FUNDAMENTALS OF ACOUSTICS(16) 声学基础(英文版教学课件)
计算海洋声学英文书籍
计算海洋声学英文书籍计算海洋声学是一个非常广泛的领域,涉及到许多不同的方面和应用。
在英文书籍方面,有许多经典的著作和教科书可以供学习和参考。
首先,对于初学者来说,"Principles of Underwater Sound" 这本由 Robert J. Urick 所著的书籍是一个很好的选择。
这本书介绍了海洋声学的基本原理和概念,适合初学者入门。
另外,John A. Colosi 的 "Fundamentals of Acoustical Oceanography" 也是一本非常全面的书籍,涵盖了海洋声学的基础知识和海洋声学在海洋学和地球物理学中的应用。
此外,对于对海洋动物声学感兴趣的人来说,William T. Ellison 和 Aaron N. Rice 合著的 "Listening in the Ocean" 是一本很好的书籍,它涵盖了海洋动物的声学行为和海洋生物声学的研究方法。
对于更深入的研究,John P. C. Matthews 编写的"Theoretical Acoustics of Underwater Structures" 是一本探讨海洋声学在工程和结构方面应用的重要著作。
除了这些书籍之外,还有许多期刊文章和研究报告可以供参考,例如《The Journal of the Acoustical Society of America》和《The Journal of the Acoustical Society of America Express Letters》等。
总的来说,海洋声学是一个非常广泛和多样化的领域,有许多不同的书籍和资源可以供学习和研究。
以上提到的书籍只是其中的一小部分,希望能够为你提供一些参考。
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fundamentals of acoustics中文版-回复点击[这里]( of acoustics中文版》原文。
引言:《fundamentals of acoustics中文版》是一本介绍声学基础知识的重要书籍。
本文将一步一步回答关于这本书的相关问题,帮助读者更好地了解声学的基础知识。
第一步:导论(Introduction)《fundamentals of acoustics中文版》的导论部分主要介绍了声学研究的背景和应用,以及声学的基本概念和研究方法。
声学是研究声音的传播、产生、接收和效果的学科,它涉及到物理学、工程学、心理学、计算机科学等多个学科的知识与方法。
第二步:声波的基本性质(Basic properties of sound waves)声波是一种机械波,通过物质传播的机械振动。
声波的主要性质包括频率、振幅、波长和速度。
频率是声波振动的频率,单位是赫兹;振幅是声波的强度,通常用分贝表示;波长是声波在介质中传播一个完整周期所需的距离,单位是米;速度是声波在介质中传播的速度,通常与介质的密度和刚度有关。
第三步:声学传感器(Acoustic sensors)声学传感器是一种用于测量和检测声波的设备。
常见的声学传感器包括麦克风、声纳和超声波传感器。
它们可以将声波转化为电信号或其他形式的信号,以便进一步处理和分析。
第四步:声音的感知和人类听觉(Perception of sound and human hearing)声音的感知是指人类对声波的接受和理解过程。
人类听觉是一种非常复杂的生理和心理过程,涉及到外耳、中耳、内耳和大脑的多个部分。
人类能够感知不同频率和振幅的声音,并且对声音的方向和位置有一定的判断能力。
第五步:声音的传播(Propagation of sound)声音通过振动的介质传播,主要通过压缩和稀疏的机制来传播。
声音传播的常见现象包括衍射、折射、干涉和多次反射。
声音的传播速度取决于介质的特性,例如空气中声速约为343米/秒。
声波的接收原理(2)
西北工业大学航海学院环境工程系
二Байду номын сангаас声强计原理
第二个公式可以得到质点振速为:
vr = −
1
ρ0
∫
p1 − p 2 dt Δ
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声学基础
二、声强计原理
这样,可以获得空间一点的声强:
I =−
1 2 ρ0Δ
( p1 + p2 ) ∫ ( p1 − p2 ) dt
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声学基础
二、声强计原理
设有两声压接收器,相背而置,其 间距 Δ 与声波波长相比很小,可以 认为:
1 p = ( p1 + p2 ) 2
Fundamentals of Acoustics
p1 − p 2 ∂p = Δ ∂r
Fa =| p a | ( ab ) D
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声学基础
一、多声道干涉原理
其中指向性因子为:
πb s in (1 − c o s θ ) λ D = πb (1 − c o s θ ) λ
因此,这是一种强指向性的传声器,具 有很强的抗噪声能力。
声 学 基 础
声波的接收原理(2)
上 节 回 顾
引论 压强原理 压差原理 压强与压差复合原理
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声学基础
内 容 提 要
多声道干涉原理 声强计原理 声波的散射
声波的接收原理(1)
1 + ( kr ) kr
2
因此,即使有 ka < 1 ,该传声器也有 指向性。
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声学基础
三、压差原理
将传声器置于点源的近场,有:
kr << 1
于是:
| pa |N Fa | N ≈ S Δ cos θ rN
Fundamentals of Acoustics
Fundamentals of Acoustics
j (ωt − kr )
pa = A / r
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二、压强原理
如果声波入射方向与振膜法线成交角
θ
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二、压强原理
则声压可以表示成:
因此,传声器具有指向性。
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西北工业大学航海学ka < 1 (低频条件下),有:
F = pa Se
j (ωt − kr )
此时,传声器没有指向性。
