第二章 第二节声学基本知识

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低频声 中频声 高频
声
音频声
超
声
4
二 描述声波的基本物理量
3.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。
c cT
f
f 1 T
5
二 描述声波的基本物理量
4.声速：振动在介质中传播的速度。 介质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密度；
a.声压级相加（公式法）
表示为声压级：
LpT
10lg
pT2 p02
10 lg 100.1Lp1
100.1Lp2
当n个声源时，
LpT
10 lg n 100.1Lpi i1

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a.声压级相加（查表、图法）：
令： Lp Lp1 Lp2
则：
Lp2 Lp1 Lp
第二章 声波的基本特性及其传播规律
一 、声波的形成
物体的振动是产生声音的根源。
声源： 我们把产生声音的振动物体称作声源。
1
一 、声波的形成
声波：这种向前推进着的空气振动称为声波。 声场：有声波传播的空间叫声场。 声音传播的实质：物体振动形式的传播。
2
一 、声波的形成
波的分类 根据媒质质点的振动方向与声波传播方向的关系
LpT 10 lg100.1LpB 100.1LpS
LpS 10 lg100.1LpT 100.1LpB
代入下式中：
LpT 10 lg 100.1Lp1 100.1Lp2 可得： LpT 10 lg 100.1Lp1 100.1Lp1 Lp
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a.声压级相加（查表P20 表2-3、图法表2-4）：
LpT 10 lg 100.1Lp1 100.1Lp1 Lp
2n
1 2n
)
f0
△f—带宽
11
12
3.声压和声压级：
空气压缩或膨胀
p (P P0 )
静态压强
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3.声压和声压级
a.瞬时声压p：某一瞬间的声压。
b.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。
pe
1 t p2 (t)dt t0
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3.声压和声压级：
pT2 p12 p22
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a.声压级相加（公式法）
由于：
p Lp 20 lg p0
p2 100.1Lp • p02
代入上式：
pT2 p12 p22 100.1Lp1 • p02 100.1Lp2 • p02 p02 (100.1Lp1 100.1Lp2 )
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闻
日常生活中声音的声压数据 (Pa)
阈声音种类
声压 声音种类
声压
(声压级)
（声压级）
正常人耳能听 到最弱声
2×10-5
（0）
织布车间
2 （100）
普通说话声 （1m远处）
2×10-2 柴油发动机、
20
（40） 球磨机
（120）
公共汽车内
0.2 （80）
喷气飞机起飞
200
痛
（140）
阈
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3.声压和声压级：
10
1.频程和频谱：
人耳可以听到的声音的频率 范围：20-20000Hz
b. 频程：
f1 f0
f2
下限 中心 上限
为方便起见，通常将宽广的音频变化范围 频率 频率 频率
划分为若干个较小的频段，称为频段或频程。
f2 2n f1
f0 f2 f1
f1—下限频率 f2—上限频率 f0—中心频率
f f2 f1 (
LpT Lp1 10 lg 110Байду номын сангаас0.1Lp '
令： L' 10 lg 1100.1Lp
LpT Lp1 L'
较大值
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a.声压级相加
LpT Lp1 L'
L' 10 lg 1100.1Lp
△Lp
28
b.级的相减
仪器测 的噪声
I P2
c
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4.声强和声强级：
b.声强级: 该声音的声强与基准声强的比值取以10为底 的对数再乘10，即：
LI
10lg
I I0
I0 1012 W m2
声强级单位：分贝。
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5.声功率和声功率级
a.声功率 W :
声源在单位时间内辐射的总能量，单位是瓦。
意义：
声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理量； 声功率可用于鉴定各种声源。
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b.声功率与声强的关系
I W S
球面辐射时：
W
I 4r 2
波阵面面积
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c.声功率级
LW
10 lg W W0
基准声功率
W0 1012W
声功率级单位：分贝。
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四、声压级的计算
a.声压级相加（公式法）(根据波动方程) 当n个声源互不干涉时：
pT2 p12 p22 ... pn2 当n=2时，
c. 声压级: 该声音的声压与基准声压的比值取以10为底 的对数再乘20，即：
Lp

20 lg
p p0
p0 2 105 pa
声压级单位：分贝
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2.声能密度
定义： 声场中单位体积介质所含有的声能量。
对于在自由空间内传播的平面声波而言：
D

pe2
0c2
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4.声强和声强级：
a.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 。
t—媒质温度 / ℃ 没有特别指明空气温度时，空气中c取 340 m/s
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三 声波的物理量度
1.频谱和频程 2.声能密度 3.声压与声压级 4. 声强与声强级 5. 声功率与声功率级
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1.频程和频谱：
a.频谱图： 以频率为横轴，以声压为纵轴，绘出的图叫声音 的频谱图。
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常见噪声的频谱图
表2-1 室温下声速近似值（m/s）
媒质 名称 声速
空气 水 混凝土 玻璃 铁 铅 软木 硬木 340 1372 3048 3653 5182 1219 3353 4267
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二 描述声波的基本物理量
声速会随环境的温度有一些变化。
在空气中声波的传播速度c与温度t 的关系： c = 331.4 + 0.61 t
（1）横波：质点的振动方向与声波传播方向相互垂直 （2）纵波：质点的振动方向与声波传播方向一致
横波
纵波（空气）
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二 描述声波的基本物理量
1.周期： 质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s） 2.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)
声音
定义
<20
20-20000