1声学基础
西点课业-初中物理-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。
30、人耳对100Hz以下，8K以上的声音感觉较迟钝。
31、舞台两侧的早期反射声对原发声起加重和加厚作用，属有益反射声作用。
32、观众席后侧的反射声对原发声起回声作用，属有害反射作用。
33、声音在空气中传播速度约为340m/s。
34、要使体育场距离主音箱约34m的观众听不出两个声音，应当对观众附近的补声音箱加0.1s延时。
第1章声学基础
动函数； c. 由波动函数确定声波的各个参数：声波的频率构成、
波长、振幅、声速等。
五、声速c
2.声速c
决定声速的因素是什么？频率f？波长λ ？ 由波动函数力学解法，可得：
c? E
?
G c?
?
c? B
?
(纵波 ) (横波 ) ( 气体纵波
p＝P0
sin??
(t
?
x) ? c
?
??
P0
sin?2?f
(t
?
x) ? c
?
?
3.有效声压 pe
人耳不能感觉声压的瞬时起伏，只能感受声压的有效值， 即声压对时间的均方值。
? pe ?
1 T p 2dt ? P0
T0
2
说明：声学所谈声压一般是指有效声压。
六、声压(*)
4.人耳对声压的感受范围 听阈声压： 2×10-5Pa 痛阈声压： 20Pa
人耳所能感受到的最小声强为： 10-12 W/m2.
九、声功率
单位时间穿过某一平面或曲面总声能量。 ?
dS ?
?
I
?
dS ? I
穿过微小面积单元的声 功率： ??
dW ? I ?dS ? I ?dS cos ?
穿过任意曲面声功率： ??
W ? ?I ?dS ? ?I cos? ?dS
九、声功率
穿过波振面的声功率可直接用面积乘以声强。
3.振动与力学参数的关系：
?＝ k m
或
f＝ 1
2?
k m
?
t(? t)
?
二、波动
声学基础知识(1)
音高\频率\唱名\键盘位置关系 提琴C\523.2Hz \1 提琴C6\1KHz \і
钢琴：一百三十赫兹（130Hz） 钢琴：一千赫兹（1KHz）
提琴：一百三十赫兹（130Hz） 提琴：一千赫兹（1KHz）
音高\频率\唱名\键盘位置关系
二、响度：响度，又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度， 主要取决于声波的振幅大小。
第六节 声波的传播
一、波阵面和声线：声波由声音发出后，在介质中向各个方向传播，在某一时刻由声
波到达的各点所连成的面称为波阵面。波阵面为平面的称平面波（如管子中的声波）， 波阵面为球面的波称为球面波（点声源）；波的传播方向称为声线或波射线。
横波：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,这种波称为横波。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB-140dB。超出人耳的可听频 率范围(即频域)的声音，即使响度再大，人耳也听不出来(即响度为零)。 当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为“听阈”；当声音 增强到使人耳感到疼痛时，这个阈值称为“痛阈”，听阈和痛阈随声压和频 率的变化而变化。听阈和痛阈随频率变化的曲线叫“等响度曲线”。
三、音色
音色是人们区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，音色也称音 品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。
声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动 所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为复音。
声学基础知识
声学基础知识声音，是我们生活中无处不在的一部分。
从清晨鸟儿的鸣叫，到城市道路上的车水马龙声，从悠扬的音乐旋律，到人们日常的交谈，声音以各种形式存在着，并对我们的生活产生着深远的影响。
那么，什么是声学呢？声学是研究声音的产生、传播、接收和效应的科学。
让我们一起走进声学的世界，了解一些声学的基础知识。
首先，我们来聊聊声音的产生。
声音的产生源于物体的振动。
当一个物体振动时，它会引起周围介质（比如空气）的振动，这种振动以波的形式向外传播，就形成了声音。
不同的物体振动方式和频率不同，产生的声音也就不同。
例如，琴弦的振动产生了美妙的音乐，而人的声带振动则产生了说话的声音。
那么声音是如何传播的呢？声音的传播需要介质。
在地球上，最常见的介质就是空气。
