声学原理及声学测试资料
声学原理及声学测试概要
fu / fl 2
…
N
中心频率：
fc
带宽：
fu fl
N 2
N=1: 一倍频程，简称倍频程 N=1/3: 三分之一倍频程 N=1/12: 十二分之一倍频程
w fu fl (2
2
( N ) 2
) fc
倍频程最常用的中心频率值（fm），以及上、下截 止频率。
中心频率 fm/Hz 31.5 63 125 250 500
3、声波的物理特性和量度
1.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单 位为Hz。 2.波长 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离， 或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长， 用λ表示，单位为m。 3.声速 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声 速，记作c，单位为m/s。
3、声波的物理特性和量度
p2 p Lp 10lg 2 20lg p0 p0
式中：Lp——声压级，dB； p——声压，Pa； p0——基准声压。 在空气中规定p0为2×10－5Pa，该值是正常青 年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。 在水中取1×10－6Pa。
10.倍频程
将频谱分为若干个频段，每个频段为一个频 程，以直方图表示。
稳态平面波
P A exp(ikx)
A exp ik x sin cos y sin sin z cos
声学的基本原理和应用
声学的基本原理和应用声学是研究声音产生、传播和接收的科学学科。
它涉及到声音的物理特性、声音与人类感知的关系以及声音在各个领域的应用。
本文将介绍声学的基本原理和其在现实生活中的应用。
一、声音的产生和传播声音是由物质振动引起的机械波，需要介质来传播。
声音的产生主要通过物体的振动，比如乐器的弦、空气中的声音波动等。
当物体振动时，周围的空气被压缩和稀薄，产生气压的变化，从而形成声音波。
声音的传播是通过介质的分子之间的振动传递能量而完成的。
在空气中，声音通过分子之间的相互碰撞传播。
声音波在传播过程中会发生折射、反射、衍射等现象，这些现象是由波动特性决定的。
二、声音的特性与检测声音具有频率、振幅和波长等特性。
频率决定了声音的音调高低，单位为赫兹（Hz）；振幅决定了声音的音量大小，振幅越大声音越大；波长决定了声音的空间传播特性。
人类通过耳朵感知声音，并通过声音的特性判断不同的声音源。
为了测量和分析声音，声学技术应运而生。
声学仪器如麦克风、声频分析仪等可以测量声音的频率、振幅和波长，帮助理解声音的特性。
三、声学的应用领域1. 音乐与娱乐：声学在音乐和娱乐领域中起着重要作用。
音响系统的设计和调校、演唱会和室内剧院的声学处理，都需要声学专业知识的运用。
声学也用于建筑物和工作场所的噪音控制，以提供一个良好的听觉环境。
2. 通信与传媒：声学在通信和传媒领域有广泛应用。
手机、麦克风和扬声器等设备使用声学技术进行声音信号的采集、传输和放大。
此外，声学技术也用于音频和视频的编码与解码，以及音频和视频的增强和修复。
3. 医学与生物学：声学在医学和生物学领域的应用非常重要。
超声波成像技术用于医学诊断，如对胎儿进行观察和检测。
声学也用于海洋生物学，通过声波探测海洋生物的分布和移动。
4. 环境与城市规划：声学在环境和城市规划中扮演着重要的角色。
通过声学测量和模拟，可以评估和改善城市环境中的噪音问题。
声学也用于设计隔音设备，减少室内和室外噪音的传播。
声学原理
声学原理声波是由物体振动产生的，当振动在一定的频率和强度范围内时，人耳就可听到。
振动发声的物体称为声源。
声源发声后要经过一定的介质才能向外传播，而声波是依靠介质的质点振动而向外传播声能，介质的质点只是振动而不移动，所以声音是一种波动。
波是振动的传播是振动状态的传播，即振动方向、振动位相或振动能量的传播。
波的传播并不是介质或物理量本身的向前运动。
即声源的质点并不随声波前进，他只在原地运动，传递出的只是质点的运动状态。
由上所述，声音为一串串稀疏稠密交替变化的波，而疏和密就是空气压强的变化，再通过人的耳膜对空气压力的反映传入大脑，从而听到声音。
声波是描述声音的物理现象，常用波形表示。
声波具有一切“波”的性质。
所以产生声音的必要条件有两个：1、必须要有振动体或振动源。
2、声波的传递必须依靠传播媒介。
声波传播的空间称为声场。
气体中的声波属于纵波，即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。
同一时刻，同位相的振动传播到达点的集合叫做波阵面。
波阵面是平面的波叫平面波，波阵面是球面的波叫球面波。
一般情况下，平面振动发出的波是平面波，点源振动发出的波是球面波。
