声学基础知识
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。
声学基础知识
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。
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。
声学基础知识
1.声信号及其特征
速度、波长与频率
λ ＝ν /f
式中 ν ——声音速度，单位m/s； ｆ——频率，单位Hz； λ ——波长，单位m。
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声信号及其特征 声音传播理论 建筑声学 听觉生理学 心理声学 音质评价
声音传播理论
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自由声场中的声音传播 声压级的叠加 混响时间 室内声场的结构 指向性扬声器的直达声场和混响声场 声波的干涉 几种典型的声学缺陷
1.声信号及其特征
音乐信号
乐器频率范围：基音16－4000Hz，包括全部泛音16－ 16000Hz。 声压级：15－18件乐器的乐队演出时，离声源10米处的 平均声压级约为95dB。 动态范围：一般乐队的动态范围为40－60dB，大型交响 乐队的动态范围可达到100dB。 高质量的音响系统（音乐重放）的频率响应范围应不小 于40－16000Hz，信号动态范围应不小于50－55dB。
听觉生理学
听觉生理学：研究声音响度与声压级关系的科学。 等响曲线：
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声信号及其特征 声音传播理论 建筑声学 听觉生理学 心理声学 音质评价
心理声学
心理声学：研究耳朵与人脑结合对听觉激励的反应。 声音的掩蔽和哈斯效应： ——大的声音掩蔽柔和的声音，频率较低的声音掩蔽频率 较高的声音； ——如果两个声压级相同的声音不同时到达耳朵，那么先 到达的声音可掩蔽后到达的声音。
2.声音传播理论
自由声场中的声音传播
平方反比定律：位于自由声场中的一个点声源产生的声 压级在离开声源的距离每增加一倍就减小6dB。 大气吸收对声音传播的影响：高频衰减。 体育馆、体育场、艺术广场等大型扩声场所。 湿度对声音传播的影响：干燥空气中的衰减比潮湿空气 中的衰减要大。 室内游泳池和室外扩声系统。
声学基础知识
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。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 音高\频率 唱名 音高 频率\唱名 键盘位置关系 频率 唱名\键盘位置关系
痛阀
听阀
频率听觉范围实验:频率发生器 频率发生器
第四节 声音的三要素
声音的听觉心理主观感受主要有：音高、响度、音色等特性， 音高、响度、音色 音高 又称为声音“三要素”。 一、音调：音调也称音高，表示人耳对声音调子高低的主观感受，客观上 音调： 音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位 用赫兹(Hz)表示。 音调的变化与频率的关系是对数关系，频率每高一倍 一个倍频程）、音调 频率每高一倍(一个倍频程）、 频率每高一倍 一个倍频程）、音调 就高一个八度 八度。 就高一个八度。音调的单位是“美”，通常定义响度为40方的1kHz纯音的 音高为1000美，赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念的单位。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 原音钢C\523.2Hz\1 原音钢 盛大钢琴C\523.2Hz\1 盛大钢琴
声音的三要素小结 声音的三要素小结
另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长； 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长；反 之则短。 之则短。 从以上主观描述声音的三个主要特征看， 从以上主观描述声音的三个主要特征看，人耳的听觉特性 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外， 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外，还 会产生各种谐音及它们的和音和差音 和音和差音， 会产生各种谐音及它们的和音和差音，并不是所有这些成分都 能被人感觉。 能被人感觉。 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音 品的功能，例如， 品的功能，例如，人耳对高频声音信号只能感受到对声音定位 有决定性影响的时域波形的包络(特别是变化快的包络在内耳 有决定性影响的时域波形的包络 特别是变化快的包络在内耳 的延时)， 的延时 ，而感觉不出单个周期的波形和判断不出频率非常接 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低， 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低，对相位失真 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。 心理声学和生理声学方面的复杂问题 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。
