电声学基础知识
（参考资料之一）
《音频声学简介》（5页）《电声学名词及物理意义》（4页）
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于“稠密”状态；活塞向左运动时，则空气层质点膨胀，空气层的密度将减小，压强亦将减小，使空气层处于“稀疏”状态。活塞不断地来回运动，将使空气层交替地产生疏密的变化。由于空气分子之间的相互作用，这种交替的疏密状态，将由近及远地沿管子向右传播。这种疏密状态的传播，就形成了声波。
§２ 描述声波的物理量
一、声压
大气静止时的压强即为大气压强。当有声波存在时，局部空气产生稠密或稀疏。在稠密的地方，压强将增加，在稀疏的地方压强将减小；这样，就在原有的大气压上又附加了一个压强的起伏。这个压强的起伏是由于声波的作用而引起的，所以称它为声压；用p 表示。声压的大小与物体（如前述的活塞）的振动状态有关；物体振动的振幅愈大、则压强的起伏也愈大，声压也就愈大。然而，声压与大气压强相比，是及其微弱的。
存在声压的空间，称为声场。声场中某一瞬时的声压值，称为瞬时声压)(t p 。在一定的时间间隔中最大的瞬时声压值，称为峰值声压。如果，声压随时间的变化是按简谐规律的，则峰值声压就是声压的振幅。瞬时声压)(t p 对时间取方均根值，即
?=T e dt t p T p 02)(1 …１?
称为声压的有效值或有效声压。T 为取平均的时间间隔。它可以是一个周期或比周期大得多的时间间隔。一般我们用电子仪器所测得的声压值，就是声压的有效值；而人们习惯上所指的声压值，也是声压的有效值。
声压的大小，表示了声波的强弱。目前国际上采用帕（a P ）作为声压的单位。以往也用微巴作为单位，它们的换算关系为；
１帕＝１牛顿/米2 （MKS 制）
１微巴＝１达因/厘米2 CGS (制）
１微巴＝０．１帕
１大气压＝a P 5100325.1? （常温下）
为了对声压的大小数值，有一个感性的了解，在表一中列出了几种声源所发出的声音的声压的大小。
大小之间可以相差上亿倍。
二、频率
声源（如上述的活塞）每秒振动的次数称为声波的频率，并用字母ｆ表示，其单位为赫兹（H ｚ）１/秒。虽然在自然界中能产生单频率的声源很少，大多数声源的振动是一个很复杂的过程，产生的大多为复合音。但是，我们可以用频谱分析的方法，把一个复合音分解为一系列幅值不同的单频声的组合。因此研究单频声具有基础性的意义，而频率则是描述单频声的一个重要物理量。 频率的倒数则称为周期。单位为秒。
人耳能听得见的声波的频率范围为20～20000H ｚ，称为可闻声或音频声。低于２０H ｚ的声波，称为次声。虽然人耳听不到，但可用仪器接收到，它在研究热带风暴、地震及核爆炸等方面有广泛的应用。高于20000H ｚ的声波称为超声，它在无损探伤、切割、诊断、水下探测等方面，均有广泛的应用。当频率再提高至波长可与物质结构的线度相比较时，就可以用声波来研究物质结构，这样频率的声波则称为特超声。
在音响和通信中所涉及的声波，就是人耳能感知的音频声。而研究音频声的
拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象的科学，就称为音频声学。
三、声速
声波在介质中传播的速度称为声速，单位为米/秒。声速的大小，与声波藉以传播的介质有关。不同的介质声速不同。固体介质、液体介质和气体介质三者之中，固体介质中的声速最大，液体次之，气体最小。即使在空气介质中，声速还与空气的压强和温度有关。在理论上，有
ρ
γ0P c = …２? 式中； c 为声波在空气中的传播速度；
γ 为空气的比热比，且402,1=γ；
0P 为大气静压强，且a P P 5010013.1?= （０℃
）； ρ 为空气密度，且3293.1m Kg =ρ（０℃）；
因此，可算得 6.331)0(0=C c ｍ/ｓ
上式表示的是温度为０℃，空气中的声速。如果温度改变了，则声速的值也就不同。对于空气，可按下式算得不同温度下的声速：
t C t c 6.06.331)(0+= ｍ/ｓ …３? 由上式即可算得常温（20℃）下空气中的声速为
344)20(0=C c ｍ/ｓ …４? 这是一个值得牢记的数值，因为不少计算，需用到这个数据。
四、波长
声波在传播过程中相邻的同相位的两点之间（如相邻的两稠密或两稀疏之间）的距离称为波长，用字母λ表示，单位为米。波长λ与频率ｆ及声速ｃ之间，有如下关系：
ｃ＝λ·ｆ …５? 在空气中，不同频率的声波，具有相同的传播速度；因此，…５?式的关系对于空气中传播的任何频率的声波，都是正确的。例如在常温常压下，1000H ｚ的声波波长为0.344米；100H ｚ的声波波长为3.44米等等。
五、声强
前已指出，声波实质上是振动在介质中的传播。声振动包括两个方面；一方面使介质质点在平衡位臵附近来回振动；另一方面又使介质产生疏密的过程。前者使介质具有振动动能，后者使介质具有形变势能；而此两者的和，就是介质所具有的声能量。因此，声波的传播也可以说是声能量的传递。
在单位时间内，通过垂直于声传播方向的单位面积的平均能量，称为声强，用字母I 表示，单位为瓦/米2。
应当指出，声强是一个有大小和方向的物理量，即是一个矢量，它表示着声音传播的方向和强度。
对于平面波和球面波，在声波的传播方向上，声强与声压的关系为；
c
p I ρ2
= …６? 其中； ρ 为大气密度；且321.1m Kg =ρ，（常温常压下）
ｃ 为声波空气中的传播速度；且ｃ＝344ｍ/ｓ（常温常压下）
六、声功率
声源在单位时间内所辐射的总的声能量，称为声源辐射功率，简称声功率。通常用字母W 表示，单位为瓦（W ）。
如果一个点声源，在自由空间辐射声波（此情况下辐射无指向性），则在与声源等距离的球面上，任何一点的声强，都是相同的；且与声源声功率之间，有如下关系：
24r I W π?= …７? 式中： W 为声源的声功率 （W ）；
I 为声强 （W/ｍ2）；
r 为离声源的距离 （ｍ）；
输出声功率的大小，是扬声器的重要指标之一，因为由它可以决定扬声器的电声效率。
§３ 级和分贝
前已指出，自然界可能出现的各种声源中，其声压大小的范围是很大的，大小之间可以相差上亿倍。变化范围这么大的声压，用线性标度表示是很不方便的。特别是人耳对声音大小的感觉并不正比于声压或声强的大小，而近似地正比于声压或声强的对数值。基于这两方面的原因，在声学中普遍采用对数标度来度量声压、声强、声功率等。因为对数的宗量是一个无量纲的量，所以通常把一个物理量的两个数值之比的对数，称为这个物理量的“级”，那个被比的量则称为参考量。有时又觉得取对数后的数值过小，而不方便，往往再乘以10倍来定级，并以“分贝”表示。
下面我们就来定义声功率、声强和声压的级。
一．声功率级（SWL ）
声功率级用符号W L 表示，其定义是：将某声功率W 与参考声功率0W 的比值，取以10为底的对数，再乘以10，所得结果以分贝表示。即
10W W Lg L W = (ｄB) …８? 其中 12010-=W （W ）
二．声强级 （SIL ）
声强级用符号I L 表示，其定义是：把某声强I 与参考声强I 。的比值，取以10为底的对数，再乘以10，结果以分贝表示。即
10I I Lg L I = …ｄB ? …９? 其中 12010-=I （W/ｍ2）
三．声压级（SPL ）
声压级用符号p L 表示，其定义是：把某声压p （有效值）与参考声压0p 的比值，取以10为底的对数，再乘以20，结果以分贝表示。即
020p p
Lg L p = （ｄB ） …10?
