声学基础
《声学基础知识》课件
声音的特性和参数
声音具有许多特性和参数，包括频率、振幅、声压级和声色。这些特性决定 了声音的音调、响度和音质。
声学波动的基本概念
声学波动是指声音在空气、固体或液体介质中传播的过程。了解波动的基本概念可以帮助我们理解声音的行为 和传播规律。
声场的传播和测量
声场是声波在空间中的分布情况。了解声场的传播和测量方法有助于我们优 化声音的传递和改善声学环境。
声学信号的处理ຫໍສະໝຸດ Baidu分析
声学信号的处理和分析可以帮助我们理解和改善声音的质量。通过采用数字信号处理等技术，我们可以对声音 进行精确的控制和调整。
声学应用的案例研究
通过案例研究，我们可以了解声学在不同领域的应用，包括音乐演奏、建筑 设计、噪声控制等。这些案例可以帮助我们更好地理解声学的实际应用。
《声学基础知识》PPT课件
让我们一起探索声学的奥秘吧。从声学基础概述开始，深入了解声音的产生 机制、声音的特性和参数，以及声学波动的基本概念。
声学基础概述
声学是研究声音在空气、固体和液体中的传播和变化的学科。它涵盖了声音的起源、传播和感知等方面的内容。
声音的产生机制
声音的产生涉及物体振动，从声源传递到介质中形成声波。声波通过空气、固体或液体的震动传递，最终被我 们的耳朵接收。
声学基础知识
声学基础知识
声学基础知识
⼀、声学基础
1、⼈⽿能听到的频率范围是20—20KHZ。
2、把声能转换成电能的设备是传声器。
3、把电能转换成声能的设备是扬声器。
4、声频系统出现声反馈啸叫，通常调节均衡器。
5、房间混响时间过长，会出现声⾳混浊。
6、房间混响时间过短，会出现声⾳发⼲。
7、唱歌感觉声⾳太⼲，当调节混响器。
8、讲话时出现声⾳混浊，可能原因是加了混响效果。
9、声⾳三要素是指⾳强、⾳⾼、⾳⾊。
10、⾳强对应的客观评价尺度是振幅。
11、⾳⾼对应的客观评价尺度是频率。
12、⾳⾊对应的客观评价尺度是频谱。
13、⼈⽿感受到声剌激的响度与声振动的频率有关。
14、⼈⽿对⾼声压级声⾳感觉的响度与频率的关系不⼤。
15、⼈⽿对中频段的声⾳最为灵敏。
16、⼈⽿对⾼频和低频段的声⾳感觉较迟钝。
17、⼈⽿对低声压级声⾳感觉的响度与频率的关系很⼤。
18、等响曲线中每条曲线显⽰不同频率的声压级不相同,但⼈⽿感觉的响度相同。
19、等响曲线中，每条曲线上标注的数字是表⽰响度级。
20、⽤分贝表⽰放⼤器的电压增益公式是20lg（输出电压/输⼊电压）。
21、响度级的单位为phon。
22、声级计测出的dB值，表⽰计权声压级。
23、⾳⾊是由所发声⾳的波形所确定的。
24、声⾳信号由稳态下降60dB所需的时间，称为混响时间。
25、乐⾳的基本要素是指旋律、节奏、和声。
26、声波的最⼤瞬时值称为振幅。
27、⼀秒内振动的次数称为频率。
28、如某⼀声⾳与已选定的1KHz纯⾳听起来同样响，这个1KHz纯⾳的声压级值就定义为待测声⾳的响度。
29、⼈⽿对1~3KHZ的声⾳最为灵敏。
声学基础知识
声学基础知识
声学是研究声音的产生、传播和接收的学科，它是物理学的一个重
要分支，也与工程学、心理学等学科密切相关。声音是一种机械波，
是由介质中分子的振动引起的。在日常生活中，我们所接触的声音与
我们的情绪、心理状态有很大关联，而在工业、医学、通信等领域，
声学也扮演着重要的角色。本文将从声音的产生、传播和接收三个方
面介绍声学的基础知识。