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四、压强与压差复合原理
压强与压差复合式传声器:利用声场中相 邻两点的压强差发生响应原理做成的接收器。
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四、压强与压差复合原理
设振膜的面积为 S ,类比声阻抗 为 Z AD ,腔体的体积为
V ,电容 为 Ca ,其中的声阻材料的声阻为 Ra , 振膜的体积速度为 U D ,流经空气的体积 速度为 U a ,空腔的厚度为 Δ 。
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fundamentals of acoustics中文版-回复Fundamentals of Acoustics(声学基础)是一门研究声音行为、传播和控制的学科。
声学是以物理学为基础,探究声音与其产生和传播环境之间相互作用的科学。
在本文中,我将逐步回答有关声学基础的问题,探讨声音行为以及声学的应用。
1. 声音是如何产生的?声音产生于物体或介质的振动。
当物体振动时,其分子也跟着振动,将能量传递给周围的分子。
这种传递的能量以波动形式传播,被我们听到的就是这些波动。
声音的特点包括频率、振幅和声音的复杂性。
2. 频率和振幅对声音的影响是什么?声音的频率决定了我们感知到的音调高低。
频率越高,音调越高;频率越低,音调越低。
振幅则决定了我们感知到的音量大小。
振幅越大,音量越大;振幅越小,音量越小。
3. 什么是声音的复杂性?声音的复杂性是指由多个频率组合而成的声波。
这些频率可以是同频率的正弦波的叠加,也可以是不同频率的波的混合。
复杂音包括音乐、语言和环境声音等。
4. 声音是如何传播的?声音通过介质传播,例如空气、水或固体。
当声音波在介质中传播时,它引起分子的振动,从而传递声音能量。
声音通过在介质中传递的压力变化来传播,这种压力变化形成了声波。
5. 声音传播中遇到的现象有哪些?声音传播中遇到的现象包括折射、吸收、干涉和衍射。
折射是声波穿过不同介质时改变传播方向的现象。
吸收是介质吸收部分声能并减弱声音的现象。
干涉是两个或多个声波相遇时相互增强或相互抵消的现象。
衍射是声波绕过障碍物传播的现象。
6. 如何应用声学?声学在许多领域有重要应用。
在音乐领域,声学帮助我们理解乐器的工作原理和声音的特性,从而改善音乐演奏和音质。
在建筑领域,声学用于设计能够减少噪音传播、改善声学环境的建筑结构。
在医学领域,声学用于诊断和治疗,如超声波医学成像和声波治疗。
此外,声学还应用于环境噪音控制、通信技术和声学工程等领域。
总结起来,声学基础是研究声音行为、传播和控制的学科。
经典声学发展史.ppt
经典声学发展史
内容提要
经典声学发展史—前言 声音的产生 声音的传播 声音的接收
Fundamentals of Acoustics
大连海洋大学海洋技术
声学基础
一、前言
人们通常将18和19世纪欧洲的声学发 展称之为经典声学。
一大批如同机械般精确的大脑为发现 和解决声学的难题付出了热忱。
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声学基础
二、声音的产生
意大利的Galileo Galilei在他1638年出版的 第一版《关于两种新科学 的对话》里的《第一天》 的最后,谈及了钟摆的周 期与振幅无关,而只依赖 于决定振动频率的悬线的 长度的问题。
“First Day” of Dialogues concerning Two New Sciences
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声学基础
一、前言
声音的接收
1877年,瑞利(Rayleigh)《声音论》的出版 象征着经典声学时代的结束和现代声学时代的 到来。
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二、声音的产生
我们通常认为最早研 究乐器声音起源的人是希 腊的哲学家彼得格拉斯 Pythagoras。他在公元前 6世纪在意大利南部城市 Crotone建立了自己的学 校。
Galileo Galilei 1564.2.15-1642.1.8
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声学基础
二、声音的产生
Galileo当时已经能清楚的理解到弦振动 频率依赖于弦的长度、紧绷度、和密度。
声学基础 电力声类比(2)
U
Ma
Ra
p
Ca
P0
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声学基础
一、画出类比线路图的方法
对于声学系统,运用声流线方法最 直接得到的是阻抗型类比线路。
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声学基础
一、画出类比线路图的方法
电路图的分析 力学系统的类比线路图 声学系统的类比线路图 阻抗型和导纳型类比线路图的互相转换 力学振动策动声振动的系统的类比线路图
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一、画出类比线路图的方法
阻抗型电路图的分析
1. 电流线:电路图是以一条电流线连贯各个
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一、画出类比线路图的方法
声学系统的分析
1. 声流线:声学元件是连通的。 2. 压强的相对性:在元件两端是压强差,对
应于大气压强的端点,认为是“接地”端。
3. 在远见交界处有流量守恒定律,即交界处
满足
∑U
i =1
声学基础
一、画出类比线路图的方法
阻抗型和导纳型类比线路图的互相转换 对同一个力学结构,在作阻抗型 和导纳型类比时表现的元件特性是互 易的。转换规律为:
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一、画出类比线路图的方法
1. “电感”性元件——“电容”性元件; “电阻”性元件——“电导”性元件; “电感”性元件——“电容”性元件; “恒压”源——“恒流”源; 线路类型转换时注意各符号的转换。
声学基础 基本声学参量
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下 节 预 告
声学边界条件 平面波垂直入射时的反射和透射
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其中 p e 为待测声压的有效值;p ref 为参 考声压,在空气中为 2 × 10 Pa 。
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−5
声学基础
一、声压级与声强级