其中 50102-?=p a P 即以人耳刚能觉察的声压值作为参考值，显然，人耳刚能觉察的声压级为０ｄB.表一所列各种声源所对应的声压级，如表中第三列所示。由此可见，采用对数标度后，表一中所列各声源的声压级在0～180ｄB 之间。
由…10?式可知，声压每增加一倍，其声压级增加６ｄB ；声压每增加10倍，声压级增加20ｄB.
电声学名词及物理意义（部分）
一、一般名词术语
1.1电声学 electracoustics
研究声电相互转换的原理和技术，以及声信号的存储、加工、传递、测量和应用的科学。它研究的内容覆盖所有的声频范围，从次声到特超声，通常仅局限于可闻声范围。
1.2可闻声 audible sound
a.引起听觉的声振动。
b.由声振动引起的听觉。
1.3 音调 pitch
听觉的属性。根据它可以把声音排成由低到高的序列。
1.4 响度 loudness
听觉的属性。根据它可以把声音排成由轻到响的序列。
1.5 音品、音色 timbre
是声觉的属性，它使听者区别同时存在的同样响度和音调的两个声音之所以不同。
1.6 纯音 pure sound，pure tone，simple tone
a．有单一音调的声觉。
b．简谐声振动。
1.7 噪声 noice
a.紊乱不定的或统计上随机的振荡。
b．不希望的或不需要的声音，或其他干扰。
1.8 声压 sound pressure
指由声扰动产生的压强增量（逾压）。
1.9参考声压 reference sound pressure
用级来表示声压时所选用的基准，通常选用20μPa。
1.10 级 level
某一量与该量的参考量之比的对数。对数的底、参考量和级的类别必须加以说明。
注：①级的类别用复合名词来表示，如声压级或声功率级；
②不论所选的是峰值、均方根值还是其他的量，参考量应保持不变；
③对数的底通常用与该底有关的级的单位来说明。
1.11 贝…尔? bel
是一种级的单位，其对数的底是10，适用于功率类的量；当对数的底是10的平方根时，也是场量的级的单位。
注：例如功率类的量是声功率和声能量，场量是声压和电压。
1.12 分贝 decibel
贝…尔?的十分之一。
注：分贝是比贝…尔?更常用的级的单位。；
1.13 声压级 sound pressure level
声压与参考声压之比的对数，以分贝表示的声压级是20乘以该比率的以10为底的对数。
1.14 声级 sound level，weighted sound pressure level
在一定的时间内，通过标准化的频率计权和时间计权得到的声压与基准声压之比的对数。用分贝表示的声级为20乘以该比率的以10为底的对数。
1.15 响应 response
在一定条件下，器件或系统由激励所引起的运动或其他输出。所用的输入和输出的类别必须表明。
1.16 失真 distortion
不希望的波形变化。
注：①输入和输出之间的非线性关系；
②不同频率的传输的不一致；
③相移与频率不成比例。
1.17共振 resonance
系统受迫振动时的一种现象，激励频率的微小变化都将导致该系统的响应减小。
注：应说明所测响应的量，例如，速度共振。
1.18 共振频率 resonance frequency
共振时的频率。
注：在可能混淆时，则应说明共振的类型，例如，速度共振频率。
1.19 品质因数 quality factor
系统的共振尖锐度的度量，是在一周内储存的最大能量与耗散的能量之比的2π倍。
注：历史上，字母Q是一个任意选择的符号，以表示一个电路单元的阻抗与阻之比，后来才引入“品质因数”这个名字。
二、声波的传输和吸收
2.1 波 wave
媒质中以一定速度传播的扰动，量度媒质中任何一点的量是一个时间的函数，而在任何时刻，在某一点的这个量是它的坐标的函数。
2.2 声波sound wave
媒质质点的机械振动由近及远的传播,即声振动的传播。
2.3声速 speed of sound，sound velocity，velocity of sound
声音在媒质中的传播速度。
2.4 声场 sound field
媒质中存在声压的空间。
2.5 吸声材料 sound absorbing material
具有比较大的吸声能力的材料。
三、电声器件及参数
3.1 换能器 transducer
用于接受某一类型的输入信号（能量），并输出（转换）另一类型信号（能量）的器件。
3.2 灵敏度 sensitivity
规定输出信号与相应的输入信号的比值。
3.3 灵敏度级 sensitivity level
换能器的灵敏度级是该换能器的灵敏度与基准灵敏度之比，用分贝表示。
3.4 阻抗 impendance
在给定频率，动力学的场量（如力、声压）与运动学的场量（如振动速度、质点速度）之比值，或电压与电流之比值。
注：阻抗这名词一般用于线性系统和稳态正弦信号。
3.5 力阻抗 mechanical
线性力学系统中某一点的力阻抗是作用在这点上的力与在力的方向上速度分量之比值。
3.6 劲度、刚度 stiffness
在摩擦和惯性可以忽略的系统中，在某一点的力与该点由力引起的同相位移之比值。
3.7 顺性 compliance
劲度的倒数。
3.8 机电换能器 electromechanical transducer
用于接受一个电输入信号并提供一个力输出信号，或反之的换能器。
3.9 声阻抗 acoustic impendance
在某一表面，声压与通过该表面的体积速度的比值。
3.10 声质量 acoustic mass
在惯性控制的频率点，声压与作正弦运动的总的同相体积速度之比值。
3.11 声劲…度? acoustic stiffness
在摩擦和惯性可以忽略的系统中，声压与作正弦运动的总的同相体积速度之比值。
3.12 声顺 acoustic compliance
声劲…度?的倒数。
3.13 电声换能器 electracoustic transducer
用于接受电输入信号并提供声输出信号，或反之的换能器。
3.14 声压灵敏度 pressure sensitivity
声接收用的电声换能器在规定频率的声压灵敏度是其开路电压与作用在该换能器上的实际声压之比值。
注：如负载阻抗不是开路，则应加以说明。
3.15 电功率灵敏度 sensitivity to electric power
在某一频率，声发送用电声换能器的电功率灵敏度是在规定方向上离有效声中心一定距离处的自由场方均根声压与输入电功率之比值。
3.16 轴向灵敏度 axial sensitivity
在某一规定频率，传声器的轴向灵敏度是指沿着主轴并朝向有效声中心方向传播的平面行波的自由场灵敏度。
3.17 指向性图案 directional pattern
在规定的平面和规定的频率，电声换能器的灵敏度是入射或辐射声波传播方向的函数，常用极坐标图案来表示。