一、声音的产生
声音是由物体振动引起的，当物体振动产生的机械波传播到我们的
耳朵时，我们才能感知到声音。声音的产生主要有以下几种方式：
1. 自由振动：当一个物体自由地振动时，会在周围介质中产生声音。例如，乐器弦线振动时产生的声音。
2. 强迫振动：当一个物体被外力作用迫使振动时，也会产生声音。
例如，乐器的音箱被演奏者的手和腮帮振动时产生的声音。
3. 空气振动：当空气被物体振动时，会通过空气分子的碰撞传播声音。例如，人的嗓子发出的声音就是通过空气的振动传播出去的。
二、声音的传播
声音是通过介质传播的，常见的传播介质有空气、水和固体。声音
传播的速度与介质的性质相关，例如，在空气中，声音传播的速度约
为每秒343米。
声音传播的基本过程可以分为以下几个步骤：
1. 振动：声音是由物体的振动引起的，当物体振动时，会在介质中
产生声波。
2. 压缩与稀疏：振动的物体使介质中的分子产生交替的压缩和稀疏，形成纵波传播。
3. 传播：声波以纵波的形式沿介质传播，当声波到达物体后，物体
的分子也会被振动，进而再次产生声波。
4. 接收：当声波达到接收器（如耳朵），通过耳膜、骨骼、耳腔等
组织，被转化为神经信号，我们才能感知到声音。
声学基础知识
混响时间过长，会使声音含混不清；合 适时声音圆润动听。
24
参考混响时间
厅堂类型 电影院 会议厅 音乐厅
电视演播室 语言录音室 录音控制室 多轨录音棚
参考混响时间 1.0 ~ 1.2 Sec 1.0 ~ 1.4 Sec 1.5 ~ 1.8 Sec 0.8 ~ 1.0 Sec 0.3 ~ 0.4 Sec 0.3 ~ 0.4 Sec
12
本底噪声
在厅堂声学设计中，本底噪声是指房间内部自身振动或外 来干扰而形成固有的噪声，大小仍以声压级dB的方式表示。
厅堂的本底噪声是建筑声学设计以及专业音响工程需要涉 及和控制的一个基本物理量，它的大小、处理方式对厅堂 的声学环境有着重要意义。
由于本底噪声主要来自于外界环境噪声和振动、设备噪声 和振动两个方面。在音响工程中，这两方面的内容都会不 同程度上的涉及：一是在建筑上进行隔声，二是在设备上 降低噪声。
19
声波的透射与吸收
▪ 声波具有能量，简称声能。
▪ 当声波碰到室内某一界面后（如天花、墙），一部分声能被反射，
一部分被吸收（主要是转化成热能），一部分穿透到另一空间。
E o E E E
透射系数： Ei
Eo
反射系数： Er Eo
吸声系数：1r1E rE aE i
Eo Eo
不同材料，不同的构造对声音具有不同的性能。在隔声中希望用
《声学基础》课件
声学与音乐学
声学研究为音乐学提供了 科学基础，有助于理解声 音在音乐中的产生、传播 和感知。
声学与医学
声学应用于医学领域，如 超声波成像、听力研究等， 为医学诊断与治疗提供了 重要工具。
结论
1 声音是什么？
声音是声波的感知，是人类与世界沟通的重要方式。
2 声学在生活中的应用
声学研究为我们提供了许多实用的应用，如语音识别、音乐欣赏、医学诊断等。
声学基础
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声波与声音的区别
声波是机械波，通过振动产生 和传播；声音是人耳对声波的 感知。了解这两者的区别是声 学研究的基础。
声学基础概念
学习声学基础概念，如频率、 波长、振幅等，有助于深入了 解声音的本质。
声学研究领域
