声学理论基础
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现代物理基础丛书
现代物理基础丛书1《现代声学理论基础》马大猷著2《物理学家用微分几何》（第二版）侯伯元、侯伯宇著3《数学物理方程及其近似方法》程建春编著4《计算物理学》马文淦编著5《相互作用的规范理论》（第二版）戴元本著6《理论力学》张建树、孙秀泉、张正军编著7《微分几何入门与广义相对论》（上册）（第二版）梁灿彬、周彬著8《物理学中的群论》（第二版）马中骐著9《辐射和光场的量子统计理论》曹昌祺著10《实验物理中的概率和统计》（第二版）朱永生著11《声学理论与工程应用》何琳、朱海潮、邱小军、杜功焕编著12《高等原子分子物理学》（第二版）徐克尊著13《大气声学》（第二版）杨训仁、陈宇著14《输运理论》（第二版）黄祖洽、丁鄂江著15《量子统计力学》（第二版）张先蔚编著16《凝聚态物理的格林函数理论》王怀玉著17《激光光散射谱学》张明生著18《量子非阿贝尔规范场论》曹昌祺著19《狭义相对论》（第二版）刘辽、费保俊、张允中编著20《经典黑洞和量子黑洞》王永久著21《路径积分与量子物理导引—现代高等量子力学初步》侯伯元、云国宏、杨战营编著22《量子光学导论》（第二版）谭维翰著23《全息干涉计量——原理和方法》熊秉衡、李俊昌编著24《实验数据多元统计分析》朱永生编著25《微分几何入门与广义相对论》（中册）（第二版）梁灿彬、周彬著26《中子引发轻核反应的统计理论》张竞上著27《工程电磁理论》张善杰著28《微分几何入门与广义相对论》（下册）（第二版）梁灿彬、周彬著29《经典电动力学》曹昌祺著30《经典宇宙和量子宇宙》王永久著31《高等结构动力学》（第二版）李东旭编著32《粉末衍射法测定晶体结构(上册)X射线衍射结构晶体学基础》（第二版）梁敬魁编著32《粉末衍射法测定晶体结构(下册)X射线衍射在材料科学中的应用》（第二版）梁敬魁编著33《量子计算与量子信息原理》[意] Giuliano Benenti、Giulio Casati、Giuliano Strini 著王文阁李保文译34《近代晶体学》（第二版）张克从著35《引力理论》王永久著36《低温等离子体——等离子体的产生、工艺、问题及前景》[俄]В. М. 弗尔曼、[俄]И. М. 扎什京编著邱励俭译37《量子物理新进展》（第二版）梁九卿、韦联福著38《电磁波理论》葛德彪、魏兵著39《激光光谱学第1卷：基础理论》原书第四版[德]沃尔夫冈·戴姆特瑞德姬扬译40《激光光谱学第2卷：实验技术》原书第四版[德]沃尔夫冈·戴姆特瑞德著姬扬译41《量子光学导论》（第二版）谭维翰著42《中子衍射技术及其应用》姜传海、杨传铮编著43《凝聚态、电磁学和引力中的多值场论》[德]哈根·克莱纳特著姜颖译44《反常统计动力学导论》包景东著45《实验数据分析》（上册）朱永生著46《实验数据分析》（下册）朱永生著47《有机固体物理》解士杰、尹笋、高琨著48《磁性物理》金汉民著49《自旋电子学》翟宏如等编著50《同步辐射光源及其应用》（上册）麦振洪等著51《同步辐射光源及其应用》（下册）麦振洪等著52《高等量子力学》汪克林著53《量子多体理论与运动模式动力学》王顺金著54《薄膜生长》（第二版）吴自勤、王兵、孙霞著55《物理学中的数学方法》王怀玉著56《物理学前沿--问题与基础》王顺金著57《弯曲时空量子场论与量子宇宙学》刘辽、黄超光编著58《经典电动力学》张锡珍、张焕乔著59《内应力衍射分析》姜传海、杨传铮编著THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。
噪声与振动控制基础知识及控制方法概述
三聚氢胺吸声泡 沫塑料
木丝吸声板
吸声无纺布
新型喷涂材料
噪声与振动控制方法 4.消声
