2 声学基础及其原理[13]
在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。
2.1声压级
将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。即：
L p =20lg o
e P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2?10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式（2.1）也可以写为：
L p =20lgp+94 （dB ） （2.2）
式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。
人耳的感觉特性，从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。
2.2 声强级：
为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即：
L I =10lg 0
I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：
L I =10lg I+120 （dB ） （2.4）
2.3声功率
可以用“级”来表示，即声功率L W ，为：
L W =10lg 0
W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为：
L W =10lg W +120 （dB ） （2.6）
由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得：
L p =L I =10lg ???????01I S W =10lg ??
??????S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得：
S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8）
这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。
声压级、声强级、声功率级的定义中，在后两者对数前面都好似乘以常数10，而声压级对数前面乘以常数为20，这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方，而对声压是平方的关系。如声压增加一倍，声压级和声强级增加6分贝，而声强增加一倍，声压级和声强级增加3分贝[5]。
对于一定的声源，其声功率级是不变的，而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。
专门的研究表明，人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的，人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来，采用响度级来定量的描述这种关系，它是以1000Hz 纯音作为基准，对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的，
它的定义是以频率为1000Hz的纯音的声压级作为其响度级。也就是说，对于1000Hz的纯音，它的响度级就是这个声音的声压级，对频率不是1000Hz的纯音，则用1000Hz纯音与这一待定的纯音进行试听比较，调节1000Hz纯音的声压级，使它和待定的纯音一样响，这时1000Hz纯音的声压级就被定义为这一纯音的响度。响度级记为L N，单位是方（phon）。对各个频率的声音都做这样的试听比较，把听起来同样响度的个相应声压级按频率连成一条条曲线，这些曲线就称为等响曲线。如图2.1：
图2.1 等响曲线
Fig.2.1 the surve of equal sound
由等响曲线可以得出各个频率的声音在不同的声压级时人们主观感觉出的响度级是多少。从频率上看，人耳能听到的声音在20-20000Hz的频率范围内，低于20Hz的叫次声，高于20000Hz的叫超声。另一方面，即使在20-20000Hz 的声频范围内也不是任意大小的声音都能被人耳所听到，在图 2.1中的最下面的一根虚曲线表示人耳刚刚能听到的声音的强弱，其响度级为零方，低于这根曲线的声音人耳是听不到的；图上最上边的曲线是痛觉的界限超过此曲线的声音人耳是听不到的，感觉到的是痛觉。从曲线中可以看出，人耳能感觉为声音的声音的声能量范围达到1012倍，相当于120分贝的变化范围。
响度级也是一种对数标度的单位，不同响度级的声音不能直接进行比较。声音想的程度叫做响度使它能与正常听力对声音倾向的主观感受量成正比，也就是说响度加倍时，声音听起来也家倍的响。
由等响曲线可以看出，人耳对于高频声音，特别是对于1000-5000Hz的
声音比较敏感，而对于低频声音，特别是100Hz以下的可听声不敏感。即声压级相同的声音由于频率不同所产生的主观感觉不一样。为了使声音的客观量度和人耳听觉主观感受取得一致，在测量声音的仪器上都装置了对频率的计权网络，即加上一个滤波器，对所接到的声音按频带设一定的衰减来模拟人耳的听觉特性，一般这种计权网络有A、B、C三种，用计权网络测得的结果叫做声级，范围分贝后必须写出所用的计权网络的标志，即dA、dB、dC，相应的A计权声压级记做L Pa，简称A声级。A、B、C、D的计权曲线如图2.2：
图2.2 计权网络响应特性
Fig.2 charitics of effect
2.4 计权响应与频率的关系
对声级计电性能要求从20-20000Hz有平直的频率响应，计权网络A、B、C的频率响应特性，是按IEC规定选取接近人耳对声音频率响应的几条等响曲线设计的。A计权网络频响曲线相当于40方的等响曲线的倒置曲线。经过多年的实践和研究表明，用A计权网络测得的声级与由宽频率范围噪声引起的烦恼和对听力危害程度的相关性较好，而且用单一声级测量又比较方便，因此近年来测量一般宽频率噪声时，多用A计权网络。使用声级计时，必须防止过载，以免读出的数据不可靠，为此，有的声级计有过载指示灯。
表2.1给出了A计权响应的具体数值。
表2.1 A 计权响应与频率的关系（按1/3倍频程中心频率）
Tab.2.1 relation between frequence and effect
频率（Hz ） A 计权响应（dB ） 频率（Hz ） A 计权响应（dB ）
20 -50.5 630 -1.9
25 -44.7 800 -0.8
31.5 -39.4 1000 0
40 -34.6 1250 +0.6
50 -30.2 1600 +1.0
63 -26.2 2000 +1.2
80 -22.5 2500 +1.3
100 -19.1 3150 +1.2
125 -16.1 4000 +1.0
160 -13.4 5000 +0.5
200 -10.9 6300 -0.1
250 -8.6 8000 -1.1
315 -6.6 10000 -2.5
400 -4.8 12500 -4.3 500 -3.2 16000 -6.6
由噪声的个频率的声压级L p i 和对应频率的A 计权修正值?Ai L ，可得出此声音的A 计权声级：
()??
????=∑=?+?n i L L A A i pi L 11.010lg 10 （dB A ） （2.9） 2.5 消声器
消声器是一种允许气流通过而能使透过声音得到降低的装置。
2.5.1评价消声器性能时，应综合的考虑声学，空气动力学性能和结构等要求，
归纳起来，有三个基本条件：
2.5.1.1 足够的消声量，尤其在噪声突出的频带范围内有良好的消声性能；
2.5.1.2 良好的空气动力性能，要求阻力损失越小越好，基本上不降低风量，保证气流畅通；
2.5.1.3 空间位置合理，构造简单，便于制作安装，且能保持长期稳定性。
2.5.2 评价消声器声学性能时，常用的有4个评价量：
2.5.2.1 插入损失：指装置消声器前后，气流通过管道某一测点位置的声压级差。这一方法比较简便，并能直观的反映消声器的实际使用效果。
2.5.2.2 声压级差：又称末端声压级差或噪声降低量，指消声器进口和出口端的平均声压级差。这一方法常用于已安装好消声器的管道内的测量。
2.5.2.3 轴向声衰减：指消声器通道内沿着轴向的声级变化，通常以每米的声衰减量来表示这一方法只适用于声学材料在较长管道内连续而均匀分布的直通管道消声器。
2.5.2.4 传声损失：系指消声器进口端输入声功率与消声器出口端书声功率之比，取以1为底的对数并乘以10，或者是两端声功率级之差，即L W 1—L W 2。
声功率通常可通过测试两端的平均声压级1P L 和2P L 来确定。设S 1和S 2分别为
进口和出口端消声通道的截面积，因此有：
111lg 10S L L P W +=
222lg 10S L L P W += （2.10）
测量时应没有末端反射影响。上述的几种测量方法，都会由于管道末端干涉的影响而使测得结果即使对同一种消声器也有很大的差别。
2.5.3 消声器的设计程序可分成五个步骤：
2.5.
