驻波管法测定材料的吸声系数实验

实验三 混响室法吸声材料无规入射吸声系数的测量一、实验目的驻波管法测得的吸声系数仅反映了声波垂直入射到材料表面的声吸收，但实际使用中声波入射到材料表面的方向是随机的。

因此，通过此实验，我们要了解实际工程应用中常常采用的混响室法测量材料的无规入射吸声系数的方法。

二、实验原理声源在封闭空间启动后，就产生混响声，而在声源停止发声后，室内空间的混响声逐渐衰减，声压级衰减60dB 的时间定义为混响时间。

当房间的体积确定后，混响时间的长短与房间内的吸声能力有关。

根据这一关系，吸声材料或物体的无规入射吸声系数就可以通过在混响室内的混响时间的测量来进行。

在混响室中未安装吸声材料前，空室时的总的吸声量1A 表示为：111155.34VA mV c T =+ 在安装了面积为S 的吸声材料后，总的吸声量2A 可表示为：V m T c VA 222243.55+=式中：1A 、2A 为空室时和安装材料后室内总的吸声量，m 2；1T 、2T 为安装材料前后混响室的混响时间，s ；V 为混响室体积，m 3；1c 、2c 为安装材料前后测量时的声速，m/s ； 1m 、2m 为安装材料前后室内空气吸收衰减系数；如果两次测量的时间间隔比较短或室内温度及湿度相差较小，可近似认为c c c ==12，m m m ==12。

由此计算出被测试件的无规入射吸声系数s α为（其中S 为被测试件面积，m 2）：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=12113.55T T cSV s α三、实验仪器AWA6290A 型多通道噪声与振动频谱分析仪，AWA 吸声系数测量软件包，十二面发声体。

混响室应具有光滑坚硬的内壁，其无规入射吸声系数应尽量地小，壁面常用瓷砖、水磨石、大理石等材料。

混响室要具有良好的隔声和隔振性能。

按标准要求，混响室体积应大于200m 3。

四、实验步骤1.安装测试系统，测试空室混响时间。

2.将测试传声器放置在第一个测点，打开信号源并调整到所需测试的频率范围，调整功率放大器使得在室内获得足够声级。

羊毛及其混合纤维非织造材料的吸声性能栾巧丽;邱华;成钢;刘晓燕【摘要】为优化羊毛非织造材料的吸声性能,以羊毛、毛/涤、毛/麻3种材料制备非织造材料.通过阻抗管对3种非织造材料的吸声性能进行测试,分析了声波频率在250～6300 Hz范围内,材料的纤维种类、厚度和空腔深度对其吸声性能的影响.结果表明:3种材料的平均吸声系数均大于0.2,纯毛非织造材料的吸声性能略好于毛/涤与毛/麻非织造材料;通过增加材料厚度或设置空腔的方式均可提高材料全频段(尤其中低频段)的吸声性能,其中厚度对材料吸声系数的影响程度更大;从环保、材料价格、便于施工等方面考虑,以厚度为6 mm的毛/麻非织造材料作为吸声材料,并设置6 mm的空腔,即可达到较为优异的低频吸声性能.%In order to optimize the sound absorption properties of wool nonwoven materials,wool and its hybrid fiber nonwoven materials were prepared from wool,wool/polyester and wool/ing the standing wave tube,the sound absorption properties of wool nonwoven materials in a frequency range of 250-6 300 Hz were studied by changing the fiber species,thickness and cavity depth.Results indicate that the average sound absorption coefficient of three samples is no less than 0.2,and sound absorption properties of wool materials are slightly better than those of wool/polyester materials and wool/jute materials.Sound absorption performance of all frequencies (especially low frequencies) also can be improved by increasing the thickness of the material or setting the cavity,in which thickness supplies more influence on sound absorption coefficients.Taking environmental protection,inexpensive materials and convenient construction intoconsideration,the 6 mm wool/jute material with a cavity of 6 mm can achieve more excellent sound absorption performance at low frequencies.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】5页(P67-71)【关键词】羊毛;毛/麻;毛/涤;非织造材料;厚度;空腔;平均吸声系数【作者】栾巧丽;邱华;成钢;刘晓燕【作者单位】生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122;生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122;江苏科博世羊毛建材科技有限公司,江苏无锡214208;生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TS176.5;TB535噪声是一种无形的污染，不仅会影响人们正常的生活、工作和身体健康，还会加速建筑物和机械的老化[1]。