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一、声压级与声强级
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二、响度级与等响曲线
等 曲 响 线
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二、响度级与等响曲线
可听阈: 人耳刚刚能听到的声音,其响度级 即零响度级曲线称为可听阈; 痛觉阈: 人们耳朵感到更多痛觉的声音,为 等响曲线最上面的曲线为痛觉的界限。
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二、响度级与等响曲线
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重 点 提 示
声压级的基本概念 声压级大小的基本概念 响度级的基本概念
Fundamentals of Acoustics
声声学学基基础础基本声学参量基本声学参量西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics上节回顾声能量与能量密度声功率与声强西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics内容提要声压级与声强级响度级与等响曲线西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics前言声波的基本物理量幅度频率相位波长西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics一声压级与声强级声压级soundpressurelevel其中为待测声压的有效值
声学基础 电力声类比(2)
电力声类比(2)
上 节 回 顾
电路中的基本概念 力学元件与基本力学振动系统 声学元件与基本声学振动系统
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声学基础
内 容 提 要
画出类比线路图的方法 应用
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元件的。
2. 电位的相对性:跨越元件的两端的量是电
位差。
3. 在分支点符合克希霍夫第1电路定律,即∑Ii 源自1ni=0
声学基础
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一、画出类比线路图的方法
力学系统的分析
1. 力线:力学系统中的力贯穿各个元件的。 2. 速度的相对性:力学元件的运动速度具有
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一、画出类比线路图的方法
2. 串联元件——并联元件, 线路类型转换时串并联关系要转换。 3. 各串联元件两端的“电压”之和——分支 点的“电流”总和。
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n
i
=0
声学基础
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一、画出类比线路图的方法
声学系统的分析实例: 共鸣器声学系统
p
Ma
Ca
p
Ma
Ca
Ra
Ra
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声学基础专业英文
声学英文词窠声音,声学及其分支声音:sound可听声(阈):audible sound超声:ultrasound次声:infrasound水声:underwater sound地声:underground sound噪声:noise声学:Acoustics物理声学:Physical Acoustics;非线性声学:Nonlinear Acoustics超声学:Ultrasonics;次声学:Infrasonics;水声学:Underwater Acoustics 气动声学:Aeroacoustics建筑声学:Architectural Acoustics;室内声学:Room Acoustics音乐声学:Musical Acoustics环境声学:Environmental Acoustics海洋声学:Oceanic Acoustics电声学:Electroacoustics语言声学:Speech Acoustics;语音信号处理:Speech Processing声信号处理:Acoustical Signal Processing光声学:Optoacoustics医学超声学:Medical Ultrasonics生物声学:Bioacoustics声化学:Sonochemistry生理声学:Physiological Acoustics;心理声学:Phsychoacoustics振动振动:vibration受迫振动:forced vibration阻尼振动弹性:elasticity劲度:stiffness;弹性常数:stiffness constant恢复力:restoration;张力:tension惯性,声质量:inertance力(机械)阻抗(阻J 质,抗):mechanical impedance (resistance, compliance, reactance)力导仑内(导,米内):mechanical admittance, mobility (responsiveness, excitability)集总线路元件:lumped circuit elements共振:resonance;反共振:antiresonance参兄共振:parametric resonance共鸣器,共振器:resonator玄姆霍薮共鸣器:Helmholtz resonator振子:oscillator激振器:vibrator隔振:isolation(阻抗型,导纳型)类上匕:(impedance-type, mobility-type) analogy摩擦(力):friction (force)阻尼(系数):damping (coefficient)衰变:decay谐波:harmonics,谐与:harmony基频:fundamental frequency固有(特征,本征)频率:natural (characteristic, eigen-) frequency简正频率(方式、模式):normal frequency (mode)波节:node;波腹:antinode, loop音:tone;泛音:overtone;音调:pitch;音色:timbre声媒质及其性质媒质、介质:medium可压缩的:compressible;不可压缩的:incompressible压缩率,压缩系数:compressibility可相融的,不相融的:miscible,immiscible绝热的:adiabatic;等温的:isothermal体(剪切)弹性系数,体(切)弹性模量:bulk (shear) modulus热传导(率):thermal conduction (conductivity)(容变)粘性:(bulk) viscousity(切变、容变)粘滞系数:viscous coefficient, coefficient of (shear, bulk) viscosity 无黏(流体):inviscid (fluid)声速:sound speed频散:dispersion吸收(损失):absorption (loss); 吸收系数:absorptivity, absorption coefficient耗散(损失):dissipation (loss)非均匀性:inhomogeneity多孑L介质:porous media穿孑L:peforation穿孑L板:perforated plate穿孑L 比:ratio of perforation孔隙率:porosity声边界层(厚度)、趋肤深度:acoustic boundary layer (thickness),skin depth 叠加原理波数声波及传播声波:sound waves, acoustic waves机械(水,重力,声重力)波:mechanical (water, gravity, acoustic-gravity) waves 传播:propagation;纵(横)波:longitudinal (transverse) waves行(驻)波:traveling (standing) waves平面(柱面,球面)波:plane (spherical, cylindrical) waves表面0注利,渐失)波:surface (Rayleigh, evanescent) waves压缩(体)波:compressional (bulk) waves声压缩切变(弯曲)波:shear (flexural, bending) waves(切)应变:(shear) strain(切)应力:(shear) stress波导:duct, waveguide; 声管:pipe, tube导波:guided waves相(群)速度:phase (group) velocity质点(体积)速度:particle (volume) velocity声压(级):sound pressure (level)声强(级):sound intensity (level)声功率(级):sound power (level)响度(级):loudness (level)响亮(度):sonority分贝:decibel (dB)倍频程:octave声阻抗(阻J 质,容,抗):acoustic impedance (resistance, compliance, capacitance, reactance);声质量:acoustic mass, acoustic inertance;声导仑内(导,米内):acoustic admittance, mobility (conductance, susceptance)声阻(抗,阻抗)率:specific acoustic resistance (reactance, impedance)声特性阻抗:acoustic characteristic impedance;法向声阻抗率:specific normal acoustic impedance声导率:acoustical conductivity转移阻抗:transfer impedance阻抗匹配:impedance matching声传输线:acoustic transmission line波前,波阵面:wavefront正(斜,掠)入射:normal (oblique, grazing) incidence反射(系数):reflection (coefficient)透身寸(系数):transmission (coefficient)传输损失,隔声量:transmission loss质量作用定律:mass law折射:refraction;衍射:diffraction; T涉:interference 回响、回声:echo衰减(系数):attenuation (coefficient)驻波standing wave行波travelling wave声聚焦平■面波球面波品质因数qualityfactor涡旋:votex, 涡度:vorticity湍流:turbulence,层流:laminar flow绕射斯奈尔定律波欠量全反射辐射,散射声源:sound source;源强:source strength点源:point source单极子:monopole;偶极子:dipole四极子:quadrupole活塞:piston像源:image source声场:sound field, acoustic field近(远)场:near (far) field声辐射(阻抗):acoustic radiation (impedance)声发射:acoustic emission散射(截面,损失):scattering (cross-section, loss)背向散射:backscattering互易性(原理):reciprocity指向性:directivity传声器指向性直达声:direct sound回声:echo混响:reverberate(动词),reverberation(名词)非线性振动与声冲击波:shock waves声孤立波:acoustic solitary waves; 声孤子:acoustic solitons 声马赫数:acoustic Mach number分岔:bifurcation;混沌:chaos次谐波(共振):subharmonics (resonance)声辐射压(力):acoustic radiation pressure (force)声效应空化:cavitation声致发光:sonoluminescence声化学:sonochemistry声悬:浮:acoustic levitation气泡共振:bubble resonance声材料与控制吸声材料(器):sound absorbent (absorber)消声器:sound damper声障:sound baffle, sound barrier 隔声:sound insulation, soundproof 隔声罩:acoustical enclosure声屏蔽:acoustic shielding隔声板:acoustic septum消声室:anechoic chamber消声器:muffler, silencer声扩散体:sound diffuser穿孑L:perforation;穿孑L板:perforated panel室内声学平均自由程换能,仪器设计,测量压电效应:piezoelectricity扬声器:louderspeaker;喇职I:horn话筒,扩音器,麦克风:microphone话筒,扩音器:megaphone听力计:sonometer换能器:transducer水听器:hydrophone声呐:sonar插入损失:insertion loss灵敏度:sensitivity声全息:acoustical holography声探测:sounding声定位:sound localization语图、声谱仪:sonogram, sonograph, echogram 超声扫描术:sonography声测井:sonolog。