声学研究广泛应用于音乐、建 筑、医学等领域。探索声学研 究领域的多样性与发展前景。
声波传播
1
声音的产生和传播方式
声音可以通过声源的振动产生，并在空气中以波的形式传播。了解声音传播的方 式对声学研究至关重要。
2
空气中声波传播的特性
空气中声波的传播速度、衰减和传播路径都受到温度、湿度和空气密度等因素的 影响。
3
物体表面反射和衍射
声波在物体表面上反射和衍射，这些现象会引起声音的反射、散射和聚焦。
声音特性
频率、波长及周期
声学基础知识
声学基础知识
声音，作为我们日常生活中最常接触到的感知，是一种形式的机械波，它通过物质的震动传播而产生。声学是研究声音产生、传播和听
觉效应等相关现象的学科。本文将介绍声学的基础知识，包括声音的
特性、声波的传播与衰减、和人类的听觉系统。
一、声音的特性
声音有几个重要的特性，包括音调、音量和音色。音调是指声音的
高低，由声源的频率决定。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。音量是指声音的强弱，由声源振幅的大小决定。振幅越大，音量
越大；振幅越小，音量越小。音色是指具有独特质感的声音特征，由
声音的谐波成分和声源的包络形状决定。不同的乐器演奏同一个音高，因为其谐波成分和包络形状不同，所以会有不同的音色。
二、声波的传播与衰减
声波是指由声源振动产生的压力波。声波传播时，需要介质作为传
播介质，常见的介质包括空气、水、固体等。在传播过程中，声波会
经历衍射、反射、折射等现象。衍射是指声波遇到障碍物时沿着障碍
物的边缘传播，使声音能够绕过障碍物。反射是指声波遇到障碍物后
从障碍物上反弹回来，产生回声。折射是指声波在介质之间传播时由
于介质密度不同而改变传播方向。
声波在传播过程中会逐渐衰减，衰减的程度取决于声音传播的距离、传播介质的特性以及环境条件等。一般来说，声音传播的距离越远，
声波能量的衰减越大；传播介质的特性也会影响声波的衰减，固体传
播声波的衰减相对较小，而空气和水传播声波的衰减相对较大。环境
条件如温度和湿度也会对声波的衰减产生一定影响。
三、人类的听觉系统
人类的听觉系统是感知声音的重要器官。它由外耳、中耳、内耳和
第1章声学基础
五、声速c
声速说明：
（1）声速c由传播介质的力学参数决定，与频率和波长无 直接关系。同一种介质中，波长与频率乘积λf＝c是一 个常数。
各种介质声速
介质
空气
水
松木
砖
钢材
声速c (m/s)
340 1500 2500～ 3600 5000 3500
（2）温度会影响介质的力学参数，所以温度会影响声速。 c空气＝331.4 ? 0.61t (t ? 温度) 空气声速一般取：340m/s
高温层 低温层
夜间声线
远更得传天白 比晚夜在音声
三、声音的反射与透射
声 影 区
白天声场
夜晚声场
三、声音的反射与透射
低温层
高空飞机声场
高温层
三、声音的反射与透射
2.声压反射与透射系数（垂直入射）
（1）声压反射系数
rp ?
pr pi
?
? 2c2 ? ? 1c1 ? 2c2 ? ?1c1
（2）声压透射系数
第一章 声学基础
本章内容： 1。声学基本概念 2。声音的传播 3。声级:声级加法与减法 4。声音的衰减 5。频程与频谱
第一节 声学基本概念与参数
一、振动
1.简谐振动
振动是声音产生的原因，最基本的振动形式是 “简谐振动”
k m
力学特征： F ? ? k?
