声传播的基础知识.pptx

声传播的基础知识;二、典型得声波传播形式

平面波:波阵面为平面。

波动方程为

波动方程得指数解:

平面波传播得特点:声压振幅与传播距离无关。(声场内声压值处处相等)

;2、球面波:波阵面为球面。

波动方程为:

波动方程得指数解:

球面波传播得特点:声压振幅与传播距离成反比。

;3、柱面波:波阵面为柱面。

柱面波传播得特点:声压振幅与传播距离得平方根成反比。

三、描述声波得基本物理量

1、频率、波长、声速(运动学量)

声波波动得基本规律就是简谐振动:

对于平面波,其波动方程得指数解为:

;其三角函数表达式为:

对简谐波有:

声波作为一种振动运动,其主要得描述物

理量有:

(1)频率f

人耳可闻得声波频率约为20~20kHz,亦称为“声频声”。相对于“声频声”有“次声”和“超声”得概念。;不同声学研究领域得声波频率范围:

次声:10-4~20Hz;台风、地震、核爆炸、天体运动;

声频声:20~20kHz;语言声学、音乐声学、电声学、环境声学、生理声学、心理声学、振动声学。

超声:20kHz~106Hz:水声学、生物声学、仿生学。

106Hz~108Hz:超声应用:检测、加工、诊疗等。

特超声:108~1012Hz:物质结构研究。

;纯音与复音得概念:

单一频率得声音称为纯音,含有多种频率得声音称为复音。

(2)波长

对于声频声:

最小波长(20Hz)约为:28、6m;

低频声(100Hz)约为:3、44m;

中频声(1000hz)约为:0、344m;

高频声(10kHz)约为:0、034m。

;(3)声速c

声速与振动得特性无关,仅取决于介质得弹性密度及温度。

对于空气:c=331、6+0、6t

常温下(20oc):c=344(m/s)

常温下水中声速:c=1480(m/s)

0oc时,钢得声速:c=5000(m/s)

松木得声速:c=3320(m/s)

;大家有疑问的，可以询问和交流;2、声压、声强、声功率(能量)

(1)声压P

声压就是指介质质点由于声波作用而产生振动时所引起得大气压力得波动值。单位就是帕斯卡。

在声场中,声压就是空间位置和时间得函数,空间某一点得声压值有瞬时声压(Pa)和有效声压(Pe)得概念。有效声压为瞬时声压得均方根值。

对于简谐波,有效声压Pe=Pa/。

人耳感觉声压得下限阈值:2x10-5(帕),一个标准大气压:101325(帕),二者相差10亿倍！;(2)声强I

单位时间内,在垂直至于声波传播方向得单位面积内所通过得平均声能量,称为声强。单位:瓦/平方米(w/m2)。声强有方向,就是矢量。

对于平面波,由于波阵面沿传播方向就是不变得,故声强沿传播方向也就是不变得,处处相等。

对于球面波,其波阵面为球面,随传播半径得增大而增大,故有:

W——声源声功率。;(3)声压与声强得关系

在平面波和球面波得条件下,声强与声压有如下关系:

——空气得静态密度;

c0——空气中得声速;

——空气得特性阻抗。;(4)声功率W

单位时间内声源辐射得总声能,称为声功率。单位:瓦(w)。

对于球面声源,声功率与声强得关系为:

声功率可以就是指全频范围所辐射功率,也可以指在某个有限频率范围内得辐射功率,也称为频带声功率。

声场中得声能通常用声能密度表达:

声能密度——单位体积介质具有得声能,w/m3。;常见声源得声功率:;3、声级与声级叠加

正常人耳所能感知得声强和声压范围就是很大得。对于1000Hz纯音,人耳刚能感知得听阈声强就是10-12(w/m2),听阈声压就是2x10-5(Pa);而痛阈声强就是1(w/m2),相应得声压值为20(Pa)。由此可见,人耳听阈得声强差达10-12倍,声压差达10-6倍。因此,直接用声强和声压得绝对值来标度声音很不方便,而改用声强、声压得对数值标度就可以大大压缩标度范围。同时,人耳对声音强弱得响应也接近于与声强、声压得对数成正比。所以,对声音强弱得标度通常采用声强、声压