第二章.声波-1

第二章.声波的基本性质及其传播规律

A 、 教学目的

1.声波的基本性质及其传播规律(C ：理解)

2.声波传播现象(B ：识记)

B 、教学重点

(1)声波的基本特性 ①声源；②波动；③声波的传播特性 (2)噪声的客观物理量度 ①声强、声压、声功率；②声强级、声压级、声功率级；③分贝相加、分贝相减、分贝平均；④频程和滤波器；⑤频谱和频谱分析；⑥噪声的掩蔽效应。

C 、教学难点

1、声波的传播特性、级、频谱、掩蔽效应的概念

2、声波传播的现象知识。

D 、教学用具

多媒体——幻灯片

E 、教学方法

讲授法、讨论法

F 、课时安排

4(6)课时

G 、教学过程

基本概念：

声源：凡能产生声音的振动物体。P7

纵波：媒质质点的振动方向与声波的传播方向相一致的声波。P7 横波：媒质质点的振动方向与声波的传播方向相互垂直的声波。P7

声压：声源振动、传递，会造成邻近空气压强的起伏变化，其压强的起伏变化量p ，即与静态压强的差p=(P-P o )。P8

频率：单位时间的振动次数，单位赫兹（Hz ）,1Hz=1s -1

。P8 振幅：振动波离开平衡处的最大位移。P10

波阵面：音波传播空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线。P10

平面声波：当波阵面是垂直于传播方向的一系列平面时的声波。一般远离声源的声波近似的看作为平面声波。P10

波前：声波传播时处于最前沿的波阵面。P10

波数：c k /ω=,其中ω——角频率，c ——声速。P10

声阻抗率：u p Z s /=，p ——声压；u ——质点振动速度；p11

点声源：当声波的几何尺寸比声波波长小得多时，或者测量点离开声源相当远时，则可以将声源看成为一个点，称为点声源。P12

线声源：当声波的几何尺寸相比声波波长不可忽略且声源形状可视为一条线时的声源。P32 面声源：当声波的几何尺寸相比声波波长不可忽略且声源形状可视为一个面域时的声源。P34 球面声波：在各向同性的均匀媒质中，从一个表面同步涨缩的点声源发出的声波，也就是在

以声源点为球心，以任何r 值为半径的球面上声波的相位相同。P12

柱面声波：波阵面是同轴圆柱面的声波，其声源一般可视为“线声源”。P12

声线：自声源发出的代表能量传播方向的直线。在各向同性的媒质中，声线就是波的传播方向且处处与波阵面垂直的直线。各向异性的媒质中，则有所区别。P13

声能量：声波在媒质中传播，一方面使媒质质点在平衡位置附近往复运动，产生动能，另一方面又使媒质产生了压缩和膨胀的疏密过程，使媒质具有形变的势能。两部分能量之和就是声扰动使媒质得到的声能量。P13

瞬时声强：声场中某点处，与质点速度方向垂直的单位面积上在单位时间内通过的声能，是一矢量。P14

声强：对于稳态声场，瞬时声强在一定时间T 内的平均值。P14

声功率：声源在单位时间内发射的总能量。或是单位时间内通过某一面积的声能。P14 干涉现象：在空间某些位置振动始终加强，在另一些位置振动始终减弱，此种现象即为干涉现象。P15

相干波：具有相同频率、相同振动方向和恒定相位差的声波称为相干波。P15 驻波：声压值P T 随空间不同位置有极大值和极小值分布的周期波。P15 驻波声场：驻波传播的空间声场。P15

频谱图：以频率f 为横轴，以声压p 为纵轴绘出的声音的频率谱线图。P16 基频：与振动周期相同正弦形式的频率。P16

谐波：频率等于基频的整数倍的正弦形式称为谐波。P16

谱密度：()f p f W ∆=/2，其中p ——声压，f ∆——某频率附近的带宽。P16

反射声波：当声波入射到两种媒质的界面时，一部分会经界面反射回原来的媒质中，即为反射声波。P17

透射声波：当声波入射到两种媒质的界面时，一部分会经界面进入另一种媒质中成为透射声波。P17

级：对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值称为被量度量的“级”。P22 声压级：()dB p p p

p L p 0

2

2lg

20lg 10==，其中：p ——被量度的声压有效值，p 0——基准声压。

P22

声强级：()dB I I L I 0lg

10=，其中：I ——被量度的声强，I 0——基准声强。P22

声功率级：()dB W W L W 0

lg 10=，其中：W ——被量度的声功率平均值，W 0——基准声功率。

P23

空气吸收：声波在空气中传播时，因空气的粘滞性和热传导，在压缩和膨胀过程中，使一部分声能转化为热能而耗损，称为空气吸收。P26

声屏障：当声源与接收点之间存在密实材料形成的障碍物时会产生显著的附加衰减，这样的障碍物称为声屏障。P28 2.1.声波的产生及描述方法

●声波的产生

噪声也是声音，其具备声音的一切属性，声学理论可直接引用。

声音形成的三要素：

a.声源

一切声音均由振动所引起，凡发出声音的振动体称为声源。声源可以是固体、液体或气体，可能还有等离子体。

但非所有振动源均为声源，例：慢慢招手无声。作为声源的物体振动，对其振动频率及振动能量是有一定要求的，正常人耳可听频范围为20~20KHz，低于20Hz为次声，高于20 KHz 为超声。

b.传播方法

所谓振动即指质点在其平衡位置附近的往复运动，要使声源振动能传播，形成声音，则要求传播介质是连续的且具有质量和弹性，可解释如下：

把介质划为一个个相连的体积元A、B、C、D……，声源的振动就是通过这连续的体积元传递出去的，由于体积元具有一定质量，故具有惯性力的使各体积元在回到平衡位置时能继续向另一侧运动，振动继续。由于体积元的弹性产生反抗拉伸或压缩的弹性力使其在平衡位置附近来回地振动。

∴在真空中，由于介质连续，弹性、质量等要求均不具备，故声音在真空中不传播。

介质连续、惯性和弹性是传播声音的必要条件。

应该注意，声音传播只是振动形式（振动能量）的传播，介质各质点本身在声波作用下并不传播，仅在其平衡位置附近来回地振动。（从分子统计观点看）

振动的传播≡波动

机械性振动的传播过程——机械性质的波动，称为声波。

声波波及的空间称为声场。

c.接收器（人耳）

噪声控制中主要是考虑噪声对人的影响及危害，故接收器主要指人耳。不波及人的声波不成其为噪声。

●描述声波的基本物理量

当声源振动时，其邻近的空气分子受到交替的压缩和扩张，形成疏密相间的状态，空气分子时疏时密，相应的大气压也变得时大时小。依次向外传播如下图所示。传播的速度是有限的。