =10lg 0 I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：

L I =10lg I+120 （dB ） （2.4） 2.3声功率 可以用“级”来表示，即声功率L W ，为： L W =10lg 0 W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为： L W =10lg W +120 （dB ） （2.6） 由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得： L p =L I =10lg ????? ??01I S W =10lg ????????S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得： S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8） 这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。 声压级、声强级、声功率级的定义中，在后两者对数前面都好似乘以常数10，而声压级对数前面乘以常数为20，这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方，而对声压是平方的关系。如声压增加一倍，声压级和声强级增加6分贝，而声强增加一倍，声压级和声强级增加3分贝[5]。 对于一定的声源，其声功率级是不变的，而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。 专门的研究表明，人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的，人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来，采用响度级来定量的描述这种关系，它是以1000Hz 纯音作为基准，对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的，

声学基础答案

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这两 力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位 移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 20 g l ω= 即 0f = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ 图 习题1-3

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【最新整理，下载后即可编辑】 噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场 在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。 自由场扩散场（混响场）

最新声学基础课后答案

声学基础课后答案

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表 示？ （答：l g f π210= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这 两力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ==

（2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与 位移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 2 0g l ω= 即 01 ,2πg f l = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： 所受到的恢复平衡的 (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它力由何产生？并应怎样表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， 0)(2 20 02 2 00=+-+--=ε ε x x T x l x l T F x （0x ??ε ，2 022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 2 20 2 2 0)(ε ε ε ε +++-=x T x l T F y x T x l T ε ε +-≈ ε) (00x l x Tl -= 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数) (00x l x Tl k -= 。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε) (00x l x Tl F -= ，方向为竖直向下。 图 习题1-3

声学基础课后题答案

声学基础（南京大学出版社） 习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π21 =得： 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产 生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它 的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0=，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿 绳方向的拉力T ，这两力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξθ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ=- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 20g l ω= 即 0f = 这就是小球产生的振动频率。

1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它 所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样 表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， （0x ??ε ，2022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数)(00x l x Tl k -=。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε)(00x l x Tl F -=，方向为竖直向下。 （2）振动频率为m M x l x Tl M K )(00-==ω。 （3）对ω分析可得，当20l x = 时，系统的振动频率最低。 1-4 设有一长为l 的细绳，它以张力T 固定在两端，如图所示。设在绳的0x 位置处悬有一质量为M 的重物。求该系统的固有频率。提示：当悬有M 时，绳子向下产生静位移0ξ以保持力的平衡，并假定M 离平衡位置0ξ的振动ξ位移很小，满足0ξξ<<条件。 图 习题1－4 图 习题1-3

听觉的声学基础

听觉的声学基础 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

听觉的声学基础 一、声波的产生与传播及其表现形式 1）产生：声源振动引起周围媒质质点产生振动，并向四周由近及远传播的过程，形成声波。 形成声波的必要条件：①发生振动的物体（叫做声源） ②传播振动的介质（气体、液体、固体） 2）传播：声波在空气中以疏密波的形式向四面八方传播（介质本身并没有随着声波向远处移动，只是在附近振动） 声波传播的是信息和能量 3）表现形式：振动方向和波传播方向垂直的波叫横波；振动方向与波传播方向一致的波叫纵波，也叫疏密波。声波就是一种纵波。 二、声音的参量 1）周期与频率：周期（t）：质点完成一次振动循环所经历的时间 频率（f）：质点在单位时间内（秒）所完成的周期次数。频率的单 位为赫兹（Hz） f=1/t t=1/f 2)振幅：质点离开平衡位置的位移。 总体的平均振幅不是简单的将所有瞬时振幅值平均，因为正值和负值会相互抵消，我们采用均方根的平均方法更有效，即所有正值和负值先平方，再平均，再开方。总体平均振幅通常是峰值的% 3）波长：波在一个振动周期内传播的距离，即两个分子积聚区域（密部）之间的距离。

