声学基础
声学基础知识
声学基础知识声音，是我们生活中无处不在的一部分。
从清晨鸟儿的鸣叫，到城市道路上的车水马龙声，从悠扬的音乐旋律，到人们日常的交谈，声音以各种形式存在着，并对我们的生活产生着深远的影响。
那么，什么是声学呢？声学是研究声音的产生、传播、接收和效应的科学。
让我们一起走进声学的世界，了解一些声学的基础知识。
首先，我们来聊聊声音的产生。
声音的产生源于物体的振动。
当一个物体振动时，它会引起周围介质（比如空气）的振动，这种振动以波的形式向外传播，就形成了声音。
不同的物体振动方式和频率不同，产生的声音也就不同。
例如，琴弦的振动产生了美妙的音乐，而人的声带振动则产生了说话的声音。
那么声音是如何传播的呢？声音的传播需要介质。
在地球上，最常见的介质就是空气。
当声音在空气中传播时，其实就是空气分子在振动并依次传递能量。
声音在不同介质中的传播速度是不一样的。
比如，声音在固体中的传播速度通常比在液体和气体中快。
在 20 摄氏度的空气中，声音的传播速度约为 343 米每秒。
接下来谈谈声音的频率和波长。
频率指的是物体在单位时间内振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
而波长则是声音在一个周期内传播的距离。
频率和波长之间存在着密切的关系，它们的乘积等于声音的传播速度。
人耳能够听到的声音频率范围大约在 20Hz 到 20000Hz 之间。
低于 20Hz 的声音称为次声波，高于 20000Hz 的声音称为超声波。
次声波和超声波在生活中也有广泛的应用，比如次声波可以用于地震监测，超声波可以用于医疗诊断和清洗。
声音的强度也是声学中的一个重要概念。
声音的强度用分贝（dB）来表示。
日常生活中的环境声音强度各不相同，安静的图书馆可能只有 30dB 左右，而繁忙的交通路口可能会达到 80dB 以上。
长期处于高强度的噪音环境中会对人的听力造成损害，因此，控制噪音是非常重要的。
在声学中，还有一个重要的概念是声波的反射、折射和衍射。
当声波遇到障碍物时，会发生反射。
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。
公共基础知识声学基础知识概述
《声学基础知识概述》一、引言声学是一门研究声波的产生、传播、接收和效应的科学。
从我们日常的言语交流到音乐演奏，从医学超声诊断到建筑声学设计，从水下声呐探测到航空航天领域的噪声控制，声学无处不在。
它不仅在科学研究中具有重要地位，也在工程技术、医学、艺术等领域发挥着关键作用。
本文将对声学基础知识进行全面的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、声学的基本概念1. 声波的定义与性质声波是一种机械波，是由物体的振动产生的。
它通过介质（如空气、水、固体等）传播，引起介质分子的振动。
声波具有以下主要性质：（1）频率：指声波每秒振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
人耳能够听到的声音频率范围大约在 20Hz 到 20kHz 之间。
（2）波长：指声波在一个周期内传播的距离。
波长与频率和波速之间的关系为：波长=波速/频率。
（3）波速：声波在不同介质中的传播速度不同。
在空气中，声速约为 343 米/秒；在水中，声速约为 1480 米/秒；在固体中，声速则更高。
（4）振幅：表示声波的强度，即介质分子振动的幅度。
振幅越大，声音越响亮。
2. 声音的三要素声音的三要素是音调、响度和音色。
（1）音调：由声音的频率决定，频率越高，音调越高。
例如，女高音的音调比男低音高。
（2）响度：与声音的振幅和距离有关，振幅越大、距离越近，响度越大。
通常用分贝（dB）来表示声音的响度。
（3）音色：也称为音品，是由声音的波形决定的。
不同的发声体发出的声音具有不同的音色，这使得我们能够区分不同的乐器和人的声音。
3. 噪声与乐音噪声是指那些杂乱无章、令人厌烦的声音。
噪声的来源广泛，如交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声等。
噪声对人的身心健康会产生不良影响，如引起听力损伤、心理压力等。
乐音则是有规律、悦耳动听的声音，如音乐演奏中的声音。
三、声学的核心理论1. 波动方程波动方程是描述声波传播的基本方程。
