南京大学803声学基础00.02.05-08
南京大学研究生专业目录及代码2
南2京大学研究生专业目录及代码2根据国务院学位委员会“学位（1997）28号”文
调整）
根据国务院学位委员会“学位（1997）28号”文调整）
根据国务院学位委员会“学位（1997）28号”文调整）
根据国务院学位委员会“学位（1997）28号”文调整）
根据国务院学位委员会“学位（1997）28号”文调整）
南京大学研究生专业目录及代码
注：●博士学位授权一级学科33个
▲博士点147个（其中：■自主设置44个）；硕士点213个（其中：■自主设置44个）国家重点学科：◎一级重点8个；◐二级重点13个(37-13=24个已含在一级重点学科内)省重点学科：＃一级重点14个◆二级重点24个（其中：自主设置1个）
南京大学学科处
2011年4月22日。
南京大学_声学基础课件_第1章_质点的振动
eT
例：
0.05 1
0
0 0
2 1 02
0
eT e2 /0 e0.1 1.3
——可见，振幅的衰减却很快！ 振幅的衰减以几何级数规律进 行！
17
18
1.3质点的强迫振动
一个振动系统受到阻力作用后振 动不能永远维持，它要渐渐衰减 到停止，因此要使振动持续不停， 就要不断从外部获得能量， 这种 受到外部持续作用的振动就称为 强迫振动.
28
小结
1. 位移响应曲线在低频（z<<1）区近似平坦；
2. 速度响应曲线在中频（z1）区近似平坦；
3. 加速度响应曲线在高频（z>>1）区近似平坦；
意义：振动器件有的对振动位移响应，有的对振 动速度响应，而有的对振动加速度响应！
29
1.4 质点振动学的应用
位移、速度、加速度振幅
a
M
2
m0
FaQm z2 (z2 1)2 Qm2
因此，电容传声器有好的频响！一般用于测 量。
33
动圈传声器
开路电压与音膜振速的关系:
E LBv
L：导线的长度；B：磁感
应强度 ——与振动的速度成正比！ 一般要求频响尽量平坦，由于在力阻控制区，速度与 频率无关，力阻越大，传声器具有均匀频带范围越宽。 但过大的力阻会使传声器 的灵敏度降低。
因此，动圈传声器有较好的中频响应
va
M m0
FaQm z z2 (z2 1)2 Qm2
aa Mm
FaQm z2 z2 (z2 1)2 Qm2
30
高频——质量控制区：z 1: f f0
a
Fa
M m2
;
va
Fa
南京大学_声学基础课件_第7章_声波的接收和散射
F pdS A ei(tkr) exp(ik sin)dS
r
矩形面元
dS 2 a2 2 d
F A ei(tkr)
a
exp(ik sin cos )2
a2 2d
r
a
作积分变换 a cos d a sin d
注意：根据几何意义，从02积分，圆面扫过2次，故
F
A r
ei(t
p
——传声器受力与声波的入射方向有关！——传声 器的指向性！
低频
ka 2 a 1
2J1(ka sin) 1 ka sin
F AS ei(tkr) r
——无指向性, 测量值等于入射声压值！
例：振膜a=0.02m 低频条件对应的频率
ka 2 fa 1
c0
f c0 2700Hz
2 a
——测量声场时，传声器要求对向声源！
p p ei[tk (r / 2)]
2
0
样的位相。
1T
Ir T 0 Re( p) Re(vr )dt
1
T
T 0
Re(
p1
p2 )
Re
1
i0
p1
p2
dt
1 2
p02
0c0
sin k k
Ir
sin k k
——真实声强Ir与测 量声强的关系！
声强级误差
SIL=10log Ir 10log Ir =10log sin k
kr
)
1 2
a2
2 exp(ika sin cos )2sin2 d
0
A ei(tkr) a2 2 exp(ika sin cos )(1 cos2 )d
r
南京大学_声学基础课件_第2章_膜的横振动
第2章 薄膜的横向振动
2.1 矩形膜的振动 2.2 圆形膜的对称本振振动模式 2.3 圆形膜的强迫振动 2.4 圆形膜的非对称本振振动模式
2u t 2
T
u x
xdx
u x
x
dy
T
u y
ydy
u y
y
dx
2u t 2
T
lim
x0
u x
xx
x
u x
x
T
lim
x0
u y
yy
y
u y
y
1 2u 2u 2u
1
c2
t 2
x2
y2
0;
c2 T
8
强迫振动方程
外力密度（单位面积上的外力）：f (x, y,t)
17
2.2 圆形膜的对称本振振动模式
振动方程
x r cos; y r sin
1 c2
2u t 2
2u x2
2u y2
0
1 r
r
r
u r
1 r2
2u
2
1 c2
2u t 2
0
y (r,) x
18
对称情况的本征振动模式—圆周固定
u(r,,t) u(r,t)
1 r
r
r
u r
Y(y) 0 y 0,l y
k2
kx2
k
第1章_声学基础_绪论
1
课程的目标与任务
基础性专业课程 从声音的物理学原理出发，利用高等数学、大学
