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第二章 声波的基本性质及其传播规律,声音的产生和传播声波的描述声波的传播特性声源的辐射,1,一、声音的产生和传播,声波：依靠介质质点的震动向外传播。（声能向前推进着的空气振动）声场：有声波传播的空间叫声场。声音传播的实质：是指物体振动形式的传播（声振动的传播）。,2,二、声波的描述,描述声波的基本物理量声音的物理量度,3,1、描述声波的基本物理量,周期（T）：质点振动每往复一次所需要的时间（s）。声波频率（f）：一秒钟内媒质质点振动的次数(Hz)。,4,1、描述声波的基本物理量,根据声波频率范围给出声音的定义,5,1、描述声波的基本物理量,波长：声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离（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。不是质点的速度，媒质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密 度，声速会随环境的温度有一些变化。,6,1、描述声波的基本物理量,21.1 时声速近似值（m/s）,空气,7,二、声波的描述,描述声波的基本物理量声音的物理量度,8,声压与声压级声强与声强级声功率与声功率级声能密度频程和频谱,2、声波的物理量度,声学基础知识-声波的描述,9,2、声波的物理量度,1）声压和声压级,静态压强,10,1）声压和声压级,瞬时声压（P）：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。,11,1）声压和声压级,日常生活中声音的声压数据(Pa),12,声压级:该声音的声压与参考声压的比值取以10为底的对数再乘20。,1）声压和声压级,声压级单位：分贝。,13,例1 声压级Lp增加20倍分贝，求声压的变化量。例2 当声压为原来声压的（a）加倍；（c）十倍；（b）减半；（d）十分之一 时分别求声压级的变化。例3 声压增加20%，求声压级Lp的变化量。,14,2）声强和声强级：,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。单位是瓦每平方米。,媒质特性阻抗,15,声强级:该声音的声强与参考声强的比值取以10为底的对数再乘10，即：,2）声强和声强级：,声强级单位：分贝。,16,声压级和声强级的关系：,17,3）声功率和声功率级,声功率: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。,声波的描述-声波的物理量度,18,声功率与声强的关系,球面辐射时：,波阵面面积,19,3）声功率和声功率级,声功率级单位：分贝。,声功率级 该声音的声功率与参考声功率的比值取以10为底的对数再乘10，即：,20,声功率级声压级(声强级)的关系：,21,例4 测得离点声源较远的5米处的声压级为75dB,求该声源的声功率W。例5 已知大功率小型鼓风机的声功率为140dB,设测点离鼓风机距离远大于声波波长，鼓风机可视为点声源，求离鼓风机分别为5m、10m和100m远处的声压级。,22,4）声能密度,定义：声场中单位体积媒质所含有的声能量。对于在自由空间内传播的平面声波而言：,23,5）频程和频谱：,频谱图：以频率为横轴，以声压为纵轴，绘出的图。,24,5）频程和频谱：,频程：为方便起见，通常将宽广的音频变化范围划分为若干个较小的频段，称为频段或频程。,25,声学基础知识,声音的产生和传播声波的描述声波的传播特性声源的辐射特性,26,三、声波的传播特性,声波的反射、透射、折射 声波在传播中的衰减,27,1、声波的反射、透射、折射,a,pi,pt,pr,29,1、声波的反射、透射、折射,a,声波的反射定律与折射定律入射声波、反射声波与折射声波的传播方向应该满足Snell定律：,a.反射定律：,b.折射定律：,30,