对于一维情况，波动方程可以表示为：$\frac{\partial^{2}u}{\partialt^{2}}=c^{2}\frac{\partial^{2}u}{\partial x^{2}}$ 其中，$u$表示介质的位移，$t$表示时间，$x$表示空间坐标，$c$表示波速。
《声学基础》课件
声学与音乐学
声学研究为音乐学提供了 科学基础，有助于理解声 音在音乐中的产生、传播 和感知。
声学与医学
声学应用于医学领域，如 超声波成像、听力研究等， 为医学诊断与治疗提供了 重要工具。
结论
1 声音是什么？
声音是声波的感知，是人类与世界沟通的重要方式。
2 声学在生活中的应用
声学研究为我们提供了许多实用的应用，如语音识别、音乐欣赏、医学诊断等。
声波传播
1
声音的产生和传播方式
声音可以通过声源的振动产生，并在空气中以波的形式传播。了解声音传播的方 式对声学研究至关重要。
2
空气中声波传播的特性
空气中声波的传播速度、衰减和传播路径都受到温度、湿度和空气密度等因素的 影响。
3
物体表面反射和衍射
声波在物体表面上反射和衍射，这些现象会引起声音的反射、散射和聚焦。
《声学基础》PPT课件
# 声学基础 ## 概述 - 声波与声音的区别 - 声学基础概念 - 声学研究领域 ## 声波传播 - 声音的产生和传播方式 - 空气中声波传播的特性 - 物体表面反射和衍射 ## 声音特性 - 频率、波长及周期 - 振幅、声压和声强 - 速度和能量传播 ## 声学应用 - 声学与语音识别 - 声学与音乐学
3 声学的未来发展方向
随着科技的不断进步，声学研究将继续发展并为我们带来更多惊喜与可能。
声音特性
频率、波长及周期
声音的频率决定了它的音高； 波长和周期是描述声音波动特 征的声音的音量；声压和 声强是描述声音强度的指标。
速度和能量传播
声音传播速度的了解有助于研 究声音如何在空间中传递和传 播能量。
声学应用
声学与语音识别
声学在语音识别技术中发 挥着重要作用，帮助计算 机理解和转换人类的声音 信息。
声学基础知识
声学基础知识声学是研究声音的产生、传播和接收的学科，它是物理学的一个重要分支，也与工程学、心理学等学科密切相关。
声音是一种机械波，是由介质中分子的振动引起的。
在日常生活中，我们所接触的声音与我们的情绪、心理状态有很大关联，而在工业、医学、通信等领域，声学也扮演着重要的角色。
本文将从声音的产生、传播和接收三个方面介绍声学的基础知识。
一、声音的产生声音是由物体振动引起的，当物体振动产生的机械波传播到我们的耳朵时，我们才能感知到声音。
声音的产生主要有以下几种方式：1. 自由振动：当一个物体自由地振动时，会在周围介质中产生声音。
例如，乐器弦线振动时产生的声音。
2. 强迫振动：当一个物体被外力作用迫使振动时，也会产生声音。
例如，乐器的音箱被演奏者的手和腮帮振动时产生的声音。
3. 空气振动：当空气被物体振动时，会通过空气分子的碰撞传播声音。
例如，人的嗓子发出的声音就是通过空气的振动传播出去的。
二、声音的传播声音是通过介质传播的，常见的传播介质有空气、水和固体。
声音传播的速度与介质的性质相关，例如，在空气中，声音传播的速度约为每秒343米。
声音传播的基本过程可以分为以下几个步骤：1. 振动：声音是由物体的振动引起的，当物体振动时，会在介质中产生声波。
2. 压缩与稀疏：振动的物体使介质中的分子产生交替的压缩和稀疏，形成纵波传播。
3. 传播：声波以纵波的形式沿介质传播，当声波到达物体后，物体的分子也会被振动，进而再次产生声波。
4. 接收：当声波达到接收器（如耳朵），通过耳膜、骨骼、耳腔等组织，被转化为神经信号，我们才能感知到声音。
三、声音的接收声音的接收是指我们如何感知和理解传播过程中产生的声音信号。
人类具有复杂而精细的听觉系统，能够感知各种不同频率和振幅的声音。
1. 听觉器官：人类的听觉器官包括外耳、中耳和内耳。
外耳通过外耳道将声音引入中耳，中耳通过鼓膜和听小骨（听骨链）将声波传递给内耳。
内耳中的耳蜗含有感音神经，能够将声波转化为神经信号。
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。
音响技术第2章声学基础
我们以舞台上左右前后错开的各种乐器组成整个乐队. 他们演奏时, 到达听众耳际的声音可分为三类:
第二类为反射声.
