声学基础_声级
声所有知识点总结
声所有知识点总结声学是研究声波的产生、传播、接收和效应的学科。
声波是由物质的振动所产生的机械波，具有频率、振幅等特征。
声学在物理学、工程学、医学等领域有着广泛的应用。
本文将对声学的相关知识点进行总结，包括声波的特性、声波的传播、声波的检测与应用等方面。
一、声波的特性1. 频率和振幅声波的频率指的是声波振动的次数，通常用赫兹（Hz）作为单位。
频率决定了声音的音高，频率越高的声波对应的声音音调越高。
振幅是声波振动的幅度，它决定了声音的大小。
2. 声速和声级声速是声波在某种介质中传播的速度，不同介质中的声速不同。
常见的声速为空气中的343米/秒。
声级是声音的强度的度量，它是以对数的形式表示的。
通常用分贝（dB）作为单位。
3. 声波的谐波声波可以分解为不同频率的谐波，在声音的音色和音质中起着重要的作用。
不同乐器所产生的声音，其谐波成分不同，这也是乐器音色不同的原因。
4. 声波的衍射和干涉声波会在物体表面发生衍射现象，产生不同的声音效果。
而声波在传播中会发生干涉现象，产生声音增强或减弱的效果。
二、声波的传播1. 声波的产生声波是由物质的振动所产生的机械波。
当物体振动时，会产生声波，声波通过空气、液体、固体等介质进行传播。
2. 声波的传播介质声波可以在气体、液体、固体等介质中传播，不同介质传播声波的特点也有所不同。
在固体中传播声波速度最快，因为固体的分子比液体和气体更接近。
3. 声波的反射、折射和衍射声波在遇到障碍物时会发生反射，声波在介质中传播时会发生折射，声波通过孔隙时会发生衍射。
这些现象是声波在传播中的重要特性。
4. 声波的吸收和传播损失声波在传播过程中会发生能量的损失，这是由于声波的吸收和传播损失所引起的。
吸收和传播损失会影响声音的清晰度和强度。
三、声波的检测与应用1. 声波的检测方法声波的检测方法有很多，包括声音的录制、声波的功率谱分析、声波的频谱分析等。
这些方法可以用于声波的研究和应用。
2. 声波的应用声波在通信、医学、地质、工程等领域有着广泛的应用。
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_声级
声学基础_声级1. 对数标度∙ 日常生活中声音强度的变化范围特别宽。
⁻ 以声功率为例，人们正常说话的声功率约为510W -，而强力火箭发射时的声功率高达910W ，两者相差1410数量级。
⁻ 以声压为例，对于1000Hz 纯音，人耳刚好能够感觉到的声压为5210Pa -⨯，称为“听阈声压”，人耳难以忍受的声压为20Pa ，称为“痛阈声压”，两者相差610数量级。
∙ 同时，人耳对声音的感觉不是与强度的绝对值成线性关系，而是与其对数近似成正比。
∙ 基于此，在声学中普通使用对数标度。
2. 分贝∙ 由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须先选定基准量（或称参考量），然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值被称为被量度量的“级”。
∙ 如果所取的对数是以10为底，则级的单位为贝尔(B)。
∙ 由于贝尔的单位过大，故常将1贝尔分为10档，每一档的单位称为分贝(decibel ，简写为dB)。
∙ 如果所取的对数是以 2.71828e =为底，则级的单位为奈培(Np)。
∙ 奈培与分贝的关系是：18.686Np dB =Tips ：▪ “分”(deci-) 指十分之一，个位是“贝”或“贝尔”（bel ，是为了纪念发明家亚历山大·格拉汉姆·贝尔，而以其名字进行命名的）。
▪ 在实际应用中，我们更多的使用“分贝”这个单位。
3. 声压级∙ 声压级常用p L 来表示，定义为：220010lg 20lgp p pL p p ==式中，p —被量度的声压的有效值； 0p —基准声压∙ 在空气中规定020p Pa μ= ，即为人耳刚好能够感觉到的声压。
Tips ：▪ 人耳能感受到的声压级变化范围为0~120dB 。
▪ 一般人耳对声音强弱的分辨能力约为0.5dB 。
▪ 使用声压传感器测量得到的是时域信号，声压幅值有正有负，而对数定义要求自变量取值必须为正，上述声压级计算时取声压有效值，而非瞬时声压值。
管道声学入门知识点总结