人耳的听音范围是20Hz~20KHz。
低于20Hz叫次声波，高于20KHz的叫超声波。
声波在振动一个周期内传播的距离叫做波长。
用λ表示声波一秒钟传播的距离叫“波速”用c表示声波一秒钟振动的次数叫“频率”用 f表示它们之间的关系：λ=c/f相位：说明其声波在周期运动中所达到的精确位置，通常用圆周的度数来表示。
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合时，就产生驻波。
驻波形成时，空间各处的介质或物理量只在原位置附近作振动，波停驻不前，而没有行波的感觉，所以称为驻波。
声波在传输过程中具有相互干涉作用。
两个频率相同、振动方向相同且步调一致的声源发出的声波相互叠加时就会出现干涉现象。
如果它们的相位相同，两波叠加后幅度增加声压加强；反之，它们的相位相反，两波叠加后幅度减小声压减弱，如果两波幅度一样，将完全抵消。
声学基础知识(整理)
噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。
气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。
如空气压缩机、电风扇的噪声。
机械噪声由固体振动产生。
金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。
液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。
电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。
燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。
可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。
点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。
声频( f )声速( c )和波长( λ )λ= c / f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s)在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。
有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。
质点速度质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。
声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场有声波存在的区域称为声场。
声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。
自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。
在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。
消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。
扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。
声学第3讲室内声学原理
声学第3讲室内声学原理室内声学是研究室内空间中声音传播和反射的科学。
它的目标是优化室内环境的声音品质，以提供舒适的听觉体验。
在本文中，我们将讨论室内声学的基本原理和一些常见的应用。
首先，让我们了解一下声音在室内空间中的传播方式。
当声源发出声音时，声波经由空气传播，遇到墙壁、地板、天花板等障碍物后发生反射。
这些反射声波会形成初级和次级反射，并在空间中形成一种特定的声场。
这种声场的特征取决于房间的几何形状、表面材料和吸声处理的程度。
为了解决室内声学问题，我们可以采取多种方法。
首先是吸声材料的使用。
吸声材料可以减少声音的反射并降低声音的强度。
常用的吸声材料包括吸声板、玻璃纤维、泡沫等。
这些材料可以吸收多次反射后的声波能量，并减少房间内的混响时间。
其次是声音的扩散。
当声音在空间中传播时，波前会逐渐扩散，声音的能量会分散在更广的区域内。
这种扩散可以使声音更加均匀地分布在整个房间内，减少声音的干涸感。
此外，还需要考虑声源定位和均衡。
声源的位置和方向对室内声场的分布有重要影响。
在合适的位置放置多个音箱可以实现立体声效果，并改善音乐的听感。
同时，均衡器的使用可以调整声音的频谱分布，使其更加平衡和清晰。
以上是一些基本的室内声学原理和应用。
在实际应用中，还需要考虑其他因素，如房间的尺寸、吸声材料的选择和摆放、声源和听众的位置等。
室内声学的应用非常广泛。