驻波法测声速实验原理的讨论
驻波法测声速实验是一种常用的方法，可以通过测量声波在管道内的驻波来确定声速。

该方法主要借助了声波在管道中的反射和干涉现象。

在测量中，需将一个声源放置在管道
一端产生声波，另一端需要开口，此时声波会在管道内反射多次形成驻波，而声波的频率
和管道长度、管道内的空气密度和温度等都有关系，因此通过测量驻波可以计算出声速。

1. 管道中的驻波模式
声波在管道中传播时，会在一定条件下发生反射和干涉，形成一定的频率和振幅的驻波。

驻波模式与管道长度有关，在管道两端开放的情况下，驻波模式的频率只与管道长度
有关，一般可表示为：fn = n * v/2L (n=1,2,3,4...，v为声速，L为管道长度)。

2. 测量驻波频率
在实验中，需要测量出驻波的频率。

一种简单的方法是在管道口附近设置一个麦克风，将产生的声波接受并转化成电信号，通过声音调制器将电信号发送到示波器上，示波器可
以显示出声波的振幅和波形，频率可以通过计算波形的周期或者使用频谱分析仪来获得。

当调整管道长度，使驻波频率与声源频率相等时，音波会被强烈地干涉，此时声密度会有
显著的变化，通过测量这些变化来确定声速。

3. 确定声速
通过上面的方法测得驻波频率，并已知管道长度、充气密度和温度等参数，根据驻波
的频率和公式fn = n * v / 2L ,可计算得到声速v的值。

最后，可以将所得结果与标准值比较，以验证实验的准确性。

总之，驻波法测量声速的原理基于管道中的驻波和反射干涉现象。

通过测量驻波频率，可以获得声速的值。

该实验方法简单易行，精度高，可以在实验室和生产现场中进行。

测量材料吸声系数的方法吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。

描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。

理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。

事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。

不同频率上会有不同的吸声系数。

人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。

按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。

将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。

在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。

一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。

当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。

如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m³的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。

测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。

混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。

两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。

在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。

任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。

在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。

阻抗管法测量声学材料吸声系数实验指导书一、实验目的掌握用阻抗管法测量吸声材料吸声系数、声阻抗率的原理及操作方法。

二、实验要求1．了解BK阻抗管4206型的结构原理及功能；2．掌握Pulse 3560C测量声学材料的吸声系数的程序。

三、实验环境1．BK4206阻抗管套件2．被测材料：海绵样品直径100㎜3．BK声学测量软件平台9.04．Pulse 3560C前端5．功率放大器BK2716C6．通用计算机及M6k7．声级校准器4321四、实验内容、步骤实验内容：测量海绵样品(纳米材料或自选声学材料)的吸声系数。

测量系统如图8所示。

实验原理与方法：组抗管测量材料吸声性能的原理是基于传递函数法。

其原理是将宽带稳态随机信号分解成入射波p i和反射波p r，p i和p r大小由安装在管上的两个传声器测得的声压决定，如图8.2所示。

其中s为双传声器的间距，l为传声器2至基准面（测量表面）的距离。

入射波声压和反射波声图8.1 阻抗管测量吸声系数系统连接示意压分别可写为：0jk x i I p P e = (8.1) 0jk x r R p P e -= (8.2)式中，P I 是基准面上p i 的幅值，P R 是基准面上p r 的幅值。

两个传声器位置处的声压分别为：00()()1jk s l jk s l I R p P e P e +-+=+(8.3)(8.4)入射波的传递函数Hi 为：021jk s ii ip H e p -== (8.5)其中s 为两个传声器之间的距离, 反射波的传递函数Hr 为：021jk s rr rp H e p == (8.6)总声场的的传递函数H 12可由p 1、p 2获得，并有P R = rP I0000212()()1jk l jk ljk s l jk s l p e re H p e re -+-++==+(8.7)使用Hi 、Hr 改写上式02()1212j k s l i r H H r e H H +-=- (8.8)反射系数r 可通过测得的传递函数、距离s 、l 和波数k 0确定。

更新规范 中华人民共和国国家标准驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范GBJ 88-85主编单位：同济大学批准部门：中华人民共和国国家计划委员会施行日期：1986年6月1日关于发布《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》的通知计标〔１９８６〕０４号根据原国家建委（８１）建发设字第５４６号通知的要求，由全国声学标准化技术委员会负责归口组织，具体由同济大学会同有关单位编制《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》，已经全国声学标准化技术委员会会审。