管道声学入门知识点总结一、管道声学基础知识1. 声波的基本概念声波是一种机械波，属于纵波。
声波的传播需要介质，它通过介质的震动来传播能量。
声波的基本特性包括频率、波长、声速等。
2. 声压、声强和声级声压是声波引起的介质内部的压力变化，单位为帕斯卡（Pa）。
声强是单位面积内传播的声波功率，单位为瓦特/平方米。
声级是声音的强度，以分贝（dB）为单位。
3. 管道声学基本原理管道中的声波传播是一种复杂的声学现象。
管道中的声波传播受到管道内部介质的影响，包括管道材质、形状、尺寸等因素的影响。
二、管道声学数学模型1. 管道声波方程管道中的声波传播符合一维波动方程，包括声波的时间和空间变化。
波动方程描述了声波在管道中的传播规律，是管道声学研究的基础数学模型。
2. 管道声学参数管道声学参数包括声阻抗、声导纳、声透射系数等。
这些参数用于描述管道中声波的传播特性，是管道声学研究的重要数学工具。
3. 声波的反射和透射管道中的声波在遇到管道的壁面时会发生反射和透射。
反射和透射的特性受到管道几何形状和材质的影响，是管道声学研究的重点内容。
三、管道声学实验方法1. 管道声学测量管道声学测量方法包括实验室测量和现场测量两种。
实验室测量通常采用声学测试仪器对管道中的声音进行测量和分析；现场测量通常采用声学传感器和数据采集系统对实际工程管道中声波进行测量。
2. 管道声学模拟管道声学模拟是一种通过计算机技术对管道中声波传播进行模拟和分析的方法。
通过建立管道声波传播的数学模型，可以对管道声学特性进行定量分析和预测。
3. 管道声学试验验证管道声学试验验证是一种通过实验来验证管道声学模型的方法。
通过对实际管道进行声学试验，可以验证管道声学模型的准确性和可靠性。
四、管道声学在工程应用中的意义1. 管道噪声控制石油化工、航空航天、交通运输等工程领域中，管道噪声是一个常见的问题。
通过管道声学研究，可以对管道进行噪声控制，减少对环境和人体健康的影响。
声级的名词解释
声级的名词解释声级（Sound Level）是用来描述声音强度的一种物理量，通常用分贝（dB）来表示。
声音的产生是由物体的振动引起的空气震动所引起的，人耳可以感知到这种震动并将其转化为声音。
声级是用来量化声音的相对大小的指标。
在很多场景中，声音的强度过大会对人耳造成伤害，而声音的强度过小则难以被听到。
为了能够准确地描述声音的大小，科学家们引入了声级这一概念。
在声级的定义中，一般取一定参考声强作为标准，这通常是人类耳朵能够刚好感知到的最弱声音，即听觉门槛，约为20微帕斯卡（μPa）。
声级值的计算方式是将所测得的声强与参考声强进行比较，利用声强的对数比值进行计算。
声级与声音强度之间的关系是对数关系，这是因为人类耳朵对于声音的感知是一种非线性的响应。
相比于线性关系，利用对数关系可以提供更宽广的动态范围，这样能够更好地适应不同场景下的声音变化。
例如，如果某个声音的强度是参考声强的10倍，那么对应的声级值就是10dB。
如果声音强度比参考声强增加了100倍，那么声级值就是20dB。
可以看出，每增加一个声级值，声音的强度就增加了10倍。
声级的广泛应用领域包括环境噪音控制、工业安全、音乐产业、建筑设计等。
在环境噪音控制中，通过测量不同区域的噪音水平，可以评估噪音对人类的健康和生活质量的影响。
在工业安全领域，声级的测量可以帮助工人评估他们受到的噪音暴露程度，并采取相应的措施来保护听力。
在音乐产业中，声级的使用可以量化音乐的音量，以便在演出或录制中进行控制和调整。
在建筑设计中，声级的考虑可以帮助设计师选择合适的建筑材料，以降低噪音对居住者的影响。
然而，声级的计算并不是简单的将声强转换为对数形式。
由于人耳的响应特性并非在所有频率范围内都相同，因此在计算声级时，还需要考虑声音的频率成分。
通常会对不同频带的声音进行加权处理，以反映人耳对于不同频带声音的不同敏感程度。
常见的声级加权曲线包括A、B和C曲线。
A曲线对应较低频率范围的声音感知敏感度，而C曲线适用于较高频率范围。
常见声学基础知识
常见声学基础知识
人耳能听到的频率范围:20HZ-20KHZ;最灵敏:3K-4K。
由声音引起的空气压强变化:声压，单位:P。
常用声压的相对(标准声压)大小来表示声音强弱:声压级，单位:dB。
声压级形象认识:
0—20 dB:微弱，自己呼吸声
20—40 dB:轻，手表摆动音
40—60 dB:一般，对话音
60—80 dB:响，演讲
