听觉的声学基础

声学及听力学基础听力学是一门综合性研究听觉生理、心理功能、病理机理、测试方法，临床防治以及康复听力的学科。

按研究对象及手段的不同，可分为实验听力学、临床听力学、重建听力学和康复听力学，后者包括助听器的选配、电子助听装置和听力语言训练。

声学基础一．声波的概念1．声音的本质：声音是一种波动，它是振动在媒质中的传播。

振动的物体使其周围的空气层质点交替地发生压缩和膨胀，这种变化由近及远，从而使受激发物体的振动以一定的速度传播开去，这种振动能量的传递，就是声波传播的本质。

2．声音的物理特性1）速度常温下声波在空气中的传播速度约是340 米/秒，我们大多数人都见过远处的雷暴，通常是先看到闪电然后再听到轰鸣声，这是由于光的传播速度比声音快。

在不同的介质中声音的传播速度不一样，水中声音传播速度比空气中快4倍，而在铁中声音传播速度是在空气中传播的14倍。

2）频率频率即每秒钟的周期数，若周期持续时间等于1/100 秒即每秒完成100 个周期，那么我们说它的频率为100（周期/秒）。

为纪念德国物理学家Heinrich Gertz 国际标准化组织把它的单位命名为HZ，并被广泛应用。

3）音调如果有两个音叉，一个是500Hz 另一个是800Hz 当你听到这两个音叉发出的声音时，你会发现500Hz 发出的声音比800Hz 低,我们称之为低音。

频率与音调是两回事，频率是物理的数量并可精确衡量，而音调是一种主观印象不能直接衡量。

4）声压和声压级若有两个相同频率的音叉用不同的力量敲击，那么大力敲的音叉就比较响且相应音叉振动幅度也大。

同频率一样空气压力下的变化--声压--是可以精确衡量，因为它是个物理量。

大气静止时的压力为大气压力，大气压力用Ps表示，一个标准大气压力叫1巴（bar）。

当有声波存在时，局部空气产生压缩和膨胀，在压缩的地方压力增加，在膨胀的地方压力减少，这样就在原来的大气压上又增加了一个压力的起伏。

这个压力的起伏是由于声波的作用而引起的，故称之为声压，用符号P表示。

第三节听觉一、听觉剌激声波是听觉的适宜刺激。

它是由物体振动产生的,物体振动使周围的介质(如空气)产生周期性的压缩、膨胀的波动,这就是声波。

声波通过介质传递给人耳,并在人耳中产生昕觉。

声波的物理性质包括频率、振幅和波形。

频率指发声物体每秒振动的次数,单位是赫兹。

人耳所能接受的振动频率为20~20000赫兹。

低于20赫兹的振动叫次声,高于20000赫兹的振动叫超声波,是无法引起人的昕觉的。

振幅是指振动物体偏离起始位置的大小。

振幅决定声音的强度,振幅大,压力大,我们听到的声音就强;振幅小,压力小,我们听到的声音就弱。

声波最简单的形状是正弦波。

由正弦波得到的声音叫纯音。

在日常生活中,人们听到的大部分声音不是纯音,而是复合音,这是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成。

二、基本的听觉现象(一)声音的属性空气振动传导的声波作用于人的耳朵产生了听觉。

人们所听到的声音具有三个属性,称为感觉特性,即音强、音高和音色。

音强指声音的大小,由声波的物理特性振幅,即振动的大小所决定。

音强的单位称分贝,缩写为db。

0分贝指正常听觉下可觉察的最小的声音大小。

音高指声音的高低,由声波的频率,即每秒振动次数决定,常人昕觉的音高范围很广,可以由最低20赫兹昕到20000赫兹。

日常所说的长波指频率低的声音,短波指频率高的声音。

由单一频率的正弦波引起的声音是纯音,但大多数声音是许多频率与振幅的混合物。

混合音的复合程序与组成形式构成声音的质量特征,称音色。

音色是人能够区分发自不同声源的同一个音高的主要依据,如男声、女声、钢琴声、提琴声表演同一个曲调,听起来各不相同。

(二)听觉的适应与疲劳听觉适应所需时间很短,恢复也很快。

听觉适应有选择性,即仅对作用于耳的那一频率的声音发生适应,对其他未作用的声音并不产生适应现象。

如果声音较长时间(如数小时)连续作用,引起听觉感受性的显著降低,便称作听觉疲劳。

听觉疲劳和听觉适应不同,它在声音停止作用后还需很长一段时间才能恢复。

声学基础知识添加时间:2008-11-28 9:32:07文章来源：中国吸音隔声降噪网声音听觉理论由于人耳听觉系统非常复杂，迄今为止人类对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解剖角度完全解释清楚。

