2020年电声学基础全套教学课件

五七声 宫
商
角
变徵
羽
变清
宫调
徵
羽宫
相当于 C C D D E F F G G A A B C’
接近自 do
re
mi fa
sol
la
si do'
然律
欧洲乐律起源：毕达哥拉斯（Pythagoras）， 公元前六世纪
1584年，明代王子朱载堉完成《律学新说》， 详细提出十二平均律理论
荷兰人斯蒂文（Simon Stevin），12 2
事”中提到科学家79人 19世纪末，瑞利《声之理论》二卷（1000
页） 20世纪开始，赛宾，建筑声学 1936年，莫尔斯《振动和声》一书，反映
了声学基础理论的发展
四．古人的声学研究理论成果
1. 关于声的知识和分类 “音”（即乐音） “乐” “噪”，“群呼烦扰也” “响”，“响之应声”
3. 声波具有一般波动现象所共有的特征： 反射、折射、衍射、干涉等
声波的反射
声波的全反射
声波的折射
波的衍射：惠更斯定律
干涉与拍频
当一列有明显波长和振幅的正弦声波由 左向右传播时，遇到另一列具有同样波 长和振幅，却由右向左传播的声波，此 时在任何一点观察所产生的效果，都要 依据在不同时间两列波叠加的情况而定。
“同相”（in phase），相长干涉 （constructive interference）
“倒相”（out of phase），相消干涉 （destructive interference）
“拍频”（beating）。
多普勒效应
当声源和听者彼此相对运动时，会感到某一频率确定 的声音的音调发生变化，这种现象称为多普勒效应。 频率的变化量称为多普勒频移。
由上述三个基本方程，可以导出声波传 播方程，波动方程：
3. 共振、回声、混响 “应” “鼓宫宫动，鼓角角动，音律同矣” 11世纪，沈括，“共振指示器”
5. 波动论
亚里士多德（Aristotle，公元前 384～322年）
高度、强度、品质
空气运动的速度、被激动的空气量、发 声器官的构造
5. 频率
伽利略(Galileo Galilei)，单摆及弦的 研究
a. 运用这些基本定理就可以分别 推导出媒质的：
运动方程（牛顿第二定律的应用），即p 与v之间的关系
p r
0
v t
p v
状态（物态）方程（绝热压缩定律的应 用），即p与ρ之间的关系
p t
C02
t
p
连续性方程（振动过程的统一性），即ρ 与v之间的关系
S
t
0百度文库
(Sv) r
v
1-2-1 波动方程
6. 声速 法国的梅尔新，加桑地
1687年，牛顿，《自然哲学的数学原 理》
1816年，法国数学家拉普拉斯
五．电声学
20世纪20年代，电子管 1920年，美国肯尼迪（A. E.
Kennedy）把类比概念和方法引入电 声系统和机械振动系统
电声学这门科学主要是研究电能和声 能彼此转变的问题。各种换能器的构 造和理论，录音和放音的各种方法， 都是属于“电声学”的范畴。
4. 声波的一些基本参数
波长 c
f
波数——即沿着声波传播方向上单位长度内的相位 变化
k 2 k
c
声速——声波在媒质中每秒内传播的距 离称为声速，用C表示，单位为m/s。
空气中的声速等于 C
P0
当温度为15°C时，声波在空气、水、钢、玻 璃中的声速分别为340m/s，1450m/s， 5100m/s，6000m/s
2. 乐律
在《管子》中首先出现，理论是“三分 损益法”。
十二律是十二个标准音调，实际上基本 的标准音调只有一个，即黄钟，《史 记》：“黄钟（管）长八寸一分”，或 提：长九寸。
三分损益十二律
律名 黄 大 太 夹 姑 仲 蕤 林 夷 南 无 应 清 钟 吕 簇 钟 洗吕宾 钟 则 吕 射 钟 黄
速度随着媒质密度增大而增加。 声音的传播速度与媒质的密度、弹性和温度
（变化1度，变化0.6m/s）有关，与声波的频 率、强度和空气湿度无关。 声速比光速慢得多，这对方位感的辨别起到了 很重要的作用。 必须把声速和振速严格区分开来
预习：
声波的基本参量有哪些？各自的含义是 什么？
平面波和球面波有哪些区别？
m/s
c. 声压 P
P=P（瞬态）－ P0（静态） 是标量，单位Pa
2. 三个声波方程式
声振动作为一个宏观的物理现象，必然 要满足三个基本的物理定律，即牛顿第 二定律、质量守恒定律及上述压强、温 度与体积等状态参数关系的状态方程。
为了使问题简化，必须对媒质及声波过 程做出一些假设，P21
1-2 声波的基本参量与波动方程
1. 三个基本参量： 媒质密度、媒质质点振动速度、声压，它们
都是位置与时间的函数 a. 媒质密度 ρ=ρ（x,y,z,t） 在没有声波时，媒质密度称为静态密度ρ0， ρ是指该处媒质密度的瞬时值。 b. 媒质质点振动速度 v 它是一个向量，反映微观质点振动，单位
电声学基础
绪论
一．什么是声学？ 产生——传播——接收——效应。 研究范围
二．人类对声学现象的研究
我国，11世纪，沈括
西方，17世纪，索沃提出 acoustique的名称。如今， acoustics代表声学，音质。
人们观察声学现象，研究其规律，几 乎是从史前时期开始的。
三．近代声学
伽利略（1564～1642）开创 1638年，“有关两种科学的对话” 林赛（R. Bruce Lindsay）在“声学的故
六． 电声学与其他声学部门的关系
电声学和建筑声学、生理声学、超声 学、水声学都有很密切的关系。
第一章 振动和声波的特性
1-1 振动与声波
1-1-1 振动 1. 什么是振动？P6 2. 振动的特性
1-1-2 声波
1. 几个基本概念： 声波 声源 媒质 声场 声音 声线
声波——物体的振动引起周围媒质质点由近及 远的波动
声源——发声的物体，即引起声波的物体 媒质——传播声波的物质 声场——声波传播时所涉及的空间 声音——声源振动引起的声波传播到听觉器官
所产生的感受
声线——声波传播时所沿的方向
2. 结论
声波的产生应具备两个基本条件：物体的振 动，传播振动的媒质
声波是一种机械波，媒质
传播的只是能量
气体中的声波是纵波，即疏密波