物理等课程的基础理论知识，解决声学问题。 从人耳的听觉特性出发，解决人对的声音的感知
问题。
2
课程的主要内容
➢ 振动与波 ➢ 声波的基本概念和性质 ➢ 人耳的听觉心理 ➢ 声音信号分析 ➢ 音律分析 ➢ 乐器声学 ➢ 声乐和语音分析 ➢ 噪声控制 ➢ 室内声学原理 ➢ 音质评价
各声部在不同时间、不同地点分别录制 适用类型：流行音乐
声学基础
同期录音
优点：融合度好，感染力强 缺点：录制难度大
第一章 绪论
声学基础
分期录音
第一章 绪论
优点：时间、空间不受限制；缺点：融合性不好
流程：前期录音 后期缩混 母带处理 输出成品
Recording
Mixing Down Mastering Product Manufacture
13
声学基础
思考问题
第一章 绪论
➢ 物体围绕它的平衡位置的往复运动叫做振动, 而振动在连续介质中的传播就产生声音。
➢ 声波有两个基本要素：
① 声源，即振动的物体。 ② 声波赖以传播的介质，这种介质可以是固体、液
体或气体。
14
声学基础
思考问题
声音是怎么传播的
第一章 绪论
声音经过各次反射最 终到达人耳，其时域 和频域的波形在这过 程中发生很大变化
鼻腔 口腔
鼻输出 口输出
语音产生的动力源于肺，肺产生 压缩空气，然后通过气管、喉、 口腔、鼻腔、牙齿、嘴唇等这一 套发声器官调制以后，再喷射出 来，就产生了语音。
18
声学基础
思考问题
第一章 绪论
南京大学_声学基础课件_第5章_声波在管道中的传播
Za
|x0
p U
x0
p vS
x0
1 1
| |
rp rp
| ei | ei
0c0
S
6
设负载的声阻抗为Za
1 1
| |
rp rp
| ei | ei
0c0
S
Za
Ra
iX a
| rp
| ei
ZaS 0c0 ZaS 0c0 a
|
rp
|2
( Ra S ( Ra S
0c0 )2 0c0 )2
W
1 2
Rr (0)u02
1 2
S 2Ra (0)u02
1 4
3
8
2
0c0Su02
如果管长等于零，声源辐射的平均声功率
Za (0)
0c0
S
lim l 0
Za (l)S i0c0 0c0 iZa (l)S
tan kl tan kl
lim
l 0
Za
(l
)
lim
l 0
Ra
(l)
Rr S2
0c0
2S
kx)]
23
突变区：声场复杂，提“法向速度连续”不确切！
近似：声波长>>突变区（不均匀区）——等效 成一点——质量守恒！
界面边界条件 声压连续(x=0)
pi pr pt
体积速度连续(x=0)
S1(vi vr ) S2vt
声压反射和透射系数
p0i p0r p0t S1( p0i p0r ) S2 p0t
而且与管道末端负载的声阻抗有关！
15
意义分析
管道末端刚性：Za(l)
Za (0)
历年南京师范大学803语言学概论考研真题试卷与真题答案
历年南京师范大学803语言学概论考研真题试卷与真题答案一、考试解读：part 1 学院专业考试概况：①学院专业分析：含学院基本概况、考研专业课科目:803语言学概论的考试情况；②科目对应专业历年录取统计表：含南师大汉语言文字学专业的历年录取人数与分数线情况；③历年考研真题特点：含南师大考研专业课803语言学概论各部分的命题规律及出题风格。
part 2 历年题型分析及对应解题技巧：根据南师大803语言学概论各专业考试科目的考试题型（名词解释题、选择题、问答题、论述题等），分析对应各类型题目的具体解题技巧，帮助考生提高针对性，提升答题效率，充分把握关键得分点。
part 3 近年真题分析：最新真题是南师考研中最为珍贵的参考资料，针对最新一年的南师考研真题试卷展开深入剖析，帮助考生有的放矢，把握真题所考察的最新动向与考试侧重点，以便做好更具针对性的复习准备工作。
part 4 2019考试展望：根据上述相关知识点及真题试卷的针对性分析，提高2019考生的备考与应试前瞻性，令考生心中有数，直抵南师大考研的核心要旨。
part 5 南师大考试大纲：①复习教材罗列（官方指定或重点推荐+拓展书目）：不放过任何一个课内、课外知识点。
②官方指定或重点教材的大纲解读：官方没有考试大纲，高分学长学姐为你详细梳理。
③拓展书目说明及复习策略：专业课高分，需要的不仅是参透指定教材的基本功，还应加强课外延展与提升。
part 6 专业课高分备考策略：①考研前期的准备；②复习备考期间的准备与注意事项；③考场注意事项。
part 7 章节考点分布表：罗列南师大考研专业课803语言学概论的专业课试卷中，近年试卷考点分布的具体情况，方便考生知晓南师大考研专业课试卷的侧重点与知识点分布，有助于考生更具针对性地复习、强化，快准狠地把握高分阵地。
二、南师大历年真题与答案详解：整理南师大该科目的2002-2018年考研真题，并配有2007-2018年真题答案详解，本部分包括了（解题思路、答案详解）两方面内容。
南京大学_声学基础课件_第4章_声波在平面界面的反射、折射和透射
[P(1) P(2)]S M dv dt