所以，对人耳听觉特性的研究H前仅限于在心理声学和语言声学。

人耳对不同强度、不同频率声咅的听觉范围称为声域。

在人耳的声域范围内，声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。

其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音，故又称为声音〃三耍素〃；而在多种音源场合，人耳掩蔽效应等特性更重要，它是心理声学的基础。

下面简单介绍一下以上问题。

一、声音三要素1.响度响度，乂称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决丁•声波振幅的人小。

声音的响度一般用声压（达因/平方厘米）或声强（瓦特/平方厘米）来计量，声压的单位为帕（Pa）,它与基准声压比值的对数值称为声压级，单位是分贝（dB）o对于响度的心理感受，一般用单位宋（Sone）来度量，并定义1kHz、40dB的纯音的响度为1宋。

响度的相对量称为响度级，它表示的是某响度与基准响度比值的对数值，单位为I I方（phon）,即当人耳感到某声音与1kHz单一频率的纯音同样响时，该声音声压级的分贝数即为其响度级。

可见，无论在客观和主观上，这两个单位的概念是完全不同的，除1kHz纯音外，声压级的值-般不等于响度级的值，使用屮要注意。

响度是听觉的基础。

正常人听觉的强度范围为0dB-140dB（也有人认为是-5dB-130d B）o 固然，超出人耳的可听频率范I韦1（即频域）的声音，即使响度再人，人耳也听不出来（即响度为零）。

但在人耳的对听频域内，若声音弱到或强到一定程度，人耳同样是听不到的。

当声音减弱到人耳刚刚可以听见吋，此吋的声音强度称为〃听阈〃。

一般以lkllz纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压为OdB（通常人于0. 3dB即有感受）、声强为10-16W/cm2时的响度级定为0 口方。

声学基础知识一、声学基础：1、名词解释（1）波长——声波在一个周期的行程。

它在数值上等于声速（344米/秒）乘以周期，即λ=CT（2）频率——每秒钟振动的次数，以赫兹为单位（3）周期——完成一次振动所需要的时间（4）声压——表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位（5）声压级——声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位（6）灵敏度——给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压（7）阻抗特性曲线——扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线（8）额定阻抗——在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆（9）额定功率——一个扬声器能保证长期连续工作而不产生异常声时的输入功（10）音乐功率——以声音信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率（PMPO）（11）音染——声音染上了节目本身没有的一些特性，即重放的信号中多了或少了某些成份（12）频率响应——即频响，有效频响围为频响曲线最高峰附近取一个倍频程频带的平均声压级下降10分贝划一条直线，其相交两点间的围2、问答（1）声音是如何产生的？答：世界上的一切声音都是由物体在媒质中振动而产生的。

扬声器是通过振膜在空中振动，使前方和后方的空气形成疏密变化，这种波动的现象叫声波，声波使耳膜同样产生疏密变化，传级大脑，于是便听到了声音。

（2）什么叫共振？共振声对扬魂器音质有影响吗？答：如果物体在受迫振动的振动频率与它本身的固有频率相等时，称为共振当物体产生共振时，不需要很大的外加振动能量就能是使用权物体产生大幅度的振动，甚至产生破坏性的振动。

当扬声器振膜振动时，由于单元是固定在箱体上的，振动通过盆架传递到箱体上。

部分被吸收，转化成热能散发掉；部分惟波的形式再辐射，由于共振声不是声源所发出的声音，将会影响扬声器的重放，使音质变坏，尤其是低频部分（3）什么是吸声系数与吸声量？它们之间的关系是什么？答：吸声性能拭目以待好坏通常用吸声系级“α”表示，即α=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。

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/f2)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70.7%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=10^6μPa2）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。