3.18 极性 polarity
极性标志是在器件上表示该器件的输出端信号与输入端信号之间的极性关系。
下述情况下，电声换能器的一端为正极：
a．由外部声压增加（压缩）引起振膜向里运动时，在该端能产生相对于另一端的瞬时正电压，则该端为正极。
b．在该端加瞬时正电压时，振动膜向外运动，则该端为正极。
3.19 传声器 microphone
由声振动获得电信号的电声换能器。
3.20 标准传声器 standard microphone
用基准校准方法精确测定响应的传声器。
3.21 压强传声器 pressure microphone
主要对声压产生响应的传声器。
3.22 压差传声器 prossure－gradient microphone
主要对声压的梯度产生响应的传声器。
3.23 抗噪声传声器 anti－noise microphone，noise－cancelling mic
在一定的方向或距离能抑制环境噪声的传声器。
3.24 电容传声器 condenser microphone，capacitor mic
由电容量的变化而工作的传声器。
3.25 驻极体传声器 electret microphone
由内部一个电容极板上的永久电荷产生静电场的电容传声器。
3.26 …电话?送话器…telephone?microphone
用于电话装臵中的传声器。
3.27 扬声器 loudspeaker
用于从电振荡获得声波并向周围媒质辐射声功率的换能器。
注：“扬声器”适用于扬声器单元，也适用于扬声器箱。
3.28 电磁扬声器 electromagnetic loudspeaker
由磁路的磁阻变化而工作的扬声器。
3.29 电动（动圈）扬声器 moving－conductor loudspeaker
在恒定磁场中，载有变化的电流的导线或线圈的运动而工作的扬声器。
3.30 耳机 earphone
从电信号获得声振动并与人耳紧密地声耦合的电声换能器。
3.31…电话?受话器…telephone?receiver
用于电话装臵中的耳机。
四、测量、仪器及设备
4.1 仿真耳、耳模拟器 artificial ear，ear simulator
校准耳机、受话器的装臵，内有用于测量声压的已校准的传声器和在一定频带内总的声阻抗接近人耳平均声阻抗的用于校准耳机、受话器等的装臵。
4.2 活塞发生器 pistonphone
校准传声器用的装臵，它具有一个作往复运动的刚性活塞，运动的频率和振幅已知，并在一小的闭合腔内产生一个已知的声压。
4.3 消声室 freｅ－field room，anechoic room
具有有效地吸收所有入射的声音的界面的房间。它提供自由场条件。
I C S17.140.50 A59 中华人民共和国国家标准 G B/T15173 2010/I E C60942:2003 代替G B/T15173 1994 电声学声校准器 E l e c t r o a c o u s t i c s S o u n d c a l i b r a t o r s (I E C60942:2003,I D T) 2010-09-02发布2011-04-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布
目 次 前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………引言Ⅳ…………………………………………………………………………………………………………1 范围1………………………………………………………………………………………………………2 规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3 术语和定义2………………………………………………………………………………………………4 参考环境条件3……………………………………………………………………………………………5 要求3………………………………………………………………………………………………………5.1 一般要求3………………………………………………………………………………………………5.2 声压级4…………………………………………………………………………………………………5.3 频率5……………………………………………………………………………………………………5.4 静压二 空气温度和湿度的影响5…………………………………………………………………………5.5 总失真6…………………………………………………………………………………………………5.6 电源供电要求7…………………………………………………………………………………………5.7 传声器的规范和校准7…………………………………………………………………………………5.8 电磁兼容7………………………………………………………………………………………………6 仪器标志和文件8…………………………………………………………………………………………6.1 声校准器的标志8………………………………………………………………………………………6.2 L S 级声校准器的单个校准表8…………………………………………………………………………6.3 使用说明书8……………………………………………………………………………………………附录A (规范性附录) 型式评价试验10……………………………………………………………………A.0 引言10…………………………………………………………………………………………………A.1 提交试验10……………………………………………………………………………………………A.2 主值10…………………………………………………………………………………………………A.3 声校准器的标志和提供的文件10……………………………………………………………………A.4 在参考环境条件及其附近的性能试验10……………………………………………………………A.5 环境试验14……………………………………………………………………………………………A.6 电磁兼容18……………………………………………………………………………………………附录B (规范性附录) 周期试验21…………………………………………………………………………B .0 引言21…………………………………………………………………………………………………B .1 提交试验 21……………………………………………………………………………………………B .2 初步检查21……………………………………………………………………………………………B .3 性能试验21……………………………………………………………………………………………B .4 用其他型号传声器校准声校准器23…………………………………………………………………B .5 文件23 …………………………………………………………………………………………………附录C (规范性附录) 型式评价报告的格式25 ……………………………………………………………C .0 引言25…………………………………………………………………………………………………C .1 标志25…………………………………………………………………………………………………C .2 提交试验25……………………………………………………………………………………………ⅠG B /T 15173 2010/I E C 60942:2003
