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第二章 声波的基本性质及其传播规律

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声学基础 第二章 声波的基本性质

声学基础 第二章 声波的基本性质

第二章 声波的基本性质 §2.1 概述2.1.1 声波的物理量1、声压p 指由声扰动产生的逾量压强，即声波引起的介质压强起伏与介质 静压的差值。

0p P P P =∆=- 声压p 通常是空间和时间的函数。

(,)p p r t = 介质中的实际压强为0P P p =+ （2-1-1）2、介质的密度和温度与声压的概念相似，声扰动或声波同样可以引起介质密度和温度的起伏。

0=-δρρ 0T T =-τ （2-1-2）δ和τ同样是空间和时间的函数。

不过一般情况下，这种起伏通常较小（详见小振幅声波或线性声学基本假设），可以近似认为：0=ρρ ，0T T = 即忽略密度和温度的起伏，近似认为它们为常量。

3、声波中的质点振动位移s 和振动速度v 指产生或传播声波的质点（或微元体）在其平衡位置附近的振动位移和振动 速度。

通常它们是矢量（场）。

4、声速c指声波在介质中的传播速度，分为相速度和群速度。

关于它们以后再介绍。

5、声波的频率f 、角频率ω、波长λ、周期T 等是我们熟悉的物理量，此处不再赘述。

描述声波的物理量还有许多，以后还要陆续介绍。

2.1.2 声波分类关于声波有多种分类方法很多，常见的分类方法主要有：根据波阵面（或等相位面）的形状或波源的几何特征，可以将声波分为： 1、 球面波（点源）；2、柱面波（直线源）；3、平面波（平面源） 根据波的振动方向与波传播方向的几何关系，可以将声波分为： 1、纵波，振动方向与波传播方向平行； 2、横波，振动方向与波传播方向垂直； 根据介质的几何尺寸和形状，还可将其中的声波分类为体波和导波，前者指在无限大介质中传播的波，而后者则指在有限介质中传播的波。

另外根据介质的理想化程度和对其数学描述的近似程度，把声学划分为：线性声学 理想介质理想介质 线性声学非线性声学 实际介质 声学 或 声学线性声学 理想介质实际介质 非线性声学非线性声学 实际介质流体介质因具有不可压缩性，同时其粘滞系数较小，对剪切应力的传递能力有限，因此其中只能传播纵波。

声波基本的基本性质及其传播规律

声波基本的基本性质及其传播规律

声线：常称为声射线，就是子声源发出的代表 能量传播方向的射线，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。
声波的基本类型
1 平面声波： 声波的波阵面是垂直于传播方向的一系列 平面时，称其为平面声波。
2.2.1 平面声波：
1平面声波：
声线： 相互平行的一系列直线。
c.声功率级
W LW 10 lg W0
W0 10
12
W
声功率级单位：分贝。
声压级和声强级的关系：
I LI 10 lg I0
P I c
2
P 2 c P 0c0 LI 10 lg 20 lg 2 P c P 10 lg c 0 0 0 0
（1）声能量
声能量： 声能量＝动能＋势能 体积元的总声能量：
P11
2 V0 p 2 E EK EP 0 (u 2 2 ) 2 0 c
（2）平均声能密度：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： pe2 w 0c 2 J∕m3
4、 声强、声功率
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 同轴圆柱面 声线 相互平行 的直线 由声源发出的 半径线 线声源发出的 半径线 声源类型 平面声源 点声源 线声源
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)。
c cT f
f 1 T
2.1.2 描述声波的基本物理量
（3 ）声速振动在媒质中传播的速度。 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。

【学习】第2章声音的基本性质

【学习】第2章声音的基本性质
T0
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

声波的基本性质及传播规律

f1 T 2
ω—角频率
2011年4月25日9时58分
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。
2011年4月25日9时58分
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)
2011年4月25日9时58分
18
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；