4）相位：致电在某一瞬间所处的状态或所在的位置 三、声音的强度 1）声压：声压的大小表示声波的强弱，声压是有声波传播时的压强与大气静压强之差，声压可以为正，也可以为负。通常声压以有效值（均方根值RMS）表示。 声压的国际单位是帕斯卡，简称“帕”（Pa），1Pa=1000000μPa=10^6μPa 2）声压级：声场中某点的声压级是指该声的声压（ρ）与基准声压（ρ0）之比的以10为底的对数乘以2，单位为贝[尔]（B），但通常以dB（dB=1/10 B）为单位。用符号SPL表示，则声压级可以表示Lρ=20lg（ρ/ρ0）dB=2lg（ρ/ρ0）B 声压级必须指明基准声压 在空气中：ρ0=20μPa 四、声导抗 声导纳（Y）是传声系统对声音的传导和接纳程度，声阻抗（Z）是传声系统对声音传导的阻尼和抵抗，两者为相反的概念，互为倒数的关系：Y=1/Z。 声阻抗（Z）和声导纳（Y）合称为声导抗。 导纳（Y)的单位为毫姆欧（mmho），阻抗(Z)的单位为欧姆（Ω）

噪声与振动复习题及答案

噪声与振动复习题及参考答案（40题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 一、填空题 1．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） 2．测量噪声时，要求风力。 答：小于5.5米/秒（或小于4级） 3．从物理学观点噪声是由；从环境保护的观点，噪声是 指。 答：频率上和统计上完全无规的振动人们所不需要的声音 4．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 5．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分 为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 6．声压级常用公式Lp= 表示，单位。 答： Lp=20 LgP/P° dB（分贝） 7．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 8．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答：低频性高频性 2000-5000 9．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比 为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz。 答：2 2-1/3 63，125，250，500，1K，2K，4K，8K 10．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 11．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 12．我国规定的环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 13．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处

水声习题解答(1)

工程水声学基础习题 1. 已知，两个声压幅值之比为2、5、10、100，求它们声压级的差；若它们的声压 级之差为1、3、6、10dB 时，它们的声压幅值之比又是多少？ 解：由声压级的表达式： 20log e ref p SPL p =，若它们的幅值之比 12 p n p =，则声压级之差为： 1211122 2 20log 20log 20log 20log 20log e e e ref ref e p p p p SPL SPL n p p p p -=-=== 当2,5,10,100n =时相应的声压级差为： 20log 6,14,20,40SPL n dB dB dB dB ?== 反之，若()12SPL SPL SPL m dB ?=-=， 即：()12112 2 20log 20log 20log 20log e e e ref ref e p p p p m dB p p p p -=== 于是， 120 2 10 m p p =；当1,3,6,10m dB =时相应的声压幅值之比是： 12 1.122, 1.413, 1.995, 3.16 p p = 2. 房间内有n 个人各自无关地说话，假如每个人单独说话时在某位置均产生声压 级为()0SPL dB 的声音，那么，当n 个人同时说话时在该位置上的总声压级是多少？ 解：由声压级的表达式： 2 210log 20log ref e e ref p p SPL p p == 当e p 是多个声源的共同作用时产生的声压，则1 n e ei i p p == ∑ ，并且2 21 e n ei i p p =??=??? ? ∑ 只有这些声源辐射的声波彼此互不相关时，才有2 2 2 11 e ei n n ei i i p p p ==??== ???? ∑∑ 。 于是： 2 2 2 1 02 2210log 10log 10log 10log 10log 20log 10log ei ei ref n e i ei ref ref ref p p p p SPL n n SPL n p p p p ====+=+=+∑

声学基础知识

噪声产生原因空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中， c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场 在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。 自由场扩散场（混响场）