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。
电声学基础知识 （参考资料之一） 《音频声学简介》（5页）《电声学名词及物理意义》（4页） 深圳市美欧电子股份有限公司 南京电声技术中心
《音频声学简介》 §１声波的概念 右运动时，使空气层质点产生压缩，空气层的密度增加，压强增大，使空气层处于“稠密”状态；活塞向左运动时，则空气层质点膨胀，空气层的密度将减小，压强亦将减小，使空气层处于“稀疏”状态。活塞不断地来回运动，将使空气层交替地产生疏密的变化。由于空气分子之间的相互作用，这种交替的疏密状态，将由近及远地沿管子向右传播。这种疏密状态的传播，就形成了声波。 §２描述声波的物理量 一、声压 大气静止时的压强即为大气压强。当有声波存在时，局部空气产生稠密或稀
疏。在稠密的地方，压强将增加，在稀疏的地方压强将减小；这样，就在原有的大气压上又附加了一个压强的起伏。这个压强的起伏是由于声波的作用而引起的，所以称它为声压；用p 表示。声压的大小与物体（如前述的活塞）的振动状态有关；物体振动的振幅愈大、则压强的起伏也愈大，声压也就愈大。然而，声压与大气压强相比，是及其微弱的。 存在声压的空间，称为声场。声场中某一瞬时的声压值，称为瞬时声压)(t p 。在一定的时间间隔中最大的瞬时声压值，称为峰值声压。如果，声压随时间的变化是按简谐规律的，则峰值声压就是声压的振幅。瞬时声压)(t p 对时间取方均根值，即 ?=T e dt t p T p 02) (1 〔１〕 称为声压的有效值或有效声压。T 为取平均的时间间隔。它可以是一个周期或比周期大得多的时间间隔。一般我们用电子仪器所测得的声压值，就是声压的有效值；而人们习惯上所指的声压值，也是声压的有效值。 声压的大小，表示了声波的强弱。目前国际上采用帕（a P ）作为声压的单位。以往也用微巴作为单位，它们的换算关系为； １帕＝１牛顿/米2 （MKS 制） １微巴＝１达因/厘米2 CGS (制） １微巴＝０．１帕 １大气压＝a P 5100325.1? （常温下） 为了对声压的大小数值，有一个感性的了解，在表一中列出了几种声源所发出的声音的声压的大小。 表一
声学基础（南京大学出版社） 习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π21 =得： 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产 生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它 的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0=，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿 绳方向的拉力T ，这两力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξθ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ=- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 20g l ω= 即 0f = 这就是小球产生的振动频率。
1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它 所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样 表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， （0x ??ε ，2022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数)(00x l x Tl k -=。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε)(00x l x Tl F -=，方向为竖直向下。 （2）振动频率为m M x l x Tl M K )(00-==ω。 （3）对ω分析可得，当20l x = 时，系统的振动频率最低。 1-4 设有一长为l 的细绳，它以张力T 固定在两端，如图所示。设在绳的0x 位置处悬有一质量为M 的重物。求该系统的固有频率。提示：当悬有M 时，绳子向下产生静位移0ξ以保持力的平衡，并假定M 离平衡位置0ξ的振动ξ位移很小，满足0ξξ<<条件。 图 习题1－4 图 习题1-3
驻波在乐器中的应用研究 摘要：本文先从声学的基本理论研究开始，以弦振动为主体对驻波的产生、传播及引起的声学规律进行研究，再把这些原理应用到弦乐器中进行分析，从物理学的角度以吉他为例讨论了驻波在弦乐器中的应用。 关键字：声学；驻波；弦乐器；音乐 1.引言 声学是近代科学中发展最早、内容最丰富的学科之一，它是物理学的一个分支，是一门既古老又迅速发展着的学科。在19世纪末已发展成熟，对声学的研究达到高潮，其应用渗透到几乎所有重要的自然科学，与各门学科相互交叉，从而具有边缘学科的特点[1]。从历史上讲，声学的发展离不开音乐，我国如此在国外也是如此。我国古代曾侯乙编钟就是一组杰出的声学仪器，外国的亥姆霍兹发展声学也是与乐器联系在一起的。物理学的发展，在理论上、方法上或技术上都会用到音乐上，比如非线性理论、瞬态分析等。 乐器是什么？从物理的角度来看，它就是一种仪器，一种人造的为人们所用产生音乐声的仪器[2]。那么对于音乐从物理的角度来看，它的实质就是一种声波，要产生声波还得有相应的振动[3]。比如乐器吉他、二胡的弦振动都是利用了驻波的传播而发声，然而声学在物理学中“外在性”最强，所以具体事物要具体分析。 从古至今踊跃出许多的音乐家、乐器演奏家，现时的音乐已经深入到我们生活的许多方面，琴声、歌唱声、说话声，电话、电铃的响声……其中，音乐声占了很大的比重。由此可见，音乐是每个人、每个家庭生活不可缺少的一部分。可以想象，如果生活中没有了音乐，世界将会变成怎样！然而不是任何一种声音都可以叫做音乐，必须是一定音调的声音才可以算得上是音乐。那影响音调的因素又有哪些，它们又有什么样的规律？那么本文将以吉他来研究，从根本上说明其发声的物理本质。 2.弦乐器的发声 在声学中我们知道，声音是一种波，是由物体的振动产生的，声波使它附近