第一类为直达声.
第三类为混响声.
与单声道重放声相比, 立体声具有一些显著的特点. 具有明显的方位感和分布感
用单声道放音时, 即使声源是一个乐队的演奏, 聆听者仍会明确地感到声音是从扬声器一个点发出的. 具有较高的清晰度
1.声压
声压的大小表示声波的强弱. 在一定时间内, 瞬时声压对时间取均方根值称为有效声压. 用电子仪表测量得到的通常是有效声压, 人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压. 声压的国际单位是“Pa”（帕）, 1 Pa＝1 N/m2, １大气压＝105 Pa. 声压与大气压相比是极其微弱的. 正常人能听到的最弱声音约为2×10-5 Pa, 称为参考声压, 用符号Pr表示.
掩蔽效应是指同一环境中的其它声音会使聆听者降低对某一声音的听力. 一个较强的声音往往会掩盖住一个较弱的声音, 特别是当这两个声音处于相同的频率范围时.
01
掩蔽效应在音响技术中得到应用. 如一些降噪系统就是利用掩蔽效应的原理设计的, 信噪比的概念及其指标要求也是根据掩蔽效应提出来的. 在数字音源中, 可利用掩蔽效应进行压缩编码.
01
正弦定理告诉我们: 改变左右两只扬声器的发声强度, 声像将定位在两只扬声器之间.
(2 - 3)
01
02
式中l表示两耳距离； θ表示声源与人头中心线的夹角, 称为平面入射角； c为声速. 设l=20 cm,
c＝340 m/s, 则
02
Δt≈0.62 sinθ (ms) (2 - 4)
两耳虽然相距不远, 但是, 由于头颅的阻隔作用, 使得从某方向传来的声音需要绕过头部才能到达离声源较远的一只耳朵中去. 在传播过程中, 其声压级会有一定程度的衰减, 使两侧耳壳处产生声级差.
