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《《聲學(xué)基本知識》PPT課件(I)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、環(huán)境噪聲控制工程Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識2.1聲音的產(chǎn)生和傳播2.2聲波的描述2.3聲波的傳播特性2.4聲源的輻射特性2.1聲音的產(chǎn)生和傳播物體的振動是產(chǎn)生聲音的根源。聲源：我們把產(chǎn)生聲音的振動物體稱作聲源。2.1.2聲音的產(chǎn)生和傳播聲波：這種向前推進(jìn)著的空氣振動稱為聲波。聲場：有聲波傳播的空間叫聲場。聲音傳播的實(shí)質(zhì)：聲音傳播是指物體振動形式的傳播。2.2聲波的描述2.2.1描述聲波的基本物理量2.2.2聲音的物理量度2.2.3聲波的類型聲波的特性聲波的波動性——與光波的比較聲波產(chǎn)生的條件——媒質(zhì)慣性和彈性
2、——真空中能否傳播聲波？橫波與縱波（固體有切變彈性）聲波通過相鄰質(zhì)點(diǎn)間動量傳遞來傳播能量，而不是物質(zhì)的遷移聲學(xué)史話（聲的波動性）人雖然知道聲在空氣中傳播，但聲的本質(zhì)是什么還是眾說紛壇，有人說是波，有人說是粒子，這和光學(xué)中的波動說和粒子說的爭論一樣。1687年牛頓在他的“原理”一書中對聲波作為彈性波推導(dǎo)了聲速的公式。但經(jīng)過測量，發(fā)現(xiàn)計算值和實(shí)驗(yàn)值有較大的誤差。原來牛頓認(rèn)為聲波傳播是個等溫過程，沒有考慮聲波變化較快，是個絕熱過程。1816年拉普拉斯修改了牛頓的公式，把等溫壓縮系數(shù)換為絕熱壓縮系數(shù)，消除了理論和實(shí)驗(yàn)的
3、差別。通過牛頓到拉普拉斯的工作，人們才最后確認(rèn)聲波是彈性波，奠定了經(jīng)典聲學(xué)的基礎(chǔ)。2.2.1描述聲波的基本物理量線性聲波和非線性聲波線性聲波——簡諧振動（位移與彈力成正比方向相反的振動），正（余）弦函數(shù)前提條件：質(zhì)點(diǎn)振速<<聲速質(zhì)點(diǎn)位移<<波長，密度增量<<靜態(tài)密度非線性聲波——不滿足上面條件，比如正（余）弦波變成鋸齒波2.2.1描述聲波的基本物理量振幅位移位移：物體離開靜止位置的距離稱為位移，最大的位移叫振幅，振幅的大小決定了聲音的大小。相位：某一時刻，某一質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)（包括質(zhì)點(diǎn)振動的位移大小和運(yùn)動方向相位
4、圖2－2聲波傳播的物理過程2.2.1描述聲波的基本物理量1.周期：質(zhì)點(diǎn)振動每往復(fù)一次所需要的時間，單位為秒（s）。2.聲波頻率：一秒鐘內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的次數(shù)，單位為赫茲(Hz)。頻率范圍(Hz)<2020-20000>20000聲音次<500500-2000>2000超低頻聲中頻聲高頻定義聲音頻聲聲2.2.1描述聲波的基本物理量3.波長：聲波兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離叫做波長，或者說聲源每振動一次，聲波的傳播距離。2.2.1描述聲波的基本物理量4.聲速：振動在媒質(zhì)中傳播的速度。媒質(zhì)特性的函數(shù)，取決于該媒
5、質(zhì)的彈性和密度；聲速會隨環(huán)境的溫度有一些變化。媒質(zhì)名稱空氣水混凝土玻璃鐵鉛軟木硬木聲速3441372304836535182121933534267表21.1℃時聲速近似值（m/s）空氣中聲速公式C=331.45+0.61tt——空氣的攝氏溫度℃2.2.2聲波的類型在均勻的理想流體中的小振幅聲波的波動方程為：或2.2.2聲波的類型波陣面:是指空間同一時刻相位相同的各點(diǎn)的軌跡曲線。根據(jù)波振面的形狀可將聲波分為不同的類型。聲線：常稱為聲射線，就是子聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的直線，在各向同性的媒質(zhì)中，聲線就是代表波
6、的傳播方向且處處與波陣面垂直的直線。2.2.2聲波的類型1.平面聲波：聲波的波陣面是垂直于傳播方向的一系列平面時，稱其為平面聲波。波前：聲波傳播時處于最前沿的波陣面稱為波前。1.平面聲波：1.平面聲波：a.波動方程：對于簡諧振動而言：ω的意義k的意義c(聲速)的意義P0cos(?t0－kx0)=P0[?(t0+?t)－k(x0+?x)]這就要求??t－k?x=0因?yàn)閗=?/c，所以1.平面聲波：b.質(zhì)點(diǎn)振動速度：對于簡諧振動而言：質(zhì)點(diǎn)振動的速度振幅1.平面聲波：c.聲阻抗率：對于平面聲波而言：媒質(zhì)的特性阻抗，單
7、位瑞利（Pa·s/m）聲學(xué)史話（瑞利）瑞利勛爵的姓是斯特魯特(1842—1919)，瑞利是他的封號，但我們聲學(xué)界早已習(xí)慣了，提起他就說瑞利，包括瑞利盤、瑞利散射等等，反而把他的姓忘了。瑞利是集經(jīng)典聲學(xué)大成者，他的名著”聲學(xué)理論”至今還有重大影響，聲學(xué)上許多現(xiàn)象、原理和方法都是他發(fā)現(xiàn)和提出的。他多才多藝，不僅在聲學(xué)上有突出貢獻(xiàn)，對經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展也有重大影響。瑞利多才多藝．除集經(jīng)典聲學(xué)大成之外，他在電學(xué)、光學(xué)等其他方面還有許多重大貢獻(xiàn)。他于1904年獲得諾貝爾獎1.平面聲波：d.聲線：聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的
8、直線對于平面波是相互平行的一系列直線。處處與波陣面垂直1.聲壓與聲壓級2.聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級3.聲功率與聲功率級4.聲能密度5.頻譜和頻程2.2.2聲波的物理量度2.2.2聲波的物理量度1.聲壓和聲壓級：靜態(tài)壓強(qiáng)不是聲壓幅值1.聲壓和聲壓級a.瞬時聲壓：某一瞬間的聲壓。b.有效聲壓（pe）：在一定時間間隔中將瞬時聲壓對時間求方均根值即得有效聲壓。1.聲壓和聲壓級：聲音種類聲壓聲音種類聲壓正常
