声波的基本性质及传播规律
噪声控制考试复习资料
第一章绪论噪声的定义与分类第二章声波基本性质及传播规律概念声阻抗率:频率：一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz)。
波长：声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离叫做波长，或者说声源每振动一次，声波的传播距离声速：振动在媒质中传播的速度。
瞬时声压：某一瞬间的声压。
有效声压（pe）：在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。
声强:在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的声能量，称为声音的强度，简称为声强，单位是瓦每平方米。
声功率:声源在单位时间内辐射的总能量，单位是瓦。
声密度：声场中单位体积媒质所含有的声能量。
波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲面。
根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。
声线：常称为声射线，就是子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，声线就是代表波的传播方向且处处与波阵面垂直的直线。
波前：声波传播时处于最前沿的波阵面称为波前。
衍射：在声波传播过程中，遇到的障碍物或孔洞时，如果声波的波长比障碍物尺寸大得多，声波会绕过障碍物而使传播方向改变，这种现象称为声波的衍射。
散射：在声波传播过程中，遇到的障碍物表面较粗糙或者障碍物的大小与波长差不多，则当声波入射时，就产生各个方向的反射，这种现象称为散射。
简谐振动：（①物体在受到大小跟位移成正比，而方向恒相反的合外力作用下的运动，叫做简谐振动。
②物体的运动参量，随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动）简谐波：（简谐振动在空间传递时形成的波动即为简谐波，其波函数为正弦或余弦函数形式。
）声场：（声场是指传播声波的空间。
按声场的性质可以将声场分为：自由声场；扩散声场；半自由声场）自由声场：我们把可以忽略边界影响，由各向同性的均匀介质形成的声场称为自由声场，如消声室扩散声场（混响声场）：如果室内（某一块区域）各处的声压级几乎相等，声能密度也处处相等，那么这样的声场就叫做扩散声场（混响声场）。
半自由声场：在宽阔的广场上空，或者室内有一个面是全反射面，其余各面都是全吸声面，这样的空间称半自由声场声偶极子：幅值相同，相位相反，且靠近的两个点生源声源的指向性：声源发出的声波，在各个方向上的声压分布并不一定相同，这种随方向分布的不均匀性，称为声源的指向性。
流场中声波传播路径与衰减规律
流场中声波传播路径与衰减规律一、声波传播基础声波是一种机械波，通过介质中的分子或原子的振动传播。
在流体中，声波的传播路径和衰减规律受到多种因素的影响，包括介质的物理性质、温度、压力等。
了解声波在流场中的传播特性，对于声学工程、医学成像、海洋探测等领域具有重要意义。
1.1 声波的基本特性声波的传播速度依赖于介质的密度和弹性模量。
在理想流体中，声波的传播速度可以通过以下公式计算：\[ c = \sqrt{\frac{K}{\rho}} \]其中，\( c \) 是声速，\( K \) 是弹性模量，\( \rho \) 是介质的密度。
声波的频率和波长是其基本参数，频率决定了声波的音调，波长则影响其传播特性。
1.2 声波在流体中的传播在流体中，声波的传播路径受到流体流动的影响。
流体的流动可以是层流或湍流，不同的流动状态对声波的传播路径有不同的影响。
层流中声波的传播较为规则，而湍流中声波的传播路径则较为复杂，可能会发生散射和反射。
二、流场中声波传播路径流场中的声波传播路径受到流体流动特性和声源位置的影响。
流体的流动特性包括流速、流向、流态等，这些因素都会影响声波的传播路径。
2.1 流体流动对声波传播路径的影响流体的流动会改变声波的传播速度和方向。
在流体中，声波的传播速度会随着流速的变化而变化，这种现象称为多普勒效应。
多普勒效应会导致声波的频率和波长发生变化，从而影响声波的传播路径。
2.2 声源位置对声波传播路径的影响声源的位置也是影响声波传播路径的重要因素。
声源的位置决定了声波的初始传播方向和传播距离。
