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* * * * * 《声学原理与技术》 第四章 声波的辐射 声波存在的两个条件 一定形状的物体以一定方式振动，产生的声场是什么样的？ 声场对声源具有怎样的作用？ 声源 介质 1 阻抗的概念： 4.1 声辐射阻抗 系统 输入 信号 输出 响应 机械振动系统： 机械阻抗 电路系统： 电阻抗 声学元件系统： 声阻抗 声传播系统： 声阻抗率 2 声辐射阻抗的定义 4.1 声辐射阻抗 声辐射系统 = 机械振动系统 ? 声传播系统 u 声场 Fs Fr 声源对声场：策动力 Fs 声场对声源：反作用力(辐射力) Fr 对振动系统而言，增加了一个外力 Fr 相当于振动系统的力阻抗增加了一项 这一项定义为辐射阻抗 例1 细管中平面活塞的声辐射阻抗 4.1 声辐射阻抗 一维平面波 u p S —活塞面积 注意: 一般情况下 3 声辐射阻抗的一般形式 4.1 声辐射阻抗 Rr 辐射阻（有功阻抗） Xr 辐射抗（无功阻抗） mr 同振质量 同振质量的存在降低了振动系统的固有频率 4 声辐射功率 4.1 声辐射阻抗 对均匀振动面： 对声辐射系统而言，辐射阻越大越好 1 脉动球源的声辐射阻抗 4.2 脉动球源的声辐射 均匀球面波的声阻抗率： r r0 辐射阻抗： 4.2 脉动球源的声辐射 讨论： (a) 当 或 （高频辐射） 类似平面波辐射 (b) 当 或 （低频辐射） 辐射阻很小，辐射抗起主要作用 2 声场与球源的关系 4.2 脉动球源的声辐射 声场声压 声场振速 假设球源表面的振速 （希望将A和声源联系起来） 4.2 脉动球源的声辐射 讨论： (a) 小球源（低频辐射） 点声源 (b) 大球源（高频辐射） 一般规律：高频或大辐射面有利于辐射，并获得大的声压 1 声偶极子 4.3 声偶极子辐射 l -偶极距 + ? ? l r+ r- P r 远场条件下 低频条件下 2 声偶极子辐射的指向性 4.3 声偶极子辐射 指向性因子： 偶极子的指向性： 3 声偶极子的辐射功率 4.3 声偶极子辐射 通过半径为 r 的球面的平均辐射功率： 4 声偶极子的等效辐射阻 4.3 声偶极子辐射 对比：脉动球源低频辐射时 1 两个同相小球源的辐射 4.4 同相小球源组辐射 ? l r1 P r + + r2 + + 远场条件下 4.4 同相小球源组辐射 指向性因子： 当两个球源距离非常近时 无指向性 2 小球源阵列（声柱） 4.4 同相小球源组辐射 ? r1 rn P L l r + + + + + 指向性： 4.4 同相小球源组辐射 (rL时) 声柱的特点：?=0方向声强比分散使用时提高了n倍， 指向性好 * * * * * * * * * * * * * 《声学原理与技术》 * * * * * * * * * * * * * * * * * *