当声音在空气中传播时，其实就是空气分子在振动并依次传递能量。
声音在不同介质中的传播速度是不一样的。
比如，声音在固体中的传播速度通常比在液体和气体中快。
在 20 摄氏度的空气中，声音的传播速度约为 343 米每秒。
接下来谈谈声音的频率和波长。
频率指的是物体在单位时间内振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
而波长则是声音在一个周期内传播的距离。
频率和波长之间存在着密切的关系，它们的乘积等于声音的传播速度。
人耳能够听到的声音频率范围大约在 20Hz 到 20000Hz 之间。
低于 20Hz 的声音称为次声波，高于 20000Hz 的声音称为超声波。
次声波和超声波在生活中也有广泛的应用，比如次声波可以用于地震监测，超声波可以用于医疗诊断和清洗。
声音的强度也是声学中的一个重要概念。
声音的强度用分贝（dB）来表示。
日常生活中的环境声音强度各不相同，安静的图书馆可能只有 30dB 左右，而繁忙的交通路口可能会达到 80dB 以上。
长期处于高强度的噪音环境中会对人的听力造成损害，因此，控制噪音是非常重要的。
在声学中，还有一个重要的概念是声波的反射、折射和衍射。
当声波遇到障碍物时，会发生反射。
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。
鼓室位于鼓膜的后面，是一个不规则的气腔。
有一个管道使鼓室和口腔相通，这个管道叫咽鼓管。
咽鼓管的作用是让空气从口腔进人中耳的鼓室，使鼓膜内外两侧的空气压力相等，这样鼓膜才能自由振动。
鼓室里最重要的器官是听小骨。
听小骨由锤骨、砧骨和镫骨组成，锤骨直接与鼓膜相依附，砧骨居中，镫骨在最里面，它们的构造和分布就象一具极尽天工的杠杆，杠杆的前头连着鼓膜，后头连着内耳。
《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。
《声学基础》PPT课件
# 声学基础 ## 概述 - 声波与声音的区别 - 声学基础概念 - 声学研究领域 ## 声波传播 - 声音的产生和传播方式 - 空气中声波传播的特性 - 物体表面反射和衍射 ## 声音特性 - 频率、波长及周期 - 振幅、声压和声强 - 速度和能量传播 ## 声学应用 - 声学与语音识别 - 声学与音乐学
3 声学的未来发展方向
随着科技的不断进步，声学研究将继续发展并为我们带来更多惊喜与可能。
声音特性
频率、波长及周期
声音的频率决定了它的音高； 波长和周期是描述声音波动特 征的声音的音量；声压和 声强是描述声音强度的指标。
速度和能量传播
声音传播速度的了解有助于研 究声音如何在空间中传递和传 播能量。
声学应用
声学与语音识别
声学在语音识别技术中发 挥着重要作用，帮助计算 机理解和转换人类的声音 信息。
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。
三、声音的接收声音的接收是指我们如何感知和理解传播过程中产生的声音信号。
人类具有复杂而精细的听觉系统，能够感知各种不同频率和振幅的声音。
1. 听觉器官：人类的听觉器官包括外耳、中耳和内耳。
外耳通过外耳道将声音引入中耳，中耳通过鼓膜和听小骨（听骨链）将声波传递给内耳。
内耳中的耳蜗含有感音神经，能够将声波转化为神经信号。
1 声学基础
低频泛音丰富，音色浑厚、坚实、有力 中频泛音丰富，音色圆润、和谐、自然
高频泛音丰富，音色明亮、清透、纯净
各频段声音对听觉的影响 最 低 音 域 30 深 沉 感 30 低频段 浑浊 单薄乏力 60 低 音 域 中 音 低 域 200 浓 厚 感 150 力 度 感 500 中 音 域
音域分类
中 音 高 域
寂静办公室内的低声谈话
自己的呼吸声
轻
微弱
2.声强与声强级 • 单位时间内通过与指定方向垂直的媒质单位面积 的声能量称为声强，用Ｉ表示．单位：Ｗ／m2 • 人耳对声波强弱的感受大致上和声强（或声压） 的对数成正比例。为适应人耳听觉这一特性及计 算方便，我们常将两个声波的强度（或声压）之 比取对数来表示其声波的强弱，并用dB来表示。 • 例如，一个声波的强度为IA，另一个声波的强度 比IA强1000倍,则这两个声波的强度差别用dB表 示为 10· lg（I2/I1）= 10· lg（1000I1/I1）=30 dB
第1章 声学基础
学习内容
本章主要讲述声学的基础知识： （1）声音特性、听觉特性及室内声学，对 声学基本概念和术语加以解释，并给出有 关参量的计算公式，对室内声学有关参量 的计算也将作出阐述； （2）立体声基础知识，包括立体声的特点、 产生的原理、系统等。
学习目标
• 了解声音的物理特性 • 理解人类的听觉特性。 • 了解室内声学特性；理解室内声学的主要 指标。 • 了解立体声的概念、特点；理解立体声的 基本原理和系统种类。