概念：消声器是一种既允许气流顺利通过，又能有效地阻止 弱声能向外传播的装置。气流噪声是常见的噪声源之一，例如 气飞机、火箭、宇宙飞船、气动工具、通风设备、内燃发动机 压力容器、管道阀门的进排气等，都会产生声级很高的气流噪 （高达100~160dB）。消声器的设计、选用应注意四个因素 声量、阻力损失、气流再生噪声和高频失效频率。
③ 加大振动源和敏感点之间的距离，当距振源为4~20m时，一般距离加倍， 衰减3~6dB，当距离大于20m，距离加倍，振动衰减6dB以上；
④ 按振动设备的重量、频率、振幅或加速度的大小有针对性的选用隔振器。 器种类繁多，有橡胶隔振器、隔振垫、金属弹簧隔振器、橡胶挠性接管、 波纹管、弹性吊钩、空气弹簧等；
基本概念
基本概念 ４.几个概念的说明（易混淆） 常用的几个数据： 睡眠<35dB(A) ，脑力劳动<60dB(A) ，体力劳动<85dB(A 最大不得超过115dB(A)，脉冲(1s)噪声<140dB(C) 。 隔声10~40dB(A)：全封闭40dB(A)，一般封闭<20dB(A) 半封闭<10dB(A) 吸声3~12dB(A)：不会超过15dB(A) 消声器定型产品：10~40dB(A),阻性片式消声器10dB(A) / 小孔喷注消声器最高35~40dB(A) 隔声吸声屏障：5~15dB(A)，要求材料隔声20dB(A)，吸声
④ 消声器高频失效频率 对于阻性消声器，其截面较大时，例如圆管直径或方管边长大 300(mm)，片式消声器片间距大于250(mm)时，高频声波将呈 状直接通过消声器，而很少与管道内壁吸声层面接触，减少了 收，降低了消声效果，工程上将此现象称为“高频失效”。
声学信号基础知识-倍频程
一、什么是倍频程倍频程来源于音乐理论，如下图所示同一个音符的低音与中音以及中音与高音之间相差八个音符，也就是说一个倍频程对应一个八音符跨度，每个倍频程带都有一个中心频率f c 、上限频率f 1和下限频率f u 。
对于一倍频程来说:cf f 2/111)2(-=c u f f 2/11)2(=112f f u =对于1/3倍频程来说：c f f 2/13/11)2(-=c u f f 2/13/1)2(=13/12f f u =所谓倍频程就是将关注的频率带依照倍频关系进行分割成若干个频段，每个频段都有对应的中心频率、上下限频率。
二、如何计算倍频程中心频率在声学中，频率1000Hz 是非常重要的，例如它被确定为响度级-phon 的基准频率，因而用频率1000Hz 为声学测量所用频率系列的基准频率，ISO 和ANSI 也已经对此进行了标准化。
共有两种方法定义各频段的中心频率;1、采用以2为基数的方法相邻两个中心频率之比：N c i c f f /11,2/=+N=1,2,3,6,12,24等倍频程的各个中心频率计算公式为：⋅⋅⋅±±=⨯=,2,1,0)2(1000/1,i f i N i c 2、采用以10为基数的方法相邻两个中心频率之比：N c i c f f 1031,10/=+N=1,2,3,6,12,24等倍频程的各个中心频率计算公式为：⋅⋅⋅±±=⨯=,2,1,0)10(100010/3,i f i N i c 按以上两种方法计算得到的1/3倍频程中心频率很接近，但不相等，其上下限频率必然有差异。
由于标准中使用的是以10为基数的方法得到的，因此在LMS 软件中默认的方法也是以10为基数，如果需要修改可以通过Tools-Option-General 的Octave Filtering 进行修改。
三、优先数在倍频程标准中心频率的运用在工业设计行业，产品开发必须选择一些长度、距离、直径、体积和其他一些特征量，而所有这些选择的特征量都受功能、实用性、兼容性、安全或成本等因素的约束。
声学基础第一章-弹性波理论基础1-3(2012年新版)