在流场中，声源的位置可能会随着流体的流动而发生变化，从而影响声波的传播路径。
2.3 声波在流场中的传播模型为了更好地理解声波在流场中的传播路径，可以建立声波传播的数学模型。
这些模型通常包括声波的传播方程、流体的流动方程等。
通过这些模型，可以模拟声波在流场中的传播过程，预测声波的传播路径。
三、声波在流场中的衰减规律声波在流场中的衰减规律是声学研究的重要内容。
声音的传播与共振声波在介质中的传播规律
声音的传播与共振声波在介质中的传播规律声音是一种机械波，通过介质的振动传播。
在介质中传播的过程中，声音会发生共振现象。
了解声音的传播与共振声波在介质中的传播规律，对于我们理解声音的特性以及应用具有重要意义。
一、声音的传播规律声音传播是通过介质中的粒子振动而实现的。
在固体、液体和气体中，声波的传播方式有所不同。
1. 固体中声音的传播规律在固体中，声波的传播速度相对较大，因为固体中粒子之间的作用力较强。
同时，固体中的颗粒相对较密集，使得声波的传播更为迅速。
2. 液体中声音的传播规律在液体中，声波的传播速度相对较小。
这是因为液体中粒子之间的作用力较弱，导致声波的传播速度较慢。
液体中的粒子间隔较大，所以声音在液体中的传播速度较困难。
3. 气体中声音的传播规律在气体中，声波传播速度比较慢。
气体分子之间的作用力较小，因此声波的传播速度较慢。
同时，气体的分子间距较大，导致声波的传播速度较缓慢。
二、共振现象在声音传播中的作用共振是指当外界震动频率与物体固有频率相同时，物体容易发生振动增幅的现象。
在声音传播中，共振现象也会发生，并产生重要的影响。
1. 共振与声音放大共振现象能够增强声音的响度。
当声波频率与物体固有频率相同时，声波会引起物体共振，进而使声音变得更响亮。
这就是为什么某些乐器在演奏时会产生悦耳动听的声音。
2. 共振与声音吸收共振现象也可以使得声音被吸收。
当声波频率与物体固有频率相同时，共振会发生在物体内部，导致物体吸收声能并减少声音的反射。
这在音频设备和隔音材料的设计中具有重要意义。
三、实际应用中的共振现象共振现象在实际应用中有着广泛的应用，以下为两个实际例子。
1. 共鸣箱共鸣箱是乐器制作中常用的技术。
通过共振现象，共鸣箱能够增强声音的音质和音量，使得乐器的表现力更加丰富。
2. 共振管共振管在声学研究中起到重要的作用。
通过调整共振管的长度，可以使得特定频率的声音在管内共振，实现声音的放大或滤除特定频段的功能。
声传播的基础知识
1
二、典型的声波传播形式
1. 平面波：波阵面为平面。 2. 波动方程为
2p 1 2p
3.
x2 c02 t2 0
4. 波动方程的指数解：
ppaej(tkx)
5. 平面波传播的特点：声压振幅与传播距离无 关。 （声场内声压值处处相等）
6.
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2
2、球面波：波阵面为球面。 波动方程为 ：
的，故声强沿传播方向也是不变的，处处相等。
•
对于球面波，其波阵面为球面，随传播半径
的增大而增大，故有：
I
w
4r 2
W——声源声功率。
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10
• （3）声压与声强的关系
在平面波和球面波的条件下，声强 与声压有如下关系：
I p2 0c0
0 ——空气的静态密度； c0——空气中的声速；
• 对于刚性壁面，半自由声场中任一
点的声压都是直达声和反射声的叠加。 当声源高度 h 远小于波长（低频声）， 或声程差（r1+r2）-r小于波长时，直达
声与反射声近似同相位，声波相干涉，
总声压是没有反射波时的两倍，声压级 增加6dB。
•
但在实际问题中满足理想声源以及
同相条件的声辐射很少，即实际声场中
• 描述指向性的参数有： • （1）指向性因数
Q
I ( )
I
I ( ) — 方向上的声强；
I —所有辐射方向上平均声强。
• （2）指向性指数 D()10 lgQ (dB)
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25
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26
• §1.2 户外声的传播 户外声传播的特点：在大气环境中发
散传播，受到气象、地形等条件的影响。 • 一、户外声传播的发散规律 • 1、点声源在自由场中的辐射
【学习】第2章声音的基本性质
p0 2
是声压的有效值(均方根值)
同样 Ue=U0/1.414
.
