声学基础 PPT

1/3倍频程和1/1倍频程的中心频率和带宽
四、声波的特性
声波在室内的反射、吸 收、透射和绕射现象
波的性质
◆ 判别的关键在于障碍物的尺寸l与波长λ的比值。 ◆ 当l<λ时，波动性为主； ◆ 当l>λ时，粒子性为主； ◆ 当l≈λ时，两种性质在一定情况下都会表现出来，
此时情况比较复杂
声波的衍射
(a) 声波的绕射
◆ 由于声强与声压存在着关系I=p2/ρc，将其代入 式中得
P I
2c
P
1l0 g 1l0 g
2l0 g
L I P P L I
re f
2 c
re f
P re f
声功率级（Lw或SWL）
LW
10lg W Wref
式中，参考功率Wref=10-12（w）为1kHz时的闻阈声功率值
三、声级的叠加
在工程设计和检测中，经常需要进行声级的叠加 或分解，如计算多个声源的总声级、给定的倍频 程或1/3倍频程声级的总声级等
(b) 小障板对声传播的影响
声波的反射
Baidu Nhomakorabea
声波的透射与吸收
根据能量守恒定律，设单位时 间内入射到物体上的总声能为 Eo，反射的声能为Er，物体吸 收的声能为Ea，透过物体的声 能为Et，则：
Eo=Er+Ea+Et
吸声系数
从入射波与反射波所在的空间考虑，定义 材料的吸声系数α为
11Er EaEt
Eo
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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上限和下限截止频率的一般关系
f2 2n f1
式中：n为倍频程的系数，或称倍频程数，它可以 是分数或整数。例如：n=1/3即指1/3倍频程； n=1即指倍频程。
中心频率
频带的中心频率fc是上、下截止频率的几
何平均，即
fc f1f2
1/3倍频程和1/1倍频程的中心频率和带宽
第三节 听觉的主观感受
一、响度 二、音调 三、音色
一、响度
响度是人耳对声音强弱的主观感受，用符 号S表示
等响度曲线
说明
（1）响度级与声压级有关。 （2）等响度曲线在声压级的值低时变化快，
斜率大，而在高声压级时就比较平坦，这 种情况在低频时尤为明显。 （3）不同的频率，响度级的增长率各不相同
声压级与响度感觉
第一章 声学基础
第一节 声波
一、声波的产生与传播 二、频率、声速和波长 三、频程 四、声波的特性
一、声波的产生与传播
声波的产生
一、声波的产生与传播
点 声 源 的 传 播
声音的传递
二、频率、声速和波长
◆ 振动体每秒振动的次数称为频率，用符号f表示， 频率的单位是赫兹（Hz），简称赫。
◆ 声波在传声介质中，每秒钟传播的距离称为声波 的传播速度，简称声速，用符号c表示，单位是米 /秒（m/s）
计权网络
人耳的听觉范围
强度差阈最小可辨别的声压级差
当频率约为1000Hz而声压级超过40dB时，人耳能觉察到的频率变 化范围约为0．3％；声压级相同，但频率少于1000Hz时，人耳能 觉察到3Hz的变化
二、声压级、声强级和声功率级
◆ 人的听觉与声压、声强不是呈正比例关系，而是 近似的与它们的对数值成正比
◆ 用声压或声强来表示声音的强弱，数字太长，很 不方便
◆ 常采用按对数方式分级的办法作为表示声音大小 的常用单位，这就是声压级、声强级和声功率级
级
级系数lg参 测考 量值 值
级：对数概念，无量纲单位，为表示方便，以dB为单位 系数：用于扩大计算值的表示范围，对于力、长度单位， 取值为20 ，对于能量概念，取值为10 公式计算值会因参考值的变化而变化
L p 总 2l0 gP n re2P f2l0 g P P re f1l0 g nL p 1l0 g n
若n=2，则 L p总 L p 1l0 g 2L p3
声级的分解
◆ 已知两个声源在某点产生的总声压级Lp，若其 中一个声源在该点产生的声压级为LP1，则另 一声源在该点产生的声压级LP2=LP-ΔL，其中 ΔL可由表查出。这种方法常用来从总声级中除 去环境噪声等
声压级（Lp或SPL）
Lp 20lg P （dB) Pref
式中，参考声压Pref =2×10-4（μbar） =2×10-5（Pa），为1kHz时的闻阈声压值
声强级（LI或SIL）
L 10lg I
I
I re f
式中，参考声强Iref=10-12（w /m2）为1kHz时的闻阈声强值
声强级与声压级关系
◆ 物体或空气分子每完成一次往复运动或疏密相间 的运动所经过的距离称为波长，用符号λ表示，单 位是米
频率、波长和音调对照表
三、频程
◆ 在声学测量中，不可能测量这个范围中的每一个 频率，而总是在某一频率区间取特定值进行测量。 这个频率区间称为频带。
◆ 频带由上限频率f2和下限频率f1确定，f1、f2又 称为截止频率。f1、f2的间隔可以用频率比或以2 为底的对数表示，称为频程。
声压的叠加
当几个不同声源同时作用时，在某处形成的总 声强是各个声强的代数和，即I=I1+I2+……+In， 而总声压（有效声压）是各声压的均方根值。即
p p1 2p2 2pn 2
声级的叠加
◆ 声压级、声强级、声功率级叠加时，不能 简单地进行算术相加，应按对数运算法则 进行计算
n个声压相等的声音叠加
声源的指向性
声源的指向性
人说话时的指向性图案
声源的指向性
指向性的影响
第二节 声波的度量
◆ 声压、声强、声功率 ◆ 声压级、声强级和声功率级 ◆ 声级的叠加
一、声压、声强、声功率
◆ 由声波引起的压强变化称为声压，用符号P表示， 单位为微巴(μbar)或帕（Pa）
◆ 声源在单位时间内向外辐射的声能量叫做声功率，
Eo
吸声系数α的值越大，吸声性能越好
房间的平均吸声系数
A
A
S S1S2S3Sn
声波的干涉
◆ 若两个频率相同、振幅相等、 相位差为零或恒定的波在同一 介质中传播，则在空间某些地 方振幅最大，在某些地方振幅 最小，这种现象称为波干涉现 象，这两个波叫相干波。
◆ 当振动频率、振幅和传播速度 相同而传播方向相反的两列波 叠加时，就产生驻波
用符号W表示，单位为瓦（w）
◆ 声场中某点的声强，是指在单位时间内（每秒 钟），声波通过垂直于声波传播方向单位面积的
声能量，用符号I表示，单位为瓦/米2（w /m2）
平方反比定律
在无反射声波的自由声场中，点声源发出的球面 波，均匀向四周辐射声能，因此，距离声场中心 为r的球面上的声强为
I
W
4r 2