Decay Attack Sustain
Release
音色——声音的包络2
• 起音（Attack），决定声音从开始发出到最初的最大 音量所需的时间长短。在打击乐音色里这部分当然要 很短。 • 衰减（Decay），是在声音达到最大音量后立即发生 衰减的时间长短，衰减后的音量大小就是后面保持的 音量大小。 • 延持（Sustain），决定在衰减后音量保持的长短， 形象地说当你按下键不松手，持续发声时的音量大小 就是延持决定的。 • 消逝（Release），是声音最后的价段，代表着声音 从保持的音量逐渐衰减到0电平（最小音量）的时间 长短。
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、内耳和大脑皮层等部分组成。
外耳包括耳廓和外耳道，它们的主要功能是接收和传导声音。
中耳包括鼓膜和听小骨（锤骨、砧骨和镫骨），它们的主要功能是将声音的机械能转换为神经信号。
内耳包括耳蜗和前庭，耳蜗负责感知声音，前庭负责维持平衡。
大脑皮层负责处理和解读声音信号。
人类听觉系统对不同频率的声音有不同的感知范围。
一般来说，人类可以听到频率范围在20Hz到20kHz之间的声音。
1声学基础知识
声音是一种波动现象。当声源（ 机械振动源） 声音是一种波动现象。当声源（ 机械振动源） 振动时， 振动体对周围相邻媒质产生扰动， 振动时， 振动体对周围相邻媒质产生扰动， 而被扰动的媒质又会对它的外围相邻媒质产 生扰动， 这种扰动的不断传递就是声音产生 生扰动， 这种扰动的不断传递就是声音产生 与传播的基本机理。 与传播的基本机理。 存在着声波的空间称为声 存在着声波的空间称为声 场。声场中能够传递上述 扰动的媒质称为声场媒质。 扰动的媒质称为声场媒质。
第一章 声学基础知识
现实世界是声音的世界。我们会听到各 现实世界是声音的世界。 种各样的声音：歌声、说话声、乐器声、 种各样的声音：歌声、说话声、乐器声、 噪声等等，且不但能感觉到声音的强度、 噪声等等，且不但能感觉到声音的强度、 音调和音色， 音调和音色，而且还能感觉出声源的方 向和距离，即空间印象感——立体感。 ——立体感 向和距离，即空间印象感——立体感。 本章将介绍声学基础知识。 本章将介绍声学基础知识。
2音乐1
影视音乐有一般音乐艺术的共性，善于表 现丰富的感情，但它也有影视艺术方面的 属性，必须与影片的思想内容、结构形式、 艺术风格协调一致。 影视作品中的音乐分为两种，一种是有声 源音乐，一种是无声源音乐。
2音乐2
有声源音乐也称客观音乐，即音乐的原始声源出 现在画面所表现的事件内容之中，使得观众在听 到音乐声的同时也能看到声源的存在。 无声源音乐也称主观音乐，是指从画面上见不到 或感受不到有原始声源的音乐。通常是来自画面 之外，为烘托画面内容而配置的主题音乐，主要 作用在于表达画面内容的情绪、渲染特定的环境 气氛、刻画人物内心世界等。
作业1 作业1
影视声音的三大元素是什么？请四人一组， 观看2 观看2段影片（喜欢的、经典的、特别的）， 找出其中的声音元素并分析其作用。 写在16K纸上，顶部注明学号、姓名。 写在16K纸上，顶部注明学号、姓名。 下周带上所分析的影片，随堂交流，提交 作业，逾期不收。 5分
声学基础知识点总结与教学方法
声学基础知识点总结与教学方法声学，作为物理学的一个分支，研究声波的产生、传播和接收等基本特性。
在实际生活中，声学的知识点与教学方法对于声音的理解和应用都具有重要意义。
本文将总结一些常见的声学基础知识点，并探讨声学教学的一些有效方法。
一、声音的产生与传播1. 声音的产生：声音是物体振动引起周围空气的扰动，进而产生压力波并传播出去。
声音产生的主要方式有物体的撞击、摩擦和震动等。
2. 声音的传播：声音是通过介质（空气、固体、液体等）的分子间振动传播的。
在空气中，声音的传播速度约为344米/秒。
3. 声音的特性：声音具有频率、振幅和波长等特性。
频率决定声音的音调高低，振幅决定声音的音量大小，而波长则与声音的特定频率有关。
二、声学中的关键概念1. 声音频率：声音的频率是指声波振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
人耳能够听到的频率范围约为20Hz到20kHz。
2. 声音强度：声音强度是指声音的能量，单位为分贝（dB）。
声音强度的增加与声音的响度增加呈正相关关系。
3. 声音音调：音调决定声音的高低音。
人耳能够区分的音调范围是有限的，一般分为低音、中音和高音。
4. 回声与混响：回声是指声音在遇到障碍物后的反射现象，而混响则是声音在封闭空间内发生的反射和散射。