退出
定 义：
单位时间垂直于波的传播方向上单位面积所通过的
声能量, 称为声强 。
公 式： IW SP ec2 Ue2cPeUe
对点声源:
IW4r2(w/m2)
.
退出
三、声能密度 ε
定 义：
声场中媒质的单位体积内包含的声能量,称为声能密度
戴耳机, 中频段: 0.3 dB觉察变化 频率>40 dB, 且>1kHz, 觉察为0.3% <1kHz, 频率觉察为3Hz
.
退出
f>1400Hz时, 强度差起主要作用 f<1400Hz时, 时间差起主要作用
• 水平定位比垂直平面灵敏, 前后变化不太明显 • 双耳效应-两耳差别不大时不明显，无回声时易辨,
靠带通滤波器来实现
.
退出
ISO, IEC统一规范（测试仪器）
中心频率（Hz）：16，31.5, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k, 16k
带 宽: (11.2~22.4)
(355~710)
1/3 Octave 中心频率: 12.5, 16, 20
带 宽:
(14.1~17.8)
公 式： I Pe2
c
c 2
微元体积的声能量为: EV
理想媒质中平面声波的声场中,平均声能密度处处相等 波阵面:与传播方向垂直的包络面 点源:球面波 扬声柱(线源):柱面波 面源:平面波
.
退出
第二章 声音的基本性质及 其传播规律
第三节 声波的叠加
.
一般声压叠加：
n
pp1p2 pn pi i1
声波的基本性质及传播规律
f1 T 2
ω—角频率
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4
2.1 声波的产生及描述方法
2.1.2 描述声波的基本物理量
波 形 图
波长λ ：声波两个相邻同相位质点(两相邻密部或两个 相邻疏部)之间的距离叫做波长，或者说声源每振动 一次，声波的传播距离。单位：m。
声速c：声波在弹性媒质中的传播速度，单位：m/s。
播方向上单位面积的平均声能量。单位：W/m2 。
I
W S
wc0
式(2-17)
式2-15带入
I
pe2
0 c02
c0
pe2
0 c0
ue
pe 0c0
pe ue
0 c0ue2
声强是矢量，它的指向就是声传播的方向。 声压和声强都可以用来表示声音的大小。
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12
2.1 声波的产生及描述方法
10lg
p12
p22 ... p02
pn2
10lg
n
100.1Lpi
i 1
式(2-23)
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2.2 声波的叠加
上面的公式可以看出：某受声点在声源1和声源2的单 独影响下的声压级都是50dB ，则两个声源共同影响 的声压级不是100dB。
例1：某车间有5台机器，在车间中央点产生的声压级 分别为100dB、98dB、92dB、80dB、78dB，求车间 中央点的总声压级。
2.1.2 描述声波的基本物理量—声能量、声能密度
平面声波总能量
E平面
V0
pA2
0 c02
cos2 (t
kx)
式(2-13)
平面声场中任何位置上动能与位能的变化是同相位的；
波的性质和声音传播
声音的传播速度
声音传播速度与介质有关，在固体中传播最快，其次是液体，最后是气 体。
声音在真空中的传播速度是最快的，为343米/秒。
声音在不同介质中的传播速度不同，但都随着温度的升高而增大。
声音的传播速度还受到声源和接收器距离的影响，距离越远，传播速度 越慢。
声音的传播介质
固体：声音通过固 体传播时，速度较 快，能够传递更多 的信息
声波的应用
声音信号传输
声波在通信中的 应用，如电话、 广播和电视
声波在医学领域 的应用，如超声 波诊断和声波治 疗
声波在军事领域 的应用，如声呐 和声音武器
声波在环境监测 中的应用，如声 音传感器和噪声 控制
声音传感器
声波传感器是一种能够将声音信号 转换为电信号的装置，广泛应用于 声音检测、语音识别等领域。
波的性质和声音传播
汇报人：XX
波的性质 声音传播 声波的特性 声波的应用 声波的传播规律
波的性质
波动现象
波动现象的定义和分类 波动的基本特性：振动、传播和干涉 波动方程和波动速度 波动在声学、电磁学等领域的应用
波的分类
机械波：由物体振 动产生的，如声波、 水波
电磁波：由电磁场 变化产生，如无线 电波、光波
声波的干涉和衍射
干涉：当两个或多个 声波相遇时，它们会 相互叠加，形成加强 或减弱的现象，从而 影响声波的传播。
衍射：声波遇到障碍 物时，会绕过障碍物 继续传播的现象，这 是声波的波动性质所 决定的。