3.1 对噪声源做声频谱分析，通常可测定63-8 000Hz 频率段范围内1倍频程的八个频带声压级和A 计权声级。如果噪声成分中有明显的夹叫声，则需做1/3倍频程或更窄的频带分析。
2.5.
3.2 根据对噪声源的调查机器使用上的要求，决定控制噪声的标准，采用有关控制措施后应该符合这一标准要求。过高，则增加成本，消声器体积增大或者使措施复杂；过低，则达不到足以保护环境的目的。有时，环境噪
声和他不利条件的影响（如控制范围内有多个噪声源的干扰等），也是考虑确定消声其
器必须达到的消声量的因素。
2.5.
3.3 计算消声器所需要的消声量△L ，对不同的频带消声量要求是不相同的，应分别进行计算：
△L=L P —△L d —L A （2.11）
式中：L P 为声源每一频带的声压级，分贝；△L d 为当无消声措施时，从声源至控制点经自然衰减所降低的声压级，分贝；L A 为控制点允许声压级，分贝。
2.5.
3.4 由各频带所需要的消声量△L 来选择不同类型的消声器，如阻性、抗性或其他类型。在选取消声器类型时，应该作方案比较并作综合平衡后确定。
2.5.
3.5 检验实际消声效果，看是否达到预期要求，否则需修改原设计方案作出补救措施。
2.5.4 管道消声器主要有以下几种：
2.5.4.1阻性消声器
声波在衬贴吸声材料的直管道中的传播时，吸声材料将消耗声波的能量，从而可达到将噪效果。材料的消声性能类似：当声波通过衬贴吸声材料的管道于电路中的电阻耗损电功率，故得其名。
在一个管壁衬贴吸声材料的均匀截面管道中，当管道中传播声波的波长比管道截面尺寸大（对截面为长方形管道，其中a 为最大的一边2a >
λ，对半径为a 的圆管道，a 3.0>λ）
，则管道中的声波为平面波，由于管道壁的吸声作用，声波的声能将随着在管道中传播而衰减。对于管道中被激发的高次波，则经过多次反射后声能很快便衰减掉。当衬贴材料的吸声系数不太高的时候，由声波导理论可得到平面波沿管道轴线传播的声压表示为： )cos(20kx t x S L
e p p -??-=ωσ （2.12）
式中，0p 为x =0处的声压幅值；L 为管道横截面的有效周长；S 为管道的
有效截面积；σ为管道的衬贴材料声导纳比的实数部分，设管道壁的声阻抗率为r+jx ，则有： 22x r r c
+=ρσ (2.13） 声强的幅值为： x S L
x e I I ?-=σ0
从而可以推导出声波经管长为l 时的轴向衰减量， l S
L I I L A σ34.4lg 1010== （dB ） （2.14） 式中：1I 为衬贴吸声材料管道中长为l 处的声强；0I 为x=0处的声强。
可见消声器的传声损失与吸声材料的声学性能、气流通道周长、断面面积以及管道长度等因素有关。材料的吸声系数（σ适当地大）和气流通道周长与通道面积之比越大，管道越长，则L A 就越大。可见，同样大小截面的管道，L/S 比值以长方形为最佳，方形次之，圆形最小。为此，对截面较大的管道常在管道纵向插入几片消声片（片长沿管轴），竟它们分隔成多个通道以增加周长和减小截面积，消声量可明显提高。有时，为了改善低频的消声效果，吸声片可制作得厚一些，但这会导致体积增大，阻力系数也相应增加。可见消声器动力特性和消声结构形式有密切关系，在设计时，需要综合地按实际情况考虑各种因素。需要说明的是，（2.12 ）式是假定管道内传播是平面声波，且管内衬贴吸声材料的吸声系数不太高的情况下得出的，但由此得出的声衰减与几个参量的关系却具有普遍的意义。同时，由于（ 2.14 ）式中的σ项将涉及到吸声材料的许多物理参数，就同一种材料，σ值还与材料的厚度、密度等因素有关系。由此可知，即使如图 2.3所示消声器，其消声量的精确计算并不容易。
图2.3直管式阻性消声器
Fig .2.3 L-C muffler
另外A ·N 别洛夫也由一维理论推导出长度为l 的消声器的声衰减两L A 为： l S
L L A ?=)(0α? （2.15） 式中)(0α?函数与材料的吸声系数0α的换算关系，见表 2.2。
表 2.2 0α与 )(0α?的换算关系
Tab.2.2 Relation between 0α and )(0α?
0α 0.05 0.10 0.51 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60-1.0
)(0α? 0.05 0.11 0.17 0.24 0.31 0.39 0.47 0.55 0.64 0.75 0.86 1-1.5
另外还有H ·J 赛宾计算消声器的声衰量的经验计算式： l S
L L A 4.1)(03.1α= （ dB ） （2.16） 式中 α为吸声材料无规入射平均吸声系数，为便于计算，表 1.3 中列出了α与4.1)(α的关系.