声学基础资料-专业名词解释

波长 声波振动一次所传播的距离，用声波的速度除以声波的频率就可以计算出该频率声波的波长，声波的波长范围为17米至1．7厘米，在室内声学中，波长的计算对于声场的分析有着十分重要的意义，要充分重视波长的作用。例如只有障碍物在尺寸大于一个声波波长的情况下，声波才会正常反射，否则绕射、散射等现象加重，声影区域变小，声学特性截然不同；再比如大于2倍波长的声场称为远场，小于2倍波长的声场称为近场，远场和近场的声场分布和声音传播规律存在很大的差异;此外在较小尺寸的房间内(与波长相比)，低音无法良好再现，这是因为低音的波长较长的缘故，故在一般家庭中，如果听音室容积不足够大，低音效果很难达到理想状态。 很多现场调音师都没有理会到音频与波长的关系，其实这是很重要的：音频及波长与声音的速度是有直接的关系。在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声音速度为344m／s，而我接触国内的调音师，他们常用的声音速度是34Om／s，这个是在15摄氏度的温度时声音的速度，但大家最主要记得就是声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的，温度越低，空气里的分子密度就会增高，所以声音的速度就会下降，而如果在高海拔的地方做现场音响，因为空气压力减少，空气内的分子变得稀少，声音速度就会增加。音频及波长与声音的关系是：波长=声音速度／频率；λ=v／f，如果假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长就是3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长就是34．4 cm，而一个20kHz的音频波长为1．7cm。 动态范围 音响设备的最大声压级与可辨最小声压级之差。设备的最大声压级受信号失真、过热或损坏等因素限制，故为系统所能发出的最大不失真声音。声压级的下限取决于环境噪声、热噪声、电噪声等背景条件，故为可以听到的最小声音。动态范围越大，强声音信号就越不会发生过荷失真，就可以保证强声音有足够的震撼力，表现雷电交加等大幅度强烈变化的声音效果时能益发逼真，与此同时，弱信号声音也不会被各种噪声淹没，使纤弱的细节表现得淋漓尽致。一般来说，高保真音响系统的动态范围应该大于90分贝，太小时还原的音乐力度效果不良，感染力不足。在专业音响系统的调整过程中，音响师在调音时要主意以下两方面问题:一是调音台的的输入增益量不要调的过小，否则微弱的声音会被调音台的设

声音的产生与传播习题含答案

声音的产生与传播习题 含答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

声音的产生与传播习题（含答案） 一、单选题(本大题共7小题，共分) 1.下列事例能说明“水可以传播声音”的是（） A.在溪边，听到溪水流动的声音 B.在雨天，听到雨滴打在伞上的声音 C.在树下，听到树上鸟儿鸣叫的声音 D.在水中，听到岸边人们说话的声音 2.用手拨琴弦便能听到悦耳的琴声，则发出琴声的声源是（） A.手指 B.空气 C.弦柱 D.琴弦 3.在武侠小说或电影里，经常会看到一位双目失明的大侠，还能判断出前来攻击他的敌人的方位，这是因为（） A.他的眼睛原来没有失明 B.他的耳朵有特异功能 C.这是一种巧合 D.由于双耳效应，他可准确判断声音传来的方向 4.若太空陨石撞击在月球表面，绕月球飞行的宇航员不能听到撞击的爆炸声，是因为 （） A.陨石撞击在月球表面，但没有产生振动 B.陨石撞击在月球表面，但振动很微弱，声音太小听不到 C.陨石撞击在月球表面，有振动产生，但声波无法传到空中 D.以上原因都不是5.如图所示，用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，乒乓球被弹开，这个实 验说明了（） A.发声的音叉正在振动 B.声音可以在空气中传播 C.声音的传播不需要介质 D. 声音在空气中传播速度最快 6.声音在以下几种介质中传播时，传播速度最大的是（） A.钢管 B.水 C.酒精 D.空气 7.用录音机把自己朗读或唱歌的声音录下来，再播放．同学们听没有什么意外，自己听总感到别扭，觉得不像自己的声音，主要原因是（） A.录音机的录音效果差，声音录制后失真 B.录音机录音时使声音的音调发生了变化 C.录音机录音时使声音的音色发生了变化 D.自己听自己的声音，和听录音机声音，两种声音传播的途径不同 二、填空题(本大题共9小题，共分) 8.声音不仅能在气体中传播，而且也能在 ______ 、 ______ 中传播． 9.声音在不同介质中的传播速度是不同的，根据下表可知：一般情况下，声音在液体中的传播速度比气体中的 ______ （选填“快”或“慢”）；声音在空气中的传播速度受 ______ 的影响；驰名中外的北京天坛公园里的回音壁、三音石、圈丘三处建筑有非常美妙的声音现象，它是我国古代建筑师利用声音的 ______ 造成的音响效果． 声音在一些介质中的传播速度v/（m?s-1） 介质温度速度介质温度速度 空气0℃331酒精20℃1210 空气15℃340水20℃1480 空气20℃344海水20℃1520 10.蛇是一种可怕的动物，经常将头帖在地面上，对外界声音的刺激非常灵敏，但蛇没有耳朵，它利用骨传导方式来“倾听”敌人的声音．说明声音可以通过 ______ （固体、液体、气体）传播． 11.当锣被敲响时，用手按住锣面，锣声消失了，这是因为锣面停止 ______ ，这说明声音是由物体 ______ 产生的．