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。
声学基本知识
声学基本知识一、声音的基本性质声音来源于振动的物体。
辐射声音的振动物体称为“声源”。
声源要在弹性介质中发声并向外传播。
声波是纵波。
(1)人耳所能听到的声波的频率范围为20~20000Hz，称为可听声。
低于20Hz的声音称为次声;高于20000Hz的声音称为超声。
次声与超声不能使人产生声音的感觉。
(2)室温下空气中的声速为340m/s.声速c，波长λ和频率f有如下关系：频率为100～10000Hz的声音的波长为3.4～0.034m.这个波长范围与建筑物室内构件的尺度相当，在室内声学中，对这一频段的声波尤为重视。
-f2.每一频带以其中心频率fc标度，.建筑声学设计和测量中常用的有倍频带和1/3倍频带;在倍频带分析中，上限频率是下限频率的两倍，即fl=2f2;在1/3倍频带分析中，在可听声范围内，倍频带及1/3倍频带的划分及其中心频率如表3—l所示。
表中第一行为1/3倍频带中心频率，第二行为倍频带中心频率。
(4)波阵面与声线声波从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，声波在同一时刻所到达的各点的包络面称为波阵面。
声线表示声波的传播方向和途径。
在各向同性的介质中，声线是直线且与波阵面垂直。
依据波阵面形状的不同，将声波划分为：1)平面波——波阵面为平面，由面声源发出;2)柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出;3)球面波——波阵面为球面，由点声源发出。
一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。
当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。
所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。
(5)声绕射声波在传播过程中，遇到小孔或障板时，不再沿直线传播，而是在小孔处产生新的波形或绕到障板背后而改变原来的传播方向，在障板背后继续传播。
这种现象称为绕射，或衍射。
(6)声反射声波在传播过程中，当介质的特性阻抗发生变化时，会发生反射。
从几何声学角度，可更直观地解释为，声波在传播过程中遇到尺寸比声波波长大得多的障板时，声波将被反射。
声学基础与常识
A加权（A-weighted）
A加权（A-Weighted）是一种用于音频测量的标准权重曲线，用于反映人耳的响应特性。声压电平源于A加权，用dbA表示，或称为A加 权dB电平。A加权是广泛采用的噪声的单值评价指标，可以通过声级计测量得到。 由于噪声的测量要反映人耳引起的响度感觉大小，其次，需要充分考虑到人耳的听觉特性。人的耳朵对于不同频段的声音变化敏感程 度是不一样的，太高或者太低就越不敏感，就像一个A字，所以叫A-Weighted。A加权的标准是由美国标准协会在20世纪40年代制定， 用于描述人耳对于不同频段声音变化敏感程度。此外，还有B加权，C加权，D加权等等。A加权是模拟人耳对40方纯音的响应；B加权 模拟的是人耳对70方纯音的响应；C加权模拟的是100方纯音的响应；D加权主要用于飞机噪声的评价。一般规定24~55方的噪声测量选 择A加权；55~85方的噪声测量选用B加权；对85方以上的噪声测量选用C加权。在进行音频功率放大器的噪声测试的时候，一般采用的 都是A加权后的数值。可以从手册中看出，在进行输出噪声的电气参数描述的时候，一般会在备注栏写上A-weighted。
听觉的分辨力
声压级不连续变化：声压级不连续变化的时候，听觉对于两 个不同的声压级声音的分辨阈要小于声压级连续变化的情况。 下图反映的是1KHz纯音在连续和非连续的情况下的分辨阈的 对比曲线。可以看到，连续变化的分辨阈基本上是非连续变 化分辨阈的2.5倍左右。
声压级越大，频率越高，声压级不连续变化，这样就更容易 被分辨。
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.PPT
第2章 声学基础
声音的频谱结构用基频, 谐频数目, 幅度大小及相 位关系来描述. 不同的频谱结构, 就有不同的音色. 即使 基频相同, 音调相同, 但若谐频结构不同, 则音色也不同. 例如钢琴和黑管演奏同一音符时, 其音色是不同的, 因 为它们的谐频结构不同, 如图2 - 5所示.
第2章 声学基础
图 2 - 5 钢琴和黑管各奏出以100 Hz为基音的乐音频谱图
第2章 声学基础
2.2.3 听觉灵敏度 听觉灵敏度是指人耳对声压, 频率及方位的微小变
化的判断能力. 当声压发生变化时, 人们听到的响度会有变化. 例
如声压级在50 dB以上时, 人耳能分辨出的最小声压级 差约为1 dB； 而声压级小于40 dB时, 要变化1～3 dB才 能觉察出来.