在音乐厅和剧院中，优化室内声学可以提高音乐的质量和听众的听感。
在工作场所中，适当的室内声学设计可以提高员工的工作效率和舒适度。
在住宅中，良好的室内声学可以减少噪音干扰，提高居住质量。
此外，室内声学还在电影院、录音棚、会议室等场所有着重要的应用。
总之，室内声学是研究室内声音传播和反射的科学。
它的原理涉及声音的传播方式、反射和吸收，以及声音的定位和均衡。
通过合理的室内声学设计，我们可以改善声音的品质，并提升人们的听觉体验和生活质量。
01、声学原理
声音的干涉现象
声波在传输过程中具有相互干涉作用。 两个频率相同、振动方向相同且步调一致的声源发出的 声波相互叠加时就会出现干涉现象。 如果它们的相位相同，两波叠加后幅度增加声压加强； 反之，它们的相位相反，两波叠加后幅度减小声压减弱， 如果两波幅度一样，将完全抵消。 由于声波的干涉作用，常使空间的声场出现固定的分布， 形成波峰和波谷（从频响曲线上看似梳状滤波器的效 果 ） ， 即 ： 音 响 术 语 中 常 说 的 ---- 驻 波 现 象 。
混响时间：T60
混响时间：T60
室内声音的传播特性
室内声音的传播特性
声音的指向性与覆盖范围
高频 声音指向性很强 覆盖角度窄小、射程远、
穿透力强 中频 有一定指向性 覆盖面积比较容易控制 低频 指向性不明显 向四面辐射、声功能损失 大、传播距离近
声音的指向性与覆盖范围
声音的指向性与覆盖范围
声音的客观特性之振幅
振幅：
声波的振动幅度，它的大小影响人耳对声音强弱的感 觉强度（即响度）单位：分贝（dB）
声音的客观特性之频率
频率：
声波每秒钟振动的次数。它直接影响人耳对声音高 低（音调）的感觉。单位：赫兹（Hz） 各个物体振动有快有慢，例如细而短的琴弦振动比较 快，粗而长的琴弦振动比较慢。例如某种物体的振动 次数为每秒100次时，它的频率就是100HZ。
现象一：两侧声源A、B与人耳距离相同时，人们感觉声音由前方
来，俗称“假立体声”。 现象二：当距离A声源略近时，实际应是A音大，B音小的两个声 源，但人们往往只感觉到所有声音均由 A 输出，这种错觉现象即 是“哈斯效应”。 现象三：将近点A的声音加以延时，使它迟于B声源进入人耳，人 们即感觉到所有声音均由B声源发出。
声学基本原理
声学基本原理声学是研究声波传播、声音产生和感知的科学，它的基本原理涉及到声波的产生、传播和接收。
本文将通过对声学基本原理的阐述，帮助读者理解声学的核心概念和应用。
一、声波的产生声波是由物体振动引起的机械波，它的传播依赖于介质的存在。
为了产生声波，物体必须具备振动的能力。
当物体振动时，周围的空气分子也会跟随振动，形成了一个局部的密度变化，这种变化以机械波的形式传播出去，形成了声波。
二、声波的传播声波在传播过程中，需要介质作为传播媒介，常见的介质包括空气、水和固体等。
声波通过介质的传递是一种能量传递的过程，而介质分子的振动则是声能量的媒介。
声波的传播速度取决于介质的性质，如空气中的声速约为343米/秒。
三、声波的特性声波具有多种特性，包括频率、振幅和波长等。
其中，频率是指声波振动的快慢，单位是赫兹(Hz)；振幅表示声波的强度，与声波带来的能量有关；波长则是声波的空间周期，表示声波一个完整振动的距离。
四、声音的感知声波通过耳朵传入人的耳蜗，经过神经信号的传递，最终由大脑解读成为声音的感知。
这个过程涉及到声波的频率、振幅和声音的音色等要素。
人耳对不同频率和振幅的声波有不同的感知，例如高频率的声波会被解读成尖锐的声音。
五、声学的应用声学在很多领域都有着重要的应用，其中之一是音响技术。
音响技术利用声学原理，使得人们能够获得更好的音乐享受和语音传递效果。
此外，声学还应用于医学领域，如超声波成像技术；工程领域，如噪声控制和声学设计等。
总结：声学是研究声波传播、声音产生和感知的科学。
声波的产生依赖于物体振动，声波的传播需要介质作为媒介，而声波的特性包括频率、振幅和波长。
声音通过耳朵传入大脑被解读成为声音的感知。
声学在音响技术、医学和工程等领域有广泛的应用。
通过学习声学基本原理，我们可以更好地理解和应用声音的科学。
声学基础及其原理
2 声学基础及其原理[13]在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。
如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。
2.1声压级将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。
即：L p =20lg oe P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2⨯10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。