电声学名词及物理意义 一、一般名词术语 1.1电声学 electracoustics 研究声电相互转换的原理和技术，以及声信号的存储、加工、传递、测量和应用的科学。它研究的内容覆盖所有的声频范围，从次声到特超声，通常仅局限于可闻声范围。 1.2可闻声 audible sound a.引起听觉的声振动。 b.由声振动引起的听觉。 1.3 音调 pitch 听觉的属性。根据它可以把声音排成由低到高的序列。 1.4 响度 loudness 听觉的属性。根据它可以把声音排成由轻到响的序列。 1.5 音品、音色 timbre 是声觉的属性，它使听者区别同时存在的同样响度和音调的两个声音之所以不同。 1.6 纯音 pure sound，pure tone，simple tone a．有单一音调的声觉。 b．简谐声振动。 1.7 噪声 noice a.紊乱不定的或统计上随机的振荡。 b．不希望的或不需要的声音，或其他干扰。 1.8 声压 sound pressure 指由声扰动产生的压强增量（逾压）。 1.9参考声压 reference sound pressure 用级来表示声压时所选用的基准，通常选用20μPa。 1.10 级 level 某一量与该量的参考量之比的对数。对数的底、参考量和级的类别必须加以说明。 注：①级的类别用复合名词来表示，如声压级或声功率级； ②不论所选的是峰值、均方根值还是其他的量，参考量应保持不变；
③对数的底通常用与该底有关的级的单位来说明。 1.11 贝〔尔〕 bel 是一种级的单位，其对数的底是10，适用于功率类的量；当对数的底是10的平方根时，也是场量的级的单位。 注：例如功率类的量是声功率和声能量，场量是声压和电压。 1.12 分贝 decibel 贝〔尔〕的十分之一。 注：分贝是比贝〔尔〕更常用的级的单位。； 1.13 声压级 sound pressure level 声压与参考声压之比的对数，以分贝表示的声压级是20乘以该比率的以10为底的对数。 1.14 声级 sound level，weighted sound pressure level 在一定的时间内，通过标准化的频率计权和时间计权得到的声压与基准声压之比的对数。用分贝表示的声级为20乘以该比率的以10为底的对数。 1.15 响应 response 在一定条件下，器件或系统由激励所引起的运动或其他输出。所用的输入和输出的类别必须表明。 1.16 失真 distortion 不希望的波形变化。 注：①输入和输出之间的非线性关系； ②不同频率的传输的不一致； ③相移与频率不成比例。 1.17共振 resonance 系统受迫振动时的一种现象，激励频率的微小变化都将导致该系统的响应减小。 注：应说明所测响应的量，例如，速度共振。 1.18 共振频率 resonance frequency 共振时的频率。 注：在可能混淆时，则应说明共振的类型，例如，速度共振频率。 1.19 品质因数 quality factor 系统的共振尖锐度的度量，是在一周内储存的最大能量与耗散的能量之比的2π倍。 注：历史上，字母Q是一个任意选择的符号，以表示一个电路单元的阻抗与阻之比，后来才引入“品质因
耳机之基本常识
耳机线技术 音乐在我们的日常生活中无处不在,美妙的乐声使枯橾的或烦闷的心情带来了欢乐.音乐使人们对生活充满希望.要想掌握耳机(电声)技术.必须对以下几个方面有有入的了解. 1.电声基础知识 2.仪器使用 3.维修技巧 以下将在这三个方面进入电声知识这个领域. 一,电声基础知识 所要知道的概念 电声学是研究声电相互转换的原理和技术，以及声信号的存储、加工、传递、测量和利用的科学。它所涉及的频率范围很广泛，从极低频的次声一直延伸到几十亿赫的特超声。不过通 常所指的电声，都属于可听声范围。 电声技术的历史最早可以追溯到19世纪，由爱迪生发明留声机和贝尔发明用于电话机的碳粒传声器开始，1881年曾有人以两个碳粒传声器连接几对耳机，作了双通路的立体声传递表演。大约在1919年第一次用电子管放大器和电磁式扬声器做了扩声实验。 在第一次世界大战以后，科学家们把机电方面的研究成果应用于电声领域中，于是电声学就有了理论基础。随着电声换能器理论的发展，较为完善的各类电声设备和电声测量仪器相继问世，较别是20世纪70年代来，电子计算机和激光技术在电声领域中的应用，大大促进了电声学的发展。
电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，对它的研究是电声学的一个重要内容分支。广义的电声换能器应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。属于可听声频率范围内的电声换能器有传声器、扬声器、送受话器、助听器等等。按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。其中后三种是不可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式的只能产生声能。而其他类型换能器则是可逆的，即可用作声接收器，也可用作声发射器。 各种电声换能器，尽管其类型、功用或工作状态不同，它们都包含两个基本组成部分，即电系统和机械振动系统。在换能器内部，电系统和机械振动系统之间通过某种物理效应相互联系，以完成能量的转换；在其外部，换能器的电系统与信号发生器的输出回路，或前级放大器的输入回路相匹配；而换能器的机械振动系统，以其振动表面与声场相匹配。所以设计电声换能器要同时考虑到力-电-声三个体系。 这三种体系是互相牵制的，处理得不好往往会顾此失彼。例如，一个有效的磁系统可能会非常笨重，变成一种令人不能接受的声障碍物；或者声输入阻抗或电输出阻抗的数值，可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。由此可见，电声换能器的设计总是在许多相互矛盾的因素中采取折衷的办法，因而在一定程度上可能还带有许多主观判断的技巧在内。 电声技术是电声领域中发展得比较快的一个分支，在政治、军事、文化各个领域内有着广泛的应用。例如，应用于有线或无线通信系统，有线或无线广播系统以及会场、剧院的扩声；录音棚、高保真录放系统等；此外还应用于发展中的声控语控技术；以及语言识别和声测等新技术。总起来说，它主要包括录放声技术、扩声技术以及与它们有关的电声仪器和电声测试技术等。 录放声技术是指把自然声音经过一系列技术设备(如传声器、录音机、拾声器等)进行接收、放大、传送、存储、记录和复制加工，然后再重放出来供人聆听的技术。它研究的主要问题是如何保持自然声的优良的音质，即在各个环带以及整个系统，都具有逼真地保持声音信号原来面貌的能力，包括对声音信号进行必要的美化和加工。