电声学基础

电声学基础 绪论 ?什么是声学？ ?产生——传播——接收——效应。 ?研究范围 ?人类对声学现象的研究 ?我国，11世纪，沈括 ?西方，17世纪，索沃提出acoustique的名称。如今，acoustics代表声学，音质。 ?人们观察声学现象，研究其规律，几乎是从史前时期开始的。 ?近代声学 ?伽利略（1564～1642）开创 ?1638年，“有关两种科学的对话” ?林赛（R. Bruce Lindsay）在“声学的故事”中提到科学家79人 ?19世纪末，瑞利《声之理论》二卷（1000页） ?20世纪开始，赛宾，建筑声学 ?1936年，莫尔斯《振动和声》一书，反映了声学基础理论的发展 ?古人的声学研究理论成果 ?关于声的知识和分类 ?“音”（即乐音） ?“乐” ?“噪”，“群呼烦扰也” ?“响”，“响之应声” ?乐律 ?在《管子》中首先出现，理论是“三分损益法”。 ?十二律是十二个标准音调，实际上基本的标准音调只有一个，即黄钟，《史记》：“黄钟（管）长八寸一分”，或提：长九寸。 三分损益十二律 ?欧洲乐律起源：毕达哥拉斯（Pythagoras），公元前六世纪 ?1584年，明代王子朱载堉完成《律学新说》，详细提出十二平均律理论 ?荷兰人斯蒂文（Simon Stevin）， ?共振、回声、混响 ?“应” ?“鼓宫宫动，鼓角角动，音律同矣” ?11世纪，沈括，“共振指示器” ?波动论 ?亚里士多德（Aristotle，公元前384～322年） ?高度、强度、品质

?空气运动的速度、被激动的空气量、发声器官的构造 ?频率 ?伽利略(Galileo Galilei)，单摆及弦的研究 ?声速 ?法国的梅尔新，加桑地 ?1687年，牛顿，《自然哲学的数学原理》 ?1816年，法国数学家拉普拉斯 ?电声学 ?20世纪20年代，电子管 ?1920年，美国肯尼迪（A. E. Kennedy）把类比概念和方法引入电声系统和机械振动系统 ?电声学这门科学主要是研究电能和声能彼此转变的问题。各种换能器的构造和理论，录音和放音的各种方法，都是属于“电声学”的范畴。 ?电声学与其他声学部门的关系 ?电声学和建筑声学、生理声学、超声学、水声学都有很密切的关系。 第一章振动和声波的特性 1-1 振动与声波 1-1-1 振动 ?什么是振动？P6 ?振动的特性 1-1-2 声波 ?几个基本概念： ?声波——物体的振动引起周围媒质质点由近及远的波动 ?声源——发声的物体，即引起声波的物体 ?媒质——传播声波的物质 ?声场——声波传播时所涉及的空间 ?声音——声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受 ?声线——声波传播时所沿的方向 ?结论 ?声波的产生应具备两个基本条件：物体的振动，传播振动的媒质 ?声波是一种机械波，媒质 ?传播的只是能量 ?气体中的声波是纵波，即疏密波