海洋技术-培养方案
海洋技术 专业人才培养方案学科门类理学 专业代码 070702 授予学位理学学士(从2013 级本科生开始执行)一、培养目标本专业的毕业生培养成具有扎实的数学和物理基础、掌握较全面海洋科学基础知识、较好地掌握电子技术、计算机技术和信号处理技术,掌握海洋声学、海洋光学、海洋遥感和海洋信息等现代海洋探测技术基本技能和信息处理技术,具有一定的海洋高新技术开发研究的能力,能够在海洋科学研究、海洋探测技术研发、海洋环境监测、海洋资源保护、海洋工程技术开发及相关领域从事科研、教学、管理等方面工作的复合型高级专门人才。
可以在海洋科学、水声工程、海洋信息技术、声学、光学工程、遥感、地理信息系统(GIS)、信息与信号处理等方向继续深造。
二、培养规格本专业学生主要学习与海洋探测和监测技术相关联的基本理论和基本知识,培养从事海洋探测和海洋监测技术方面基础研究和应用开发的基本能力和素质。
特色教育和通才教育相得益彰,毕业生基础扎实、专业适应面宽,既可在相关方向继续深造,又有较强社会适应能力。
本专业设海洋声学技术、海洋光学与激光探测技术、海洋遥感与GIS技术三个课程模块,毕业生应获得以下几方面的知识和能力:1.掌握数学、物理的基本理论和知识;2.掌握与海洋探测和海洋监测技术相关联的基本理论和基本知识,掌握海洋声学、海洋光学和激光探测、海洋遥感和地理信息系统技术的基本理论和方法,具有从事海洋探测和海洋监测技术工作的基本能力;3.掌握电子技术、计算机应用技术等方面的基本知识与技能;4.了解海洋科学、应用物理学、测控技术与仪器等相近专业的一般原理和知识;5.具有一定的实验操作、实验设计、实验结果处理及分析、论文撰写、参与学术交流的能力。
三、支撑学科本专业依托的一级学科:海洋科学类二级学科:海洋技术四、核心课程◇数学物理方法、大学物理Ⅰ、海洋学Ⅱ、信号与系统;◇海洋声学技术课程模块:声学基础、水声学原理、声学测量、海洋探测与数据处理、声学基础实验、水声专业实验;◇海洋光学与激光探测技术课程模块:光电技术、海洋光学导论、光谱学、激光原理与技术、光电技术专业实验、海洋光学专业实验;◇海洋遥感与GIS技术课程模块:数字图像处理、海洋遥感、海洋测绘、地理信息系统原理及其海洋应用、海洋遥感专业实验、海洋GIS专业实验;五、特色课程◇海洋技术概论、海洋学Ⅱ;◇海洋声学技术课程模块:水声学原理、海洋探测与数据处理、声纳信号处理、水声技术、声学海洋学、水声专业实验;◇海洋光学与激光探测技术课程模块:光电技术、光谱学、海洋光学导论、海洋遥感、海洋光学专业实验;◇海洋遥感与GIS技术课程模块:海洋遥感、地理信息系统原理及其海洋应用、海洋测绘、海洋遥感专业实验、海洋GIS专业实验;六、实践环节必修实践环节1.计算机与信息技术 64课时/2.0学分 2.大学物理实验 96课时/3.0学分3.模拟电子技术实验 48课时/1.5学分4.数字电子技术实验 48课时/1.5学分5.微机技术及应用实验 16课时/0.5学分6.创新创业教育 64课时/2.0学分7.海上实习 1周/1.0学分 8.毕业论文 10周/10.0学分◇海洋声学技术课程模块1.水声学原理 16课时/0.5学分2.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分3.声学基础实验 48课时/1.5学分4.水声专业实验 48课时/1.5学分◇海洋光学与激光探测技术课程模块1.海洋光学导论 16课时/0.5学分2.光电技术专业实验 48课时/1.5学分3.海洋光学专业实验 48课时/1.5学分◇海洋遥感与GIS技术课程模块1.数字图像处理 16课时/0.5学分2.海洋测绘 16课时/0.5学分3.海洋遥感专业实验 48课时/1.5学分4.海洋GIS专业实验 48课时/1.5学分选修实践环节1.数字信号处理 16课时/0.5学分2.数值计算方法 16课时/0.5学分3.C++程序设计 32课时/1.0学分4.数据结构与算法分析 32课时/1.0学分5.计算机网络管理 16课时/0.5学分6.电子技能实训 32课时/1.0学分7.电子仿真实验与设计 16课时/0.5学分 bview虚拟仪器设计 16课时/0.5学分9.海洋技术综合实习 32课时/1.0学分 10.金工实习 32课时/1.0学分11.开放实验Ⅰ 48课时/1.5学分 12.开放实验Ⅱ 32课时/1.0学分◇海洋声学技术课程模块1.声纳信号处理 8课时/0.25学分2.传感器原理与技术 32课时/1.0学分3.数字图像处理 16课时/0.5学分4.海洋测绘 16课时/0.5学分5.科技文献综述 8课时/0.25学分◇海洋光学与激光探测技术课程模块1.传感器原理与技术 32课时/1.0学分2.应用光学 16课时/0.5学分3.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分4.数字图像处理 16课时/0.5学分◇海洋遥感与GIS技术课程模块1.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分2.海洋信息可视化 16课时/0.5学分3.数据库系统 16课时/0.5学分4.虚拟现实与数字海洋 16课时/0.5学分七、学分分配八、课程设置1.公共基础教育层面2.通识教育层面通识教育层面的课程设置参见学校的通识教育课程设置一览表。
FUNDAMENTALS OF ACOUSTICS(16) 声学基础(英文版教学)
has its own characteristic eigenfrequency
fnx ,ny ,nz
c0 2
nx lx
2
ny ly
2
nz lz
2
when
z
pnxny Anxny cos kx x cos ky ye jkzze jt
2
kz
k2
(k
2 x
k
2 y
)
c0
1,0 0,1 0,
0,0
jk
j
2
565 c0
• The sound pressure in the pipe will be
p
j 2 1130(t z )
A0,0e
c0
A1,0
cos xe j21130t
0.15
A1,0
cos
0.15
ye j21130t .