声波的基本性质及传播规律

声波的基本性质及传播规律

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

声波的基本性质及传播规律

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
2
2011年4月25日9时58分
）
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。
2011年4月25日9时58分 13
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
1
2011年4月25日9时58分
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)
10
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

px,t P0 cos(t kx)
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：

02第二章声波的基本性质及其传播规律

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）。

第二章声波基本性质及其传播规律

声场中单位体积媒质所含有的声能量称 为声能密度.
第二章声波基本性质及其传播规律
• 2. 声强 声场中某点处与质点速度方向垂直的单位 面积上在单位时间内通过的声能称为瞬时 声强,对于稳态声场,声强是指瞬时声强在一 定时间T内的平均值.
第二章声波基本性质及其传播规律
• 3. 声功率 将单位时间内通过某一面积的声能称为声 功率或者声能通量. 声源在单位时间内发射的总能量称为声源 功率.
第二章声波基本性质及其传播规律
二. 球面声波
• 声源的几何尺寸远小于声波波长时,或者测 量点离声源相当远时,可以将声源看成一个 点,称为点声源.
• 在各相同性的均匀媒质中，从一个表面同 步胀缩的点声源发出的声波是球面声波,也 就是在以声源为球心,以任何R值为半径的 球面上声波的相位相同.
• 球面声波的一个重要特点:振幅随传播距离 R的增加而减少，二者成反比关系.
第二章声波基本性质及其传播规律
• 二. 驻波 当几个声源合成的声波的声压值随空间
不同位置有极大值和极小值分布的周期波 为驻波,其声场称为驻波声场.
驻波的极大值和极小值分别称为波腹和 波节.
第二章声波基本性质及其传播规律
• 三. 不相干波 几个声源产生的声波在频率上不同,或
者不存在固定的相位差,则称为不相干波. 不相干波叠加后的合成声场不会出现驻
第二章声波基本性质及其传播规律
第三节. 声波的叠加
• 一. 相干波 当有两个以上的声源同时存在，其声波
频率相同，振动方向相同且存在恒定的相 位差,则其合成的声波的在空间某些位置振 动始终加强,在另一些位置振动始终减弱， 此现象称为干涉现象.
这种具有相同频率相同振动方向和恒定 相位差的声波称为相干波.

