声波基本的基本性质及其传播规律选编.ppt

第二章 声波的基本性质及其传播规律 主要内容： 2.1 声波的产生及描述方法 2.2 声波的叠加 2.3 声波的频率和噪声的频谱 2.4 声波的反射、透射和衍射 2.5 声源的辐射 2.6声波在传播过程中的衰减 2.1.1 声波的产生 2.1.2 描述声波的基本物理量  2.1 声波的产生及描述方法 2.1.1声波的产生 声源：产生声音的振动物体称作声源。 振动：是一种周期性运动。物体在某平衡位置附 近作往复运动。 物体的振动是产生声音的根源。 波动：机械振动在弹性媒介中的传播过程。 振动与波动的关系？ 下一页 2.1.1 声波的产生 声波：机械振动在弹性煤质的传播过程称为声波。 声场：有声波传播的空间叫声场。 声音传播的实质： 声音传播是指物体振动形式的传播。波动 补充了解内容：声波的基本类型 平面声波 球面声波 柱面声波 声波的类型 波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线。 根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。 声线：常称为声射线，就是子声源发出的代表能量传播方向的射线，在各向同性的媒质中，声线就是代表波的传播方向且处处与波阵面垂直的直线。 声波的基本类型 1 平面声波： 声波的波阵面是垂直于传播方向的一系列平面时，称其为平面声波。 2.2.1 平面声波： 1平面声波： 声线： 相互平行的一系列直线。 1平面声波： a.波动方程： 对于简谐振动而言： 2.2.1 平面声波： b.质点振动速度： 对于简谐振动而言： 质点振动的速度振幅 结论：质点以振速进行振动，而这种振动过程 以声速c传播出去。 1平面声波： c.声阻抗率： 对于平面声波而言： 媒质的特性阻抗，单位（Pa·s/m） 2 球面声波： 波阵面是以任何值为半径的球面。 a.波动方程： 对于从球心向外传播的简谐球面声波而言： 特点：振幅随传播距离的增加而减少，二者成反比关系。 2.2.2 球面声波： b.声线： 是由声源点发出的半径线。 3 柱面声波： 波阵面为同轴圆柱面的声波称为柱面声波。 a.波动方程： 对于远场简谐柱面声波而言： 特点：振幅随径向距离的增加而减少，与距离的平方根成反比关系。 b.声线：是由线声源发出的径向线。 声波的类型 声波的类型 类型 波阵面 声线 声源类型 平面声波 垂直于传播方向的平面 相互平行 的直线 平面声源 球面声波 以任何值为 半径的球面 由声源发出的半径线 点声源 柱面声波 同轴圆柱面 线声源发出的半径线 线声源 2.1.2 描述声波的基本物理量  2.1.2 描述声波的基本物理量 1、声波频率、波长和声速 （1）声波频率： 一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz)。 频率范围(Hz) 20 20-20000 20000 声音 次 500 500-1000 1000 超 低频声 中频声 高频 定义 声 音频声 声 （2）周期： 质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s）。 2.1.2描述声波的基本物理量 （2）波长： 声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距 离叫做波长，或者说声源每振动一次，声波 的传播距离。 2.1.2 描述声波的基本物理量 （3 ）声速振动在媒质中传播的速度。 媒质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密度； 声速会随环境的温度有一些变化。 在空气中： C=331.45+0.61t 式中：t---空气的摄氏温度；一般C=340m∕s 媒质 名称 空气 水 混凝土 玻璃 铁 铅 软木 硬木 声速 344 1372 3048 3653 5182 1219 3353 4267 表 21.1℃ 时声速近似值（m/s） 2.1.2描述声波的基本物理量 2、声压 静态压强 2、声压 a.瞬时声压：某一瞬间的声压。 b.有效声压（pe）：在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。 （5）声压 声音种类 声压 声音种类 声压 正常人耳能听到最弱声 2X10-5 织布车间 2 普通说话声（1m远处） 2X10-2 柴油发动机、球磨机 20 公共汽车内 0.2 喷气飞机起飞 200 日常生活中声音的声压数据 (Pa) 3、 声能量、声能密度 P11 （1）声能量 声能量： 声能量＝动能＋势能 体积元的总声能量： （2）平均声能密度：声场中单位体积媒质所含有的声能量。 对于在自由空间内传播的平面声波而言： J∕m3 4、 声强、声功率 （1）声功率: 声源在单位时间内辐射的声能量，单位是瓦。 意义： 声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理 量；声功率可用于鉴定各