现批准《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》ＧＢＪ８８—８５为国家标准，自一九八六年六月一日起施行。

本规范具体解释等工作由同济大学负责。

国家计划委员会1985年12月31日编制说明本规范是根据原国家基本建设委员会（８１）建发设字５４６号文的要求，由全国声学标准化技术委员会委托同济大学负责编制的。

在本规范的编制过程中，编制单位调查研究了国内有关单位的实践经验和研究成果，收集并分析了国外同类测量标准及有关技术资料，对一些重要内容作了较系统的对比试验以及相应的理论分析，提出了规范征求意见稿。

广泛征询了国内各有关单位的意见，并召开了座谈会，经反复修改提出了送审稿。

经全国声学标准化技术委员会建筑声学分委员会讨论同意，最后由全国声学标准化技术委员会审查定稿。

本规范共五章及七个附录。

内容包括：测量设备、测量方法、测量范围和测量要求。

在本规范施行过程中，希各单位注意积累资料，认真总结经验，如发现有需要修改或补充之处，请将意见和有关资料寄交同济大学声学研究所，以供今后修订时参考。

同济大学1985年12月更新规范 第一章 总则第 １．０．１条 为了统一驻波管测量，便于测量数据的相互比较，特制订本规范。

第１．０．２条 本规范适用于吸收空气声的吸声材料和吸声构件。

采用驻波管测量法向入射时的吸声系数和法向声阻抗率。

更新规范 第二章 测量基本设备第一节 测量装置第２．１．１条 驻波管测量的设备，应由驻波管、声源系统、探测器及输出指示装置等部分所组成，如图２．１．１所示。

建筑装饰材料的吸声系数如何计算来源：网络收集如何计算建筑装饰材料的吸声系数测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。

混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。

两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。

在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。

任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。

在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。

吸声材料吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。

用ANSYS来计算样品吸声系数驻波管法(主要部分是一根圆柱形钢管)，管内径9.5cm，管外径10cm,管长100cm,管的一端内放置被测样品（一种吸声材料，形状制成圆柱状，恰好可放入管内，样品厚8cm)，管的另一端有一声源（喇叭），向管内发射某一频率的声波，声波经管内空气传播到样品表面，一部分声波被样品吸收，另有一部分声波被反射回来，反射声波与入射声波的传播方向相反，互相叠加后，在管内形成驻波，波腹处形成声压极大值，波节处形成声压极小值，实验中测得距样品最近的声压极大值和极小值，可由公式算出样品的吸声系数。

吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。

描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。

理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。

事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。

不同频率上会有不同的吸声系数。

人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。

驻波法测声速实验报告
驻波法是一种测定声速的方法，它是经过精心设计的计算声速的技术。

该方法的基本原理是：当声音穿过悬浮粒子（如砂土或气体）时，音波会在悬浮粒子中反复叠加，并形成一种波驻留现象，即驻波。

驻波的强度取决于声速，因此通过测量驻波的强度，可以算出声速。

驻波法测声速实验流程为：首先，建立测试环境，将音发射器和接收器安置在测试环境中，然后发射一声电磁波，发射过程中，将不断测量接收到的信号的大小；接下来，实验者将改变接收信号的位置，测量一次又一次，收集接收信号的大小；随后，将获得的接收信号大小数据转换为准确的数据，并以时间和距离为基准进行插值，测量每个位置经过的时间；最后，计算出的声速就是通过匹配测量的距离和时间，以距离和时间的比值来计算出的。

驻波法测声速实验的特点是：首先，相比其他测量方法，驻波法可以对大范围内的声音速率进行测量；其次，它可以测量不同类型的声音，比如低频或中频等；最后，驻波法测量出的结果非常准确，使实验者能够准确预测声音在环境中的传播情况。

驻波法测声速实验不仅可以用于声速测量，还可以用于发射物体的位置识别，如车辆的定位、隧道内的检测等。

它的实际应用还可以拓展到航空航天领域，可以作为太空中的声速测量方法。

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实验八 阻抗管法测量声学材料吸声系数一、实验目的掌握用阻抗管法测量吸声材料吸声系数、声阻抗率的原理及操作方法。