衍射现象在日常生 活中比较常见，比 如我们常说的回声 ，就是声波在传播 过程中遇到障碍物 后返回形成的现象 。
声波的传播规律
声波的反射和折射
声波遇到障碍物时会 发生反射，反射波与 入射波的传播，会发 生折射，折射角与入 射角和介质间的关系 有关
声波的基本性质及传播规律
声源
固体、液体、气体是声波传播的必要条件
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）
x A sin( 2ft )
位移 振幅 相位
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)。
I LI 10 lg I0
式(2-19a)
单位：分贝 (dB)； 12 2 I0：基准声强 I 0 10 W m
基准声压、基准声强为人耳刚能听到1000Hz纯音时的声压和声强。
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2.1 声波的产生及描述方法
2.1.2 描述声波的基本物理量—声压级、声强级
2 声波的基本性质及传播规律
1 2 3 4 5 6
声波的产生及描述方法
声波的叠加
声场的频率和噪声的频谱
声音的反射、透射和衍射 声波的辐射
声波在传播过程中的衰减
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2.1 声波的产生及描述方法
2.1.1 声波的产生
产生：物体（声源）的机械振动是产生声音的根源。 传播：声源周围存在弹性介质。
式(2-14) 式(2-15)
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2.1 声波的产生及描述方法
1.3.3 2.1.2 声功率、声强 描述声波的基本物理量—声功率、声强
声功率：声源在单位时间内辐射的声能量，单位：W。
意义：声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理量， 与测点离声源的距离以及外界条件无关。
平均声功率(平均声能量流)：单位时间内通过垂直于声传 播方向的面积S的平均声能量。
声波基本的基本性质及其传播规律
2.2.1 平面声波：
b.质点振动速度： 对于简谐振动而言：
ux U0 cos(t kx) U0 P0 / 0c
质点振动的速度振幅
px,t P0 cos(t kx)
结论：质点以振速进行振动，而这种振动过程 以声速c传播出去。
1平面声波：
c.声阻抗率：
4 、声强、声功率
（2）声强 在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面
积的声能量，称为声音的强度，简称为声强，
单位是瓦每平方米 。
I W cS c pe2
SS
0c
2.1.3声压级、声强级和声功率级
（1）级的概念：在声学中，把被量度量 与基准量的比值取以对数，这个对数值称 为被测量度的“级”。 级是一个无量纲量。 1 Np=8.686 dB
b.声线：是由线声源发出的径向线。
声波的类型
声波的类型
类型 平面声波 球面声波
柱面声波
波阵面
垂直于传播方 向的平面
以任何值为 半径的球面
声线
相互平行 的直线
由声源发出的 半径线
声源类型 平面声源
点声源
同轴圆柱面
线声源发出的 线声源 半径线
2.1.2 描述声波的基本物理量
2.1.2 描述声波的基本物理量
1、声波频率、波长和声速 （1）声波频率： 一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz)。
频率范围(Hz) <20
20-20000
>20000
声音次Βιβλιοθήκη <500 500-1000 >1000
超
低频声 中频声 高频
定义
声
音频声
声
（2）周期：
第二章 声波的基本性质及其传播规律
➢ 合成声波的声压幅值有一极大值和一极小值，前者 称为波腹，后者称为波节。当 =0，±2π， ±4π，…时，PT为极大值， PTmax=│P01+P02│；在 另外一些位置，当 =±π，±3π，±5π，…时， PT为极小值， PTmin=│P01-P02│。
这就要求
ωΔt－k Δx＝0
因为k ＝ω/c,
所以
c x t
编辑版pppt
13
➢ 也就是说，x0处t0时刻的声压经过Δt后传播到 x0+Δx处，整个声压波形以速度c沿x正方向传播。 声速c是波相位的传播速度，也是自由空间中声 能量的传播速度，而不是空气质点的振动速度u。
编辑版pppt
14
2. 质点的振动速度
第二章 声波的基本性质及其传播 规律
2.1 声波的产生及描述方法 2.1.1 声波的产生
➢ 声源：凡能产生声音的振动物体统称为声源。 ➢ 声源的振动就是物体（或质点）在其平衡位置附