第2章 声学基础
2.3.2 听觉定位机理 人对声音方向的定位能力是由听觉的定位特性决
定的. 产生听觉定位的机理是复杂的, 其基本原因是声 音到达左右耳的时间差, 声级差, 进而引起相位差, 音色 差所造成的；也与优先效应, 耳壳效应等因素有关. 确 定一个声源的方位, 需要从平面, 距离, 高度3个方面来 定位.
Hz～20 kHz, 称为音频. 20 Hz以下称为次声, 20 kHz以 上称为超声. 在音频范围内, 人耳对中频段1～4 kHz的 声音最为灵敏, 对低频和高频段的声音则比较迟钝. 对 于次声和超声, 即使强度再大, 人们也是听不到的.
第2章 声学基础
2. 听阈和痛域 可闻声必须达到一定的强度才能被听到, 正常人能 听到的强度范围为0～140 dB. 使声音听得见的最低声 压级称为听阈, 它和声音的频率有关. 使耳朵感到疼痛的声压级称为痛域, 它与声音的频 率关系不大. 通常声压级达到120 dB时, 人耳感到不舒 适； 声压级大于140 dB时, 人耳感到疼痛； 声压级超 过150 dB时, 人耳会发生急性损伤. 正常人的听觉范围如图2 - 2所示. 语言和音乐只占 整个听觉范围的很小一部分.
声学基础知识学习(培训使用)
混响时间
TR60<0.5s(500Hz) 声音清晰，但太:”干“，适宜于录音室。 TR60=0.6s～0.8s(500Hz) 声音清晰，干净，适合于电影院和会议室。 TR60=0.8s～1.2s(500Hz) 声音清晰，声音丰满，适合于带有小型演 出和带有演出多功能会议室。 TR60=1.2s～1.4s(500Hz) 声音丰满，有气魄，空间感强，适合于音 乐厅，大型演艺场所。 TR60>2s(500Hz) 声音丰满、语言清晰度差，声音发嗡，有回声感。
响度
响度定义：频率为1kHz、声压级为40dB的一个纯音所产生的响度为1宋。
人耳对响度的感觉与响度级并非成正比，如响度及增加10方，响度感觉
才增高了1倍。40方等于1宋。单位Sone(宋）。 N=20.1（LN-40) N—响度，单位宋（sone) LN—响度级，单位为方（phon)
响度曲线
声音的三要素：音调、音色、音量 频率响应特性对音质的影响： 1、低频 150 以下的频率范围，是音频的基础部分，决定声音的丰满度 2、中低音150-500Hz,是声音的结构部门，决定声音的力度和低音的硬度 3、中高音500～4000Hz,是声音信息和声音清晰度的主要来源部分，它还决定 声音的明亮度 4、高音 4000～12000Hz,是影响声音音质的主要部分，是声音的细节所在
梳妆滤波器产生的问题
梳状滤波器产生的问题 1、使系统的频响特性变得不平坦，系统音质发生变调 2、增强的频率容易引起声反馈，降低了系统传声增益 如何改正梳状滤波器频响特性？
1、在一个建声条件活跃的房间中，梳状滤波器效应是无法避免的，为此，改进房间的建声
设计是减少梳状滤波器影响的最根本的措施 2、在分区式供声的多声源系统中，利用可调延时器，把格声源到达观众区的时间差尽量减 到最小和尽量减小延时信号的振幅 3、采用集中供声方法可减少声源之间的声干涉 4、扬声器组或扬声器阵列中的高音扬声器尽量紧靠在一起，减小高频声波的形成差。
声学知识点总结大全
声学知识点总结大全声学是研究声波的产生、传播、接收和应用的科学。
声学的研究内容涉及声音在空间中传播、反射、折射、衍射和共振现象，声音对物体的作用，以及声音检测、分析和应用的技术。
声音的产生和传播：声音是由物体振动产生的机械波，是空气、水或固体中的压力波。
物体振动时，周围的介质受到振动而产生压力变化，这种压力变化就是声波。
声波通过介质的振动传播，当声波到达听者的耳蜗时，就会引起耳膜的振动，产生感知，即听觉。
声音的特性：声音有许多特性，如频率、振幅、波长、速度等。
1. 频率：声音的频率是指声波振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
人类能够听到的声音频率范围大约在20Hz到20kHz之间。
2. 振幅：声音波的振幅是指声波的波峰与波谷之间的距离，决定了声音的强度，单位是分贝（dB）。
