第七章声学基本理论及分析方法.

超声波：频率大于20000Hz；
次声波：频率小于20Hz。
第一节 声学的度量
声压
声强 声功率 声级
一、声压
声压：介质中有声波传播时的压力与无声波传播时的静 压力之间有一个差额，这一差额称为声压。声波是疏密波， 在稀疏区域的实际压力小于原静压力，声压为负；在稠密区 域，实际压力大于原静压力，声压为正。
pi pi 2 L pi 20lg 10lg( ) p0 p0
L pi
L pi
p0 ——听域声压（或称基准声压）， N / m2 。
N个声源的纵声压级 L p应为： L pi n n pi 2 p 2 L p 10lg( ) 10lg( ) 10lg(10 10 ) p0 i 1 p0 i 1 [例1] 有两个声源，其声压级分别为Lp1 98dB 和L p 2 95dB ， 求总声压级 L p。 L pi n 10 解：由式 L p 10lg(10 ) 得：
声功率等物理量的对应关系是声强级、声压级、声功 率级，彼此之间的关系见下表。
四、声级
声学量、级的关系表
名 声 声
称 强 压
听
10
12
域
w/ m
2
痛
域
可听范围比
1 : 1012 1 : 106 1 : 1012
1 w / m2 20 N / m 2 1
2 105 N / m 2
1012 w
I ——曲面上某点的声强 ， w / m 2。
四、声级
物理学家韦伯的大量实验发现，人耳对声音的感
觉（听觉）与客观物理量（声强、声压）之间并不是 线性关系，而近似于对数关系，即人的听觉随刺激量 的增大而逐渐趋于迟钝。为此，人们引出了一个成倍 比关系的对比量——声级,用以表达声音的强弱大小。
它是一个作相对比较的无量纲单位。与声强、声压、
第七章 声学基本理论及分析方法
噪声：一种人们不愿意听到的声音。事实上， 在深夜影响人们正常休息的音乐也是噪声。它是
震动频率在一定频率范围内的机械纵波，因此它
具有波的全部特性，如反射、折射和衍射等。研 究噪声的目的是：降噪。 声音的实质是波。 声波：能引起人听觉的波称为可闻声波，简 称声波，其频率范围是20～20000Hz；
12 2
2、声压级
声压级L p ：
p L p 20 lg p0
2 p N /m ； 式中： ——被测声音的声压，
p0——听域声压（或称基准声压），在
f 1000 Hz 时的听域声压 p0 2 105 N / m2
。
3、声功率级
声功率级Lw ：
w Lw 10 lg w0
w ； w ——被测声音的声功率， 式中： w0 ——基准音的声功率， w0 1012 w 。
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1 T 2 p t dt 知，声压是一定时间间隔内瞬时声压的 由式 p 0 T
p p p p p pi2 (i 1,2,3,, n)
2 1 2 2 2 3 2 n
n
任一声源的声压级为：
i 1
N / m2 ； 式中：pi ——第 i 个声源的声压，
pi 2 ( ) lg 1 ( ) 10 10 p0 10
2
5
强值对应的痛域声压为 20N / m 2 。
三、声功率
声功率：声源在单位时间内辐射出的声能量。它 和声强的关系是： s
w I ds
0
2 m S ——包围声源曲面的总面积， ； 式中：
w IS 平面波： 2 w 4r I 球面波： 当声源方在有反射的地面上，声源只能向半球 面空间辐射， 此时： w 2r 2 I
声压是随时间变化的，每秒钟内波动的次数往往较大，当 传到人耳时， 由于耳膜的惯性作用，辨别不出压力的变化。 声压一般是指有效声压，它是一定时间间隔内，瞬时声压的 均方根值，即：
1 T 2 p p t dt 0 T
N / m
2
式中： pt ——瞬时声压，N / m 2； T—— 时间间隔，s；
L p 10lg(10 10 ) 10lg(10 10 ) 99.8
n
i 1 L pi
98 10
95 10
若两声源的声压级均为95dB，则总的声压级 L p 为：
i 1
L 10 ) 98.01dB p 10lg(10
L p 2 92dB，其总的声 若两声源的声压级分别为 L p1 98dB， 压级为： 98 92 10 L 1010 ) 98.97dB p 10lg(10
第二节 声压级的合成与分解
有n各声源，各单一声源的声压分别为
p1 , p2 , p3 ,, pn ，对应的声压级分别为
Lp1 , Lp 2 , Lp3 ,, Lpn 。下面分别介绍声压的
合成与分解。
1、声压的合成
均方根值，由此可见，n个声源其声压的叠加应为几何叠加，即：
p
2
2 2 2 p12 p 2 p3 pn
二、声强
声强：在垂直与声波传播方向的单位面积上，单 位时间内通过的声能。当声强的数值小到一定程度 时，人耳就感觉不到了，该数值称为听域声强。国 际上统一规定，听域声强为 1012 w / m 2。随着声强的加 大，到人耳感到疼痛难忍时,该声强称为痛域声强， 其数值为1 w / m 2 。声强不易用一般仪器测得，而且声 音的最终判断者——听觉器官——也是按作用在人耳 鼓膜的压力大小来衡量的。因此用声压表示声音的 强弱更直观方便。好在声强和声压之间存在着一一 对应的关系，在自由平面波或球面波的情况下，在 传播方向上的声强为： p I c
3 kg / m p P c —声 速m / s。 式中： —有效声压， a ； —媒质密度， ；
二、声强
在声学中，将c 二者的乘积称为声特
性阻抗，在 0 0 C 和1个大气压力的空气中，
c 428.5N S / m 。因此，与听域声强值相
对应的听域声压为 2 10 N / m ，与痛域声
声 功 率 声 强 级 声 压 级 声功率级
w
0 0 0
dB dB dB
120 dB 120 dB 120 dB
1:121 1:121 1:121
1、声强级
声强级 LI ：
I LI 10lg I0
w / m 2； 式中：I ——被测声音的声强， 2 w / m 10 w / m 。 I 0 —— 听域声强， ，