声学基础——精选推荐
声学基础
声音（包括噪声）的形成，必须具备三个要素，首先要有产生振动的物体，即声源，其次要有能够传播声波的媒介，最后还要有声的接受器，如人耳、传声器等。
一、声音的基本性质
声音（ sound）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内（20～20000Hz）的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。
当人们用手拨动琴弦，弦即振动并同时发出声音，这里琴弦的振动是产生声音的根源。通常我们把振动发声的物体，称为声源（ sound source）。声源不一定都是固体，液体和气体的振动也会产生声音，如海上的浪涛声和火车的汽笛声。
如果将一个发声物体置于一个真空的罩子内，声音则传不出来，因此声音的产生除了要有振动的物体外，还必须要有传播声音的媒介物质，它可以是空气、水等流体也可以是钢铁、玻璃等固体。
物体振动是产生声音的根源，但并不是物体产生震动后一定会使人们得到声音的感觉。因为人耳能感觉到的声音频率范围只是在 20～20000Hz之间，这个频率范围的声音称可听声，频率低于20Hz的声音称为次声（infrasound），频率高于20000Hz的声音称为超声（ultrasound）。次声和超声对于人耳来说都是感觉不到的。
描述声音高低的物理量是频率，描述声音强弱的物理量有：声压、声强、声功率以及各自相应的级，描述声音大小的主观评价量是响度、响度级。
•声压与声压级
声源的振动以声波的形式在介质中传播，传播所涉及的区域称为声场（ sound field）。当声波在空气中传播时，声场中某一点的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置处空气的密度时疏时密，引起平衡位置处空气的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。我们将该点空气压强相对于静压强的差值定义为该点的声压（sound pressure）。在连续介质中，声场中任一点的运动状态和压强变化均可用声压表示。
声学基础
一.声音基础知识
二.手机电声器件基本参数
三.手机音腔设计
四.音腔设计常见问题及解决办法
五.音频设计的一般规则S h e n g L o n g C o n f i d e n t
i a
1.声音是什么？声音是一种因为物体振动而产生的弹性纵
波，它能通过空气.水.钢铁等媒质传播
S h e n g L
o n g
C o n
f i d e
n t i a
音量（Volume ):声音振幅大小（Amplitude),通常表示的单位dB （Decibel 的缩写）它是以正常人听1000Hz 频率之纯音，所能听到的最弱声音，其音压为0.0002微巴（u bar)当作0dB 。 音调（Pitch ）：声音频率（Frequency)高低，单位CPPS （Cycle Per Second)。
音色（Tone):是由声音的谐波（Harmonic Wave)造成，即由声波的频谱和波形决定，但究竟哪些谐波组成的声波，会造成人所受感受的特色，以及特色如何？不能作实质存在的说明，也无法去衡量，完全由人心里感受，凭经验去体会，是个人相当主观的见解
声音三要素中的音调与音量，是声波的频率与振幅，由人感受后的结果，由其实质的存在，也有确实的衡量标准，而人也可由人身的组织，作较为客观的认识，像这种由人的生理，予以客观认识的声音，称为“生理之音”，而音色在声波而言如上述（音色）内容，是心里感受所引发的想象，这种感觉往往会左右人的情绪，心里感受越深，音色越清晰，感受越浅，音色越模糊，这种感受的声音称之为“生理之音”.虽然那些谐波怎样组成声波，会造成人所感受的特色，以及特色如何？建议可在喇叭之总谐音失真（Total Harmonic Distortion)中得到失真愈小其音色表现愈真实S h e n g L o n g C o n f i d e n t
声学基础知识
声学基础知识
一、声音
声音是空气分子的振动。物体的振动（我们称之为"声源"）引起空气分子相应的振动，传入人
耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。
二、声波