• It express that there is a major wave(0,
the source frequency
• Example:
lx ly 1m, z
• A rectangular cavity , with source
frequency is 100Hz
From
fnxny
c0 2
( nx )2 ( ny )2
lx
ly
The lowest characteristic eigenfrequency is
lx
2
ly
is large in any size ?
For
lx
22
so nx 1, ny 0
can travel in the rectangular cavity
点声源辐射及其应用
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声学基础
一、点声源的辐射
总的声压为:
p = ∫∫
S
k ρ0c0 j [ωt − kh ( x , y , z ) −α ( x , y , z )] j ua ( x, y, z)e dS 4π h( x, y, z )
Fundamentals of Acoustics
Fundamentals of Acoustics
西北工业大学航海学院环境工程系
声学基础
一、点声源的辐射
它产生的声压为:
kρ 0 c c j [ωt − kh ( x , y , z ) −α ( x , y , z )] dQ0 e dp = j 4πh( x, y , z )
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
一、点声源的辐射
在无限大障板上,有:
p = ∫∫
S
kρ 0 cc j [ωt − kh ( x , y , z ) −α ( x , y , z )] j u a ( x, y , z )e dS 2πh( x, y, z )
Fundamentals of Acoustics
一、分析方法 二、辐射指向性
2 J 1 ( ka sin θ ) | D (θ ) =| ka sin θ
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
重 点 提 示
点声源声压表达式 复杂声源声辐射计算
Fundamentals of Acoustics
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一、点声源的辐射
(3)如果声源线度远小于声波波长,各部分同 相振动,则声源是无指向性的,其远场是 均匀球面波; (4)如果声源表面各部分相位无规变化,其远 场是均匀球面波,声源是无指向性的。
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。
声学基础专业英文
声学英文词彙声音,声学及其分支声音:sound可听声(阈):audible sound超声:ultrasound次声:infrasound水声:underwater sound地声:underground sound噪声:noise声学:Acoustics物理声学:Physical Acoustics;非线性声学:Nonlinear Acoustics超声学:Ultrasonics;次声学:Infrasonics;水声学:Underwater Acoustics 气动声学:Aeroacoustics建筑声学:Architectural Acoustics;室內声学:Room Acoustics音乐声学:Musical Acoustics环境声学:Environmental Acoustics海洋声学:Oceanic Acoustics电声学:Electroacoustics语言声学:Speech Acoustics;语音信号处理:Speech Processing声信号处理:Acoustical Signal Processing光声学:Optoacoustics医学超声学:Medical Ultrasonics生物声学:Bioacoustics声化学:Sonochemistry生理声学:Physiological Acoustics;心理声学:Phsychoacoustics振动振动:vibration受迫振动:forced vibration阻尼振动弹性:elasticity劲度:stiffness;弹性常数:stiffness constant恢复力:restoration;张力:tension惯性,声质量:inertance力(机械)阻抗(阻,順,抗):mechanical impedance (resistance, compliance, reactance)力导纳(导,納):mechanical admittance, mobility (responsiveness, excitability)集总线路元件:lumped circuit elements共振:resonance;反共振:antiresonance参量共振:parametric resonance共鸣器,共振器:resonator亥姆霍茲共鸣器:Helmholtz resonator振子:oscillator激振器:vibrator隔振:isolation(阻抗型,导纳型)类比:(impedance-type, mobility-type) analogy摩擦(力):friction (force)阻尼(系数):damping (coefficient)衰变:decay谐波:harmonics,谐与:harmony基频:fundamental frequency固有(特征,本征)频率:natural (characteristic, eigen-) frequency简正频率(方式、模式):normal frequency (mode)波节:node;波腹:antinode, loop音:tone;泛音:overtone;音调:pitch;音色:timbre声媒质及其性质媒质、介质:medium可压缩的:compressible;不可压缩的: incompressible压缩率,压缩系数:compressibility可相融的,不相融的:miscible,immiscible绝热的:adiabatic;等温的: isothermal体(剪切)弹性系数,体(切)弹性模量:bulk (shear) modulus热传导(率):thermal conduction (conductivity)(容变)粘性:(bulk) viscousity(切变、容变)粘滞系数:viscous coefficient, coefficient of (shear, bulk) viscosity 无黏(流体):inviscid (fluid)声速:sound speed频散:dispersion吸收(损失):absorption (loss);吸收系数:absorptivity, absorption coefficient耗散(损失):dissipation (loss)非均匀性:inhomogeneity多孔介质:porous media穿孔:peforation穿孔板:perforated plate穿孔比:ratio of perforation孔隙率:porosity声边界层(厚度)、趋肤深度:acoustic boundary layer (thickness),skin depth叠加原理波数声波及传播声波:sound waves, acoustic waves机械(水,重力,声重力)波:mechanical (water, gravity, acoustic-gravity) waves传播:propagation;纵(横)波:longitudinal (transverse) waves行(驻)波:traveling (standing) waves平面(柱面,球面)波:plane (spherical, cylindrical) waves表面(瑞利,漸失)波:surface (Rayleigh, evanescent) waves压缩(体)波:compressional (bulk) waves声压缩切变(弯曲)波:shear (flexural, bending) waves(切)应变:(shear) strain(切)应力:(shear) stress波导:duct, waveguide;声管:pipe, tube导波:guided waves相(群)速度:phase (group) velocity质点(体积)速度:particle (volume) velocity声压(级):sound pressure (level)声强(级):sound intensity (level)声功率(级):sound power (level)响度(级):loudness (level)响亮(度):sonority分贝:decibel (dB)倍频程:octave声阻抗(阻,順,容,抗):acoustic impedance (resistance, compliance, capacitance, reactance);声质量:acoustic mass, acoustic inertance;声导纳(导,納):acoustic admittance, mobility (conductance, susceptance)声阻(抗,阻抗)率:specific acoustic resistance (reactance, impedance)声特性阻抗:acoustic characteristic impedance;法向声阻抗率:specific normal acoustic impedance声导率:acoustical conductivity转移阻抗:transfer impedance阻抗匹配:impedance matching声传输线:acoustic transmission line波前,波阵面:wavefront正(斜,掠)入射:normal (oblique, grazing) incidence反射(系数):reflection (coefficient)透射(系数):transmission (coefficient)传输损失,隔声量:transmission loss质量作用定律:mass law折射:refraction;衍射:diffraction;干涉:interference回响、回声:echo衰減(系数):attenuation (coefficient)驻波standing wave行波travelling wave声聚焦平面波球面波品质因数qualityfactor涡旋:votex, 涡度:vorticity湍流:turbulence,层流:laminar flow绕射斯奈尔定律波矢量全反射辐射,散射声源:sound source;源强:source strength点源:point source单极子:monopole;偶极子:dipole四极子:quadrupole活塞:piston像源:image source声场:sound field, acoustic field近(远)场:near (far) field声辐射(阻抗):acoustic radiation (impedance)声发射:acoustic emission散射(截面,损失):scattering (cross-section, loss)背向散射:backscattering互易性(原理):reciprocity指向性:directivity传声器指向性直达声:direct sound回声:echo混响:reverberate(动词),reverberation(名词)非线性振动与声冲击波:shock waves声孤立波:acoustic solitary waves;声孤子:acoustic solitons声马赫数:acoustic Mach number分岔:bifurcation;混沌:chaos次谐波(共振):subharmonics (resonance)声辐射压(力):acoustic radiation pressure (force)声效应空化:cavitation声致发光:sonoluminescence声化学:sonochemistry声悬浮:acoustic levitation气泡共振:bubble resonance声材料与控制吸声材料(器):sound absorbent (absorber)消声器:sound damper声障:sound baffle, sound barrier 隔声:sound insulation, soundproof 隔声罩:acoustical enclosure声屏蔽:acoustic shielding隔声板:acoustic septum消声室:anechoic chamber消声器:muffler, silencer声扩散体:sound diffuser穿孔:perforation;穿孔板:perforated panel室内声学平均自由程换能,仪器设计,测量压电效应:piezoelectricity扬声器:louderspeaker;喇叭:horn 话筒,扩音器,麦克风:microphone 话筒,扩音器:megaphone听力计:sonometer换能器:transducer水听器:hydrophone声吶:sonar插入损失:insertion loss灵敏度:sensitivity声全息:acoustical holography声探测:sounding声定位:sound localization语图、声谱仪:sonogram, sonograph, echogram 超声扫描术:sonography声测井:sonolog。
声偶极辐射
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声学基础
重 点 提 示
偶极子辐射声压的求解方法 偶极子等效辐射阻抗的求解方 法及物理含义
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声学基础
下 节 预 告
两个同相小球源的辐射声场 指向特性
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
一、偶极辐射声场
kl < 1 时,有:
kAl p≈−j cos θ e j (ω t − kr ) r
当
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声学基础
一、偶极辐射声场
偶极源的辐射指向特性:
p a |θ D (θ ) = p a |θ = 0
代入相关表达式,有:
D (θ ) = | cos θ |
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声学基础
一、偶极辐射声场
质点的径向速度为:
kAl v≈ j ρ 0c0 r
⎛ 1 ⎞ j ( ω t − kr ) ⎜1 + ⎟ cos θ e ⎜ jkr ⎟ ⎝ ⎠
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
一、偶极辐射声场
辐射声强为:
1 I = T
∫
T
0