3. 波长：声波在介质中传播时，波峰到波峰（或波谷到波谷）的距离称为波长。
波长与频率和介质的声速有关。
4. 速度：声音在不同介质中的速度是不同的，一般情况下，空气中声音的速度约为343m/s，水中约为1500m/s，固体中约为5000m/s。
声学的应用：声学在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 音响系统：通过声学原理，设计和制造了各种类型的音响系统，用于放映音乐、电影等声音信号。
2. 通信技术：声波也可以用于通信传输。
水声通信系统可以用于水下通信，超声波也常用于医学超声诊断。
3. 声学测量：利用声音的传播特性，可以在海洋中进行水深、水温等测量。
在建筑和工程中也常用声学技术进行测量和检测。
4. 医学应用：超声波可以用于医学成像技术，如B超、CT等。
还可以用于治疗，如超声波消融肿瘤、碎石治疗。
5. 环境监测：通过声学技术可以进行环境声音的监测和分析，如城市噪音、工业噪音等。
声学的研究：声学涉及多个学科的交叉研究，包括物理学、工程学、心理学、医学、生物学等。
1. 声学物理学：研究声波的产生、传播和接收的物理原理。
包括声波的传播规律、声波的特性等。
声学基础知识
声学基础知识声学是物理学分支学科之一，是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的科学。
媒质包括物质各态(固体、液体和气体等)，可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质。
以下是由店铺整理关于声学知识的内容，希望大家喜欢!声学的领域介绍与光学相似，在不同的情况，依据其特点，运用不同的声学方法。
波动也称物理声学，是用波动理论研究声场的方法。
在声波波长与空间或物体的尺度数量级相近时，必须用波动声学分析。
主要是研究反射、折射、干涉、衍射、驻波、散射等现象。
在关闭空间(例如室内，周围有表面)或半关闭空间(例如在水下或大气中，有上、下界面)，反射波的互相干涉要形成一系列的固有振动(称为简正振动方式或简正波)。
简正方式理论是引用量子力学中本征值的概念并加以发展而形成的(注意到声波波长较大和速度小等特性)。
射线或称几何声学，它与几何光学相似。
主要是研究波长非常小(与空间或物体尺度比较)时，能量沿直线的传播，即忽略衍射现象，只考虑声线的反射、折射等问题。
这是在许多情况下都很有效的方法。
例如在研究室内反射面、在固体中作无损检测以及在液体中探测等时，都用声线概念。
统计主要研究波长非常小(与空间或物体比较)，在某一频率范围内简正振动方式很多，频率分布很密时，忽略相位关系，只考虑各简正方式的能量相加关系的问题。
赛宾公式就可用统计声学方法推导。
统计声学方法不限于在关闭或半关闭空间中使用。
在声波传输中，统计能量技术解决很多问题，就是一例。
分支可以归纳为如下几个方面：从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在20Hz～20000Hz的声波，它们涉及语言、音乐、房间音质、噪声等，分别对应于语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制;另外还涉及人的听觉和生物发声，对应有生理声学、心理声学和生物声学;还有人耳听不到的声音，一是频率高于可听声上限的，即频率超过20000Hz的声音，有“超声学”，频率超过500MHz的超声称为“特超声”，当它的波长约为10-8m量级时，已可与分子的大小相比拟，因而对应的“特超声学”也称为“微波声学”或“分子声学”。
声学必考知识点归纳总结
声学必考知识点归纳总结声学是物理学的一个重要分支，主要研究声波的产生、传播、接收以及与物质的相互作用。
以下是声学必考知识点的归纳总结：1. 声波的基本概念：- 声波是一种机械波，需要介质传播。
- 声波的频率决定了音调的高低，人耳可以听到的频率范围大约在20Hz到20kHz之间。
2. 声速：- 声速是指声波在介质中传播的速度，与介质的密度和弹性模量有关。
- 在标准大气压下，声速在空气中约为340m/s。