80—100 dB:很响，机床
100—120 dB:震耳欲聋，汽车喇叭
120—140 dB:不能忍受，飞机发动机频段认识:
小于60HZ:超低音
60—200HZ:低音
200—1000:中音
1K—5K:中高音
5K以上:高音
语言的频段范围:130HZ-350HZ 歌声的频率范围:80HZ-11KHZ
描述声音的三个物理量:幅度，频率，相位声音三要素:响度(振幅)，音调(频率)，音色(谐波) 延时:5-35毫秒——感觉增加了响度
延时:35-50毫秒——能分辨，但感觉不到方向的差异延时:超过50毫秒——清晰的回声
室内:反射声和直达声程差17米——产生回声后排:前台主音箱和后台辅助音箱距离之差12米——感到声音来自后面
人耳能分辨:水平——5度到15度;垂直——60度。
在靠近声源处:直达声为主，混响声可忽略在远离声源处:混响声为主，直达声可忽略混响时间(停止发声起，声音降低60分贝时间): 房间越大，混响时间越长
吸音量越大，混响时间越短。
小房间:最佳混响时间1秒左右
大房间:最佳混响时间2-3秒。
第一声学基础-
第四节 人耳的听觉特性
一、掩蔽效应 二、双耳效应（方位感） 三、哈斯效应
2020/2/20
一、掩蔽效应
• 一个声音的听阈因另一声音的存在而提高 的现象，称为掩蔽效应
• 假设听清声音A的阈值为40dB，若同时又 听见声音B，这时由于B的影响使A的阈值 提高到52dB，即比原来高12dB。这个例子 中，B称为掩蔽声，A称为被掩蔽声。被掩 蔽声听阈提高的分贝数称为掩蔽量，即 12dB为掩蔽量，52dB称为掩蔽阈
• 常采用按对数方式分级的办法作为表示声 音大小的常用单位，这就是声压级、声强 级和声功率级
2020/2/20
级
级系数lg 参 测考 量值 值
2020/2/20
级：对数概念，无量纲单位，为表示方便，以dB为 单位
系数：用于扩大计算值的表示范围，对于力、长度 单位，取值为20 ，对于能量概念，取值为10
声波的产生
一、声波的产生与传播
点 声 源 的 传 播
2020/2/20
声音的传递
2020/2/20
二、频率、声速和波长
• 振动体每秒振动的次数称为频率，用符号f 表示，频率的单位是赫兹（Hz），简称赫 。
• 声波在传声介质中，每秒钟传播的距离称 为声波的传播速度，简称声速，用符号c表 示，单位是米/秒（m/s）
若n=2，则
L p总 L p 1l0 g 2L p3
2020/2/20
两个不等的声压级LP1和LP2（设 LP1≥LP2）叠加
L P 2 l0 g P 1 P 2 r P e 2 2 f 2 lP 0 g P r 1e 1 f l1 0 g P P 1 2 2 2 ( ) L P 1 1 l1 0 g 1 ( L P 1 0 1 L P 2 0 )
声学基础声压级
• 2、级的引入
• • • • (1)声压变化数值大 (2)人耳对声的感觉特性: 声压的变化范围：一百万倍 声强的变化范围：一百亿倍
•
用声压和声强计量很不方便。
• 人对声的感觉近似于声压的对数成正比。 • 由此引入“级”的概念。
二、声强级、声压级、声功率级及其叠加
1.声强级定义：
LI 10 lg
例题：求这八的声压级的总声压级。90、95、100、93、82、75、70、70(dB) 100、95----1.2=101.2、93---0.6=101.8、90---0.3=102.1、82---0=102.1
第2 篇
建筑声学
本篇主要内容： 1.建筑声学基本知识 2.室内声学原理 3.吸声材料与吸声结构 4.室内音质设计 5.燥声控制
第4章 建筑声学基本知识
• 本章主要内容：
1.声音的产生与传播
2.声音的计量与人的听觉特性
• 本章重点：
声音的计量与人的听觉特性
§ 10-1声音的产生与传播
一、声波 1.声波：机械振动由近及远的传 播，称为声波。 2、声波存在的两个条件： （1）声源：不断振动的物体 （2）传声介质：传播振动状态 的煤质 注: （1） 在空气中传播的声音 为空气 声。 在固体中传播的声音是固体 声。 人耳最终听到的是空气声。 （2）声波是纵波，传播方向和 振动方向相同。
W ห้องสมุดไป่ตู้ 4r 2
w/m2
对于平面波而言，声强与距离无关，在声场中声强是个定植。 在实际工程当中，指定方向的声强难以测定，通常是测出声压， 通过计算得出声强和声压。