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
15
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
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五. 声能量.声强.声功率
• 1. 声能量 声波使媒质质点在平衡位置附近往复运 动,产生动能;其又使媒质产生了压缩和膨胀 的疏密过程,使媒质具有变形的势能,这两部 分能量之和就是由于声扰动使媒质得到的 声能量. 声场中单位体积媒质所含有的声能量称 为声能密度.
• 2. 声强 声场中某点处与质点速度方向垂直的单位 面积上在单位时间内通过的声能称为瞬时 声强,对于稳态声场,声强是指瞬时声强在一 定时间T内的平均值.
一. 垂直入射声波的发射和透射
• 当声波入射到两种媒质的界面时,一部分会 经界面反射返回到原来的媒质中，称为反 射波,一部分将进入另一种媒质中称为投射 波. • 示例见图2-6
二. 斜入射声波的入射.反射和折射
• 当声波倾斜入射于两媒质的界面时,会产生 声波的反射和折射. • 反射波与法向成Qr角,在第二个媒质中,透射 声波与法向成Qt角,投射声波与入射声波不 再保持同一传播方向，形成声波的折射。 • 入射声波.反射声波与折射声波的传播方向 满足Snell定律 • 反射定律:Qi=Qr • 折射定律:sinQi/sinQr=c1/c2
五. 声源的指向性
常用指向性因数R来表征声源的指向性, 其定义是:在离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此平均声强相比 就是该方向的指向性因数.
一.声能随距离的发散传播引起的衰 减Ad
• 声波从声源想周围空间传播时会产生发散 • 在自由声场中，当声功率不变时,则声强与距离 的平方成反比的规律减小. • 从距离R1传播到R2时的发散衰减为:
R2 Ad 20 lg R1
二. 空气吸收的附加衰减Aa
• 声波在空气中传播时,因空气的粘滞性和热 传导，在压缩和膨胀过程中，使一部分声 能转化为热能而损耗，称为空气吸收.这种 吸收称为经典吸收. • 当声波的频率接近空气分子转动或振动的 固有频率时,会发生能量交换，能量交换的 过程都有滞后的现象,这种现象称为弛豫吸 收.
第七节. 声源的辐射
• 一. 点声源 可看作点声源的条件：声波波长远大于 声源半径。
二. 声偶极子
• 两个相距很近的点声源,他们的振动幅值相 同，但是相位相反，由这两个点声源构成 的合成声源称为声偶极子. • 声偶极子产生的声压在空间的分布有很强 的方向性. • 在声偶极子轴线方向cosQ的绝对值=1,声压 最大，在垂直轴线的中线方向cosQ=0,声压 为0.
• 二. 驻波 当几个声源合成的声波的声压值随空间 不同位置有极大值和极小值分布的周期波 为驻波,其声场称为驻波声场. 驻波的极大值和极小值分别称为波腹和 波节.
• 三. 不相干波 几个声源产生的声波在频率上不同,或 者不存在固定的相位差,则称为不相干波. 不相干波叠加后的合成声场不会出现驻 波现象.
• 3. 声功率 将单位时间内通过某一面积的声能称为声 功率或者声能通量. 声源在单位时间内发射的总能量称为声源 功率.
第三节. 声波的叠加
• 一. 相干波 当有两个以上的声源同时存在，其声波 频率相同，振动方向相同且存在恒定的相 位差,则其合成的声波的在空间某些位置振 动始终加强,在另一些位置振动始终减弱， 此现象称为干涉现象. 这种具有相同频率同振动方向和恒定 相位差的声波称为相干波.
四. 级的相减
• 在噪声测量时往往受到外界噪声的干扰,需 要从总声压级中扣除设备停止运行时的背 景噪声声压级,这就是级的相减. • 注意:级的相减是声能量相减.
第六节. 声波在传播中的衰减
• • • • • • 声波在传播过程中引起的衰减包括: 声能随距离的发散传播引起的衰减Ad 空气吸收引起的衰减Aa 地面吸收引起的衰减Ag 屏障引起的衰减Ab 气象条件引起的衰减Am
二. 球面声波
• 声源的几何尺寸远小于声波波长时,或者测 量点离声源相当远时,可以将声源看成一个 点,称为点声源. • 在各相同性的均匀媒质中，从一个表面同 步胀缩的点声源发出的声波是球面声波,也 就是在以声源为球心,以任何R值为半径的 球面上声波的相位相同. • 球面声波的一个重要特点:振幅随传播距离 R的增加而减少，二者成反比关系.
二. 描述声波的基本物理量
• • • • 1. 波长 2. 周期 3. 频率 4. 声速
第二节 声波的基本类型
一般常用声压来描述声波,根据声波传播时波 阵面的形状不同可以将声波分成: (1)平面声波 (2)球面声波 (3)柱面声波
一. 平面声波
• 当声波的波阵面是垂直于传播方向的一系 列平面时,就称其为平面声波. • 波阵面是指空间同一时刻相位相同的各点 的轨迹曲线. • 通常可以将各种远离声源的声波近似的看 成平面声波.
第二章 • 声波的基本性质及其传播规律
第一节 • 声波的产生及其描述
一. 声波的产生
• 1. 声源