式（2.1）也可以写为：L p =20lgp+94 （dB ） （2.2）式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。
人耳的感觉特性，从可听域的2⨯10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。
2.2 声强级：为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即：L I =10lg 0I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：L I =10lg I+120 （dB ） （2.4）2.3声功率可以用“级”来表示，即声功率L W ，为：L W =10lg 0W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为：L W =10lg W +120 （dB ） （2.6）由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得：L p =L I =10lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅01I S W =10lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得：S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8）这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。
超声声学原理及其应用
超声声学原理及其应用超声声学是一种将高频声波（频率大于20kHz）作为工作介质，利用声波在物质中传播及反射的特性来实现对物质进行探测、成像和测量的方法。
大家所熟知的B超、超声治疗、超声检测等技术都是基于超声声学原理。
本文将介绍超声声学的基本原理及其应用。
一、超声声学原理超声声学的基础是声波的传播和受物体的反射、折射以及散射等影响。
声波的传播速度不同于空气中的光速，超声波在非刚性介质中传播时，遇到介质密度或压缩弹性性质的变化时会发生反射、折射和散射等现象，这种现象可以用于超声成像和检测。
由于物体在超声波传播过程中，声波的速度和振幅会因为密度的不同而发生变化，从而产生超声波的反射。
我们可以利用超声波的反射来观察物体内部的情况，进而进行成像诊断。
二、超声应用超声波在医疗诊断中起到了重要作用，B超、彩色多普勒超声、心脏超声等技术，广泛应用于人类医学领域，可以用于观察胎儿和母亲的正常生化情况，及时发现和诊断多种器官疾病。
2. 无损检测超声波还可以用于无损检测，实现对材料的缺陷检测和评估。
这种技术在航空航天、核工业、制药工业及建筑材料等领域得到了广泛的应用。
通过超声波的传播，可以检测到材料内部的缺陷和材料界面的变化，可以有效地发现各种裂纹、错位和气孔等缺陷。
3. 工业实时监测工业实时监测是超声波应用的另一个领域。
利用超声波侵入生产设备进行光电检测，可以实现对设备的实时预警和故障检测。
此外，还可以利用超声波实现水质污染监测、土壤污染检测等。
超声波在物理学中也有广泛的应用。
近年来，超声波在开发新材料、尤其是铁、钢、铝、铜及合金等材料领域得到了广泛应用。
总之，超声声学用于成像、检测和诊断等领域，在医疗、工业、环保、材料、生命科学等领域都有着广泛的应用。
尽管超声技术的发展已经十分成熟，但超声声学仍有许多未解决的问题和未开发的应用。
随着科技的不断发展，相信超声声学必将在更加广泛的应用领域表现出强大的光芒。
大学物理中的声学原理与应用
大学物理中的声学原理与应用声学是物理学中的一个重要分支，研究声波的产生、传播和应用。
在大学物理学的学习中，声学是一个必不可少的内容。
本文将介绍大学物理中的声学原理与应用。
一、声音的产生和传播声音是由物体振动所产生的机械波，通过物质传播而到达人们的耳朵。
声音的产生可以有不同的方式，比如声源振动引起的压强变化，然后通过介质传递给听者。
介质可以是气体、液体或固体。
声音传播的速度取决于介质的性质。
在理想气体中，声速大致上是跟温度成正比的。
在常温下，空气中的声速约为340米/秒。
声音传播的过程中，会发生折射、反射、干涉和衍射等现象，这些现象使声音在传播中产生不同的效果。
二、声音的性质和特征声学研究的重要内容之一是声音的性质和特征。
声音的主要特征有响度、音调和音色。
响度是声音的强度，取决于声波的振幅。
音调是声音的高低，取决于声波的频率。
音色是声音的质地，取决于声波的谐波成分和脉冲特性。
声音还有许多其他特性，比如共振、驻波和多普勒效应等。
共振是指声波与物体固有频率相匹配时的放大效应。
驻波是指由于声波在空间中的多次反射产生的特殊波形。
多普勒效应是指当声源和听者相对运动时，声音的频率发生变化。
三、声学应用声学在现代社会中有广泛的应用。
以下是一些常见的声学应用：1. 声音录制和放音：我们常用的录音和听音设备都是基于声学原理工作的。