表2.3 α与4.1)(α的换算关系
Tab.2.3 Relation between αand 4.1)(α
α 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
4.1)(α 0.015 0.040 0.070 0.105 0.144 0.185 0.230
α 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
4.1)(α 0.277 0.327 0.329 0.489 0.607 0.732 0.863 1.00
以上计算只限于频率很低的平面声波在均匀衬贴吸声不太高的直管中传播时才有效。为适合任意均匀吸声材料衬贴的直管道中各频率声衰减的计算，L ·克莱莫从波动理论推导出长方形截面管道、壁面衬贴吸声材料的理论计算式。它虽然有简化的图表可查，但涉及到材料的许多物理参量的测量仍然很复杂，且实际消声器不可能完全符合理论假设条件，所以计算值与实际测量结果往往差距很大。但是理论计算式对设计消声器仍有很大的知道意义。
高频率的声波，由于方向性很强，用直管道式消声器时将形成“光束状”传播，很少接触衬贴吸声材料，消声量明显下降。这一下降的开始频率为“高频失效频率”f n ，其经验公式为： D
c f n 85.1= （Hz ） （2.17） 阻性消声器的类型 阻性消声器的形式繁多，常用的构造形式除直管式外，还有片式、蜂窝式、折板式、声流线式、室式、迷宫式、盘式和消声弯头等等。
2.5.4.2片式消声器：对于流量较大需要足够大面积的通道时，为使消声器周长与截面比增加，可在直管道内插入板状吸声片，将大通道分隔成几个小通道，如图 2.4 所示.图2.5 是分隔为具有等衰减量的管道内衬贴构造。由图可见，当片式消声器每个通道的构造尺寸相同时，只要计算单个通道的消声量，即为该消声器的消声量。
图2.4 片式阻性消声器
Fig.2.4 P-C muffler
图2.5 具有等衰减的管道内衬贴构造
Fig.2.5 Have the inside the piping reduce to stick the structure
2.5.4.3蜂窝式消声器：是由若干小型直管消声器并联而成，形状像蜂窝，
图2.6蜂窝式阻性消声器
Fig.2.6 B-C muffler
因为管道的周长L与截面S之比值比直管和片式为大，故消声量较高，且由于小管的尺寸很小，使消声失效频率大大提高，从而改善了高频消声特性。但由于构造复杂，且损失也较大，通常用于风量较大的低流速条件。
2.5.4.4 声波沿着突变截面管道中的传播，当声波沿着截面积为S 1 和S 2相接的两管道内传播时（见图
2.7），S 2管对S 1管来说是附加了一个声负载，在接口平面上将产生声波的反射和透射。设S 1管中的入射声波声压为p i 沿x 正向传播，反射波声压为p r 沿x 负向传播，并设S 2管无限长，末端没有反射，则在S 2管中仅有沿x 方向传播的声压为p t 的透射波。它们的表示式为：
()kx t P p i i -=ωcos
()kx t P p r r +=ωcos （2.18）
()kx t P p t t -=ωcos
式中P i 、P r P t 分别为入射、反射和透射声压幅值；f πω2=为圆频率；λπ2=k 为圆波数。
图2.7 突变截面管道中声的传播
Fig.2.7 The voice spreads inside piping the mutation cuts
质点的速度方程分别为：
()kx t c
P u i i -=ωρcos ()kx t c
P u r r +-=ωρcos （2.19） ()kx t c P u t t -=
ωρcos 在x=0处，即在两管连接的分界面上，声压必须符合连续条件，即：
t r i p p p =+ （2.20）
另外，在x =0处，体积速度应该连续，即流入的流量率（截面积乘以质点速度）
必须与流出的流量率相等，又c
p u ρ=，于是： c p S c p c p S t r i ρρρ21=???
? ??- （2.21） 由（2.20）、（2.21）可得声压反射系数为：
2
121S S S S p p r i r p +-== （2.22） 同样可以得到声强反射系数1r 和透射系数I τ：
2
21211???? ??+-=S S S S r （2.23）
2
2121)(41S S S S r i I +=-=τ （2.24） 则可以得出单扩张室的传声损失TL L ：
??????????? ??-+==kl m m L I TL 22sin 1411lg 101
lg 10τ （dB ） （2.25） 式中2
1S S m =；称为抗性消声器的扩张比。为了方便计算，可以将式（2.25）绘成图2.8。
图2.8 单扩张室消声器膨胀比m 和腔长l 在不同频率上的消声量
Tab.2.8the inflation ratio of Single expansion room and the quantity of length
in different Frequency
2.5.4.5 阻性或抗性消声器的有效消声频率均有一定范围，因而使消声器对宽频带的气流噪声适用性受到限制，为使消声器在宽频带范围内有良好消声效果，可将两种类型的消声器结合起来。这就是阻抗复合式消声器。
阻抗复合式消声器的消声原理简单的说就是阻性和抗性原理的结合。严格的说，当声波的波长较长时，阻与抗复合以后因耦合作用而相互有干涉等因素的影响，使声波传播过程的衰减机理极为复杂。
《声音的特性》基础训练 一、选择题（本大题共10小题，共100.0分） 1．（10分）一曲《梁祝》哀婉动听，用小提琴或钢琴演奏能呈现不同的特点，你能区分出是钢琴还是小提琴，主要是依据声音的（） A．音调B．响度C．音色D．节奏 2．（10分）如图所示，小演员们演奏古筝时，手指不停地在弦上不同位置按下，这主要是 为了改变声音的（） A．音调B．响度C．振幅D．音色 3．（10分）音叉也是一种乐器，甲音叉每分钟振动12000次，乙音叉每秒钟振动600次，则甲的（） A．音调高B．音调低C．响度大D．响度小 4．（10分）如图所示，8个相同的水瓶中灌入不同高度的水，分别用嘴吹瓶口，可以发出“1、 2、3、4、5、6、7、”的声音来。这些声音产生的原因和决定音调的因素分别是（） A．瓶内空气振动，用力的大小 B．水振动，瓶内空气柱的高度 C．水振动，水的高度 D．瓶内空气振动，瓶内空气柱的高度 5．（10分）2018年春节，泰安市举行了丰富多彩的联谊活动，丰富了群众生活。观众能区别出不同的演员发出的声音，主要是根据他们发出的声音有不同的（） A．响度B．音色C．音调D．三者皆有6．（10分）12月28日我校管乐团在新年音乐会上奉献了一场精彩的演出，下列说法正确的是（） A．钢琴上的黑白键弹奏是音调不同 B．高低音部指的是响度不同的音部
C．鼓手时重时轻敲击鼓面改变了鼓声的音色 D．我们根据音调来辨别不同的乐器 7．（10分）如图所示，湘西苗族的“鼓舞”是国家首批非物质文化遗产，该舞是围绕“苗鼓”展开的。下列说法正确的是（） A．鼓手敲鼓的频率越快，鼓声的响度越大 B．鼓手敲鼓的力量越大，鼓声的音调越高 C．距离苗鼓越近，听到的鼓声的频率越高 D．有经验的人听下鼓声，就能区别是“苗鼓”还是其它地区鼓，是因鼓的音色不同8．（10分）调节手机的音量按键是为了改变声音的（） A．频率B．响度C．音调D．音色 9．（10分）老师敲击了一下音叉，同学们发现，音叉在一段时间内都能发出声音，但响度逐渐变小，原因是（） A．有回声 B．音叉还在振动，振幅变小 C．音叉已停止振动，空气还在振动 D．音叉还在振动，振幅不变 10．（10分）对于以下声现象的解释错误的是（） A．“悦耳动听”说明声音的音色好 B．图书馆中要求保持安静说明要求声音的响度小 C．“怕得鱼惊不应人”说明水可以传声 D．“闻其声知其人”说明可以根据音调来辨别来人