3.声压p
• 定义：声波存在时的压强与无声波的压强间的差值。 单位是：帕斯卡（Pa） • 特点：1）任何一点的声压都是随时间而不断变化的； 2）某一段时间内瞬时声压的平均值称为有效声压； 3）每一瞬间的声压叫做瞬时声压； pm p 4）对于正弦波，有效声压为： 2 通常所说的声压，如果未加说明，即指有效声压。 4.声压与声强的关系： 在自由声场中：
声学中的声强与声级
声学中的声强与声级在我们生活的世界里，声音无处不在。
从清晨鸟儿的啼鸣到夜晚车辆的喧嚣，从悠扬的音乐到嘈杂的施工声，声音以各种形式和强度影响着我们的生活。
而在声学这一科学领域中，声强和声级是两个非常重要的概念，它们帮助我们理解和描述声音的特性和强度。
首先，让我们来了解一下声强。
声强，简单来说，就是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能量。
想象一下，声音就像一股流动的能量，而声强就是测量这股能量流动的速率。
声强的单位是瓦特每平方米（W/m²）。
如果把声音比作水流，那么声强就相当于单位时间内通过某一横截面的水量。
在实际情况中，声强的数值范围非常大。
比如，一个微弱的耳语产生的声强非常小，而一场摇滚音乐会或者飞机起飞时产生的声强则非常大。
为了更方便地处理和比较不同强度的声音，科学家们引入了声级的概念。
声级通常用分贝（dB）来表示。
分贝是一个相对的度量单位，它基于人类耳朵对声音的感知特性。
人类的耳朵对声音的敏感度并不是线性的，也就是说，声音强度增加一倍，我们感觉到的音量增加并不是等量的。
这就是为什么需要用分贝这样的对数单位来更准确地描述声音的强度变化。
具体来说，分贝的定义是基于参考声强 I₀。
通常，I₀被定义为10⁻¹² W/m²，这是人类耳朵能够听到的最微弱的声音的声强。
某一声音的声强为 I 时，其声级 L（以分贝为单位）可以通过以下公式计算：L ＝ 10 × log₁₀（I ／ I₀) 。
例如，如果一个声音的声强是 I₀的 10 倍，那么它的声级就是 10 ×log₁₀ 10 ＝ 10 × 1 ＝ 10 dB。
如果声强是 I₀的 100 倍，声级就是 10 ×log₁₀ 100 ＝ 10 × 2 ＝ 20 dB。
通过这种方式，我们可以用相对较小的数值来表示非常广泛的声音强度范围。
那么，声强和声级在实际中有哪些应用呢？在工业生产中，了解声强和声级对于控制噪声污染非常重要。
声学中的声强与声级
声学中的声强与声级当我们身处这个充满声音的世界时，你是否曾经思考过声音的本质是什么？声音的大小又是如何度量的？在声学领域中，声强和声级是两个非常重要的概念，它们帮助我们理解和描述声音的特性。
首先，让我们来了解一下声强。
声强，简单来说，就是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能量。
想象一下，声音就像一股水流，而声强就是这股水流的流量大小。
声强的单位是瓦特每平方米（W/m²）。
那么，声强是如何产生的呢？当物体振动时，会引起周围介质的振动，从而产生声波。
声波在介质中传播时，就携带了能量。
例如，当我们敲击鼓面时，鼓面的振动会推动周围的空气分子振动，形成声波并向外传播。
声强的大小与声源的功率、距离以及传播介质的特性等因素有关。
声源的功率越大，产生的声强通常就越大。
但有趣的是，声强会随着距离的增加而减弱。
这就好比一盏灯，离它越远，感受到的光线就越弱。
对于声音来说也是同样的道理。
然而，仅仅用声强来描述声音的大小并不太方便，因为人耳对声音的感知并不是与声强成线性关系的。
这就引入了声级的概念。
声级是一种基于人耳对声音的响应而制定的度量方式。
它使用对数标度来表示声音的强弱，单位是分贝（dB）。
为什么要用对数标度呢？这是因为人耳对声音强度的变化感知是对数形式的。
比如说，当声强增加 10 倍时，人耳感觉到的声音响度并不是增加10 倍，而是大约增加 2 倍。
所以，通过使用对数标度，能够更准确地反映出人耳对声音大小的感受。
那声级是怎么计算的呢？声级的计算公式通常基于参考声强。
我们通常将人耳能听到的最弱声音的声强（约为 10⁻¹² W/m²）作为参考声强。
如果实际声强为 I，那么声级 L 可以通过以下公式计算：L ＝ 10log₁₀（I ／ I₀)，其中 I₀就是参考声强。