声学基础知识解析
声学基础知识解析声学，作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
声波是一种机械波，是由固体、液体和气体中的物质震动引起的。
声学的研究对于我们日常生活和科学研究中都具有重要的意义。
本文将对声学的基础知识进行解析。
一、声的产生声音的产生是由物体的振动引起的。
当物体振动时，周围的空气分子也会跟随振动，形成一个机械波，即声波。
声波的频率越低，音调就越低，频率越高，音调就越高。
二、声的传播声波是通过介质传播的，大部分情况下是通过空气传播。
当我们发出声音时，声波会向四面八方传播，当声波到达一个物体时，它会撞击物体的表面，使表面振动，并且使介质内的分子也发生振动。
这种振动会一直传播下去，直到遇到障碍物或者被吸收。
三、声的特性声音具有以下几个基本特性：1. 音量：也称为声音的强度，是指声音的大小。
音量与声波的振幅有关，振幅越大，音量就越大。
2. 频率：也称为音调，是指声音振动的快慢。
频率与声波的周期有关，周期越短，频率就越高，音调就越高。
3. 声音色彩：是指声音的质地或音质，不同的乐器和人的声音都有独特的音色。
音色由声波的谐波分量决定。
四、声的吸收与反射当声波遇到物体时，它会发生吸收和反射。
当声波被吸收时，会转化为其他形式的能量，导致声音变弱或消失。
当声波被物体表面反射时，它会沿着其他方向传播，形成回声。
五、应用领域声学的研究在很多领域都有重要的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 音乐：声学研究有助于了解乐器的原理和声音产生的机制，帮助人们更好地演奏乐器和欣赏音乐。
2. 建筑与环境：声学研究在建筑和环境设计中发挥重要作用，可以帮助减少噪音污染，改善室内声学环境。
3. 通讯：声学研究在通讯技术中起着关键作用，例如手机和音频设备的设计。
4. 医学：声学在医学中的应用广泛，包括超声波成像、听力研究等。
结论声学作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
通过学习声学的基础知识，我们可以更好地理解声音的产生和传播原理，并且可以应用于音乐、建筑、通讯和医学等领域。
声学基础
声场中单位体积介质中声能，用D表示，单位为J/m3。
2.平均声能密度
声场中每一位置的声能密度随时间变化，取一个周期内的 平均值为平均声能密度 D 。
3. 声能密度计算公式
pe2 D 2 c
八、声强(*)
1.声强定义
单位时间通过垂直于声波传播方向的单位面积 的声能在一个振动周期内的平均值,用I表示。
振动方向
传播方向
力学原理：靠介质中的剪切应力传播振动。 存在介质: 固体
注：空气中只存在纵波。
三、声波种类 2. 按波振面分类 （1）概念
波振面：所有振动相位相同的点构成的面 （客观存在） 声 线：沿传播方向与波振面垂直或正交 的一系列直线（假想线）
波振面 声源 声线
三、声波种类
（2）声波按波振面分类 球面波：波振面为球面，点声源产生； 柱面波：波振面为柱面，线声源产生； 平面波：波振面为平面，平面声源产生； 注：当距离声源足够远时，所有声波均可
c c c E (纵波) (横波) (气体纵波)
其中：E —— 压伸（杨氏）弹性模量 G —— 切变弹性模量 B —— 体变弹性模量
G
B
ρ —— 介质质量密度
？问题
高空中空气密度与地面明显不同，那么， 高空与地面声速会有明显不同吗？
碳钢拉压弹性模量： E=2×1011帕(N/m2) 密度：7800kg/m3 钢材理论声速：5063m/s 空气的体变弹性模量：B＝1.42×105Pa 空气密度：1.29kg/m3 空气理论声速：332m/s
视为平面波。
四、声音的频率、波长、振幅
1.频率f： 单位Hz(1/秒)
人耳可听频率范围：20～20000Hz 次声波：低于20Hz 超声波：高于2000Hz
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。
声学基础文档
声学基础1. 声音的定义和特性声音是由物体振动产生的机械波在空气或其他介质中的传播所引起的感觉或听觉体验。
声音是一种能量，以波动的形式传播。
常见的声音特性有音调、音量和音色。
音调是指声音的频率特性，决定了声音的音高。
频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
音量是指声音的强度或响度。
音量的单位是分贝（dB），它是一个对数单位，用来量化声音的强弱。