二、实验要求1.了解BK 阻抗管4206型的结构原理及功能；2.掌握Pulse 3560C 测量声学材料的吸声系数的程序。

三、实验环境1.BK4206阻抗管套件2.被测材料：海绵样品 直径100㎜3.BK 声学测量软件平台 9.04.Pulse 3560C 前端5.功率放大器BK2716C6.通用计算机及 M6k7.声级校准器4321四、实验内容、步骤1.实验内容：测量海绵样品(纳米材料或自选声学材料)的吸声系数。

测量系统如图8所示。

2.实验原理：组抗管测量材料吸声性能的原理是基于传递函数法。

其原理是将宽带稳态随机信号分解成入射波p i 和反射波p r ， p i 和p r大小由安装在管上的两个传声器测图8.1 阻抗管测量吸声系数系统连接示意得的声压决定，如图8.2所示。

其中s 为双传声器的间距，l 为传声器2至基准面（测量表面）的距离。

入射波声压和反射波声压分别可写为：0jk xi I p P e =0jk xr R p P e-=式中，P I 是基准面上p i 的幅值，P R 是基准面上p r 的幅值。

两个传声器位置处的声压分别为：00()()1jk s l jk s l I R p P e P e +-+=+002jk l jk lI R p P e P e -=+ 入射波的传递函数Hi 为：021jk sii ip H e p -==其中s 为两个传声器之间的距离, 反射波的传递函数Hr 为：021jk s rr rp H e p ==总声场的的传递函数H 12可由p 1、p 2获得，并有P R = rP I0000212()()1jk l jk ljk s l jk s l p e re H p e re -+-++==+使用Hi 、Hr 改写上式02()1212j k s l i r H H r eH H +-=-反射系数r 可通过测得的传递函数、距离s 、l 和波数k 0确定。

JTZBJTZB吸声系数测试系统符合《GB/T18696.1-2004声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分：驻波比法》及《ISO10534-1:1996》标准要求，经大量实验改进优化设计而成。

本系统采用了先进软件技术，利用计数机声卡发声，配套软件自动同步采集声压级，动态图形及数字显示测试值，自动计算吸声系数，同时生成吸声特性曲线图，可将计算结果和特性曲线转存为生成报告所需的各种文件格式。

本系统具有操作简单、自动量程转换、稳定性好、动态范围宽等优点。

音频信号的频率通过软件轻点鼠标即可自由切换，导轨上标有各个频率点极大值和极小值的参考位置，极大的方便了实验人员，提高了工作效率。

系统组成本系统主要由计算机发声和处理软件、功率放大器、扬声器、驻波管、频谱分析仪等组成。

功率放大器：调节功率输出功能；频谱分析仪：用于测试传声器的信号放大，含精密声级计和1/3倍频程滤波器；驻波管：用高密度、高硬度的优质金属加工而成，配置高、中、低频管；软件：发声控制，同步显示和采集声压信号，并自动处理数据，可生成吸声特性曲线。

整个工作流程：计算机发声→功率放大器→扬声器→在驻波管内形成驻波→探管→声压拾音器→频谱分析仪→计算机数据采集、处理、计算。

测试示意图主要技术指标：系统软件配套JTSOFT-ZB 专用软件，内置信号发声功能，可发出单频正弦波信号；同步显示和采集声压信号，自动计算吸声系数，并生成吸声特性曲线。

附一：配置与技术清单配置：功率放大器：功率输出功能频谱分析仪：用于测试传声器的信号放大，含精密声级计和1/3倍频程滤波器。

驻波管：用高密度、高硬度的优质金属加工而成系统配置高、中、低频管其中大管可测：125－2000Hz，中管可测：2K－4KHz，小管可测4K－6.3KHz 软件：用来后期处理数据，可生成特性曲线。

基本参数：1 、测试范围：f=125—6300Hz2 、系统最大功率：≤30W3、驻波管尺寸：低频管管：长1700mm、工作直径Φ100mm，系统总长3700mm；中频管管：长400 mm，直径Φ50mm；高频管管：长200 mm，直径Φ29mm；4 、LCD显示测试声压级附二：验收标准依国标GB/T-18696.1进行验收！附三、国内部分用户国家建材检测中心江苏省建筑工程质量检测中心有限公司华南理工大学材料学院南京林业大学材料学院武汉工程大学磷资源工程中心（国家磷资源开发利用工程技术研究中心）天津市德昌伟业环保科技有限公司天津医科大学研究所喬福泡綿股份有限公司（台湾出口）镇江立达纤维工业有限责任公司重庆市长鹏复合材料制品有限公司北京科技大学城市规划学院山东建筑科技大学建筑系河南理工大学建筑系西化大学建筑系三峡大学建筑系河北工程学院建筑系鞍山科技学院建筑系西华大学建筑系南昌大学建筑系武汉科技大学建筑系湖南科技大学建筑系河北建筑工程学院建筑系扬州大学建筑系安徽建筑工程学院建筑系苏州科技大学东南大学南京大学……………。