不同的环境和场景有着不同的声级要求。
在图书馆这样需要安静的地方，声级通常较低，一般在 30 40 分贝左右。
声学基础资料
声学基础资料波长声波振动一次所传播的距离，用声波的速度除以声波的频率就可以计算出该频率声波的波长，声波的波长范围为17米至1．7厘米，在室内声学中，波长的计算对于声场的分析有着十分重要的意义，要充分重视波长的作用。
例如只有障碍物在尺寸大于一个声波波长的情况下，声波才会正常反射，否则绕射、散射等现象加重，声影区域变小，声学特性截然不同；再比如大于2倍波长的声场称为远场，小于2倍波长的声场称为近场，远场和近场的声场分布和声音传播规律存在很大的差异;此外在较小尺寸的房间内(与波长相比)，低音无法良好再现，这是因为低音的波长较长的缘故，故在一般家庭中，如果听音室容积不足够大，低音效果很难达到理想状态。
很多现场调音师都没有理会到音频与波长的关系，其实这是很重要的：音频及波长与声音的速度是有直接的关系。
在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声音速度为344m／s，而我接触国内的调音师，他们常用的声音速度是34Om／s，这个是在15摄氏度的温度时声音的速度，但大家最主要记得就是声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的，温度越低，空气里的分子密度就会增高，所以声音的速度就会下降，而如果在高海拔的地方做现场音响，因为空气压力减少，空气内的分子变得稀少，声音速度就会增加。
音频及波长与声音的关系是：波长=声音速度／频率；λ=v／f，如果假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长就是3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长就是34．4 cm，而一个20kHz的音频波长为1．7cm。
动态范围音响设备的最大声压级与可辨最小声压级之差。
设备的最大声压级受信号失真、过热或损坏等因素限制，故为系统所能发出的最大不失真声音。
声压级的下限取决于环境噪声、热噪声、电噪声等背景条件，故为可以听到的最小声音。
动态范围越大，强声音信号就越不会发生过荷失真，就可以保证强声音有足够的震撼力，表现雷电交加等大幅度强烈变化的声音效果时能益发逼真，与此同时，弱信号声音也不会被各种噪声淹没，使纤弱的细节表现得淋漓尽致。
声学基础培训.. 共84页
LI
10lg I I0
10
lg
W
4r
2
1 I0
10lgWW0
W0 I0
1
4r 2
10lg W W0
10lg 1
4r 2
LW
20lg r 11
Xu Feng
点声源
计算从距离r1传播到距离r2时 的声强级或声压级衰减量
L 10lg r2 r1
声传播规律
Xu Feng
面声源
面声源的定义 车间内声波透过避面向外传播，大型机器设备振动表面 连续点阵列 不相干性
声传播规律
Xu Feng
面声源
接收点在一个面声源内部时，噪声级为一个恒定的值，而在面 声源外部，随着距离的增加，传播特性将逐渐向点声源靠拢
气流产生声波：笛子，高压气流，喷气发动机 应用：扬声器、传声器
声学基础知识
Xu Feng
声波的描述
声压：由振动引起的介质压力在平均压力的基础上面变化的部分
一般定义： p(x,t)P 0si nt (k)x
其中：p为声压，单位是帕(Pa)，
在空气中研究的声压范围一般在10-5~106Pa之间
显然，媒质中任一点的声压都是随时间变化的，每一时刻 的声压称为瞬时声压，而某段时间内瞬时声压的均方根值 称为有效声压,
频率：通常噪声都是由多种频率组成，用 f 表示
f ：次声波<20Hz<可听声<20000Hz<超生波
波长、频率、声速的关系
c f
声学基础知识
Xu Feng
声波的描述
声能量：声波在声场中产生的总能量
声功率：声源单位时间辐射的声能量，用表示，单位为瓦。
第二章 声学基础 声波基础 级的概念及分贝的计算
• 声速c：声波在弹性媒质中的传播速度，单位： m/s。
一般计算，空气中声速可取c=340m/s。
•频率由声源的振动频率决定，与介质无关； •声速由媒质的弹性、密度及温度等因素决定， 与振动的特性无关。
• 对于球面声波来说声线是由声源点发出的 半径线。
柱面声波