l 0, M 0
P(1) P(2)
2
静压强在分界面处连续
P0 (1) P0 (2)
P(1) P0 (1) p1; P(2) P0 (2) p2
1、分界面处声压连续
p1 p2
2、分界面处法向速度连续
v1n v2n
tp
pt 0 pi 0
22c2 ; 2c2 1c1
rv
vr 0 vi0
2c2 2c2
1c1 1c1
tv
vt 0 vi 0
21c1 2c2 1c1
——与媒质的特性阻抗c有关！
5
讨论
1、 2c2 1c1
rp 0; rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 0; tp 1; tv 1 ——没有反射！
2、 2c2 1c1
/ 21c1 / 21c1
rI
—— rW tW 1 能量守恒！
21
This means that for a sound wave traveling close to the ground, the part of the wave closest to the ground is traveling the fastest, and the part of the wave farthest above the ground is traveling the slowest. As a result, the wave changes direction and bends upwards. This can create a "shadow zone" region into which the sound wave cannot penetrate. A person standing in the shadow zone will not hear the sound even though he/she might be able to see the source. The sound waves are being refracted upwards and will never reach the observer.
南京大学《声学基础》课后习题答案
其中 a 12 22 21 2 cos( 2 1 ) ， arctan 证明： 1 cos(t 1 ) 2 cos(t 2 )
1 c o s t c o s 1 1 co s t ( 1 c o1s
1 2π
g , l
这就是小球产生的振动频率。
1-3 有一长为 l 的细绳，以张力 T 固定在两端，设在位置 x 0 处，挂着一质量 M m ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置 时，它 力由何产生？并应怎样表示？ (2) 当外力去掉后，质量 M m 在此恢复力 的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对 M m 进行受力分析，见右图，
2
s it n
s in 1 2
tc o s
2
cos 2
2
t s i n2 s i n sin )
c o2 s
)t sin 1 ( 1 si n 2
设 A 1 cos 1 2 cos 2 ， B (1 sin 1 2 sin 2 ) 则 A cos t B sin t = A2 B 2 cos(t )
f
1 2
4T l 1 M 2
Mg 1 0 M 2
g
0
1-5 有一质点振动系统，已知其初位移为 0 ，初速度为零，试求其振动位移、速度和能量。 解：设振动位移 a cos(0 t ) ， 速度表达式为 v 0 a sin(0 t ) 。 由于
习题 1
1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为 f ，质量为 m ，求它的弹性 系数。 解：由公式 f o
声学基础_声学原理绪论
声学基础声学基础1绪论2声波的基本性质3管道声学4声波的辐射5声波的接收与散射6室内声学声学基础第1章绪论1.1 声与噪声的概念1.2 声学发展历史131.3 声学研究范畴1.4 课程内容1.5 参考书目第1章绪论1.1 声与噪声的概念声：声音的世界：自然界中的声音, 音乐，语言，噪声波动现象，曾发生过波动说和粒子说的争论声波：在弹性媒质中传播的扰动声音：人耳可听声声源——媒质——受者物体振动——媒质传播——听觉器官或传感器产生反应一种物质波，需要媒质（光波，无线电波为电磁波）噪声的定义：生理学：不需要的声音。
（与时、人、环境、目的有关）物理学：不协调音为噪声，协调音为乐音。
噪声：频率、声强不同声波的无规则组合。
噪声：对人起作用的不愉快声。