近进行的往复运动。
编辑版pppt
1
➢ 声波的形成：当声源振动时，就会引起声源周围 弹性媒质—空气分子的振动。这些振动的分子又
编辑版pppt
22
➢ 力F作用在物体上所做的功率W＝Fu，u为物体的运动速度， 现在作用力F为声压p所引起，它作用在媒质中的一小块体积 ΔV上，如图2.5 所示， ΔV ＝SΔx，S为体积元的截面积，则 有F＝ p S，于是得到声压作用在ΔV上的瞬时声功率为
W＝S pu
由(2－7)和(2－9)式可知，声波作用时，声压p与质点振动速 度u都是交变的。一般情况，人耳对于声的感觉是一个平均 效应，听不出某一瞬时值，仪器测量的也是对一定时间的平 均值，所以取W的时间平均值为
第二章声波的基本性质及传播规律
• 声波的振幅很小
声压比介质的静压强小得多
线性声学理论
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声波的基本类型
• 根据声波传播时波阵面的形状不同可以将声波分 成平面声波、球面声波和柱面声波等类型。
• 相位是指在某一时刻某一质点的振动状态，包括 质点振动的位移大小和运动方向。
• 波阵面是指空间中在同一时刻由相位相同的各点 构成的轨迹曲面，波阵面垂直于波传播的方向。 平面波 是波阵面为平面的波， 球面波 是波阵面 为同心球面的波，而 柱面波 是波阵面为同轴柱面 的波。
3
描述声波的基本物理量
• 声场 存在声音的空间 • 声压 声场中声音产生的压强扰动
p (x, y, z,t) = p′(r,t) − p0
即扰动后的压强减去平衡压强（静压强） • 声压的大小反映了声波的强弱，声压的
单位是：Pa(帕) N/m2
4
有效声压
• 声压 就是介质受到扰动后所产生的压强 的微 小增量。存在声压的空间称为 声场 ，声场中某 一瞬时的声压称为 瞬时声压 ，在一定时间间隔
∫ I = 1
T
pudt
T0
I
=
peue
=
pe2
ρ0c
30
声波的叠加
• 假定几个声源同时存在，在声场某点处的声压分
别为 p1, p2 , p3,L pn ，则合成声场的瞬时声压 p
为
n
∑ p = p1 + p2 + p3 + L + pn = pi i =1
• 式中 pi 为第 i 列声波的瞬时声压。
• 点声源：当声源的几何尺寸比
声波波长小得多时，或者测量
点离开声源相当远时。
• 球面声波的声压为
02-第二章-声波的基本性质及其传播规律
第二章声波的基本性质及其传播规律在日常生活中存在各种各样的声音。
例如，人们的交谈声、汽车喇叭声、机器运转声、演奏乐器的乐声等等。
在所有各种声音中，凡是有人感到不需要的声音，对这些人来说，就是噪声。
简单地讲，噪声就是指不需要的声音。
为了对噪声进行测量、分析、研究和控制，需要了解声音的基本特性。
本章介绍声波的基本性质及其传播规律。
2. 1 声波的产生及描述方法2. 1. 1 声波的产生各种各样的声音都起始于物体的振动。
凡能产生声音的振动物体统称为声源。
从物体的形态来分，声源可分成固体声源、液体声源和气体声源等。
例如，锣鼓的敲击声、大海的波涛声和汽车的排气声都是常见的声源。
如果你用手指轻轻触及被敲击的鼓面，就能感觉到鼓膜的振动。
所谓声源的振动就是物体（或质点）在其平衡位置附近进行往复运动。
当声源振动时，就会引起声源周围空气分子的振动。
这些振动的分子又会使其周围的空气分子产生振动。
这样，声源产生的振动就以声波的形式向外传播。
声波不仅可以在空气中传播，也可以在液体和固体中传播。
但是，声波不能在真空中传播。
因为在真空中不存在能够产生振动的媒质。
根据传播媒质的不同，可以将声分成空气声、水声和固体（结构）声等类型。
在噪声控制工程中主要涉及空气媒质中的空气声。
在空气中，声波是一种纵波，这时媒质质点的振动方向是与声波的传播方向相一致。
与之对应，将质点振动方向与声波传播方向相互垂直的波称为横波。
在固体和液体中既可能存在纵波，也可能存在横波。
需要注意，声波是通过相邻质点间的动量传递来传播能量的。
而不是由物质的迁移来传播能量的。
例如，若向水池中投掷小石块，就会引起水面的起伏变化，一圈一圈地向外传播，但是水质点（或水中的飘浮物）只是在原位置处上下运动，并不向外移动。
2. 1. 2 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，依次向外传播（图2－1）。
图2－1 空气中的声波当某一部分空气变密时，这部分空气的压强P变得比平衡状态下的大气压强（静态压强）P0大；当某一部分的空气变疏时，这部分空气的压强P变得比静态大气压强P o小。
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.