2 声学基础及其原理[13] 在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。 2.1声压级 将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。即： L p =20lg o e P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2?10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式（2.1）也可以写为： L p =20lgp+94 （dB ） （2.2） 式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。 人耳的感觉特性，从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。 2.2 声强级： 为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即： L I =10lg 0 I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：
L I =10lg I+120 （dB ） （2.4） 2.3声功率 可以用“级”来表示，即声功率L W ，为： L W =10lg 0 W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为： L W =10lg W +120 （dB ） （2.6） 由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得： L p =L I =10lg ????? ??01I S W =10lg ????????S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得： S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8） 这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。 声压级、声强级、声功率级的定义中，在后两者对数前面都好似乘以常数10，而声压级对数前面乘以常数为20，这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方，而对声压是平方的关系。如声压增加一倍，声压级和声强级增加6分贝，而声强增加一倍，声压级和声强级增加3分贝[5]。 对于一定的声源，其声功率级是不变的，而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。 专门的研究表明，人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的，人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来，采用响度级来定量的描述这种关系，它是以1000Hz 纯音作为基准，对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的，
一、 名词解释（3分×4＝12分） 自由振动――系统只在弹性力作用下的振动。 临界入射――入射角等于临界角时的声波斜入射。 声功率――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。 体应变――在外力作用下，介质体积的变化率。 二、 填空（1分×23＝23分） 1、 对于强迫振动系统而言，当外力频率__等于___系统固有频率时，系统的 振动速度出现__共振现象__。 2、自由振动系统的固有频率 。 3、由于阻尼力的作用，使得衰减振动系统的固有频率__低于__自由振动系统的固有频率。 4、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时，应满足边界条件。即分界面两侧介质内声场的__声压_________、____质点振动速度____在分界面上____连续_______。 5、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时，声功率的反射系数与折射系数之和___1_____。 6、声波在两种流体分界面上产生临界斜入射的条件是___入射波速度v1小于折射波速度v2__，临界入射角为___12arcsin()v v θ=___。 7、一维情况下理想流体媒质中的三个基本方程分别为__运动方程_、 ____连续性方程__、____物态方程_____。 8、媒质的特性阻抗（即波阻抗）等于_媒质声波速度与媒质密度的乘积。 9、两个同相小球源的指向特性__sin(2)()2sin() k D k θ?=?__。 10、辐射声波波长为λ，间距为l 的n 个同相小球源组成的声柱的主声束的角宽度_2arcsin()nl λ θ=__。
11、均匀各向同性线弹性介质的正应力与正应变的关系___2ii ii T λθμε=+_；切应力与切应变的关系__jj jj T με=_。 12、根据质点振动特点，薄板中的兰姆波可分为___对称型_和____非对称型两类。 13、根据瑞利波和兰姆波的周期方程可知，瑞利波的速度与频率___无关__，是无频散波；而兰姆波相速度与频率___有关__，是__频散波_。 三、 判断并改错（2分×7＝14分） 1、 在无限大介质中传播的波称为瑞利波。错误 沿无限大自由表面传播的波称为瑞利波。 2、 当考虑弹簧质量时，自由振动系统的固有频率增大。错误 当考虑弹簧质量时，自由振动系统的固有频率降低。 3、 对于强迫振动系统而言，当外力频率等于系统固有频率时，系统的振 动位移出现共振现象。 错误 对于强迫振动系统而言，当外力频率等于系统固有频率时，系统的振 动速度出现共振现象。 4、 衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数Rm 、振子质量Mm 成反 比。错误 衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数成正比，与振子质量成反比。 5、 声场对小球源的反作用力与小球源的辐射阻抗、表面质点振动速度的 关系为 r r F Z u =- 正确 6、 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声强的反射系数与折射 系数之和等于1。 错误 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声功率的反射系数与折射系数之和等于1。 或 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声强的反射系数与折射系数之和不一定等于1。