三、声学教学方法1. 生动例证法：通过生动的例子和实验来演示声音产生与传播的过程。
可以使用模型、乐器等工具，让学生亲自参与，以便更好地理解声音的基本概念。
2. 多媒体教学法：利用多媒体技术可以更直观地呈现声音的传播过程。
通过投影、声音录放等手段，将声音的振动和传播过程可视化，增强学生对声学的理解和认识。
3. 案例分析法：引用具体案例来说明声音在实际生活中的应用。
例如，他们可以研究音乐演出中的声音扩散问题，或者分析音响系统的设计原理。
4. 合作学习法：组织学生进行小组合作学习，以共同解决与声学相关的问题。
通过讨论和合作，学生可以深入思考和交流，提升对声学知识的掌握。
声学基础知识解析
声学基础知识解析声学，作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
声波是一种机械波，是由固体、液体和气体中的物质震动引起的。
声学的研究对于我们日常生活和科学研究中都具有重要的意义。
本文将对声学的基础知识进行解析。
一、声的产生声音的产生是由物体的振动引起的。
当物体振动时，周围的空气分子也会跟随振动，形成一个机械波，即声波。
声波的频率越低，音调就越低，频率越高，音调就越高。
二、声的传播声波是通过介质传播的，大部分情况下是通过空气传播。
当我们发出声音时，声波会向四面八方传播，当声波到达一个物体时，它会撞击物体的表面，使表面振动，并且使介质内的分子也发生振动。
这种振动会一直传播下去，直到遇到障碍物或者被吸收。
三、声的特性声音具有以下几个基本特性：1. 音量：也称为声音的强度，是指声音的大小。
音量与声波的振幅有关，振幅越大，音量就越大。
2. 频率：也称为音调，是指声音振动的快慢。
频率与声波的周期有关，周期越短，频率就越高，音调就越高。
3. 声音色彩：是指声音的质地或音质，不同的乐器和人的声音都有独特的音色。
音色由声波的谐波分量决定。
四、声的吸收与反射当声波遇到物体时，它会发生吸收和反射。
当声波被吸收时，会转化为其他形式的能量，导致声音变弱或消失。
当声波被物体表面反射时，它会沿着其他方向传播，形成回声。
五、应用领域声学的研究在很多领域都有重要的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 音乐：声学研究有助于了解乐器的原理和声音产生的机制，帮助人们更好地演奏乐器和欣赏音乐。
2. 建筑与环境：声学研究在建筑和环境设计中发挥重要作用，可以帮助减少噪音污染，改善室内声学环境。
3. 通讯：声学研究在通讯技术中起着关键作用，例如手机和音频设备的设计。
4. 医学：声学在医学中的应用广泛，包括超声波成像、听力研究等。
结论声学作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
通过学习声学的基础知识，我们可以更好地理解声音的产生和传播原理，并且可以应用于音乐、建筑、通讯和医学等领域。
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，能够接受来自外界的声波并将其传递给中耳。
中耳是声音的传导器，能够将声波转化为机械波并传递给内耳。
内耳是声音的感受器，能够将机械波转化为神经信号，并传递给大脑进行处理。
6. 声波的用途声波在日常生活中有着广泛的应用，包括声音通讯、声波测量、声波成像等方面。
声学基础知识
科学家已经通过录像证明，海豚是靠声波来攻击并找 到它们的捕获物，他们发现海豚在靠近捕获物时发出 低沉的轰声，其频率足以破坏捕获物的听觉器官。海 生哺乳动物受到惊吓会快速由海下深处上浮。一般来 说，潜艇在水下潜航时，需要借助声呐系统来发现目 标。而声呐产生的水底噪音会惊吓鲸豚类哺乳动物， 使它们异常加速浮上水面，进而导致它们搁浅死亡。
1.1 声波、声音与声学的概念
当声源（机械振动源）振动时，振动体对周 围相邻媒质（气体、液体、固体等）产生扰 动，而被扰动的媒质又会对它周围的相邻媒 质产生扰动，这种扰动的不断传递就是声波 产生与传播的基本原理。 声源：通过机械振动发出声波的物体。 声波：声源的振动所引起周围媒质质点由近 及远的波动。
蜜蜂和蚊子翅膀的振动频率在人 的听觉范围内，而蝴蝶翅膀振动频率 不在人的听觉范围内。 提示：蝴蝶翅膀的振动频率小于10Hz，
而蚊子的翅膀振动频率为500—600Hz。
动物发出声音和听觉的频率范围
大象的耳朵之大可谓诸多动物之最。大象可以发出和收 听到次声波，对于大象之间相互传递信号大有裨益：次 声波衰减较慢，因此可以传递到更远的地方。
蝙蝠利用 超声波导航 人们受到 （回声定位） 启示
声 呐
探测海深、 海底暗礁等
探测鱼群、 潜艇位臵等
绘水下数千米 地形图
仿生学
海豚利用声波识别食物、敌人和它们周围的环境。