声音的录制是通过将声波转化为电信号，然后进行存储和处理。
放音则是将电信号转化为声波，使人们可以听到声音。
2. 音乐和乐器制作：音乐是声学的一个重要应用领域。
乐器的制作和演奏都涉及声音的产生和调节。
不同乐器的声音特点取决于乐器内部空腔的结构和材料。
3. 声纳技术：声纳技术是利用声音的传播特性进行探测和测距的一种方法。
它在海洋中的应用尤为广泛，可以用于海底地形的测绘和水下目标的探测。
4. 声学工程：声学工程师主要研究和设计各种声学设备和系统。
他们可以利用声学原理来改善室内声音的品质，减少噪声污染和提高音响设备的性能。
声学测量基础
声学测量基础声学测量是一种测量声音传播和声波特性的技术。
通过声学测量，我们可以了解声音在空间中的传播规律，以及声音的频率、振幅和相位等特性。
声学测量在工程领域、音乐产业、环境保护等多个领域中有着广泛的应用。
声学测量的基础是声学参数的测量。
声学参数包括声压、声强、声速、音量和共振频率等。
这些参数可以通过使用声学测量仪器进行测量和分析来得到。
声学测量仪器通常包括声级计、频谱分析仪和噪声计等。
声压是声音在空气中产生的压强变化，通常用帕斯卡（Pa）作为单位来表示。
声压的测量可以通过声级计来实现。
声级计是一种专门用于测量声压级的仪器，它可以将声压转化为分贝（dB）单位，以便更好地描述声音的强度和音量。
声级计通常由一个麦克风和一个显示屏组成，麦克风用于接收声音信号，显示屏用于显示声压级。
声强是声音在单位面积上的能量传播，通常用瓦特每平方米（W/m²）作为单位来表示。
声强的测量可以通过使用声强计来实现。
声强计是一种专门用于测量声强的仪器，它可以将声能转化为声强单位，以便更好地描述声音的能量传播情况。
声强计通常由一个麦克风和一个显示屏组成，麦克风用于接收声音信号，显示屏用于显示声强值。
声速是声音在介质中传播的速度，通常用米每秒（m/s）作为单位来表示。
声速的测量可以通过使用声速计来实现。
声速计是一种专门用于测量声速的仪器，它可以通过测量声音在介质中传播的时间和距离来计算出声速值。
声速计通常由一个发射器和一个接收器组成，发射器用于发射声音信号，接收器用于接收回波信号。
音量是声音的主观感受，通常用分贝（dB）作为单位来表示。
音量的测量可以通过使用音量计来实现。
音量计是一种专门用于测量音量的仪器，它可以根据声音的频率和强度来计算出音量值。
音量计通常由一个麦克风和一个显示屏组成，麦克风用于接收声音信号，显示屏用于显示音量值。
共振频率是物体在特定频率下产生共振的现象，通常用赫兹（Hz）作为单位来表示。
共振频率的测量可以通过使用频谱分析仪来实现。
声学原理及声学测试
8.声强级
9.声压级
声压级常用Lp表示，定义为： 式中：Lp——声压级，dB； p——声压，Pa； p0——基准声压。 在空气中规定p0为2×10－5Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。 在水中取1×10－6Pa。
将频谱分为若干个频段，每个频段为一个频程，以直方图表示。
波疏介质,波密介质
介质分类
*
声压振幅为：
8、近场与远场
*
当 时，声压有数个极大值和极小值，其原因为声源表面上各点源辐射到轴线上某点的声压因波程差（相位差）不相同，有的同相位互相叠加而加强，有的相位相反互相抵消而减弱，因此在靠近声源 处以内出现几个最大值和最小值。 最后一个声压最大值处至声源的距离 为近场区。 取决于声源的尺寸和声波波长。 当 时，声压随距离的增加而 单调衰减，该范围为远场区。
N=1: 一倍频程，简称倍频程 N=1/3: 三分之一倍频程 N=1/12: 十二分之一倍频程 …
中心频率：
带宽：
10.倍频程
倍频程最常用的中心频率值（fm），以及上、下截止频率。
中心频率 fm/Hz
上截止频率f2/Hz
下截止频率f1/Hz
中心频率 fm/Hz
上截止频率f2/Hz
下截止频率f1/Hz
3、声波的物理特性和量度
6.分贝 分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比 取以10为底的对数并乘以10（或20）。 分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中 很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数 值称为被量度量的“级”，亦即用对数标度时，所得到 的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少“级”。
500
声学方法原理及应用实例
声学方法原理及应用实例声学方法是一种利用声波传播和反射特性来研究物质性质和结构的一种分析方法。
声学方法在科研和工程领域具有广泛的应用，如地质勘探、医学诊断、无损检测等领域。
声学方法的基本原理是利用声波的传播和反射特性来获取物质的信息。