新音响基础知识之绝对基础 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。 35、反射系数小的材料称为吸声材料。 36、透射系数小的材料称为隔声材料。 37、透射系数大的材料，称为透声材料。 38、全吸声材料是指吸声系数α=1。 39、全反射材料是指吸声系数α=0。 40、岩棉、玻璃棉等材料主要吸收高频和中频。 41、聚氨酯吸声泡沫塑料主要吸收高频和中频。 42、薄板加空腔主要吸收低频。
2012年2月噪声与振动控制第1期文章编号：1006-1355(2012)01-0174-03 声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比 程志伟1,叶子文2,刘雯3,叶志刚1 (1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院NVH中心，广州510640； 2.重庆大学数理学院，重庆401331； 3.华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640) 摘要：在汽车车身的隔声性能试验中，对声压和声强的两种测量法，进行了比较分析。结果表明,这两种测量方法各有其特点，对汽车车身隔声量的改进及降噪圴有较好的指导作用。 关键词：声学；汽车车身；隔声；声压法；声强法 中国分类号：TB95文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355-2012.01.041 Comparison of Sound Pressure Method and Sound Intensity Method in Application to the Measurement of Sound Insulation Preformance of Vehicle’s Body CHENG Zhi-wei1,YE Zi-wen2,LIU Wen3，YE Zhi-gang1 (1.NVH Center Guangzhou Automotive Engineering Institute,Guangzhou510640,China; 2.College of Mathematics and Physics,Chongqing University,Chongqing401331,China; 3.College of Mechanics and Auto,South China University of Technology, Guangzhou510640,China) Abstract:In this paper,two measurement methods,sound pressure method and sound intensity method,for the measurement of sound insulation performance of vehicle’s body are compared and discussed.It shows that the two methods have their own characteristics,and both of them play instructive role in improvement of sound insulation effect and noise reduction. Key word:acoustics;vehicle body;sound insulation;sound pressure method;sound intensity method. 为了改善汽车的车内噪声，需要对汽车车身的隔声量进行分析。只有车身的前围（或称防火墙）、顶棚、后盖、车门、地板、前后风挡玻璃等各面的隔声量提高后，车身各面才能有效地阻隔发动机和车外其他噪声进入车内。利用声压测量法或声强测量法都可以得到车身各面关键部位的声压衰减频谱图和总的隔声量，经过数据分析后我们就可以采取对应措施改进隔声薄弱部位。 收稿日期：2011-03-10；修改日期：2011-04-29 作者简介：程志伟（1979-），男，湖北天门人，工程师，目前主要从事汽车噪声、振动工程。 E-mail:chengzw79@126.con 1隔声量的定义和测量评价 1.1隔声量的定义 根据文[2]关于隔声定义的描述，隔声材料(隔声构件或隔声结构)一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数就是该隔声材料的隔声量，以符号R(dB)表示。 R=10lg(I i I t )=20lg(P i P t )(1) 式(1)中I i 和P i 分别为隔声材料前的声强和声压，I t 和P t 分别为经过隔声材料衰减后的声强和声压。如下图1所示表示方法。 可见隔声量表示隔声材料本身固有的隔声能力。
070206 声学 声学是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的物理学分支学科。媒质包括各种状态的物质，可也可以是非弹性媒质；机械波是指质点运动变化的传播现象。 就该词的本义，系指任何与听觉有关的事物。但依通常所用，其一系指物理学中关于声音的属性、产生学科；其二系指建筑物适合清晰地听讲话、听音乐的质量。 声音由物体（比如乐器）的振动而产生，通过空气传播到耳鼓，耳鼓也产生同率振动。声音的高低（p 体振动的速度。物体振动快就产生“高音”，振动慢就产生“低音”。物体每秒钟的振动速率，叫做声音的“频率的响度（loudness）取决于振动的“振幅”。比如，用力地用琴弓拉一根小提琴弦时，这根弦就大距离地向左右此产生强振动，发出一个响亮的声音；而轻轻地用琴弓拉一根弦时，这根弦仅仅小距离左右摆动，产生的振个轻柔的声音。 较小的乐器产生的振动较快，较大的乐器产生的振动较慢。如双簧管的发音比它同类的大管要高。同样琴的发音比大提琴高；按指的发音比空弦音高；小男孩的嗓音比成年男子的嗓音高等等。制约音高的还有其如振动体的质量和张力。总的说，较细的小提琴弦比较粗的振动快，发音也高；一根弦的发音会随着弦轴拧不同的乐器和人声会发出各种音质（quality）不同的声音，这是因为几乎所有的振动都是复合的。如一小提琴弦不仅全长振动，各分段同时也在振动，根据分段各自不同的长度发音。这些分段振动发出的音不易来，然而这些音都纳入了整体音响效果。