声学与声波的传播性质
声学与声波的传播性质声学是研究声波的传播和相关现象的学科。
声波是机械波的一种，是由物质的振动引起的压缩和稀疏的波动。
声波具有许多独特的传播性质，这使得它在许多领域中都有广泛应用。
一、声波的传播速度声波在不同介质中的传播速度是不同的。
一般来说，声波在固体中传播的速度最快，液体次之，气体最慢。
这是因为固体分子间的相互作用力比较强，而气体分子之间相互作用力较弱。
二、声波的频率和振幅声波的频率是指波动在单位时间内所完成的周期数，单位是赫兹（Hz）。
频率越高，声音就越高音调。
人耳可以听到的频率范围大约在20 Hz到20,000 Hz之间。
振幅是指声波的振动幅度大小。
振幅越大，声音就越强。
三、声波的衰减声波在传播过程中会逐渐减弱，这种减弱称为衰减或衰减。
衰减的程度与声波传播介质的损耗有关。
例如，声波在空气中传播时会因空气分子的摩擦而逐渐衰减。
四、声音的反射和折射声波在遇到障碍物时会发生反射。
当声波撞击物体表面时，它会发生反弹，并在空间中传播出去。
这就是为什么我们能够听到回声的原因。
声波在从一种介质传播到另一种介质时还会发生折射。
折射是指当声波从一个介质进入另一个介质时，由于介质的密度和声速的变化而改变传播方向。
这种现象也可以解释声音在水中传播的原理。
五、声波的干涉和衍射声波还具有干涉和衍射的性质。
干涉是指两个波源发出的声波相遇并叠加时所产生的增强或减弱的现象。
衍射是指声波在遇到边缘或障碍物时弯曲和扩散的现象。
六、声波的共振当一个物体受到与其固有频率相同的声波的激励时，会发生共振现象。
共振可以使物体发生振动，甚至导致破坏。
这就是为什么在桥上行走时，我们应该避免与桥梁共振的原因。
七、声音的速度和方向感知声音传播的速度是有限的，这使得我们可以通过声音的到达时间来判断距离。
例如，当雷声延迟地到达我们的耳朵时，我们就知道雷击离我们很远。
此外，我们的耳朵还可以通过声音的强弱和到达的方向来感知声源的位置。
这是因为声音在到达左右耳朵的时间和强度上有微小的差异。
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垂直于传播 相互平行 方向的平面 的直线 以任何值为 由声源发出 半径的球面 的半径线 同轴圆柱面 线声源发出 的半径线
球面声波
点声源
p r, t
p pA
pA cos(t kr ) r
柱面声波
线声源
2 cos(t kr ) kr
2.3 描述声波的基本物理量
声压：压强的改变量(p′- p0)(Pa)
DI是指向性指数，
DI 10 lg R
Lp LW 20lg r 11 DI
r2 L 20 lg r1
2.7.2 点声源在半自由空间中的辐射
某一方向θ上的声压级计算
上次课内容回顾
声压和声压级、声强和声强级、声功率和声功率级
声压级的叠加
Lp 10lg(10
i 1
n
0.1Lpi
)(dB)
3 2 1 0
81dB、 72dB 、 78dB、81dB
0
5
10
15
分贝相加曲线
上次课内容回顾
声压级的相减
熟悉倍频程的 概念和划分
0.1Lp 2
Lp1 10lg(10
2.声波的基本性质及传播规律
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 声波的产生和传播 声波的类型 描述声波的基本物理量 声波的频率和噪声的频谱 声波的叠加（级的叠加） 声波的反射、折射和衍射 声源的辐射 声波在传播中的衰减
2.1 声波的产生和传播
声源振动
纵波和横波 声场
弹性媒介振动
Lp（dB）
f2 n 2 f1
Lp（dB） Lp（dB）
离散谱
f（Hz）
连续谱
f（Hz）
复合谱
f（Hz）
小
结
了解声波的产生和传播机理； 了解声波的类型；
掌握描述声波的相关物理量：声压和声压级、声强和