噪声复习题及参考答案 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（第三册噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 5、国标（GB-9660-88）《机场周围飞机噪声环境标准》和国标（GB-9661-88）《机场周 围飞机噪声测量方法》 6、环境监测技术基本理论（参考）试题集，中国环境科学出版社 7、环境噪声电磁辐射法规和标准汇编（上册），北京市环境辐射管理中心 一、填空题 1．测量噪声时，要求气象条件为：无、无、风力 （或）。 答：雨雪小于5.5米/秒（或小于四级） 2．从物理学观点噪声是指；从环境保护的观点，噪声是指。 答：频率上和统计上完全无规则的声音人们所不需要的声音 3．噪声污染属于污染，污染特点是其具 有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 4．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声其它噪声 5．声压级常用公式L P= 表示，单位。 答：L P=20 lgP/P°dB（分贝） 6．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计 为，一般用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得
7．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在Hz 范围内必定有峰值。 答：低频高频2000-5000 8．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是Hz。 答：2 21/363，125，250，500，1k，2k，4k，8k 9．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听 阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 10．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 11．我国规定的环境噪声常规监测项目为、 和；选测项目有、 和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声夜间道路交通噪声高空噪声 12．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处 13．建筑施工场界噪声测量应在、、、四个施工阶段进行。 答：土石方打桩结构装修 14．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） １5、声压级的定义公式为。其中Ｐ０代表声压,它的值是。如有一个噪声的声压是２０帕,声压级是分贝,给人的感觉是。２×１０－２帕的声压其声压级是分贝。 答：L P=20 lgP/P°基准2×10-5120 疼痛60 16、可听声的频率范围是ＨＺ至ＨＺ次声的频率小于Ｈ
【最新整理，下载后即可编辑】 噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场 在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。 自由场扩散场（混响场）
海南省2014年初中毕业生学业考试 物理科试题 特别提醒： 1.请将答案写在答题卡上，写在试题纸上无效。 2.请在考试前阅读考试的有关说明。 3.请合理分配答题时间。 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1．列能源中属于可再生能源的是 A．石油B．天然气C．太阳能D．核能 2．中考期间跳广场舞的阿姨为了减弱噪声，自觉把音响的音量调小，这种控制噪声的途径A．在声源处B．在传播过程中C．在人耳处D．在声源和人耳处 3．下列物体中，通常情况下属于绝缘体的是 A．铁线B．人体C．铅笔芯D．塑料尺 4．内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是 A．吸气冲程B．压缩冲程C．排气冲程D．做功冲程 5.下列现象中，由于光的折射形成的是 A． 小孩在平面镜中的像B． 水中的筷子向上翘
C． 山羊的影子 D． 白鹭在水中的倒影第5题图 6．下列关于新材料及信息传递的说法中，正确的是A．超导体主要用于制作电饭锅等电热器 B．半导体可用来制作LED灯的发光二极管 C．移动电话（手机）利用超声波传递信息 D．声呐利用电磁波传递信息 7．下列工具中，使用时属于费力杠杆的是 A.核桃夹B． B.羊角锤 C． C.筷子 D． D.起子 第7题图 8．下列做法中，符合安全用电要求的是 A．在一个插座上同时使用多个大功率用电器 B．电冰箱、洗衣机等用电器使用三角插头 C．家庭电路中，控制灯泡的开关装在零线上 D．家用电器起火时，先灭火后切断电源 9．如图是探究凸透镜成像规律时观察到的现象，下列光学仪器中成像原理与其相同的是 第9题图 A．放大镜B．幻灯机C．照相机D．近视眼镜10．如图，在探究磁生电的实验中，能产生感应电流的操作是
安徽省芜湖市2018-2019学年八年级（上）期末物理试卷 一、单选题（本大题共7小题，共21.0分） 1.关于物理实验的测量，下列说法正确的是（） A. 弹簧测力计必须竖直使用 B. 长度测量结果的倒数第一位代表所用刻度尺的分度值 C. 如果砝码磨损，会使托盘天平测量的结果偏小 D. 在“测量平均速度”实验中，斜面的坡度要小 2.关于质量与密度，下列说法正确的是（） A. 把铁块压成铁片，它的密度变小了 B. 密度是物质的一种特性，不同种物质的密度一般不同 C. 空气也有密度，而且空气密度的数值在任何情况下都不会改变 D. 同一种物质，它的密度跟它的质量成正比，跟体积成反比 3.关于声音，下列说法正确的是（） A. 人们小声说话时，声音的音调一定低 B. 利用回声可以测地球到月球间的距离 C. 在市区高架桥两侧修隔音墙是为了在传播过程中减弱噪声 D. 超声“碎石”是利用声音能传递信息 4.小希对下列光学成像实例进行了分析，判断正确的是（） 实例：①针孔照相机内所成的像；②潜望镜中看到的景物的像；③放大镜看到的物体的像；④幻灯机屏幕上所成的像；⑤照相机中所成的像。 A. 反射成像的有②③⑤ B. 折射成像的有①③⑤ C. 属于实像的是①④⑤ D. 属于虚像的是②③④ 5.把质量为180g的冰完全熔化成水时，下列关于它质量与体积变化的说法正确的是 （） A. 质量增加了20g，体积不变 B. 质量减小了20g，体积减小了 C. 质量不变，体积增加了 D. 质量不变，体积减小了 6.如图所示，两条光线会聚于主光轴MN上的b点，在虚线框内放入甲透镜后光线将 会聚于主光轴MN上的c点；在虚线框内放人乙透镜后，光线将会聚于主光轴MN 上的a点，则（） A. 甲是凹透镜，可用于矫正近视眼 B. 乙是凸透镜，可用于矫正近视眼 C. 甲是凸透镜，可用于娇正远视眼 D. 乙是凹透镜，可用于矫正远视眼 7.一弹簧右侧连接一个小球，小球向左运动压缩弹簧后，经历了如图甲、乙所示过程， 下列说法错误的是（）
听觉的声学基础 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