3. 声波的反射、折射、衍射和干涉：- 反射是声波遇到障碍物时返回的现象。
- 折射是声波从一种介质进入另一种介质时速度改变，导致传播方向改变的现象。
- 衍射是声波绕过障碍物或通过小孔时发生的波前弯曲现象。
- 干涉是两个或多个声波相遇时，波峰和波谷相互叠加或抵消的现象。
4. 共振和共鸣：- 共振是指当外部激励的频率与系统的自然频率相匹配时，系统振动幅度达到最大。
- 共鸣是指在特定频率下，腔体或结构的振动增强的现象。
5. 声波的衰减：- 声波在传播过程中会因为介质的吸收、散射等原因逐渐减弱。
6. 声源和声场：- 声源是产生声波的物体或现象。
- 声场是指声波在空间中的分布情况。
7. 声级和分贝：- 声级是衡量声音强度的单位，常用分贝（dB）表示。
- 分贝是一个相对单位，用于描述声压或声强的相对变化。
8. 声学测量：- 包括声压、声强、声速、频率等的测量。
9. 声学材料：- 吸音材料、隔音材料、反射材料等，用于控制声波的传播。
10. 声学在建筑中的应用：- 建筑声学研究如何通过设计来控制室内的声学效果，包括声音的传播、吸收和反射。
11. 噪声控制：- 包括噪声的测量、评价和控制方法。
12. 超声波和次声波：- 超声波是频率高于人类听觉范围的声波，常用于医学成像和工业检测。
- 次声波是频率低于人类听觉范围的声波，可能由自然现象如地震或人为活动产生。
13. 声学在通信中的应用：- 包括声学在电话、无线电通信和声纳技术中的应用。
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，即入=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)声压一一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—-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“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。
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实际应用：音箱位置布设 1、先入为主： 2、低频补偿：
三、声功率和声强 单位时间内，穿过垂直于声波传播方向给定面积的声能通量为声功率（P 单位是W 单位时间内，穿过垂直于声波传播方向给定面积的声能通量为声功率（P）,单位是W ； 单位面积上的声功率为声强，以 表示，单位是W/m²（瓦／平方米）。 单位面积上的声功率为声强，以 I 表示，单位是W/m²（瓦／平方米）。 四、声级 人耳对声压和强度变化的敏感度与强度变化的绝对值不成正比，而与强度变化的对数 值成正比。 声压级增加10分贝，人们感到响度约增加一倍，声压级、声强级和声功率级的单位为 声压级增加10分贝，人们感到响度约增加一倍，声压级、声强级和声功率级的单位为 dB(分贝) dB(分贝) ; 1、声压级 P0为基准声压数值等于 P0为基准声压数值等于 也可写成 LP = 20 lg p + 94dB P为待求声压级的声压。
频率试听：频谱分析仪 信号发射器 频率试听：频谱分析仪-信号发射器 响度试听：频谱分析仪-信号发射器 响度试听：频谱分析仪 信号发射器
钢琴：1KHz 钢琴：1KHz增加5分贝（dB） ★响度变化和声音素材有关 音效：汽车 音效：汽车 增加
思考：单音与复音的提升和衰减； 思考：单音与复音的提升和衰减； 应用：人声和伴奏的提升和衰减； 应用：人声和伴奏的提升和衰减；
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 原音钢C\523.2Hz\1 原音钢 盛大钢琴C\523.2Hz\1 盛大钢琴 思考： 思考： 乐器的声音为什么不同， 乐器的声音为什么不同， 乐器与电子乐器的区别； 乐器与电子乐器的区别； 应用： 应用： 音响设备与使用目的选择 泛音实验：声音、软件、激励器、 泛音实验：声音、软件、激励器、频谱图