核潜艇利用海豚仿生制造了声纳系统，使自己知道 与海岸的距离、猎物的行踪、深度。
美国海军曾认为是他们的核潜艇声纳系统干扰了海滩，在 他们的演习范围海域内也出现了大规模海豚自杀现象。
动物发出声音和听觉的频率范围
海豚可谓超声波歌唱家， 发出的“海豚音”名副 其实。 人类听到的所谓“海豚 音”只不过是对于“音 调极高”的歌声的形容 而已。
声学基础1_声波的基本性质
• 线性化（小振幅波）
dP 1 c0 d s ,0 s 0
2
• 小振幅波媒质状态方程为
p c0
2
14
第1章 声波的基本性质
1.2 波动方程
线性波动方程
• 一维线性声波动方程
u p 0 t x u ' 0 x t 2 p c0 '
18
u y
p u z dt 0 z 1
第1章 声波的基本性质
1.2 波动方程
速度势的定义
速度势
, , uy x y
p
0
dt u x
uz z
u
速度势的性质
状态方程:
则 称为速度势函数
p 2 c0 t t
连续性方程: div( 0u )
1 2 2 2 c0 t
各向均匀球面波：波阵面保持球面，传播方向为矢径
无限长圆柱面波：波阵面保持柱面，传播方向为矢径
2 ( rp ) 1 2 ( rp ) 2 2 c0 t 2 r
S 4r 2
1 p 1 2 p r 2 r r r c0 t 2
波阵面定义：声波传播某一时刻后声波的等相位面
17
第1章 声波的基本性质
1.2 波动方程
速度势 矢量场理论简介
一个矢量可以表示为标量的梯度和零散度矢量的旋度
divΗ 0 H z H y H x H z H y H x Η y z i z x j x y k
声学基础知识
一、声学基础:1、名词解释（1）波长一一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，即入=CT（2）频率一一每秒钟振动的次数，以赫兹为单位（3）周期一一完成一次振动所需要的时间（4）声压一一表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位（5）声压级一一声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位（6）灵敏度一一给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压（7）阻抗特性曲线一一扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线（8）额定阻抗一一在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆（9）额定功率一一一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）音乐功率一一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）音染一一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）频率响应一一即频响，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“a”表示，即a=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。
1声学基础
随时间与空间的变化规律。
• 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。
• 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
(2 57)
返回
（四）、声波的能量--声强
• 在声波传播过程中，媒质中的各质点就要发 生振动，因此具有动能； • 与此同时，媒质还要产生形变，因而还具有 位能。 • 声波的传播总是伴随着能量的传递。
定义:在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积
•
质点振动的机械能（包括动能和位能）等于该质点的
根据(2-93)式，我们在已知距声源某点的声强后，就很
线声源（柱面波）
• 对于柱面波，由于波阵面的面积是与距离成正比，
因此，其声强将按距离反比的规律衰减，而声压则
按距离平方根反比的规律衰减。
• 柱面波声强随距离的衰减要比球面波缓慢得多。
• 频率与平面声波一样，球面波和柱面波不随时间变
化，与声源保持相同，因此，在传播过程中声波的
• 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
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。