| A |2 k 2 l 2 2 Re( p ) Re( v r ) dt = cos θ 2 2 ρ 0 c0 r
Fundamentals of Acoustics
大连理工大学研究生培养方案
船舶与海洋工程(专业代码:0824授予工学硕士学位)一、培养目标为适应新世纪现代化造船技术的进步与发展、海洋工程装备研发和国防军工事业等对高层次专业人才的需要,船舶与海洋工程学科的硕士研究生培养,要求贯彻德智体全面发展的方针,以夯实理论基础,强化综合素质,提高专业基本技能为出发点,以科学技术研究能力培养为中心,突出硕士生综合素质和创新能力的培养,形成船舶与海洋工程专业的高层次人才培养特色。
本学科硕士学位获得者应掌握本学科的现状、发展方向和国内外学科的前沿发展动态,能较为熟练掌握一门外国语,阅读本专业的外文资料;具备一定的工程设计和实验能力,掌握基本测试技术、数据分析和计算机应用技术;具备本专业扎实的基础理论和系统的专门知识,有独立分析科学问题和解决工程实际问题的能力,达到国家学位条例对本学科硕士学位论文的要求。
硕士研究生毕业后能够从事船舶与海洋结构物设计制造、轮机工程和水声工程等相关领域的科研、设计、生产和管理等工作。
二、学科、专业及研究方向简介船舶与海洋工程学科为国家“211工程”和“985工程”重点建设学科,学科实力雄厚,现有船舶与海洋工程博士后科研流动站、船舶与海洋工程国家一级学科博士点和船舶与海洋结构物设计制造国家重点学科,拥有船舶与海洋结构物设计制造、水声工程和轮机工程3个二级学科的博士学位和硕士学位授予权。
本学科教学科研设施先进,拥有的船舶与海洋工程实验室是辽宁省高校重点实验室,设有船舶CAD工程中心、船模拖曳试验水池、造船工艺实验室、船舶结构振动实验室、声学实验室和结构环境损伤控制实验室,实验室的实验设施已达到国内先进水平。
船舶与海洋工程学科师资力量雄厚,已在人才培养和科学研究等方面做出了突出成绩。
近年来承担了国家863计划、国家科技攻关、国家自然科学基金、国防军工等方面的科研项目,获国家科技进步奖二等奖1项,省部级科技进步奖一等奖1项,二等奖2项,辽宁省科技转化一等奖2项,大连市政府科技进步奖一等奖4项;获国家专利技术15项。
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
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p0,1 A0,1 cos
ye
• Cutoff frequency ------截止频率
The lowest characteristic eigenfrequency other than (0,0)
Geometry figure of high order waves
FUNDAMENTALS OF ACOUSTICS (16)
Sound waves travel in the pipe
p
nx ny nz 0
pnx ,ny ,nz
jt
pnx ,ny ,nz Anx ,ny ,nz cos kx x cos k y y cos kz z e
• Consider high order waves (nx=1, ny=0) • Can it travel in the rectangular cavity with
lx
2
ly
is large in any size ?
For l x
2
2soຫໍສະໝຸດ nx 1, ny 0can travel in the rectangular cavity
Each
pnx ,ny ,nz
c0 nx ny nz 2 lx l y lz
2 2 2
has its own characteristic eigenfrequency
f nx , n y , nz
when
z
2 2
or
nx 0, ny 1
c0 2
f fnx ,ny
In this case , there is only ordinary plane waves travel in the pipe
If
f fnx ,ny
for (0,1)
ly
2 j t c0 ly
k
j (t kx )
c0
Vp c0
(nx , ny ) (0,0)
• Depend on if it can be stimulated by
the source frequency • Example: lx l y 1m, • A rectangular cavity , with source frequency is 100Hz
1 cos 2 2
2
450
p Pnx ,ny Anx ,ny cos kx x cos k y ye
nx 0 ny 0 nx 0 ny 0
pnx ny Anx ny cos kx x cos k y ye
2 2 2 x 2 y
jk z z
e
jt
k z k ( k k ) nx , n y c0
The limiting value of c for which kz remains real ,This defines the cutoff frequency ny 2 c n 2
f nx n y
0
2
(
x
lx
) (
ly
)
Characteristic eigenfrequency
3. The nx, ny mode
• 1. (0,0) order mode • 2. (nx ny) order mode
For (0,0) order, the pressure is
p0.0 A0.0e
1 ( z sin x cos )] c0
cos
c0
)e
z sin ] c0
cos
c0
nx lx
2
nxc0 cos l x
nx c0 2 sin 1 cos 1 ( ) lx c0 n ( )2 ( x )2 c0 lx
Is cutoff frequency
nx lx 2 n lx x 2
(nx,0 ) high order waves can not travel in z direction (nx,o) high order waves can travel in z direction
Example
j (
pnx ,0
nx Anx ,0 cos e lx
c0
)2 (
nx 2 ) z lx
e jt
x
z
nxc0 cos l x
0
cos 1,
nx c0 nx cos 1 lx 2lx so nx c0 fc 2lx
0
Which means there are not high order waves travel in the z direction (except nx 0, ny 0)
From
z
f nx n y
c0 nx 2 n y 2 ( ) ( ) 2 lx ly
The lowest characteristic eigenfrequency is
nx 1, ny 0
f nx n y c0 2 ny 2 nx 2 ( ) ( ) lx ly 1 0 170 Hz 1 1
nx 0, ny 0
pnx ,0
x
nx Anx ,0 cos xe lx
x
j (
c0
)2 (
nx 2 ) z lx
e
jt
(a)
(a)
节线
(1,0)
(b)
节线
z
(2,0)
Physical expression
• High order wave consists of several group
of planes. And these planes are traveled at angle
x
z
pnx ,0 Anx ,0 e 2 Anx ,0 cos(
j [ t
1 ( z sin x cos )] c0 j [ t
Anx ,0 e
j [ t