把石头扔进平静的水面，会形成一组向四周扩散的水波，这是我们所能见到的比较直观"波"，
空气分子振动形成的声波要复杂一点，它是从声源向四周立体扩散的一组疏密波，空气分子并不是
从声源一直跑到您的耳朵，而是在它本来的位置振动，从而引起与它相邻的空气分子随之振动，声
音就是这样从声源很快地向外传播的，声音在空气中的传播速度是331米/秒。举一个简单的例子，
麦浪的运动跟声波很相似，粒子的振动方向与波的运动方向是平行的。波需要通过介质来传播，麦
浪的运动到田埂边就自然停止了，声波的传播介质是空气分子，所以，真空里声音是不能传播的。
三、声音的频率
声波每秒的振动次数称为频率，频率在20Hz~20KHz之间称为声波；频率大于20khz称为超声波；
频率小于20hz称为次声波。超声波和次声波人耳是听不到的，地震波和海啸都是次声波。有些动物
的耳朵比人类要灵敏得多，比如蝙蝠就能"听到"超声波。
世界上很少存在单一频率的"纯音"，我们所听到的声音大都是各种频率的复合音，如乐器发出
的单音就是周期性的复合音，语音则是非周期性的复合音。
让我们对声音的频率有一个比较直观的概念：大鼓的"蓬蓬"声频率很低，大约在35Hz-7kHz；人的语音频率范围主要在200 Hz到40 00 Hz之间；锣声、铃声的频率大约在2000 Hz到3000 Hz左
右；在人类语音中，女声比男声频率要高一点；童声要比成人频率高一点；"啊啊"声频率较低，"咿
声学基础知识点总结
声学基础知识点总结
1. 声波的产生
声波是由振动的物体产生的，当物体振动时，会产生压缩和稀疏的波动，这些波动以一定
速度在介质中传播，就形成了声波。声波的产生需要具备两个条件：振动源和传播介质。
一般来说，声波的振动源可以是任何物体，包括人类的声带、乐器的琴弦、机器的发动机等，而传播介质主要是固体、液体和气体。声波在不同的介质中传播速度不同，气体中的
声速最慢，固体中的声速最快。
2. 声波的传播
声波的传播包括两种方式：纵波和横波。纵波是指波动方向与传播方向相同的波动，即介
质中的分子以与波动方向相同的方式振动。在气体和液体中，声波主要是纵波。横波是指
波动方向与传播方向垂直的波动，即介质中的分子以与波动方向垂直的方式振动。在固体中，声波主要是横波。
3. 声波的特性
声波具有一些特性，包括频率、振幅和波长。频率是指单位时间内声波振动的次数，单位
是赫兹（Hz），通常用来表示声音的高低音调。振幅是指声波振动的幅度，通常用来表示声音的大小。波长是指声波在介质中传播一个完整周期所需要的距离，与频率和传播速度
有关。
4. 声音的产生
声音是由声波在空气中传播而形成的，但在声音产生的过程中，还需要经过声带的振动、
共鸣腔的放大和嘴唇、舌头等器官的调节。声带位于声音道中部分，当呼吸进入声音道时，声带会振动产生声波，不同的振动频率会形成不同的音调。共鸣腔是指声音道中的空腔部分，不同的共鸣腔大小和形状会影响声音的音色。嘴唇、舌头等器官的调节会改变声音的
音调和音色，从而产生不同的语音。
5. 声波的接受
人类的听觉系统能够接受声波并将其转化为神经信号传递给大脑，从而形成对声音的感知。耳朵是人类的听觉器官，主要包括外耳、中耳和内耳。外耳是声音的接收器，能够接受来
声学基础
噪声测试讲义
第一章声学基础知识
第一节声音的产生与传播
一、声音的产生
首先我们看几个例子：敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动；人能讲话是由于喉咙声带的振动；汽笛声、喷气飞机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。通过观察实践人们发现一切发声的物体都在振动，振动停止发声也停止。因此，人们得出声音是由于物体的振动产生的结论。
二、声源及噪声源
发声的物体叫声源，包括一切固体、液体和气体。
产生噪声的发声体叫噪声源。
三、声音的传播
声音的传播需要借助物体的，传声的物体也叫介质，因此，声音靠介质传播，没有介质声音是无法传播的，真空不能传声，在真空中我们听不到声音。
声音的传播形式（以大气为例）是以疏密相间的波的形式向远处传播的，因此也叫声波。当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。
四、声速
声音的传播是需要一定时间的，传播的快慢我们用声速来表示。