声学基础知识(1)
声音在室内传播
当一个声源在室内发声, 任一点听到的声音按照先后顺 序分为直达声、早期反射声和混响声。
声音在室内传播
直达声
直达声是室内任一点直接接收到声源发出的声音, 是接收声音的 主体, 不受空间界面的影响。
早期反射声
早期反射声是指延迟直达声50毫秒以内到达听音点的反射次数 较少的声音, 包括一次、二次或少数三次反射声。
40方等响
20 87dB 31.5 75dB 63 58dB 125 45dB 250 43dB 500 42dB 1K 40dB 2K 36dB 4K 32dB 8K 48dB
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。
Eo E E E
透射系数:
Ei Eo
Er
反射系数: Eo
1 r 1 Er Ea Ei
Eo Eo
不同吸材声料,系不数同的: 构造对声音具有不同的性能。在隔声中希望用透
声音的基本性质
“声”由声源发出, “音”在传播介质中向外传播。 声音在固体中的传播速度最快, 其次是液体, 声音 在气体中传播的速度最慢。
声波的基本量
f: 频率，每秒钟振动的次数，单位Hz(赫兹）频率高的声音 称为高音，频率低的声音称为低音。
声音是声波作用于人耳引起的主观感受, 人耳对声波 频率的主观感觉范围为20Hz~20kHz, 通常称此范围为 音频；低于20Hz为次声波, 高于20kHz为超声波。 : 波长，在传播途径上，两相邻同相位质点距离。单位m(米 )。声波完成一次振动所走的距离。
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波阵面（波前）
• 波阵面又称“波前”。它是同一时刻，相位相 同点的轨迹所形成的曲面。 • 对于空间行波而言，显然，平面波、柱面波或 球面波的波阵面分别为平面、柱面或球面。
点声源（球面波）
• 球面波实际上可以看成是从“点声源”发出 的一种声波。 • 所谓点声源，是指它的线度比其所辐射的声 波波长小得多的一类声源。 • 在录音实践中遇到的大部分声源，都可以近 似地当作点声源处理。
如果声波沿x轴的负向传播，则这时的波动方程
x x t x A sin (t ) A sin 2 ( ft ) A sin 2 ( ) c T
(2
•
可以通过声传播时声压与媒质密度的变化规律，求出
2 1 p 2 p c t 2
(2 53)
• •
0 A sin 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。
• 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。
p P P0
•在声波传播的过程中，声压p是随空间位置（x,y,z）与时
声场中某点某一时刻的瞬时声压值，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。
p p( x, y, z, t )
如果声压随时间的变化服从简谐规律，则峰值声压也就是
声波的逸散
• 按照波阵面的形状，可将声波划分为平面波、柱面 波和球面波三种基本类型。 • 在这三类行波中，除平面波外，其它两种波在其传
播过程中都将随着传播距离的增加，波阵面的面积
也随之增加，从而通过垂直于声传播方向的单位面 积的声能也将逐渐减小。 • 即声强随声传播距离的增加而减小。这种声现象称 为声波的逸散。
• 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
总结
• • • • • • 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。 有声波的空间或区域称为声场。 声压定义为由于声扰动而产生的逾量压强（简称逾压）p。 压强的变化量。 在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积的声能量称为 声强. 声源的声功率是指声源在单位时间内供给媒质的能量，即在单位时间 内辐射的能量。 声压与声强之间的关系I=Pe2/ 声强与声功率的关系：W=I*S
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（三）、声波方程
• 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
• 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。
• 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