泛音列中的任何一个音（如G，D或B）的泛音的数目都是随八度增。泛音的级数还可说明各泛音的频率与基音频率的比率。如大字组“G”的频率是每秒钟振动96次，高音谱五泛音）的振动次数是5*96=480，即每秒钟振动480次。 声学是物理学中很早就得到发展的学科。声音是自然界中非常普遍、直观的现象，它很早就被人们所认国还是古代希腊，对声音、特别是在音律方面都有相当的研究。我国在3400多年以前的商代对乐器的制造和丰富的知识，以后在声音的产生、传播、乐器制造、乐律学以及建筑和生产技术中声学效应的应用等方面，的经验总结和卓越的发现和发明。国外对声的研究亦开始得很早，早在公元前500年，毕达哥拉斯就研究了题，而对声学的系统研究则始于17世纪初伽利略对单摆周期和物体振动的研究。17世纪牛顿力学形成，把械运动统一起来，促进了声学的发展。声学的基本理论早在19世纪中叶就已相当完善，当时许多优秀的数学都对它作出过卓越的贡献。1877年英国物理学家瑞利（Lord John William Rayleigh，1842～1919）发表理》集其大成，使声学成为物理学中一门严谨的相对独立的分支学科，并由此拉开了现代声学的序幕。 声学又是当前物理学中最活跃的学科之一。声学日益密切地同声多种领域的现代科学技术紧密联系，形独立的分支学科，从最早形成的建筑声学、电声学直到目前仍在“定型”的“分子—量子声学”、“等离子体声学等等，目前已超过20个，并且还有新的分支在不断产生。其中不仅涉及包括生命科学在内的几乎所有主要的还在相当程度上涉及若干人文科学。这种广泛性在物理学的其它学科中，甚至在整个自然科学中也是不多见在发展初期，声学原是为听觉服务的。理论上，声学研究声的产生、传播和接收；应用上，声学研究如音响效果，如何避免妨碍健康和影响工作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质等等。随着科学技术的发声波的很多特性和作用，有的对听觉有影响，有的虽然对听觉并无影响，但对科学研究和生产技术却很重要声的传播特性来研究媒质的微观结构，利用声的作用来促进化学反应等等。因此，在近代声学中，一方面为究和应用得到了进一步的发展，另一方面也开展了许多有关物理、化学、工程技术方面的研究和应用。声的在听觉范围以内，声振动和声波有更广泛的含义，几乎就是机械振动和机械波的同义词了。 自然界从宏观世界到微观世界，从简单的机械运动到复杂的生命运动，从工程技术到医学、生物学，从言、音乐、艺术，都是现代声学研究和应用的领域。 声学的分支可以归纳为如下几个方面： 从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在20Hz～20000Hz的声波，它们涉房间音质、噪声等，分别对应于语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制；另外还涉及人的听觉和生物生理声学、心理声学和生物声学；还有人耳听不到的声音，一是频率高于可听声上限的，即频率超过20000
《弹性波理论及其应用》教学大纲 编写人：陆铭慧审核人：卢超 学时：48 学分:3 第一部分大纲说明 1．课程说明：09004 2．课程类型：非学位课 3．课程性质：专业选修课 4．学时/学分：48/3 5．课程目标：通过学习超声的产生、接收和在媒质中的传播规律，超声的各种效应，以及超声在基础研究和国民经济各部门的应用等内容，使学习者对超声的性质有比较清楚的理解，能够处理工业应用中的一般超声问题。 6. 教学方式：课堂讲授、自学与讨论相结合 7. 考核方式：考查 8．预修课程：数学物理方法，弹性力学基础，声学基础，声学检测技术 10、教材及教学参考资料： 参考资料： 1、《超声学》，应崇福主编，北京：科学出版社， 1990年12月出版。 2、《固体中的声场和波》，（美）B.A. 奥尔特，北京：科学出版社，孙承平译，1982年12月出版。 3、《超声手册》，冯若主编，南京：南京大学出版社，1999年10月出版。 4、《压电换能器和换能器阵》，栾桂冬等编著，北京：北京大学出版社，2005年7月出版。 5、《固体中的超声波》，（美）J.L.罗斯，北京:科学出版社，何存富等译。 6、《声波导》，（英）M.R.雷特伍特著，上海：上海科学技术出版社，严仁博译，1965年7月出版。 第二部分教学内容和教学要求 由于固体的特性和声波形式的多样型，使得声波在固体介质中传播具有复杂的特性。在
弹性固体中传播的不仅有纵波，还有横波以及与介质形状有关的导波等。了解和掌握固体中各种波型的激发和传播规律，对无损检测、压电换能器设计、声成像等研究具有指导意义。 第1章引言 教学内容： 1.1 弹性波研究的早期重要工作 1.2 弹性波研究的近、现代发展状况 1.3 超声波及其特点 教学要求： 了解弹性波研究的历史，超声波的特点。 教学建议： 1. 教学重点：超声波的特点。 2．教学方法：讲解与自学结合。 第2章无限大弹性介质中的波 教学内容： 2.1 弹性介质中的应力、应变、弹性常数 2.2 弹性介质中的波动方程及其解－体波 2.3 表面波 2.4 声波的传播特性 2.4 声波的散射 教学要求： 了解和掌握弹性介质中的波动方程及其解、声波在弹性介质中的传播特性、波型转换。教学建议： 1. 重点与难点：平面波动方程及其解。 2. 教学中应注意：体波与表面波的概念。 3．教学方法：讲解与讨论结合。 第3章波导介质中的波 教学内容： 3.1 引言 3.2 固体板中的连续波 3.3 固体板中的脉冲波 3.4 管中的声波 教学要求： 了解导波的产生条件和频散特性。 教学建议： 1. 重点与难点：导波的频散特性、相速度和群速度的概念。 2. 教学中应注意：相速度和群速度的表述。 3．教学方法：讲解与讨论结合。 第4章声波的产生与接收 教学内容： 4.1 产生和接收超声的方法
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
湖北省高等教育自学考试大纲 课程名称：物理污染控制技术课程代码：06613 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 本课程是环境工程与管理专业的必修课。 课程主要论述与人类生活密切相关的噪声、振动、放射性、电磁、光、热等物理性污染的基础理论知识和基本控制原理与技术。通过本课程的学习，使学生了解物理性污染的危害及其评价方法和标准，理解和掌握物理性污染的基本规律、测试和监测方法、控制方法和技术等，具备解决环境物理性污染问题的实际能力。 二、课程目标与基本要求 通过本课程的学习，使学生系统地掌握有关物理性污染的成因、传播规律、评价指标、评价标准和方法、基本控制技术等，并初步具倍分析和解决一些环境噪声控制、电磁污染控制、放射性防治、振动防治等方面实际问题的能力。提高学生分析问题和解决问题的能力，为从事专业工作、科学研究和环境管理等打下良好的基础。具体要求如下： 1. 了解物理性污染的危害、特征。 2．了解热污染、光污染的评价方法及防治技术。 3．理解和掌握声学基础知识和噪声测量方法，熟悉噪声和振动控制有关规范、标准的基本内容，掌握噪声和振动控制的基本原理和技术。 4．理解和掌握电磁辐射基础知识，熟悉电磁辐射防护标准，了解电磁辐射污染防治技术。 5．了解放射性废物的来源和特点，理解和掌握辐射剂量学的基础知识，了解放射性废物处理技术。 三、与本专业其他课程的关系 该课程为环境工程与管理的专业主干课程，与本课程平行进行的课程有水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置等，分别从环境各不同要素介绍污染控制的原理和工艺。