听觉的声学基础 一、声波的产生与传播及其表现形式 1）产生：声源振动引起周围媒质质点产生振动，并向四周由近及远传播的过程，形成声波。 形成声波的必要条件：①发生振动的物体（叫做声源） ②传播振动的介质（气体、液体、固体） 2）传播：声波在空气中以疏密波的形式向四面八方传播（介质本身并没有随着声波向远处移动，只是在附近振动） 声波传播的是信息和能量 3）表现形式：振动方向和波传播方向垂直的波叫横波；振动方向与波传播方向一致的波叫纵波，也叫疏密波。声波就是一种纵波。 二、声音的参量 1）周期与频率：周期（t）：质点完成一次振动循环所经历的时间 频率（f）：质点在单位时间内（秒）所完成的周期次数。频率的单 位为赫兹（Hz） f=1/t t=1/f 2)振幅：质点离开平衡位置的位移。 总体的平均振幅不是简单的将所有瞬时振幅值平均，因为正值和负值会相互抵消，我们采用均方根的平均方法更有效，即所有正值和负值先平方，再平均，再开方。总体平均振幅通常是峰值的% 3）波长：波在一个振动周期内传播的距离，即两个分子积聚区域（密部）之间的距离。
4）相位：致电在某一瞬间所处的状态或所在的位置 三、声音的强度 1）声压：声压的大小表示声波的强弱，声压是有声波传播时的压强与大气静压强之差，声压可以为正，也可以为负。通常声压以有效值（均方根值RMS）表示。 声压的国际单位是帕斯卡，简称“帕”（Pa），1Pa=1000000μPa=10^6μPa 2）声压级：声场中某点的声压级是指该声的声压（ρ）与基准声压（ρ0）之比的以10为底的对数乘以2，单位为贝[尔]（B），但通常以dB（dB=1/10 B）为单位。用符号SPL表示，则声压级可以表示Lρ=20lg（ρ/ρ0）dB=2lg（ρ/ρ0）B 声压级必须指明基准声压 在空气中：ρ0=20μPa 四、声导抗 声导纳（Y）是传声系统对声音的传导和接纳程度，声阻抗（Z）是传声系统对声音传导的阻尼和抵抗，两者为相反的概念，互为倒数的关系：Y=1/Z。 声阻抗（Z）和声导纳（Y）合称为声导抗。 导纳（Y)的单位为毫姆欧（mmho），阻抗(Z)的单位为欧姆（Ω）
噪声与振动复习题及参考答案（40题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 一、填空题 1．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） 2．测量噪声时，要求风力。 答：小于5.5米/秒（或小于4级） 3．从物理学观点噪声是由；从环境保护的观点，噪声是 指。 答：频率上和统计上完全无规的振动人们所不需要的声音 4．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 5．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分 为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 6．声压级常用公式Lp= 表示，单位。 答： Lp=20 LgP/P° dB（分贝） 7．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 8．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答：低频性高频性 2000-5000 9．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比 为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz。 答：2 2-1/3 63，125，250，500，1K，2K，4K，8K 10．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 11．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 12．我国规定的环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 13．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处
由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中，c =+或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场 在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。 自由场扩散场（混响场）
2019-2020年八年级物理上学期期中试卷（解析版）新人教版(I)一、选择题（每题 2 分，共 30 分．将答案填写在下面的答题卡中） 1．（ 2 分）观察身边的物理现象﹣﹣下列估测最接近实际的是（） A．人步行的速度约为 5 m/s B．课桌的高度约为 1.5 m C．人体的正常体温约为37℃D．一张试卷厚度的大约1mm 考点：长度的估测；温度；速度与物体运动．. 专题：估算综合应用题． 分析：不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个． 解答：解： A、人步行的速度约为 B、课桌的高度约为 1.2m/s 左右，所以 80cm=0.8m左右，所 以 A 不符合实际情况； B 不符合实际情况； C、人体的正常体温约为 D、 10 张纸的厚度约为37℃左右，所以 C 符合实际情况； 1mm，因此一张试卷厚度的大约0.1mm左右，所 以 D 不符合实 际情况． 故选 C． 点评：物理学中，对各种物理量的估算能力，也是我们应该加强锻炼的重要能力之一，这种能力的提高，对我们的生活同样具有很大的现实意义． 2． 2011 年 11 月 9 日，我国第一个火星探测器“萤火一号”与俄罗斯“火卫一”探测器捆绑 发射．在捆绑发射升空的过程中，以下列哪个物体为参照物，“萤火一号”是静止的 （A．地球 B．“火卫一”探测器 C．太阳 D．火星 ） 考点：参照物及其选择．. 专题：应用题． 分析：研究物体的运动情况时，首先要选取一个物体作为标准，这个被选作标准的物体叫做参照物．研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化． 解答：解：“萤火一号”与“火卫一”探测器捆绑发射．在捆绑发射升空的过程中，以“火卫一”探测器为参照物，它们这间的位置没有变化，处于静止状态，以地球、太阳、 火星为参照物，位置都发生变化，是运动的． 故选 B． 点评：一个物体的运动状态的确定，关键取决于所选取的参照物．所选取的参照物不同，得到的结论也不一定相同．这就是运动和静止的相对性． 3．（ 2 分）下列有关声音的说法中，正确的说法是（） A．真空中能传声B．戴耳罩是在声源处减弱噪声 C．发声体的振幅越大，频率越高D．发声体振动频率越高，音调越高 考点：声音的传播条件；频率及音调的关系；响度与振幅的关系；防治噪声的途径． 专题：声现象． . 分析：（ 1）声音能够在固体、液体、气体中传播，真空不能传声； （ 2）防治噪声的三条途径：在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱；
噪声产生原因空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中， c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场 在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。 自由场扩散场（混响场）