• 波阵面为同轴圆柱面的声波称为柱面声波。 交通繁忙的公路上，汽车往往连成一条线 行驶，这些汽车可认为是线声源，所辐射 的噪声就是柱面波。
• 对于远场简谐柱面声波而言：振幅随径向 距离的增加而减少，与距离的平方根成反 比关系。
• 对于柱面声波而言声线是由线声源发出的 径向线。
（二）声波的描述与量度
1、频率和周期
位移：物体离开静止位置的距离。最大的位移叫振幅，振 幅的大小决定了声音的大小。 相位：在时刻t某一质点的振动状态。 频率f：一秒钟内媒质质点振动的次数，单位：赫兹(Hz)。 周期T：质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s）
频率和周期关系
2、波长和声速
第二节 级的概念与分贝的计算
现实生活中的声音强弱差异非常大，用声功率或 声压表示时，数量级差别很大，这样表示声波的 强弱很不方便。
例如：人通常的谈话声和火箭的噪声声功率相差 14个数量级
因此，一般采用对数标度衡量声压、声强和声功率的强弱， 相应的称为声压级、声强级、声功率级。
一、级的定义
• 声压级 声压级的定义是声压级Lp等于将待测声压的有效 值P与参考声压P0的比值取常用对数，再乘以20， 即： Lp=20lg(P / P0)
• 产生：物体（声源）的机械振动是产生声
声学基础知识(整理)
噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。
气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。
如空气压缩机、电风扇的噪声。
机械噪声由固体振动产生。
金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。
液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。
电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。
燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。
可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。
点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。
声频( f )声速( c )和波长( λ )λ= c / f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。
有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。
质点速度质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。
声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场有声波存在的区域称为声场。
声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。
自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。
在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。
消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。
扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。
声学中的声强与声级的计算
声学中的声强与声级的计算教案：声学中的声强与声级的计算引言：声学是研究声音的产生、传播、接收以及其在空间和时间中的变化规律的科学。
声音是一种在空气中的机械波，常常通过振动传递信息。
声音的强弱用声强来表示，而我们通常会用声级来描述。
第一节：声强的概念与计算声强是指单位面积上通过的声能，是声音的能量流密度。
在公式上，声强可以表示为I = P/A，其中P是声源所释放的功率，A是声源所在面积。
通过这个公式，我们可以计算出声强的数值。
第二节：声级的概念与计算声级是一种用以描述声音强度大小的单位。