第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论 （一）学习目的与要求 了解物理性污染的概念及基本危害，了解物理性污染控制的研究内容。（二）课程内容 第一节物理环境与环境物理学 物理环境、环境物理学的产生和发展、环境物理学的学科体系、环境物理学的研究特点。 第二节物理性污染及其研究内容 物理性污染及其特点、物理性污染的研究内容。 （三）考核知识点 1、物理性污染及其特点 2、物理性污染的研究内容 （四）考核要求 1、物理环境与环境物理学 ⑴识记：物理环境的定义 ⑵理解：无 ⑶应用：无 2、物理性污染及其特点 ⑴识记：物理性污染的概念及特点 ⑵理解：物理性污染的概念 ⑶应用：无 第二章噪声污染及其控制 （一）学习目的与要求 了解噪声的概念、危害，理解和掌握声学基础知识和声波的传播规律，掌握噪声测量技术和评价方法，熟悉噪声控制有关规范、标准的基本内容，掌握噪声控制的基本原理和技术。 （二）课程内容
物理学院声学专业研究生培养方案 一、培养目标 培养国家建设需要，热爱祖国，思想先进，情操高尚，品德优良，具备严谨科学态度和优良学风，适应面向二十一世纪的德、智、体全面发展的声科学与工程技术专业人才。 1、硕士研究生： 掌握声学的基本理论和实验技能，了解本领域的研究动态，具有一定的分析问题和解决问题的能力，学位论文应具有一定的创新性或应用前景。 2博士研究生： 具有深厚的数理基础，掌握声学的基本理论和实验技术以及与本学科相邻或相关学科的知识，具有分析问题和独立解决问题的能力。能进行国际上声学领域前沿性课题或有重要应用前景的课题研究，并具有一定的创造性，掌握1－2门外语，能熟练阅读文献并撰写论文。 二、研究方向 1、非线性声学 振动和声激励下的液体和颗粒物质中的孤立子与混沌；孤立波的传播特性及其和缺陷的相互作用；非线性系统中的反常热传导；复杂信号与非线性信号处理的理论与方法、及其在声学中的应用。 2、强声学 强声和功率超声：液体中的声空化、声致发光 3、光声科学 激光激发超声的理论及新型超声换能技术，脉冲光声瞬态效应对超快物理、化学及生物过程的研究，光声效应新技术及其在材料表征、工业检测和医学诊断中的应用研究，光声热波成象及其逆问题。超声源器件的理论、结构和应用研究。 4、超声学 声人工结构；超声信号处理；声表面波传播理论及器件；声电荷器件及在通讯、雷达和电子对抗中的应用；多相媒质中声传播理论；生物媒质及固体中超声检测和声测井新技术；新型低衰减透声材料、新型超声换能器、声传感、声化学等。 5、生物医学超声 流体、生物媒质、固体及界面的非线性特性；非线性声参量组织定征与成像；超声造影剂的非线性特性及其在医学超声领域的应用；声孔效应机理及在生物化学领域中的应用；固体中的非经典非线性效应及在无损检测中的应用；高强度聚焦超声的非线性特性；微泡及细胞的声学操控。 6、环境声学 噪声与振动的有源控制；环境噪声评价与监测。 7、电声学 扬声器等电声器件和系统的振动分析、计算机辅助设计和测试以及电声参数测量新技术。
电－力－声类比 引言：电－力－声类比是应用电路理论来解决力学与声学问题。 定义：根据描述电振荡系统的微分方程和描述力学振动系统及声振动系统的微分方程在形式上的相似性，常将力学量和声学量与相应的电学量作类比，以便借助电路理论来分析力学振动和声振动的规律，称电－力－声类比。 类比方法有二种：一种为阻抗型类比，也称正类比；另一种为导纳型类比，也称反类比。§5-1电路元件及基本的电振荡器 在电学系统的分析中，经常用电路图来描述元件与元件之间的关系，从而研究电磁运动的规律。通过电路分析，有时不必去求解微分方程，而能直接了解系统的工作情况和特点。即使要作定量分析研究，通过形象的电路图，利用克希霍夫电路定律，再去建立微分方程，也要简单得多。 电路图最容易应用于集中参数的系统，因为集中参数元件的唯一变量是时间。在电声学研究的系统中（如电声换能器），在低频时，大都近似地等效成集中参数系统，只要采用类比的办法，把力学或声学系统画成等效类比线路图，然后利用电路理论来研究系统的工作情况和特点。 1.基本电路元件： 电容元件： 瞬态：E＝ 1 C e ∫I dt I＝Ｃe dE dt E 瞬态：E= L e dI dt I= 1 L e∫E dt 电阻抗：Z e＝ E I 2.基本的电振荡器： （1）串联谐振电路： I R L 如左图：I－电流（安培），E－电压（伏特） e Lｅ－电感（享利），Ｃｅ－电容（法拉），Rｅ－电阻（欧姆）
由上图可得：E ＝ R ｅI ＋ L e dI dt + 1 C e ∫I dt 对于作简谐变化的稳态电流值有：I ＝ I 0 e j ωt 则：E ＝R e I + jωL e I + 1jωC e I=(R e + jωL e + 1 jωC e ) I = Z e I 式中Z e 为串联回路的阻抗 I ＝ E Z e 即为熟知的欧姆定律 （2）并联谐振电路 I '－为电流（安培），E ' －为电压（伏特）， E ' ｅ ' L ｅ' －为电感（享利），Ｃｅ ' －为电容（法特）， ○ R ｅ'－为电阻（欧姆） 由上图可得：I ' ＝E 'R e ' + 1L e ' ∫E 'dt +C e ' dE ' dt 对于作简谐变化的电压有：E '=E 0' e jωt 则：I ' =E ' R e ' +1jωL e ' E '+ jωC e 'E ' = (1R e ' + 1jωL e 1 + jωC e ')E ' = 1Z e ' E ' 1Z e ' =(1R e ' +1jωL e ' + jωC e ') = 1R e ' + j(ωC e '－1 ωL e ' ) §5-2力学元件和基本的力学振动系统： 1.力学元件： F 表示外力 F K 表示弹性力 F R 表示阻力 M M 表示质点质量 K M 表示弹性系数 C M 表示顺性系数 R M C M ＝1 K M 又称为力顺 R M 表示阻力系数，又称为力阻