声学基础_声级

声学基础_声级 1. 对数标度 ? 日常生活中声音强度的变化范围特别宽。 ? 以声功率为例，人们正常说话的声功率约为5 10W -，而强力火箭发射时的声功 率高达9 10W ，两者相差1410数量级。 ? 以声压为例，对于1000Hz 纯音，人耳刚好能够感觉到的声压为5 210Pa -?，称 为“听阈声压”，人耳难以忍受的声压为20Pa ，称为“痛阈声压”，两者相 差6 10数量级。 ? 同时，人耳对声音的感觉不是与强度的绝对值成线性关系，而是与其对数近似成正比。 ? 基于此，在声学中普通使用对数标度。 2. 分贝 ? 由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须先选定基准量（或称参考量）， 然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值被称为被量度量的“级”。 ? 如果所取的对数是以10为底，则级的单位为贝尔(B)。 ? 由于贝尔的单位过大，故常将1贝尔分为10档，每一档的单位称为分贝(decibel ，简 写为dB)。 ? 如果所取的对数是以 2.71828e =为底，则级的单位为奈培(Np)。 ? 奈培与分贝的关系是： 18.686Np dB = Tips ： ? “分”(deci-) 指十分之一，个位是“贝”或“贝尔”（bel ，是为了纪念发明家亚历山 大·格拉汉姆·贝尔，而以其名字进行命名的）。 ? 在实际应用中，我们更多的使用“分贝”这个单位。 3. 声压级 ? 声压级常用p L 来表示，定义为： 220010lg 20lg p p p L p p == 式中， p —被量度的声压的有效值； 0p —基准声压 ? 在空气中规定020p Pa μ= ，即为人耳刚好能够感觉到的声压。 Tips ：

(整理)《水声学》课程配套习题参考答案.

《水声学》部分习题参考答案 绪论 1略 2略 3略 4略 5环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？ 解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，r R

解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用距离变为原距离的42倍，即R R 412 。 第一章 声学基础 1 什么条件下发生海底全反射，此时反射系数有什么特点，说明其物理意义。 解：发生全反射的条件是：掠时角小于等于全反射临界角，界面下方介质的声速大于界面上方介质的声速。发生全反射时，反射系数是复数，其模等于1，虚部和实部的比值给出相位跳变角的正切，即全反射时，会产生相位跳变。 2 略 3 略 第二章 海洋声学特性 1 海水中的声速与哪些因素有关？画出三种常见的海水声速分布。 解：海水中的声速与海水温度、密度和静压力（深度）有关，它们之间的关系难以用解析式表达。 z 浅海负梯度 C 表面声道 C z 深海声道 C z 2 略 3 略 4 略 5 略 6 声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL 表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL 表达式。 解：声波传播时强度衰减原因：声波在传播过程中，波阵面逐渐扩展；海水介质

南京大学版声学基础答案

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这两 力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位 移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+=

∴ 2 0g l ω= 即 01 ,2πg f l = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的 力由何产生？并应怎样表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它 的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， 0)(2 2 02 2 00=+-+--=ε ε x x T x l x l T F x （0x ??ε ，2 022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 2 2 2 2 0)(ε ε ε ε +++-=x T x l T F y x T x l T ε ε +-≈ ε) (00x l x Tl -= 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数) (00x l x Tl k -= 。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε) (00x l x Tl F -= ，方向为竖直向下。 （2）振动频率为m M x l x Tl M K )(00-== ω。 （3）对ω分析可得，当2 0l x = 时，系统的振动频率最低。 1-4 设有一长为l 的细绳，它以张力T 固定在两端，如图所示。设在绳的0x 位置处悬有一质量为M 的重物。求该系统的固有频率。提示：当悬有M 时，绳子向下产生静位移0ξ以保持力的平衡，并假定M 离平衡位置0ξ的振动ξ位移很小，满足0ξξ<<条件。 图 习题1-3

声学基础知识整理

噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。． 声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，Hz,20000。可听声波的频率为20～就形成声波（声波是纵波）的属次声波。的属超声波，低于20Hz高于20KHz点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 c λ

f )和波长( 声频( )声速( )fλ= c /声速与媒质材料和环境有关：c?20.05273?t c (m/空气中，=+或s) t—摄氏温度 /ms在水中声速约为1500λ。1/等于波长的倒数，即传播方向上单位长度的波长数，πλK表示。为波数，用符号 2有时也规定/质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声 波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。． 声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。