波阵面、声线、声波的反射、折射、衍射、驻波 波阵面、声线、声波的反射、折射、衍射、
人耳的几种效应\ 人耳的几种效应\
掩蔽效应、鸡尾酒会效应、哈斯效应 掩蔽效应、鸡尾酒会效应、
第一章 声音与人耳听觉特性
第一节 声音和声波 声音是由物体振动产生的，振动发声的物体— 声音是由物体振动产生的，振动发声的物体—声源。 声音可以通过固体、液体、气体等媒质传播。 在空气中，声源的振动会使周围的空气质点产生一定的疏密变化， 在空气中，声源的振动会使周围的空气质点产生一定的疏密变化， 并以一定的速度传播出去形成声波。 波演示
一、声压： 声压： 以P表示，单位是Pa，声压的大小是--将变化的声压瞬时值平方后求得的平均值。 表示，单位是Pa，声压的大小是--将变化的声压瞬时值平方后求得的平均值。 声压在作简谐变化（正弦、余弦）时，声压的有效值是 人耳刚好能听到的声压约为 人站在一米处大声说话，声压约为
0.05～ 0.05～0.1 Pa
音高\频率 唱名 音高 频率\唱名 键盘位置关系 频率 唱名\键盘位置关系
提琴C\523.2Hz \1
提琴C6\1KHz \і
试听： 试听：熟悉音程变化
频率发生器
乐器音调对比： 乐器音调对比：
钢琴：C5（523Hz） 钢琴：C6（1KHz） 提琴：C3（130Hz） 提琴：C6（1KHz）
要求： 要求：经常做听力训练
四、驻波： 驻波： 由两列振幅及频率相同的声波在同一直线上沿相反方向传播时叠加形成的波。
它表示各点都在作简谐振动，各点振动的频率相同，是原来波的频率。但各点振幅 随位置的不同而不同。 振幅：各处不等大，出现了波腹（振幅最大处）和波节（振幅最小处）。相邻波节 间距 λ/2。
第七节 人耳效应
一、掩蔽效应 其它声（噪声）的存在，使得人们对目标声音的听力降低。 其规律如下： 1、低频声易掩蔽高频声，而高频声不易掩蔽低频声。 2、掩蔽声的声压级越高，掩蔽能力越强，频带也越宽。 3、掩蔽声的频带越宽，对目标声掩蔽的频带越宽。 4、掩蔽声与目标声的频率越接近，掩蔽能力也越强。 5、频率相近的纯音容易掩蔽，但过于接近则会产生差拍，反而使掩蔽减弱。 二、哈斯效应 哈斯（Hass）发现人们不能分辨出某些延迟声的现象。 如果延迟声的声压级小于先导声，无论延迟声的来向如何，只要延迟声迟于 先导声17ms，就不会感到延迟声的存在。 当延迟声的方向接近先导声时，即使延迟30ms，也不会感到延迟声的存在。 当延迟时间达到25～50ms，延迟声才会被感觉到，但与先导声之间仍不能被分开。 当延迟时间超过50ms时，才会感到延迟声的存在。
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。 每个基音都有固有的频率和不同响度的泛音，借此可以区别其它具有相 同响度和音调的声音。声音波形各次谐波的比例和随时间的衰减大小决定 了各种声源的音色特征，其包络是每个周期波峰间的连线，包络的陡缓影 响声音强度的瞬态特性。
反 射
折 射
当波在传播过程中遇到障碍物或有孔的障板时,其传播方向绕过障碍物发生偏折弯曲传播 的现象,称为波的衍射，也称之为绕射。 频率越高越难产生衍射； 当障碍物的尺寸小于5λ时，声波会绕过障碍物； 当障碍物的尺寸为5λ～10λ时，一部分声波会绕过 障碍物； 当障碍物的尺寸接近30λ时，声波几乎完全会被障 碍物遮挡。 演示
声学基础知识
——
赵春阳 2009
声音的产生与传播人耳听觉特性\ 声音的产生与传播人耳听觉特性\
声音和声波、声压、声速、频率、周期、 声音和声波、声压、声速、频率、周期、泼长
声功率\声强\ 声功率\声强\声级 人耳的听觉范围\听力范围、 人耳的听觉范围\听力范围、声压级范围 声音的三要素\音高、响度、 声音的三要素\音高、响度、音色 声波的传播\ 声波的传播\
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。 听阀 痛阀
频率听觉范围实验:频谱分析仪 频谱分析仪
第四节 声音的三要素