人——声噪声对人起作用的不愉快声第1章绪论 1.1 声与噪声的概念声学（Acoustic）研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问应用声学科学原理改造人类的物质环境1.2声学发展历史第1章绪论1.2 声学发展历史灿烂的古代声学最早的声音研究：自然声音、人类声音、语言、音乐、乐器，房间声学特性声波和水波的类比，共振、天坛古代乐器，编钟，调音乐律：三分损益法第1章绪论 1.2 声学发展历史经典声学发展史人们常将18，19世纪欧洲的声学发展称之为经典声学这里主要从经典声学对声音的产生，传播和接收三方面的研究分别来介绍18，19世纪这近200方面的研究分别来介绍世纪这近多年的历史中，这些伟大的科学家们对声音的探索和认识第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生通常认为最早研究乐器声音起源的人是希腊哲学家彼得y g格拉斯Pythagoras他发现当把两根拉直的弦底部扎牢时，高音是从短的那根弦发出的第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生意大利的伽利略(Galileo Galilei) 在17世纪初作了单摆及弦的研究，得到单摆的周期及弦的振动发声特性。
发现钟摆的周期与振幅无关，而只依赖于决定振动频率的悬线长度，强调了频率的重要性。
南京大学_声学基础课件_第10章_固体中声传播的基本特性
对称模式 反对称模式
39
界面波-Stonely波
相邻二点的位移差
dui
3 k 1
ui xk
dxk
——微分位移
微分位移与弹性体 的形变不是一一对 应的
3
弹性体形变的度量：研究表பைடு நூலகம்，弹性体内无限邻近两 点在形变前后距离变化与弹性体的形变一一对应， 因 而将它作为弹性体形变的度量是可以的.
M N 2 MN 2
| (r dr u du) (r u) |2 | dr |2
实际上半无限厚的介质是不存在的，以板为例， 只要弹性波波长远小于板厚度，就可认为介质是 半无限的. 但当弹性波波长与板厚度在同一个数量 级时，必须同时考虑上下表面的边界条件. 这时弹 性波的传播更为复杂. 基本方程仍然是弹性波方 程)，上下边界假定是应力自由的，即
T n |z0,d 0
(这里假定板的厚度为d). 在薄板中传播的弹性波 称为Lamb波.
23
y
33
z
26
各向同性弹性体
2u1 t 2
(
)
x
( u)
2u1
2u2 t 2
(
)
y
(
u)
2u2
2u3 t 2
(
)
z
( u) 2u3
矢量形式 2u ( )( u) 2u
t 2
如果存在外力——力密度f
2u t 2
(
)(
u)
2u
f
27
利用矢量运算关系
( u) ( u) 2u
第10章固体中声传播的基本特性
10. 1 固体的弹性性质 10.2 无限弹性体中的体波 10.3 有限弹性体中的波 10.4 各向异性弹性体中的波
南京大学_声学基础课件_第8章_室内声场
lx
ly
lz
t时间间隔内声源发出4nt根声线，n—单位时间 内、单位立体角内发出的声线数。 t时间间隔内立
体角d=sindd内的声线数
ntd nt sindd
5
t时间间隔内的碰撞总次数
N 8tc0
2 0
2 0
sin cos
lx
sin sin
ly
cos
lz
nt
sin d d
n
c0
(t
16
空气吸收的修正
大房间、高频(1kHz以上)必须考虑空气吸收对混响 时间的修正！
pe pe0ex ; I I0e2x
I
I0e2 x
I e2c0t 0
pe2
pe20 (1
) e c0S t 4V
2 c0t
17
T60
55.2
c0S
V
ln(1 )
8Vc0
V
T60
0.161 S
ln(1
)
8V
——yz平面上、本振频率小于f的点数Ntyz
Ntyz
f 2lylz c02
1 2 c0
f / 2ly
c0
f / 2lz
总的切向波本振频率数Nt
f 2S fL
Nt
2c02
2c0
S 2(lxly lylz lxlz ) ——房间的总面积！
36
频率 f 以下的斜向波本振频率数Nb
设声源无指向性，且位于房间中心位置
D
W
4 r2c0
pe2
0c02
W
4 r2c0
4W c0 R
pe2
0c0W
1
4 r2
4 R
南京大学_声学基础课件_第0章_绪论
横波
In a transverse wave the particle displacement is perpendicular to the direction of wave propagation. The animation below shows a one-dimensional transverse plane wave propagating from left to right. The particles do not move along with the wave; they simply oscillate up and down about their individual equilibrium positions as the wave passes by. Pick a single particle and watch its motion.