声速定义：每秒声音传播的距离，单位：M/s。在空气中声速是340 m/s，水中声速为 1450m/s ，而在铜中则为 5000m/s。可见，声音在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，另外，声速还和温度有关。
第二节人是怎样听到声音的
一、人耳的构造
人耳是由外耳、中耳和内耳三部分组成，各部分具有不同的作用共同来完成人的听觉。
耳朵三部分组成结构见彩图。
外耳，包括耳壳和外耳道，它只起着收集声音的作用。
中耳，包括鼓膜、鼓室、咽鼓管等部分。由耳壳经过外耳道可通到鼓膜，这里便进人中耳了。
鼓膜俗称耳膜，呈椭圆形，只有它才是接受声音信号的，它能随着外界空气的振动而振动，再把这振动传给后面的器官。
声学基础
声学基础
频率:声音信号每秒钟变化或振动的次数，频率越高、振动就越快，声音的音调就越高。 响度:声音在人耳中校感受的强弱程度与声振动的频率有关。与声波功率比值的对数成正比，即声音强度增加100倍，人耳感受到声音的响度只增加了20分贝。
降噪系数（NRC ）：是在250、500、1000、2000Hz 测得的吸声系数的平均值，算到小数点后两位，末位取0或5。
吸声系数:人射声能被材料表面或媒质吸收的百分数，吸声系数越大，对声能吸收的越多。 相对混响时间:声源停止发声后，声压级衰减到人耳听不到的程度所需要的时间。
混响时间：声源停止发声后，声压级减少60dB 所需要时间，单位为秒。混响时间决定了余音的长短，对声音的饱满圆润、嗓音的美化和清晰度有直接的影响。
声速：
混响时间计算公式： 伊林公式)
1ln(161.0∂--=S V T S 是室内表面总面积，α是室内表面平均吸声系数 对于2000Hz 的高频声音，而且房间容积较大，要考虑空气吸声系数，采用公式 V
S V T m 4)1ln(161.0+∂--=
m 是空气吸声系数，V 是房间容积 1，反射系数小的材料称为吸声材料。
2，透射系数小的材料称为隔声材料。
3，透射系数大的材料，称为透声材料。
4，全吸声材料是指吸声系数α=1。
5，全反射材料是指吸声系数α=0
6，岩棉、玻璃棉等材料主要吸收高频和中频。
7，聚氨酯吸声泡沫塑料主要吸收高频和中频。
8，薄板加空腔主要吸收低频。
9，薄板直接钉于墙上吸声效果很差。
10，挂帘织物主要吸收高、中频。
11，粗糙的水泥墙面吸声效果很差。
声学基础知识介绍
二 聲音的特性參數
频率与倍频程 1 频率与声音的对应关系是：频率低。 相应的音调就低，声音就越低沉；频 率高，相应的音调就高，声音就越尖 锐。 人耳可以听到的声音频率范围通常是 20Hz—20kHz，其频率称为声频或音 频。频率低于20Hz的叫次声，高于 20kHz的叫超声
4
二 聲音的特性參數
响度单位是“宋”（sone）。频率为 1000Hz、声压级为40dB时的响度为１ 宋。
16
响度与响度级
响度与声压级有如下关系
声音响度级定义为等响的1000Hz纯音的声压级， 单位是方（phon）。响度级为４０方时，响度 为１宋，响度级每增加１０方，响度增加１倍。
17
四 聲場(音場)
声源产生的声波通过媒体向周围自由场辐射时，声源的周 围均称声场 (近聲場,遠聲場)
19
四 聲場(音場)
自由音場-音源輻射區域內,每距離音源1倍 距離,其聲壓級衰減6dB. 迴響音場-封閉與半封閉空間,聲波重複並連 續自壁面反射,音壓位準受到反射干擾而產生 顯著變動.
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噪音測試設備
半無響室(半消聲室) (Semi-Anechoic Chamber) 背景噪音: < 15 dBA 截止頻率: 100 Hz 隔音量: > 50 dB 振動自然頻率: < 10 Hz B&K 振動噪音量測系統 多功能振動噪音分析系統 實時頻譜分析儀 ½” 麥克風組 x 10 音位校正器 低重量加速規
声学基础
哈斯效应又称：时差效应、优先效应
四、人耳对声音的感知
掩蔽效应
一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影响的现象 人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象
存在的干扰声音 听阈所提高的分贝数 提高后的听阈
掩蔽声 掩蔽量 掩蔽阈
四、人耳对声音的感知