与声强相比，声级给出了更直观的声音感受，更符合人类对声音的知觉。
声级的计算公式为L = 10log(I/I0)，其中I是声强，I0是参考声强。
在国际单位制中，参考声强I0定义为10^-12W/m^2。
通过这个公式，我们可以将声强转化为声级。
第三节：声强与声级的关系声强和声级之间是对数关系，在计算声级时，可以利用声强与参考声强之间的比值来计算。
具体来说，声级与声强的关系是L2 = L1 +10log(I2/I1)，其中L1和L2分别为声强I1和I2所对应的声级值。
通过这个关系，我们可以更方便地计算不同声强之间的声级差距。
第四节：实际问题中的应用声强和声级的概念和计算在实际问题中有广泛的应用。
例如，在工业噪声控制中，可以通过计算不同声源的声强和声级差别来确定噪声源的影响程度，从而采取相应的措施进行控制。
另外，在音乐表演和音响设备调节中，也可以利用声级的计算，来调整设备的音量，以达到预期的音效效果。
结语：声强和声级是声学中非常重要的概念，它们在声音的表达、传递和评价中发挥了重要的作用。
通过本教案的学习，我们可以更好地理解声音的强度和感受，以及如何进行准确的测量和计算。
同时，我们也可以将所学知识应用到实际中，解决与声音相关的问题。
希望大家能够通过学习，进一步提升对声学的理解和应用能力。
西北工业大学2024年硕士初试自命题大纲 809声学基础
题号：809
《声学基础》
考试大纲
考试内容
1.质点自由、阻尼、受迫振动的方程、解的运动学规律、能量特征；
2.质点稳态振动规律、隔振与拾振、振动控制及电声器件的基本原理与应用；
3.多自由度系统振动基本规律；弦的振动，棒纵振动及边界条件；行波与驻波（模态）解；
4.声波方程的建立，平面波、球面波与柱面波的行波解；
5.声学基本参量、声级、A声级、等效连续声级及其运算，倍频程与1/3倍频程分析；
6.声场中的能量关系，自由场和混响场中声功率与声级的关系；
7.质量作用定律，组合墙的隔声；
8.平面波反射、折射与透射；
9.声波导管理论、阻抗管及消声器基本原理；
10.室内驻波、室内混响及稳态声压级、吸声降噪量；
11.脉动球源、偶极子、活塞等典型声源的辐射、辐射阻抗。
声学基础_声级
作者：Miller
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3. 声压级
3.1 声压级定义
• 声压级常用 Lp 来表示，定义为：
⁻ 式中，
Lp
10 lg
p2 p02
20 lg
p p0
p —被量度的声压的有效值；
p0 —基准声压
• 在空气中规定 p0 20Pa，即为人耳刚好能够感觉到的声压。
Tips：
4.1 声强级定义
• 声强级常用 LI 来表示，定义为：
⁻ 式中，
I Lp 10 lg I0
I —被量度的声强；
I 0 —基准声强
• 在空气中规定 I0 1012W / m2，即为人耳刚好能够感觉到的声压。
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4. 声强级
4.2 声压级与声强级的关系
• 在一般情况下，L 的值很小，因此对于空气中的平面声波，一般可以 认为 LI Lp 。
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5. 声功率级
5.1 声功率级定义
• 声功率级常用 LW 来表示，定义为：
⁻ 式中，
W
LW
10 lg W0
W —被量度的声功率的平均值； W0 —基准声功率
• 显然，对于如此广阔的能量变化，直接使用声功率或声压的数值来表 示将很不方便。
• 同时，人耳对声音的感觉不是与强度的绝对值成线性关系，而是与其 对数近似成正比。
• 基于此，在声学中普通使用对数标度。
作者：Miller
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2. 分贝
2.1 分贝的定义
• 由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须先选定基准量（ 或称参考量），然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值 被称为被量度量的“级”。