办公室 起居室 森林中
什么是声学？
研究声波的产生、传播、接收，以及效应的科学， 是物理学的一个分支。
产生：振动产生声—各种声源与产生的声的关系（声源 线度，波长，辐射的方向性，等等）
声学基础 教学大纲
三、主要内容及学时安排
章或节 绪论 第1章 第2章
主要内容 声学的科学、技术和艺术
质点振动系统 弹性体的振动
学时安排 1 6 2
习题及讨论课
2
第3章
理想流体介质中声波的传播
6
球面声波的波动方程及其声阻抗率
6
声波在管中的传播
5
期中考试
2
第4章
声波的辐射
10
第5章
声波的散射
4
第6章
声波的吸收
2
第7章
声波的接收
的振动方程及其解，理解三种振动状态下的振动能量，掌握振动系统的 固有频率以及振动系统对固有频率的影响，理解谐振现象、强迫振动过 渡过程的物理意义；掌握机电类比方法。 (2) 弹性体的振动：理解弦的振动，建立弦的振动方程，求解弦振动方程的 一般解，理解弦自由振动的一般规律 — 弦振动的驻波解并理解解的物 理意义；了解棒的纵振动，建立棒的振动方程并求解；了解膜的振动及 膜振动方程。 (3) 声场的声学量：理解声压、质点振速、质点位移和声速的物理概念，推 导出理想流体介质中的三个基本方程；推导小振幅声波传播的波动方程， 理解声能密度、声能流密度、声强、声功率、声压级和声强级的物理概 念； (4) 建立平面波波动方程并求其解，掌握振速和声压的关系，明确声阻抗率 与介质特征阻抗的概念；了解声学边界条件，理解平面声波的反射、折
6
习题及讨论
2
期末考试
四、考核方式： 平时作业，期中、期末闭卷笔试
五、开课专业： 海洋技术
六、其它信息： 双语教学课程
主要 1. 何祚镰、赵玉芳，声学理论基础，北京：国防工业出版社，1981 参考书 2. 杜功焕、朱哲民、龚秀芬，声学基础， 南京大学出版社， 2002
南京大学_声学基础课件_第3章_声波的基本性质
0;
d 2Z dz 2
k z2 Z
0
k2
c0
2
kx2
k
2 y
kz2
35
d2X dx2
kx2 X
0
d 2Y dy2
k y2Y
0
d 2Z dz 2
k z2 Z
0
X (x) Ax exp(ikxx) Bx exp(ikxx) Y ( y) Ay exp(iky y) By exp(iky y)
Z(z) Az exp(ikz z) Bz exp(ikz z)
如果取
p(x, y, z) X (x)Y ( y)Z(z) Aexp[i(kxx ky y kz z)]
p(x, y, z) Aexp(ik r)
kxx ky y kzz k r
36
如果取
p(x, y, z) X (x)Y ( y)Z(z) B exp[i(kxx ky y kzz)]
点速度（v0=0）
运动方程
(0
)
v t
v
v x
p x
v t
,
v
v x
0
v t——二阶小量
20
连续性方程
0
v t
p x
(0
t
)
x
[(0
)v]
0
假定均匀流体，平衡时密度不随时间变化
物态方程
t
0
v x
0
p
P(s,
0
)
P0
P
s,0
1 2
2P
2
s,0
2
......
P
s,0
c02
x y x
x y x