多普勒效应
C 331.45 1
t 273.16
与媒质密度、弹性、温度有关 波峰 t：相对空气温度（oC）
时间（t）
波谷 常温下（15 oC ）空气中的声速为340m/s；（21 oC ）时为344m/s 5、声速、波长和频率之间的关系： c = λ · f 一个周期
声波的透射与吸收
E0 = Eγ + Eα +Eτ 吸收
OFF
室内音响
Linear 1/1,000,000
dB
-60 dB
混响时间（s）
赛宾公式
T 60
0.161 V S
V ：房间容积，m3
S ：室内总表面积，m2
伊林公式（艾润公式）
T 60
0.161 V S ln(1 )
：室内平均吸声系数
4m：空气吸声系数
伊林公式（艾润公式）：考虑空气吸声时
任何复杂的声音，故又称为声音“三要素”；
1、音强（响度）：声音的强弱 2、音调（音高） ：与频率和强度有关
声学基础知识简介
0 1 2
适用区域
疗养区等需要特别安静的区域 居住、文教区域为主的区域 居住、商业、工业混杂区域
白天dB(A)
50 55 60
晚上dB(A)
40 45 50
3
4 4
工业区
交通干线两侧(4a) 交通干线两侧(4b)
65
70 70
55
55 60
1）夜间突发的噪声，其最大值不准超过标准值15 dB。 2）各类标准适用区域由当地人民政府划定。 3）昼间、夜间的时间由当地人民政府按当地习惯和季节变化划定。（北京 地区为白天6:00-21:59，夜晚22：00-5：59） 4）标准规定，城市区域环境噪声的测量位置在居住窗外或厂界外1米处。一 般地，室外环境噪声通过打开的窗户传入室内大致比室内低10dB。
•1/3倍频程：将倍频程再分成三个更窄的频带，使频率划分更加细化， 其中心频率按倍频的1/3增长，为： 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1.25k 1.6k 2k 2.5k 3.15k 4k 5k 6.3k 8k 10k 12.5k 16k 20k
A声级
频率
声压级 加权值
加权后
20
31.5 63 A声级是对声音的频带上使用A 计权网络得到的加权值。单位是 dB(A)。A声级反映了人耳对不 同频率声音响度的计权。A声级 越大，人感觉越吵。 125 250 500 1K
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。
声学基础
• 一、声音的频率范围 • 二、基本声学量 • 三、声波的传播 • 四、人耳的听觉感知特性
一、声音的频率范围
次声波：低于20Hz的声波 超声波：高于20KHz的声波 音频信号： 20Hz- 20KHz人耳可以听到
声音 人的发生器官发出的声音频率：803400Hz 人说话的声音频率：300-3000Hz
p P P0
• 因此，声压定义为由于声扰动而产生的逾量 压强（简称逾压）p。
•在声波传播的过程中，声压p是随空间位置（x,y,z）与时
声场中某点某一时p刻的p瞬(x时, y声, z压, t值) ，称为瞬时声压。
而在一定时间间隔内的最大瞬时声压，称为峰值声压。 如果声压随时间的变化服从简谐规律，则峰值声压也就是
• 自然界中发声体发出的声音从频率角度分 两类： 纯音和复合音
• 纯音： 单一频率成分的音 • 复合音：两种以上频率构成的音，可以分
解为许多纯音之和 • 超低音：习惯上称频率低于60Hz的声音 • 低音： 频率为60-200Hz的声音 • 中音： 频率为200-1KHz的声音 • 中高音：频率为1-5KHz的声音 • 高音： 频率高于5KHz的声音
化规律与活塞（声源）相同，但存在一定相位差。
• 换句话说，该点的振动方式在滞后x/c之后才与活
塞的振动方式完全相同。
• 同样地，t一旦确定，则位移仅仅是位置x
的函数。
• 这表示，对于某一确定的时刻而言，不同 质点振动的位移随空间位置也是按正弦的 规律变化的。
• 波长定义为，在一周期T 的时间内声波传播的距离，
• 声场的特征可以通过媒质中的声压p、质点振 动速度v、或媒质的密度等物理量加以描述。
• 建立这些参数随时间与空间之间的变化关系， 并以数学形式表示，就叫做声波方程，也称 波动方程。
图
• 令活塞以频率作简谐振动，并取活塞的表面 中心（
• 在原点处，亦即在活塞表面处，空气质点的运动与活
0 Asin 百度文库t