• 2. 声波的形成 声源的振动引起其周围弹性媒质的振动 而产生声波. 声波可以在空气.液体和固体中传播. 在空气中,声波是纵波. 在固体和液体中既可能存在声波的纵波， 也可能存在横波.
• 注意: 纵波和横波都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。
三.地面吸收引起的衰减Ag
• 当声波沿地面传播时,会受到各种复杂的地 面条件的影响而产生附加衰减. • 短距离(30-50米)其衰减可以忽略，在70米 以上则不能忽略. • 不同的地面情况引起的声波衰减是不同的 • 近似计算公式为: • Ag1=(0.18lgf-0.31)d • f:频率 d:传播距离
W Lw 10 lg W0
I LI 10 lg I0
三. 级的叠加
• 进行级的叠加时要进行对数运算. • 具体见课本P24的公式2-42 • 不相干的两个相同声压级的叠加是增加3分 贝. • 若Lp1比Lp2高出10分贝以上,则总声压近似 等于Lp1.
注意:
• 若两个声源发出的是相干波,这时应先由公 式2-20求出瞬时声压,再由瞬时声压求出总 声压的有效值,然后根据定义求出总声压级.
W
E t
（二）声功率和声强
• 声功率是描述声源性质的物理量，声功率 反映的是单位时间内声源向外辐射的总能 量 • 声强与声压幅值的平方成正比，声强还与 传声媒质的性质有关
（三）声功率级和声强级
• 以1pW为基准，定义声功率级为
式中 Lw——声功率级，单位为dB。 • 声强级是以1000Hz纯音的听阈声强值1pW/m2 为基准定义的，即
• 四. 声音的频谱 实际生活中的声音都不会是单个频率的 纯音,一般是由不同频率组合而成的复合声. 以频率为横轴,以声压为纵轴,可以绘出 声音的频谱图. 对于周期振动的声源，其产生的声音是 线状谱,对于线状谱声音可以确定单个频率 处的声压.
第四节. 声波的传播
声波在空间传播的过程中会遇到各种障 碍物或者不同媒质的界面,这就会产生声波 的反射.透射.折射和衍射现象. 声波的这些特性与光波十分相近.
三. 柱面声波
• 波阵面是同轴圆柱面的声波称为柱面声波, 其声源可看作”线声源”. • 柱面声波的振幅随径向距离的增加而减少， 与距离的平方根成反比.
四. 声线
• 声线也叫声射线,是自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. • 当声频率较高,传播途径中遇到的物体的几 何尺寸比声波波长大很多时,可以不计声波 的波动特性,直接用声线来处理.
三. 声波的散射与衍射
如果障碍物的表面很粗糙或者其大小与 波长差不多,入射声波就会想各个方向散射. 总声场是由入射声波与散射声波叠加而成 的.对于低频情况,在障碍物背面散射波很弱, 总声场基本等于入射声波产生的声场，即 入射声波能够绕过障碍物传到其背面形成 声波的衍射. 波长越大,衍射现象越明显.
四. 声屏障引起的衰减Ab
• 当声源与接收点之间存在障碍物时会产生 显著的附加衰减,这样的障碍物称为声屏障. • 声波遇到声屏障时会产生反射.透射和衍射 现象,声屏障的作用就是阻止直达声的传播, 隔绝透射声，并使衍射声有足够的衰减.
五.气象条件引起的衰减Am
• 雨.雪.雾等对声波的散射会引起声能的衰减, 但影响较小,大约1000米衰减不到0.5dB. • 风和温度梯度对声波传播的影响很大
二、噪声的物理量度
• （一）声压和声压级 • （二）声功率和声强 • （三）声功率级和声强级
（一）声压和声压级
• 声波是疏密波，在空气中传播时，它使空气时而 变密——压强增高；时而变稀——压强降低。这 种在大气压力上起伏的部分就是声压。声压是衡 量声音大小的尺度，通常用p来表示，单位为Pa。 • 声学上普遍使用对数标度来度量声压，称为声压 级，其定义是声压平方和1000Hz纯音的听阈声压 平方比值的对数，单位是贝尔。
一. 分贝的定义
• 用对数标度时必须先选定基准量(参考量),然 后对被量度量与基准量的比值求对数，这 个对数值称为被量度量的”级”,如果所取 对数是以10为底,则级的单位为贝尔,其1/10 称为分贝. • 若所取对数是以e为底,则级的单位称为奈培 • 奈培与分贝的关系: • 1Np=8.686dB
• 对于同样源强Q,声偶极子产生的声源比点 声源的声压要小得多，声辐射功率正比于 声压幅值的平方,因此声偶极子的辐射效率 很差.
三. 线声源
• 1. 连续分布的线声源 • 2. 离散分布的无限长线声源
四. 面声源
• 若在某一平面中有一些互不相干的点声源 存在,则其对外界的影响可用面声源来描述.
四. 声像
当声波频率较高,传播途径中遇到的障 碍物的几何尺寸相对于声波波长大很多时, 可以不考虑声波的波动特性,直接用直线来 讨论声传播问题. 入射波遇到障碍物表面而产生反射，反 射波可看成从一个虚声源发出的，此虚声 源称为该声源的声像.
第五节 级的概念
• 日常生活中人们遇到的声音的强度变化范 围非常宽,对于这么广阔范围的能量变化， 直接使用声功率和声压的数值来表示很不 方便;另外人耳对声音强度的感觉并不正比 于其强度的绝对值,而是更接近于正比于其 对数值.因此要使用对数标度(级的概念).