2.1《声音的产生与传播》练习题B 一．选择题（共20小题） 13．（2011?金平区）在飞机起飞和降落的过程中，机上人员要张口做吞咽动作或咀嚼口香糖；在遇到巨大声响时，要迅速张口，使咽喉管张开或闭嘴同时堵住双耳，以保持鼓膜内外气压的平衡，以防止
15．当自己在嚼饼干时，会感到声音很大，但是站在你旁边的人却感觉不到那么大的声音，这主要是 16．大音乐家贝多芬晚年耳朵听不到声音，他将木棒的一端咬在口中，另一端顶在钢琴上，倾听钢琴 18．音乐家贝多芬耳聋后，就用牙咬住木棒的一端，另一端顶在钢琴上来听自己演奏琴声，主要是能19 ．初次用收录机把自己的歌声录下，在播放自己录制的磁带的声音好象不是自己的声音，其原因是 二．填空题（共4小题） 21．声音是由物体_________产生的，平时我们听到声音主要是通过_________传入我们耳朵里面的；音乐家贝多芬耳聋后，就用牙齿咬住木棒的一端，另一端顶在钢琴上来听自己的琴声，他靠的是_________． 22．一个声源2min内振动了720次，它的频率为是_________Hz，人耳_________（能/不能）听到该声音；小明同学练声时，发出声音的频率是200Hz，则他的声带每秒钟振动_________次．23．声波的频率范围很宽，由10﹣4Hz到l012Hz，但正常人的耳朵只能听到20Hz到_________Hz 之间的声音，低于或高于此频率范围的声音入耳都听不到．请你设想一下，如果人的听力可以听到20Hz 以下的声音，我们的听觉世界会发生什么变化？写出一个与此有关的合理的场景：_________． 24．我们感知声音的基本过程：外界传来的声音引起_________振动， 这种振动经过听小骨及其组织传给_________，_________把信号传给大脑，这样人们就听到了声音． 三．解答题（共6小题） 25．（2005?芜湖）生活中常常有这样的感受和经历：当你吃饼干或者硬而脆的食物时，如果用手捂紧自己的双耳，自己会听到很大的咀嚼声，这说明_________能够传声；但是你身旁的同学往往却听不到明显的声音，请从物理学的角度提出一个合理的猜想：_________． 26．叫一位同学蒙住眼睛坐在房间中央，请他安静地坐着不动，也不要把头转动．然后，你拿两枚硬币敲响起来，你所站的位置要总是在他的正前方或者正后方．现在请他说出敲响硬币的地方，他的回答会令你吃惊．例如，声音本发生在房间的这一角，他却会指着完全相反的一角! 请你和同学讨论这种现象，想想其中的原因是什么． 27．根据声音传播速度和效果的知识，在下列横线上写出对应的原因： （1）夜晚，进行侦察的侦察员为了及早发现情况，常将耳朵贴在大地上倾听远处敌人的人踏地声和车辆的轰鸣声，其原因是_________的缘故 （2）夜晚，把手表放在枕头下睡觉，隔着枕头能清楚地听到手表的“嘀嗒”声，若把枕头拿掉，反而听不到这种声音，这是因为_________的缘故． 28．（2012?淮安）如图所示为人和一些动物的发声频率、听觉频率的范围信息，试归纳出上述信息的共性特征，井简述其合理性． 29．看图说理： （1）观察如图所示，你能得出的结论是 _________；
波长 声波振动一次所传播的距离，用声波的速度除以声波的频率就可以计算出该频率声波的波长，声波的波长范围为17米至1．7厘米，在室内声学中，波长的计算对于声场的分析有着十分重要的意义，要充分重视波长的作用。例如只有障碍物在尺寸大于一个声波波长的情况下，声波才会正常反射，否则绕射、散射等现象加重，声影区域变小，声学特性截然不同；再比如大于2倍波长的声场称为远场，小于2倍波长的声场称为近场，远场和近场的声场分布和声音传播规律存在很大的差异;此外在较小尺寸的房间内(与波长相比)，低音无法良好再现，这是因为低音的波长较长的缘故，故在一般家庭中，如果听音室容积不足够大，低音效果很难达到理想状态。 很多现场调音师都没有理会到音频与波长的关系，其实这是很重要的：音频及波长与声音的速度是有直接的关系。在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声音速度为344m／s，而我接触国内的调音师，他们常用的声音速度是34Om／s，这个是在15摄氏度的温度时声音的速度，但大家最主要记得就是声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的，温度越低，空气里的分子密度就会增高，所以声音的速度就会下降，而如果在高海拔的地方做现场音响，因为空气压力减少，空气内的分子变得稀少，声音速度就会增加。音频及波长与声音的关系是：波长=声音速度／频率；λ=v／f，如果假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长就是3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长就是34．4 cm，而一个20kHz的音频波长为1．7cm。 动态范围 音响设备的最大声压级与可辨最小声压级之差。设备的最大声压级受信号失真、过热或损坏等因素限制，故为系统所能发出的最大不失真声音。声压级的下限取决于环境噪声、热噪声、电噪声等背景条件，故为可以听到的最小声音。动态范围越大，强声音信号就越不会发生过荷失真，就可以保证强声音有足够的震撼力，表现雷电交加等大幅度强烈变化的声音效果时能益发逼真，与此同时，弱信号声音也不会被各种噪声淹没，使纤弱的细节表现得淋漓尽致。一般来说，高保真音响系统的动态范围应该大于90分贝，太小时还原的音乐力度效果不良，感染力不足。在专业音响系统的调整过程中，音响师在调音时要主意以下两方面问题:一是调音台的的输入增益量不要调的过小，否则微弱的声音会被调音台的设
声学基础知识测试题 1.声压级单位是分贝 2.水烧开了，叫壶就会叫是因为液体带动气体振动 3.吹口哨产生美好的乐声主要是空气振动 4.声波遇到大的障碍物，主要会产生声反射 5.声波遇到墙面的洞孔和边缘，仍继续传播，称声绕射’ 6.声音的频率范围20 Hz一20KHz 7.振动的频率低于20Hz的声波称为次声波 8.声音频率的高低决定了音调 9.不同的人和不同乐器发出具有自身特点的声音，称为音色 10.反映声音强弱程度的量是音量,也叫响度 11.人耳对不同频率的响应是不同的 12.任何声音都是由一组频率的组合，不规则频率的组合是噪声 13.通常我们未见到熟悉的来人，只听到声音就能知道来人是谁，是根据声音的频谱 14.音乐所含的一组频率是有规律的频率组合 15.不同的乐器演奏同一曲调，响度也一样，仍能区分各类乐器，是因为泛音成分不同 16.乐器声通常具有明显的指向性 17.听到远方传来的火车声，传递介质是空气。 18.声波在传播过程中，遇到凹曲面会产生聚焦。 19.声音的频率决定了声音的音调。 20.音响效果是舞台表演中不可缺少的。