声强级、声功率和声功率级； 理解声音的频谱和倍频程； 重点掌握声压级的叠加运算。
2.7 声源的辐射
声源的指向性：声源发出的声波，在声源周围的不同方
向相同距离上声压级是不相同的。 指向性因数：在离点声源中心相同距离处，测量球面上 各点的声强，求得所有方向上的平均声强，将某一方向 上的声强与其相比就是该方向的指向性因数：
I 指向性因数R I
指向性指数DI 10 lg R
平均声功率：
平均声强：
W cS
2 pe I 0 c
2.3 描述声波的基本物理量
声强级
LI 10lg
400 LI LP 10lg (dB) 0 c
I (dB), I 0 1012W / m2 I0
声压级
p2 p Lp 10lg 2 20lg (dB), p0 2 105 Pa p0 p0
i 1
n
0.1Lpi
)(dB)
)( dB)
L p1 10 lg(10
0.1L p
10
0.1L p2
3 2 ΔL'/dB
1 0
0 5 ΔLp/dB
10
15
分贝相加曲线
分贝相加近似计算参考表
L1-L2（dB） 0 1 △L=10lg[1+10-0.1(L1-L2 )]（dB） 3 2.5
2
ur urA cos(t k1x)
1c1
p
ptA 2 2 c2 piA 2 c2 1c1
sin i sin t c1 c2
i
r
t
2c2
pt ptA cos(t k2 x) ut utA cos(t k2 x)
2
pi piA cos(t k1 x)
空气、固体、液体
声波
周期：振动一次所需要的时间（s） 频率：介质元单位时间内所完成振动的次数（Hz）
波长：两个相邻的同相位点之间的距离（m） 声速：声波在弹性介质中的传播速度（m/s）
2.2 声波的类型
类型
平面声波
波阵面
声线
声源类型
平面声源
相关方程
p( x, t ) p A cos(t kx) u x u A cos(t kx) u A p A / 0c
3 4
2.1
1.8 1.5
5
6 7 8 9 10
1.2
1.0 0.8 0.6 0.5 0.4
6 4 2 0 0
ΔLpS/dB
5
ΔLpB/dB
10
分贝相减曲线
分贝相减近似计算参考表
ΔLpB/dB
≥10 6~9 4~5
ΔLpS/dB
0 1 2
3
≤2
3
测量无效
2.5 声波的频率、频谱、倍频程
声波的频率和频谱 倍频程
声功率级
W LW 10lg (dB),W0 1012W W0
2.4 声波的叠加
1.相干声波 2.不相干声波
W W1 W 2 W n W i
i 1 n
p p
2 e
2 e1
pe 2
2
pen pei 2
2 i 1
n
级的叠加和相减
Lp 10lg(10
2.7.1 点声源在自由空间中的辐射
某一方向θ上的声压级计算
LI 10 lg 10 lg I W 1 W W0 1 10 lg( ) 10 lg( ) I0 4 r 2 20 lg r 11 2 W0 4 r
ui uiA cos(t k1x)
c 1c1 I rI r rp 2 2 2 Ii 2 c2 1c1
I
4 1c1 2 c2 I t 1c1 2 p 2 I i 2 c2 2c2 1c1
声波的衍射
0.1Lp
10
)(dB)
6 4 2 0
Lp=88dB, Lp1=85dB Lp2=?
0
5
ΔLpS/dB
ΔLpB/dB
10
2.6 声波的反射、透射、衍射
rp prA piA
rI I 1
2 c2 1c1 2 c2 1c1
pr prA cos(t k1x)
2 pA 1 E V0 2 0 c 2
2 V0 1 pA 2 2 2 E E E ( u p ) V cos (t kx) k p 0 0 声能量： 2 0 2 c 2 0 c 2
平 面 声 波
pe2 pA 平均声能密度： 2 , pe 0 c 2