声波是一种机械波，它在介质中传播时会产生压力波和剪切波，不同的物质对声波的传播和反射会产生不同的响应，通过对这些响应进行分析可以获取物质的结构和性质信息。
声学方法的应用实例之一是地质勘探。
地质勘探是通过对地下结构和地质构造的研究来了解地质情况，声学方法可以通过声波在地下介质中传播和反射的特性来获取地下结构的信息。
例如，利用地震波在地层中传播和反射的特性可以确定地下石油和天然气的分布情况，从而指导石油和天然气的勘探开发。
另一个应用实例是医学诊断。
声学方法在医学领域有着广泛的应用，如超声检查就是一种常见的声学方法。
超声波在人体组织中传播和反射时会产生声影，并且不同组织对超声波的反射特性不同，通过对声影的分析可以获取人体组织的结构和性质信息，从而进行医学诊断。
此外，声学方法还广泛应用于无损检测领域。
无损检测是通过非破坏性的方法来检测材料的缺陷和性能，声学方法可以通过对声波在材料中传播和反射的特性来获取材料的缺陷和性能信息。
例如，超声波探伤是一种常见的无损检测方法，利用超声波在材料中传播和反射的特性可以检测材料中的裂纹、孔洞等缺陷，确保材料的质量和安全性。
总的来说，声学方法是一种非常重要的分析方法，它通过对声波传播和反射的特性进行研究，可以获取物质的结构和性质信息。
声学方法在地质勘探、医学诊断、无损检测等领域有着广泛的应用，为科研和工程领域提供了重要的分析手段。
随着科学技术的不断进步，声学方法的应用将会更加广泛和深入，为人类社会的发展做出更大的贡献。
声学基础知识
一、声学基础：1、名词解释（1）波长——声波在一个周期内的行程。
它在数值上等于声速（344米/秒）乘以周期，即λ=CT（2）频率——每秒钟振动的次数，以赫兹为单位（3）周期——完成一次振动所需要的时间（4）声压——表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位（5）声压级——声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位（6）灵敏度——给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压（7）阻抗特性曲线——扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线（8）额定阻抗——在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆（9）额定功率——一个扬声器能保证长期连续工作而不产生异常声时的输入功（10）音乐功率——以声音信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率（PMPO）（11）音染——声音染上了节目本身没有的一些特性，即重放的信号中多了或少了某些成份（12）频率响应——即频响，有效频响范围为频响曲线最高峰附近取一个倍频程频带内的平均声压级下降10分贝划一条直线，其相交两点间的范围2、问答（1）声音是如何产生的？答：世界上的一切声音都是由物体在媒质中振动而产生的。
扬声器是通过振膜在空中振动，使前方和后方的空气形成疏密变化，这种波动的现象叫声波，声波使耳膜同样产生疏密变化，传级大脑，于是便听到了声音。
（2）什么叫共振？共振声对扬魂器音质有影响吗？答：如果物体在受迫振动的振动频率与它本身的固有频率相等时，称为共振当物体产生共振时，不需要很大的外加振动能量就能是使用权物体产生大幅度的振动，甚至产生破坏性的振动。
当扬声器振膜振动时，由于单元是固定在箱体上的，振动通过盆架传递到箱体上。
部分被吸收，转化成热能散发掉；部分惟波的形式再辐射，由于共振声不是声源所发出的声音，将会影响扬声器的重放，使音质变坏，尤其是低频部分（3）什么是吸声系数与吸声量？它们之间的关系是什么？答：吸声性能拭目以待好坏通常用吸声系级“α”表示，即α=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。
声学理论与仿真
假设管道的横截面分别为S1和 S2 后面的管道成为前面管道的声负载，在分界面处有入射波、反射波和透射波
pi
=
p e j (ω t − kx ) ai
pr
=
p e j (ω t + kx ) ar
pt
=
p e j (ω t − kx ) at
它们相应的质点速度（particle velocity）为
只要听起来和这个1KHz纯音 一样响，其响度级就是80方；
声波的反射、折射和透射
声波在两中媒质的分界面上 满足下面两个边界条件
声压连续
p ia + p ra = p ta
法向质点振速连续
via + v ra = vta
声波的反射、折射和透射
声波的叠加原理
p = p1 + p2
情况1：频率相同且有固定相位差的声波叠加（干涉现象）
vi
=
pai ρ0cc
e j(ωt −kx)
vr
=−
par ρ0cc