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（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
根据(2-93)式，我们在已知距声源某点的声强后，就很
线声源（柱面波）
• 对于柱面波，由于波阵面的面积是与距离成正比，
因此，其声强将按距离反比的规律衰减，而声压则
按距离平方根反比的规律衰减。
• 柱面波声强随距离的衰减要比球面波缓慢得多。
• 频率与平面声波一样，球面波和柱面波不随时间变
化，与声源保持相同，因此，在传播过程中声波的
p
2 m 2
2 0c
(2 60)
•
在t时间内，声波沿x轴传播过一段距离ct，在这一时
2 pm E Sct St 根据声强的定义，则 2 0 c
2 pm E I St 2 0 c
(2 61)
•
在实际问题中，常用的是声压有效值。若以有效声压
pe2 I (2 62) 这是声强与声压之间关系的重要公式，在实际计算中 0c
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
p(x, t) Ae
j ( t kx)
Be
j ( t kx)
(2 54)
• 在无限媒质中传播的平面声波的声压表达式： 式中pm是声源处的声压幅值。
p( x, t ) pm e
在米千克秒(MKS)制中，声强的单位是瓦/米2。
声功率
声源的声功率是指声源在单位时间内供给媒质的能量，即
式中S是声强为I的声波所通过的垂直于声传播方向的面积 声功率的基本单位为瓦。
1瓦=103毫瓦=106微瓦
W I S
(2 63)
• 声源的声功率与声源实际损耗的功率不同。
• 声功率仅仅是总功率中以声波形式辐射出去 的一小部分。 • 例如，一个标称为10瓦的扬声器，以声波形 式辐射出去的声功率通常不过0.2瓦左右。
随时间与空间的变化规律。
• 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。
ρ0c =Pm2/2ρ0c
•
质点振速与声压的关系：Vm= Pm/ρ0c
三、声波的传播
• （一）、声波的逸散与吸收 • （二）、声波的迭加
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（一）、声波的逸散与吸收
• 声压或声强总是随着声波传播距离的变化而 变化。 • 影响这一变化的有两个主要因素：
一是声波的逸散；逸散不同于扩散
二是传声媒质对声能量的吸收— —通常简称为声波的吸收。
• 音频技术是指声音信号的拾取、传输、存 储和重放的技术。 。
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
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
定义:在单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积
•
质点振动的机械能（包括动能和位能）等于该质点的
1 在写出(2-58)式时，已经包含了这样一个假定，即 以该 2
2
0 vm
(2 58)
• 为了建立声能与声压之间的关系，我们引入质点振速的
pm vm (2 59) 0c 将(1-59)式代入(2-58)式，即可得出以声压表示的声振
• 设想有一个声功率一定的点声源，在距离
r=r0处的声强为I0,则通过此球面的总声能E0,
当这一球面波传播至r处时，在不考虑声波吸 收等因素的情况下，总声能将保持不变，因 此，通过以半径为r的球面上的声能也将保持 不变。
•在距离r=r0处的声强为I0,则通过此球面的总声能
E0 I 0S0 4r02 I 0
频率将保持不变。变的是强度。
• 虽然球面波与柱面波随距离的变化规律与平面波不
同，但以前有关平面波的公式，凡只涉及时间变化
的量，如位移、速度、加速度及声压、声强等的关
系式，对于球面波或柱面波仍然适用。 • 但涉及随距离变化的量，则不能直接引用，而必须 作相应修改。
声波的吸收
• 在声传播过程中，影响声压或声强的另一个重要因素， 则是声波的吸收。所谓声波的吸收，实际上是指当声 波在媒质中传播时，声能量不断被媒质吸收而转化为 其它形式的能量。 • 假设有一沿x轴传播的平面声波，在x处的声强为I， 传播了一段微小距离x后，由于媒质的吸收作用，相 应地改变了一个微小量I。 • 显然，声波原来所具有的能量愈大，传播的距离愈长， 被吸收的能量也就愈多，即声强的改变量也就愈大。
•
•
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