音色是指声音的质地或特点，决定了声音的品质和区别。
每个声音都有独特的音色，这是由声音的频谱成分和谐波组成来决定的。
2. 声音的传播声音是通过物质媒介的振动传播的。
空气是最常见的媒介，但声音在其他媒介中也可以传播，如水、金属等。
当一个物体振动时，它会在周围的介质中产生一系列的压缩和稀疏波，称为机械波。
这些波通过分子的碰撞传播，沿着波的传播方向形成了波峰和波谷。
声音的传播速度取决于介质的性质和温度。
在空气中，声音的速度约为340米/秒。
声音传播的距离与时间之间的关系可以用声音的传播公式来描述：距离 = 速度 × 时间3. 声音的产生声音的产生是由物体的振动引起的。
当一个物体振动时，它会向周围传播机械波，并在空气中制造了声音。
一般来说，声音的振动是由物体的某种能源提供的。
常见的声音产生源包括乐器、人的声带、机械设备、风等。
在乐器中，不同的乐器通过不同的方式产生声音。
例如，钢琴通过击打弦和音板来发声，吹管乐器通过气流的振动来产生声音。
人的声带是声音的主要产生器。
当气流从肺部通过声门时，声带开始振动，产生声音。
人的口腔和鼻腔的共鸣器官会改变声音的音色，形成不同的语音和音调。
4. 声音的接收与听觉声音的接收是通过听觉器官进行的。
人类的听觉器官是耳朵，它包括外耳、中耳和内耳三部分。
外耳由耳廓和外耳道组成，它的作用是收集声音并将其传送到耳膜。
耳廓能够帮助我们感知声音的方向和位置。
中耳包括鼓膜和三个小骨头：锤骨、砧骨和镫骨。
当声音到达耳膜时，它使鼓膜振动，并通过传导链传递到内耳。
声学基础
感。也就是平时我们常说的房间的“声染色”。
四、人耳对声音的感知
哈斯效应
没有延时，感觉声音从两声源中间发出
延时5～30ms，感觉声音从超前一个声源发出，感觉不 到另一个声源的存在
延时30～50ms，能感觉两个声源的存在，但方向仍由 超前一个声源决定
延时50ms以上，感觉两个声源同时存在，方向由各个 声源决定，滞后声为回声
1倍频程的中心频率和截止频率
中心频率fm
下限频率f1
上限频率f2
63
125
44
89
89
177
250
500 1000 2000
177
354 708 1416
354
708 1416 2832
4000
8000
2832
5664
5664
11328
1/3倍频程的中心频率和截止频率 中心频率fm 下限频率f1 上限频率f2 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 56 71 89 112 141 178 224 282 355 447 562 71 89 112 141 178 224 282 355 447 563 708 中心频率fm 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 下限频率f1 上限频率f2 708 891 1122 1412 1778 2238 2817 3547 4465 5621 7077 892 1122 1413 1779 2240 2820 3550 4469 5626 7082 8916
反射
E0 ：总声能 Eγ：反射声能 Eα：吸收声能 Eτ：透射声能 透射
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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医学
大气地物球理和
生物 声学
大学地气震声学
生理学
听觉
心理 声学
通讯
音剧质声院室学内乐器乐律
音乐
2010/9/8
海洋学
水声 学
电工和 化工
工机程械
声声电工和声程超学噪声冲击振动
声学基础
建筑 工程
艺表术演
语言 心理学
次声学
¡ 研究次声的产生、传播、接收、作用试验检测的四种方法：次声、水声、
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B超-B Mode (Cross Sectional 2 Dimensional) Imaging
2010/9/8
医学B超
工作在自发自收状态的超声波探头在空间一条线上 移动过程中测量的反射脉冲波所成图像。
Mechanical real-time scanners used for B mode scanning: (a) rectilinear, (b) sector, (c) spinner, and (d) oscillating reflector.