e j (ωt+kx)
vt
=
pat ρ0cc
e j (ωt−kx)
声波在管中的传播
分别面处（x = 0）的边界条件：
（1）声压连续
p ai + p ar = p at
（2）体积速度连续
S1(vi + vr ) = S 2vt
声压比：
tI
=| t p
|2 =
Rb2
+
X
2 b
⎜⎛ ⎝
ρ0cc 2S
+
Rb
⎟⎞2 ⎠
+
X
2 b
共振式消声器
声学测量
电动传声器是以电磁 感应为原理，以在磁 场中运动的导体上获 得输出电压的传声器， 常见的有动圈式和带 式两种
静电式：
——压电式传声器 ——电容式传声器
*驻极体传声器
静电传声器是以电 场变化为原理的传 声器，常见的有电 容式和压电式两种
③按与音响设备连接方式分 有线传声器 无线传声器
自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏度 在耦合腔中采用互易法校准。
传声器的指向性：传声器的灵敏度随声波入射方向而
变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性 指数和指向性频率响应来表示。 ●传声器指向性图：在某一频率下的灵敏度随声波入射 角的变化，用极坐标表示所得的曲线。 ●传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场 灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。 用对数表示则为传声器的指向性指数 。
s 1 R s 1
2 x0 ( 1) x1 x0
(其中s pmax / pmin )
( x0 , x1为第一、二声压极小值
的位置）
推导: 声管中距离样品x处的声压：
px pi e
而复反射系数有：
jkw x
jkw x ˆ Rpi e
j ˆ R Re
所以，
Rθ声源的指向性因数（取决于与声源与接收点的相对 关系） a.当声源在房间中央，以球面方式辐射，Rθ =1 b.以半球面方式辐射，Rθ=2 c. 声源置于两墙面交接上，以1/4辐射，Rθ=4
注意：在混响室内只要离开声源一定的距离，即在混 响场内，与房间有关的反射声压远大于直达声压。
公式可近似写为：
1
水听器
传声器扩散声场灵敏度是 指传声器的开路输出电压 与传声器放入扩散声场之 前在传声器放置位置上的 扩散声场声压之比
声学基础及其原理
2 声学基础及其原理[13]在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。
如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。
2.1声压级将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。
即：L p =20lg oe P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2⨯10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。
式（2.1）也可以写为：L p =20lgp+94 （dB ） （2.2）式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。
人耳的感觉特性，从可听域的2⨯10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。
2.2 声强级：为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即：L I =10lg 0I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：L I =10lg I+120 （dB ） （2.4）2.3声功率可以用“级”来表示，即声功率L W ，为：L W =10lg 0W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为：L W =10lg W +120 （dB ） （2.6）由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得：L p =L I =10lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅01I S W =10lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得：S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8）这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。