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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声学基础_声级
1. 对数标度
∙ 日常生活中声音强度的变化范围特别宽。
⁻ 以声功率为例，人们正常说话的声功率约为5
10W -，而强力火箭发射时的声功
率高达9
10W ，两者相差1410数量级。
⁻ 以声压为例，对于1000Hz 纯音，人耳刚好能够感觉到的声压为5
210Pa -⨯，称
为“听阈声压”，人耳难以忍受的声压为20Pa ，称为“痛阈声压”，两者相
差6
10数量级。
∙ 同时，人耳对声音的感觉不是与强度的绝对值成线性关系，而是与其对数近似成正比。
∙ 基于此，在声学中普通使用对数标度。
2. 分贝
∙ 由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须先选定基准量（或称参考量），
然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值被称为被量度量的“级”。
∙ 如果所取的对数是以10为底，则级的单位为贝尔(B)。
∙ 由于贝尔的单位过大，故常将1贝尔分为10档，每一档的单位称为分贝(decibel ，简
写为dB)。
∙ 如果所取的对数是以 2.71828e =为底，则级的单位为奈培(Np)。
∙ 奈培与分贝的关系是：
18.686Np dB =
Tips ：
▪ “分”(deci-) 指十分之一，个位是“贝”或“贝尔”（bel ，是为了纪念发明家亚历山
大·格拉汉姆·贝尔，而以其名字进行命名的）。
▪ 在实际应用中，我们更多的使用“分贝”这个单位。
3. 声压级
∙ 声压级常用p L 来表示，定义为：
220010lg 20lg
p p p
L p p ==
式中，
p —被量度的声压的有效值； 0p —基准声压
∙ 在空气中规定020p Pa μ= ，即为人耳刚好能够感觉到的声压。
Tips ：
▪ 人耳能感受到的声压级变化范围为0~120dB 。
▪ 一般人耳对声音强弱的分辨能力约为0.5dB 。
▪ 使用声压传感器测量得到的是时域信号，声压幅值有正有负，而对数定义要求自变量
取值必须为正，上述声压级计算时取声压有效值，而非瞬时声压值。
4. 声强级
4.1 声强级的定义
∙ 声强级常用 I L 来表示，定义为：
010lg
p I L I =
式中，
W —被量度的声功率的平均值；
0W —基准声功率
∙ 在空气中规定 12010W W -= 。
4.2 声压级与声强级的关系
∙ 对于空气中的平面声波，声强为：
2p I c ρ=
∙ 此时，声强级为：
222220002200000400
10lg 10lg()/10lg()10lg 10lg 10lg I p p p
p p I p p p L I L L L I c p cI p cI c ρρρρ====+=+=+∆
∙ 在一个大气压下，38.9o
C 时空气的 400/c Pa s m ρ= ，此时I p L L =。
∙ 在一般情况下，L ∆的值很小，因此对于空气中的平面声波，一般可以认为I p L L =。
5. 声功率级
5.1 声功率级定义
∙ 声功率级常用 W L 来表示，定义为：
010lg
W W L W =
∙ 式中，
W —被量度的声功率的平均值；
0W —基准声功率 ∙ 在空气中规定12010W W -=。
5.2 声强级与声功率级的关系
∙ 考虑到声强与声功率的关系：
W I S =
∙ 有：
000001110lg
10lg()10lg()10lg I W W I W W L L S I S I W I S ====-
∙ 对于确定的声源，其声功率是不变的，但是空间各处的声压级和声强级是变化的。
∙ 由点声源发生的球面波，在离声源点r 处，球面面积为2
4S r π= ，有：
210lg(4)10lg 11
I W W L L r L r π=-=--
∙ 在自由声场中，距离增加一倍，声强级减小6dB 。
∙ 当声源旋转在刚性地面上时，声音只能向半空间辐射，半径为r 的半球面的面积为
22S r π=，则：
210lg(2)10lg 8
I W W L L r L r π=-=--
∙ 由此可见，当声功率不变时，声强以和距离的平方成反比的规律衰减。