绪论课的教学内容
¡ 声学的各个分支；
¡ 声学在地球物理学中的地位； ¡ 关于本课程教学：
™本课程主要教学内容 ™本课程教学方法 ™本课程教学中对同学的要求
目的：开放视野、激发兴趣
声学的各个分支和应用
¡ 什么是声学？
™声学的定义 ™声学的分支
¡ 声学的应用
™A超、B超、C超、彩超 ™地震和海啸 ™声呐 ™声发射及其应用
显衰减；
声波
¡ 频率在20Hz~20kHz之间的机械波。 ¡ 也称为可闻声波，即人的耳朵可以感觉到的弹性波。 ¡ 我们生活在声波的海洋之中。
超声波
¡ 频率在20kHz以上的机械波。人耳听不到，但个别 动物(例如狗、蝙蝠等)可以感受到超声波的存在。
¡ 超声波的特点： ™(1)频率高、波长短； ™(2)方向性强，易于成束；
λ =V f
™(3)容易反射;
™(4) 超声波在空气中的衰减很大，在流体介质中 的衰减较小，在固体中更小。
特超声
¡ 频率在十亿(109)Hz以上的弹性波。 ¡ 特超声弹性波显示粒子特性。 ¡ 特超声可应用于研究物质结构。
中国石油大学(北京)乔文孝
2
声学的分支
¡ 次声学 ¡ 水声学 ¡ 超声学 ¡ 语言声学和生理声学 ¡ 建筑声学和噪声控制 ¡ 声发射(Acoustic Emission) ¡…
¡ 弹性波动力学: 研究弹性波的产生和传播的 科学;主要研究固体介质中,尤其是研究地球 介质中弹性波的传播规律的学科；
¡ 在物理学上弹性波动力学属于声学范畴。
中国石油大学(北京)乔文孝
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按质点振动方向与波的传播方向划分声波
¡ 纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行 ¡ 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 ¡ 准纵波:质点的振动方向与波的传播方向接近于平行; ¡ 准横波：质点的振动方向与波的传播方向接近于垂直。 ¡ 在流体介质中一般只存在纵波； ¡ 在固体介质中一般存在纵波和横波； ¡ 在各向异性固体介质中一般存在准纵波和准横波。 ¡ “质点的振动方向”也称之为质点的偏振方向
中国石油大学(北京)乔文孝
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声发射现象广泛存在
¡ 海浪的涌动对海洋平台的作用会产生声发射 现象，通过声发射监测的方法可以评价其寿 命；
¡ 油田压裂过程也产生声发射现象、裂缝扩展 的监测有赖于对声发射现象的认识；
¡ 通过岩石声发射现象可以判断其最大受力； ¡ 地震的产生也属于声发射现象； ¡ 一般的疲劳断裂问题与声发射现象有关。
¡ 在高清晰度的黑白B超基础上，对反射脉冲回 波的到时和脉冲波主频的偏移进行成像，得 到多普勒彩色B超，简称彩超。
¡ 主要优点有：快速直观显示血流的二维平面 分布状态；能够显示血流的运行方向；有利 于辨别动脉和静脉，识别血管病变和非血管 病变，了解血流的性质、方向与速度，能对 血流的起源、宽度、长度、面积进行定量分 析。
彩超
中国石油大学(北京)乔文孝
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四维超声
¡ 不同时间进行的三维反射超声波检测。 ¡ 相当于定期进行“体检”
大功率超声治疗(HIFU)
¡ Frequency 1MHz ¡ Aperture 350mm ¡ Curvature Radius 250mm ¡ Focusing Intensity
¡ 胡德绥编著，弹性波动力学, 地质出版社， 北京, 1989年.
¡ 杜世通编，地震波动力学理论与方法, 中国 石油大学出版社, 东营, 2009年.
¡ 傅承义、陈运泰、祁贵仲著, 地球物理学基 础,科学出版社, 北京, 1991年.
学习如逆水行舟， 不进则退！
预祝大家学习进步！
中国石油大学(北京)乔文孝
声呐(Sonar)
¡ 声呐就是利用声波对水下目标进行探测和定 位的声波测量系统;
¡ 声呐采用了声波的定向辐射和定向接收技 术；
¡ 主动方式时其探测距离达到300公里，被动方 式时其探测距离达到600公里。
声呐(Sonar)
主动声呐：“边说边听”
被动声呐：“只听不说”
超声学
¡ 研究超声波的产生、传播、接收及其对物质 的作用效应；
凸阵B超
线阵B超
C超－三维超声波成像
工作在超声脉冲波自发 自收状态的超声波探头 在一个平面(或曲面)上 移动过程中测量得到脉 冲反射波，由反射脉冲 波的到达时间和幅度分 别画出的三维立体图像。
三维超声成像
印刷电路板超声C-扫描检测
50MHz超声C扫描成像
曲面体结构自动超声C-扫描检测
彩超(Color Doppler Ultrasound)
地震、放射性核素 ™预报和评价地震、海啸
¡ 1883年一个印尼火山口发出次声，绕地球一直 转了三圈多，历经108个小时，波速约为300米/ 秒。
地震波
¡ 在地球内部出现的弹性波叫作 地震波;
¡ 地震波主要包含纵波和横波; ¡ 纵波的传播速度大于横波的传
播速度; ¡ 地震波可以造成巨大灾害; ¡ 地震波可用于研究地球.