声音的听觉心理主观感受主要有：音调、响度、音色等特性， 音调、响度、音色 音调 又称为声音“三要素”。 一、音调：音调也称音高，表示人耳对声音调子高低的主观感受，客观上 音调： 音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位 用赫兹(Hz)表示。 音调的变化与频率的关系是对数关系，频率每高一倍 一个倍频程）、音调 频率每高一倍(一个倍频程）、 频率每高一倍 一个倍频程）、音调 就高一个八度 八度。 就高一个八度。音调的单位是“美”，通常定义响度为40方的1kHz纯音的 音高为1000美，赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念的单位。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 音高\频率 唱名 音高 频率\唱名 键盘位置关系 频率 唱名\键盘位置关系 原音钢C\523.2Hz\1 原音钢 盛大钢琴C\523.2Hz\1 盛大钢琴
声音的音色色彩纷呈，变化万千，高保真(Hi-Fi)音响的目标就是要尽可能 准确地传输、还原重建原始声场的一切特征，使人们真实地感受到诸如声 源定位感、空间包围感、层次厚度感等各种临场听感的立体环绕声效果。
等响度： 等响度： 人耳的可听阀是一个类似“V”字形曲线，除中音外，对高音和低音都不 够 敏感，要感到同样响度，高音和低音需要较大的声压级。 例如，100Hz的30dB的声音和1kHz的10dB的声音在人耳听起来具有相同的响 度，这就是所谓的“等响度”。 人耳对3-5kHz声音最 敏感，幅度很小的声音 也能被人耳听到，而在 低频区(如小于800Hz)和 高频区(如大于5kHz)人 耳对声音的灵敏度要低 得多。 思考：响度大小与音调 思考： 应用： 应用：音乐的震撼与人 声的清晰
−12
10 −12 W / m 2
W
第三节 人耳的听觉范围
一、频率-听力范围：人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。 频率-听力范围： 20Hz～20KHz为可听声；低于20Hz为次声；高于20KHz为超声； 青年人1000Hz 、0dB--听阀；1000Hz 、120dB--痛阀。 二、声压级-听力范围： 声压级-听力范围： 其他频率可听声的听力阀和痛阀与1000Hz声音不同，低于1000Hz和高于 4000Hz的听阀都高于0dB，即人耳对它们的灵敏度较差；听阀曲线最低的 是3000～4000Hz的声音。
了解： 1、空气的湿度对声音传播的影响； 2、语言的方言与环境；
二、声速、频率、周期和波长： 声速、频率、周期和波长：
声波在一秒内传播的距离为声速，以C 声波在一秒内传播的距离为声速，以C表示，单位是 m/s （米／秒）； 常温（15度）时，C=340 常温（15度）时，C=340 m/s 。 声波在一秒内振动的次数为频率，以f 声波在一秒内振动的次数为频率，以f 表示，单位是 Hz；1KHz=1000Hz 。 Hz； 周期性振动完成一次振动所需的时间为周期，以T表示，单位是s 周期性振动完成一次振动所需的时间为周期，以T表示，单位是s（秒）。 频率和周期互为倒数 T=1/ f ； 声波每振动一次所走过的距离为波长，以 表示，单位是m 声波每振动一次所走过的距离为波长，以λ表示，单位是m（米） 声速、频率、波长之间的关系： 思考： 思考： 频率高的声音： 波长（ ）、声速（ 频率低的声音： 波长（ ）、声速（ ） ）
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 波阵面和声线： 波到达的各点所连成的面称为波阵面 波阵面。波阵面为平面的称平面波（如管子中的声波）， 波阵面 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： 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。 纵波： 纵波：质点的振动方向和波的传播方向相互平行,这种波称为纵波。 二、声波的反射和折射 声波和光波一样，反射时入射角等于反射角；折射时入射角 正弦与折射角正弦之比等于两媒质的声速比。 三、声波的衍射