声学基础 第二章 声波的基本性质

第二章 声波的基本性质 §2.1 概述 2.1.1 声波的物理量 1、声压p 指由声扰动产生的逾量压强，即声波引起的介质压强起伏与介质 静压的差值。0p P P P =?=- 声压p 通常是空间和时间的函数。(,)p p r t = 介质中的实际压强为0P P p =+ （2-1-1） 2、介质的密度和温度 与声压的概念相似，声扰动或声波同样可以引起介质密度和温度的起伏。 0=-δρρ 0T T =-τ （2-1-2） δ和τ同样是空间和时间的函数。不过一般情况下，这种起伏通常较小（详见小振幅声波或线性声学基本假设），可以近似认为：0=ρρ ，0T T = 即忽略密度和温度的起伏，近似认为它们为常量。 3、声波中的质点振动位移s 和振动速度v 指产生或传播声波的质点（或微元体）在其平衡位置附近的振动位移和振动 速度。通常它们是矢量（场）。 4、声速c 指声波在介质中的传播速度，分为相速度和群速度。关于它们以后再介绍。 5、声波的频率f 、角频率ω、波长λ、周期T 等是我们熟悉的物理量，此处不再赘述。描述声波的物理量还有许多，以后还要陆续介绍。 2.1.2 声波分类 关于声波有多种分类方法很多，常见的分类方法主要有： 根据波阵面（或等相位面）的形状或波源的几何特征，可以将声波分为： 1、 球面波（点源）； 2、柱面波（直线源）； 3、平面波（平面源） 根据波的振动方向与波传播方向的几何关系，可以将声波分为： 1、纵波，振动方向与波传播方向平行； 2、横波，振动方向与波传播方向垂直； 根据介质的几何尺寸和形状，还可将其中的声波分类为体波和导波，前者指在无限大介质中传播的波，而后者则指在有限介质中传播的波。另外根据介质的理想化程度和对其数学描述的近似程度，把声学划分为： 线性声学 理想介质 理想介质 线性声学 非线性声学 实际介质 声学 或 声学 线性声学 理想介质 实际介质 非线性声学 非线性声学 实际介质

声学基础答案

2010声学基础 一．名词解释 阻尼振动：振动系统除了受到弹性力之外，还受阻尼力的作用，这样的振动叫阻尼振动。 力顺：弹性系数的倒数为力顺，即虎克定律 x C F m 1 - = 中m C ，单位m/N。 弹性抗：m C ω 1 ，ω为圆频率，m C 是力顺，单位m s N/ ?。 亥姆赫兹共鸣器：一种由截面S，短管长l，空腔0 V 组成的基本的声学系统，如图 由以下假设：①共鸣器的线度远小于波长，l,S, λ << 3 V ②短管体积远小于空腔的容积，即0 V Sl<< ③腔壁是刚性的，腔中媒质的疏密过程不会传递到外界 特性阻抗：0 c ρ 表示介质声特性的物质量。其中，0 ρ 为介质的密度，0 c 为介质中声速，单位m s Pa/ ?。 杨氏模量：x E S F ? ? - = ξ 中E称为杨氏模量，表示在一定面积上单位形变引起面应力的变化量，单位2 /m N。 声强：在垂直声传播方向单位面积上，单位时间内的平均声能量，单位2 /m W。 声压级：在声学中用对数标度来度量声压的量。定义 ) ( log 20 10 dB p p SPL ref e = ，其中e p

为有效声压， Pa p ref 5 10 2- ? = 为空气中的参考声压。 声吸收：声在传播过程中声能转化为其它形式能量的过程叫声吸收。 全反射：反射系数的绝对值为1，即入射声强等于反射声强，这种现象叫全反射。 二．力学品质因素m m m R M Q0 ω = ，0 ω 是系统的固有频率，m M 是振子的质量，m R 是力阻。 ⑴m Q 对位移的频率特性曲线的影响 2 2 2 2 2 )1 ( m m m a a Q z z M Q F - + = ω ξ ，a F 是外力的振幅，0 ω ω = = f f z ，0 f 是系统的固有频率。 复振幅 ] ) 1 [(2 m m F Q z j z R F - - = ξ ， 位移振幅为 2 2 2 2) 1( m m a a Q z z K F + - = ξ ， 相位为 ) 1( arctan 2 z Q z m - = ξ θ 图像：见声学基础P21，图1—4—2