• 所谓管内的声波，指的就是空气质点振动能 量在管内传递的过程。
• 因此，在离原点O的某一距离处B的空气质点
也将在其平衡位置附近作谐振动，只不过振
动从O点传到B需要一段时间而已。 • 也就是说，O点和B点所不同的是它们的起振
时间不同。这种时间上的差距就是相位的不 同，即这两者之间存在着一定相位差。
• 这就是以质点位移表示的声波方程。
• 从(2-47)式可以看出，波动方程中含有两个自变
量t和x。这两个自变量反映了质点位移与时间t 和空间位置x之间的相互关系。
• x一旦确定，位移则只是时间t的函数。这表示，
在某一确定位置上，质点振动位移随时间t以正弦
函数的规律变化。
• 在一般情况下，即除x=0外的其它位置，尽管其变
媒质则是传播声波的条件，两者缺一不可。 • 置于弹性媒质中的振动体，由于它的振动，使得
振动体周围的媒质质点也随之作受迫振动。媒质 质点的振动在媒质中的传播，就称为声波。
媒质质点的运动和波的运动
• 在声波的波动过程中存在着两种既有联系、又有 区别的运动： 媒质质点的运动和波的运动。-麦浪 媒质中的质点仅在其平衡位置附近做往复运动， 它们并没有随着“波”的运动传播出去。 波则是能量传递的一种形式。波传播的是物质 的运动，而不是物质本身。因此，波动是物质运 动的一种形式。
cT
(2 48)
• 因为周期T 的倒数就是频率f，因此，(2-48)式也可
• 式中c为声c 速。(f2-49)式表明了(2声 速49)c、周期T、频率
T
2f 2
(2 50)
T
• 以质点位移表示的波动方程(1-47)式也可以写成以波
ξ=Asin 2π(ft-χ/λ)= Asin 2π(t/T- χ/λ)
• 即用声压、质点振速、媒质密度来描述声过 程。
（二）、声 压
• 在媒质中没有声扰动时，媒质的压强是恒定的。 在大气中，这个压强就是大气压强。
• 由于声波的存在，媒质的压强将发生变化。 • P0表示原来（没有声波存在时）的压强 • P 表示有声波存在时的压强 • 则由于声波的存在而引起的压强变化量
• 基音：在复合音分解的信号中，频率最低 的一个纯音成分
• 泛音：比基音频率高整数倍的纯音成分
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二、基本声学量
• （一）、声波 • （二）、声压 • （二）、声波方程 • （三）、声波的能量--声强
返回
（一）、声波
• 声波（声音）的产生应具备两个基本要素： 物体的振动和传播振动的媒质。 物体的振动是产生声波的基本原因，而传声
如果声波沿x轴的负向传播，则这时的波动方程
Asin (t x ) Asin 2 ( ft
x
) Asin 2 ( t
x
)
(2
c
T
• 可以通过声传播时声压与媒质密度的变化规律，求出
2 p 1 2 p c t 2
(2 53)
• 声波方程描述了声压随空间和时间变化的情况。 • 从声压的空间分布来讲，一维的声波方程，反映的 求出(2-53)式在一维情况下的解
说明
• 声压随时间的变化服从简谐规律。 • 瞬时声压的方均根值就是有效声压，等于幅值的
0.707倍。 • 一般仪表测试的往往是有效声压值。因此，在实际
应用中人们习惯上所指的声压也往往是声压有效值。
• 声压的基本单位为帕(Pa),同时有 1帕=1牛顿/米2
1微巴=1达因/厘米2 1帕=10微巴
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（三）、声波方程
• 如果以c表示声波的传播速度（简称声速），则B处
• 为了简便起见，暂且忽略空气吸收，那么，振动的
ξ=Asin (t-χ/c) (2-47)
• 因为B点是任意选取的，可见，x是任意的。
• 因此，(2-47)式就描述了在平面声波传播 过程中，媒质中任何一点、在任一时刻的 质点位移。
• 它反映了有声波存在时，媒质质点的位移 随时间与空间的变化规律。
• 描述声场及声波性质的物理量: • 有声波的空间或区域称为声场。 • 与振动有关的物理量有质点振动的位移、速
度、加速度。 • 与媒质的状态发生了变化有关的物理量有媒
质密度、压强、温度等。
• 物理量的选择原则在于它测试的可靠性和简 便性。
• 对于我们最常见的媒质——空气而言，大气 的压强是最容易测定的，因此，采用与压强 有关的声学量来描述声过程。