吸声系数测试标准
吸声系数是评价材料或结构吸声性能的一个重要参数，它是指声波在材料或结构中传播时，被材料或结构吸收的声能与入射声能之比。

吸声系数的大小直接影响材料或结构的吸声效果，因此，在声学设计和噪声控制中，吸声系数是一个非常重要的参数。

目前，吸声系数的测试标准主要有 GB/T 10206-2006《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》、GB/T 15182-1994《声学混响室吸声测量方法》、GB/T 20247-2006《声学材料和吸声结构的吸声性能的测量》等。

这些标准对吸声系数的测试方法、测试条件、测试仪器等进行了规定，为吸声系数的测试提供了依据。

以下是这些标准中关于吸声系数测试的主要内容：
1. 测试方法：吸声系数的测试方法主要有混响室法、驻波管法、混响室-驻波管法等。

其中，混响室法是最常用的测试方法，它适用于测量中、高频吸声系数，而驻波管法适用于测量低频吸声系数。

混响室-驻波管法是将混响室法和驻波管法结合起来使用，适用于测量宽频带吸声系数。

2. 测试条件：吸声系数的测试条件包括混响室的尺寸、吸声材料的安装方式、测试声源的频率范围、测试声压级等。

这些条件的选择会影响测试结果的准确性和可靠性。

3. 测试仪器：吸声系数的测试仪器主要有混响室测试系统、驻波管测试系统、声学材料测试仪等。

这些仪器的性能和精度会影响测试结果的准确性和可靠性。

总之，吸声系数的测试标准是声学设计和噪声控制中不可或缺的一部分，它为吸声材料或结构的选择、声学设计的优化提供了依据。

随着声学技术的不断发展，吸声系数的测试标准也在不断更新和完善，
以适应不同领域的需求。

实验 阻抗管法测量声学材料隔声量一、实验目的掌握用阻抗管法测量吸声材料隔声量的原理及操作方法。

二、实验要求1．了解 BK 阻抗管 Type 4206 的结构原理及功能； 2．掌握 Pulse 3560C 测量声学材料的吸声系数的程序。

三、实验环境1．BK4206 阻抗管套件2．被测材料：海绵、玻璃、钢丝。

3．BK 声学测量软件平台 9.0 4．Pulse 3560C 前端 5．功率放大器 BK2716C 6．通用计算机及 M6k 7．声级校准器 4321四、隔声测试原理及步骤声场再现在这个方法中，假定驻波管的上游和下游段的声场可以由正、负两个方向的平面波的叠加来很好地近似。

在频域中，声场的上游声压可以用下式表示：jkxjkx up P AeBe -=+ （1a ） 下游声压可以用式（1b ）表示：j k x j kd o w nP C e D e -=+ （1b ） 式中：k 表示周围声波的波数；up P 和down P 表示合成声压；系数A —D 表示图1各位置处的声压振幅。

需要注意的是j t e ω+符号约定已经被采纳并应用于整个过程中。

图3 驻波管示意图四个测试位置1x —4x 处的复合声压可由以下各式表示：111jkx jkx P AeBe -=+ （2a ） 222jkx jkx P Ae Be -=+ （2b ）333jkx jkx P CeDe -=+ （2c ） 444jkx jkx P Ce De -=+ （2d ）在四点声压测试中，方程（2a ）到（2d ）产生的四个系数A 到D 可表示为：()()2112122sin jkx jkx j Pe P e A k x x -=- （3a ）()()1221122sin jkx jkx j P e Pe B k x x ---=- （3b ）()()3434342sin jkx jkx j P e P e C k x x -=- （3c ）()()3443342sin jkx jkx j P e P e D k x x ---=- （3d ）B. 传递矩阵公式复系数A 至D 可以被用于计算被测样品两个表面处的声压和波速。