21.卡拉OK（Karaoke）70年代起源于日本。 22.KTV是台湾首创的，它是卡拉OK的一种特殊方式，即在包房内装设一套卡拉OK音像系统，供客人及亲朋好友自娱自乐。 23.卡拉OK机两个基本功能是混合和混响。 24.电脑点播系统的基本配置为主服务器一台、终端若干、网卡、结账系统。 25.最新的硬盘存储器式卡拉OK点播系统主要由一个主服务器和若干个PC机组成。 26.根据文化部WH201-93标准，将歌舞厅分为歌厅、卡拉OK厅；歌舞厅和迪斯科厅三类。 27.歌舞厅音响系统是以调音台为中心的音响系统。 28.交响乐主要是以乐队方式演奏。 29.舞台灯光的基本功能是照明。 30.主要起轮廓造型作用的光位有顶光、逆光 31.卡拉OK与KTV都是一种自我娱乐、自我表现的演唱形式。 32.卡拉OK具有歌声消隐功能、伴奏功能、伴乐变调、延迟、混响等功能。 33.卡拉OK系统使用操作要求：调节音色、混响时间、直达声和混响声之间的比例、传器音量与伴奏音乐之间的比例以及伴奏音乐的变调等。 34.迪斯科厅中的磨盘机实际上是可以随意改变唱速的电唱机。 35.舞台常用灯具有聚光灯、柔光灯、回光灯、成像灯、碘钨云灯等。(51) 36.重放立体声时的最佳听音位置是在以左右扬声器连线为底边的等边三角形的顶点处。 37.由于人们有双耳，所以除了对声音有响度、音调和音色3种主观感觉外，还有对声源的定位能力，即空间印象感觉，也称为对声源的方位感或声学透视特性。 38.立体声是由两个或两个以上传声器、传输通路和扬声器组成的系统，经过适当安排，能使听者有声源的空间分布的感觉。 39.目前一般说的立体声，是对立体声广播、立体声录音和立体声重放的简称。 40.录音和扩声的最终目的，是给人们的听觉以原来声音再现的感受。 41.信噪比是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。(42-50题，焕英提供)
声学基础_声级 1. 对数标度 ? 日常生活中声音强度的变化范围特别宽。 ? 以声功率为例，人们正常说话的声功率约为5 10W -，而强力火箭发射时的声功 率高达9 10W ，两者相差1410数量级。 ? 以声压为例，对于1000Hz 纯音，人耳刚好能够感觉到的声压为5 210Pa -?，称 为“听阈声压”，人耳难以忍受的声压为20Pa ，称为“痛阈声压”，两者相 差6 10数量级。 ? 同时，人耳对声音的感觉不是与强度的绝对值成线性关系，而是与其对数近似成正比。 ? 基于此，在声学中普通使用对数标度。 2. 分贝 ? 由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须先选定基准量（或称参考量）， 然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值被称为被量度量的“级”。 ? 如果所取的对数是以10为底，则级的单位为贝尔(B)。 ? 由于贝尔的单位过大，故常将1贝尔分为10档，每一档的单位称为分贝(decibel ，简 写为dB)。 ? 如果所取的对数是以 2.71828e =为底，则级的单位为奈培(Np)。 ? 奈培与分贝的关系是： 18.686Np dB = Tips ： ? “分”(deci-) 指十分之一，个位是“贝”或“贝尔”（bel ，是为了纪念发明家亚历山 大·格拉汉姆·贝尔，而以其名字进行命名的）。 ? 在实际应用中，我们更多的使用“分贝”这个单位。 3. 声压级 ? 声压级常用p L 来表示，定义为： 220010lg 20lg p p p L p p == 式中， p —被量度的声压的有效值； 0p —基准声压 ? 在空气中规定020p Pa μ= ，即为人耳刚好能够感觉到的声压。 Tips ：
电声学基础 绪论 ?什么是声学？ ?产生——传播——接收——效应。 ?研究范围 ?人类对声学现象的研究 ?我国，11世纪，沈括 ?西方，17世纪，索沃提出acoustique的名称。如今，acoustics代表声学，音质。 ?人们观察声学现象，研究其规律，几乎是从史前时期开始的。 ?近代声学 ?伽利略（1564～1642）开创 ?1638年，“有关两种科学的对话” ?林赛（R. Bruce Lindsay）在“声学的故事”中提到科学家79人 ?19世纪末，瑞利《声之理论》二卷（1000页） ?20世纪开始，赛宾，建筑声学 ?1936年，莫尔斯《振动和声》一书，反映了声学基础理论的发展 ?古人的声学研究理论成果 ?关于声的知识和分类 ?“音”（即乐音） ?“乐” ?“噪”，“群呼烦扰也” ?“响”，“响之应声” ?乐律 ?在《管子》中首先出现，理论是“三分损益法”。 ?十二律是十二个标准音调，实际上基本的标准音调只有一个，即黄钟，《史记》：“黄钟（管）长八寸一分”，或提：长九寸。 三分损益十二律 ?欧洲乐律起源：毕达哥拉斯（Pythagoras），公元前六世纪 ?1584年，明代王子朱载堉完成《律学新说》，详细提出十二平均律理论 ?荷兰人斯蒂文（Simon Stevin）， ?共振、回声、混响 ?“应” ?“鼓宫宫动，鼓角角动，音律同矣” ?11世纪，沈括，“共振指示器” ?波动论 ?亚里士多德（Aristotle，公元前384～322年） ?高度、强度、品质
?空气运动的速度、被激动的空气量、发声器官的构造 ?频率 ?伽利略(Galileo Galilei)，单摆及弦的研究 ?声速 ?法国的梅尔新，加桑地 ?1687年，牛顿，《自然哲学的数学原理》 ?1816年，法国数学家拉普拉斯 ?电声学 ?20世纪20年代，电子管 ?1920年，美国肯尼迪（A. E. Kennedy）把类比概念和方法引入电声系统和机械振动系统 ?电声学这门科学主要是研究电能和声能彼此转变的问题。各种换能器的构造和理论，录音和放音的各种方法，都是属于“电声学”的范畴。 ?电声学与其他声学部门的关系 ?电声学和建筑声学、生理声学、超声学、水声学都有很密切的关系。 第一章振动和声波的特性 1-1 振动与声波 1-1-1 振动 ?什么是振动？P6 ?振动的特性 1-1-2 声波 ?几个基本概念： ?声波——物体的振动引起周围媒质质点由近及远的波动 ?声源——发声的物体，即引起声波的物体 ?媒质——传播声波的物质 ?声场——声波传播时所涉及的空间 ?声音——声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受 ?声线——声波传播时所沿的方向 ?结论 ?声波的产生应具备两个基本条件：物体的振动，传播振动的媒质 ?声波是一种机械波，媒质 ?传播的只是能量 ?气体中的声波是纵波，即疏密波
噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。． 声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，Hz,20000。可听声波的频率为20～就形成声波（声波是纵波）的属次声波。的属超声波，低于20Hz高于20KHz点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 c λ
f )和波长( 声频( )声速( )fλ= c /声速与媒质材料和环境有关：c?20.05273?t c (m/空气中，=+或s) t—摄氏温度 /ms在水中声速约为1500λ。1/等于波长的倒数，即传播方向上单位长度的波长数，πλK表示。为波数，用符号 2有时也规定/质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声 波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。． 声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。 自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。 消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。