什么是声学
¡ 声波(弹性波、机械波)：机械振动在弹性媒质中的 传播；
¡ 声学：研究声波的产生、传播、接收、作用和处理 重现的学科；
嘴巴 耳机 扬声器 炸药爆炸
空气 水 固体 杆、管
耳朵 麦克风
DSP 计算机 各种专业大型软件 数字信号处理
基本概念
¡ 弹性波(机械波、声波)：机械振动在弹性介 质(尤指固体介质)中的传播
↑ ↓
Figure 10.2
→ ←
不同深度地层的弹性波波速
Figure 10.26
中国石油大学(北京)乔文孝
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利用地震波研究地球内部结构
海啸
¡ 海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下50km以 内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。
¡ 水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。 ¡ 在一次震动之后，震荡波在海面上不断扩展，传播很远。 ¡ 海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近
弹性波动力学 绪论
乔文孝
中国石油大学(北京)测井系
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主讲教师乔文孝教授简介
¡ 应用地球物理学科 教授、博士生导师 ¡ 中国声学学会理事； ¡ 中国声学学会检测声学分会和物理声学分会委员； ¡ 华东石油学院应用物理专业学士(1977级)； ¡ 南京大学声学专业硕士； ¡ 石油大学应用地球物理学博士； ¡ 讲授过的课程：大学物理学、超声测量、声波测井原理、弹
按频率划分的声波
¡ 次声波 ¡ 声波 ¡ 超声波 ¡ 特超声
次声波
¡ 频率低于20Hz(或16Hz)的机械波(10-6~20Hz) ¡ 特点：频率低，声速低，穿透能力强，衰减小，
传播距离大。 ¡ 海洋风暴、地震爆发等可产生次声波，井筒中的
压力脉冲波(传播速度只有每秒几十米)是次声波。 ¡ 次声波在空气中传播数万米甚至十万公里而无明
0
Amplitude (V)
发射脉冲波
透射脉冲波
-2 0
V=L t
50 100 150 200 250 300 350 400 450 Time (µS)
超声脉冲波反射法
V = 2d t
2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 12mm
-0.0002
0.0000
0.0002
0.0004 t (s)
0.0006
Love波）
中国石油大学(北京)乔文孝
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2010/9/8
本课程的教学
¡ 课堂教学与课下自修相结合，同学们可以对 教学方式提建议；
¡ 教：力图阐明物理概念和物理原理、理清研 究问题的思路；
¡ 讲课内容尽可能联系实际问题；
¡ 学：每课必到、抽查考勤； ¡ 上课集中精力、认真听讲、紧跟教师思路，
课下及时温习巩固和总结；
¡ 超声学的应用举例.
中国石油大学(北京)乔文孝
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声学探头
2010/9/8
超声测量系统
换能器(探头)： 声电信号转换装置
http://www.etalo ni /products.htm
超声脉冲波透射法
计算机
数字存储
示波器 2
超声波分析仪
声波在样品中的传播时间∆t
发射探头 样 品 接收探头
1000W/cm2 ¡ Focusing area
2∼3×8mm2
语言声学
¡ 研究语言的产生、合成和识别的学科。(研究 人类发声和语声以及对声音的感受);
¡ 例如，发音词典是一个语言合成的结果，“声 锁”是语言识别的成果;
¡ 语音情报分析(语音识别).