1 －3
弹性体振动问题之一：均匀细棒的纵振动
集总参数振动系统：在同一空间位置上，振动系统只 有弹性，或者只有惯性（或阻尼）。
例如：第一章研究的振动问题涉及的振动系统就是
‘集总(中）参数振动系统’。
分布参数振动系统：在同一空间位置上，振动系统既
具有弹性又有惯性（或阻尼）。
本节研究的均匀细棒的纵振动中的均匀细棒就是‘分 布参数振动系统’
n a n cos( z ) cos( n t n ) L n 1
其中：a n 和 n由初条件确定。
( n 0项无意义，舍去）
分析： n 定义， n ( z , t ) an cos( z ) cos( nt n）；为两端 L 自由均匀细棒纵振动的 第n阶简正振动位移函数。 前2阶简正振动的振幅在棒 中的分布示意图：
[2]均匀细棒纵振动的比阻抗转移公式：
分析棒中波场的传播特性：棒为有限长，则由于端面 的反射，在棒中存在相向传播的平面波：
位移函数为：
（z , t ) Ae j (t kz) Be j (t kz) ;
Ae
j (t kz )
k ;
c0
ARe
j (t kz )
作业：理想流体 c，在z 0处有法线声阻抗率为 Zn的 界面；有谐合平面波沿 z坐标轴正向传播入射到 的界面 上。试求： （ 1 ）界面的声压反射系数 和振速反射系数； （2）波场在z处的波阻抗；
2-87、2-88、2-89（选）
2-91、2-96
sin(k z L ) 0 k z L n
n kz kn L
n 0,1,2,3...... k z n n k n c0 c0 L
弹性体振动问题之一：均匀细棒的纵振动
集总参数振动系统：在同一空间位置上，振动系统只 有弹性，或者只有惯性（或阻尼）。
例如：第一章研究的振动问题涉及的振动系统就是
‘集总(中）参数振动系统’。
分布参数振动系统：在同一空间位置上，振动系统既
具有弹性又有惯性（或阻尼）。
本节研究的均匀细棒的纵振动中的均匀细棒就是‘分 布参数振动系统’
n a n cos( z ) cos( n t n ) L n 1
其中：a n 和 n由初条件确定。
( n 0项无意义，舍去）
分析： n 定义， n ( z , t ) an cos( z ) cos( nt n）；为两端 L 自由均匀细棒纵振动的 第n阶简正振动位移函数。 前2阶简正振动的振幅在棒 中的分布示意图：
[2]均匀细棒纵振动的比阻抗转移公式：
分析棒中波场的传播特性：棒为有限长，则由于端面 的反射，在棒中存在相向传播的平面波：
位移函数为：
（z , t ) Ae j (t kz) Be j (t kz) ;
Ae
j (t kz )
k ;
c0
ARe
j (t kz )
作业：理想流体 c，在z 0处有法线声阻抗率为 Zn的 界面；有谐合平面波沿 z坐标轴正向传播入射到 的界面 上。试求： （ 1 ）界面的声压反射系数 和振速反射系数； （2）波场在z处的波阻抗；
2-87、2-88、2-89（选）
2-91、2-96
sin(k z L ) 0 k z L n
n kz kn L
n 0,1,2,3...... k z n n k n c0 c0 L
声学基础第一章-弹性波理论基础1-1(2012年新版)
这是，‘相对位移形变张量（矩阵）’； 它是产生应力的原因， 但并不是‘相对位移形变张量（矩阵）’的全部对产生应力有贡献。
根据矩阵分解定理，可知：
d dr
x x x
y y y
z 33 '33 z z
6 5 2 4 4 3
其中：正应变： xx 1; x
yy
2; y
zz 3; z
切应变： yz zy ( ) 4; z y xz zx ( ) 5 ; z x
33 和 '33 分别为3 3阶对称矩阵和 3 3阶对角 其中，
线0元素的反对称矩阵。
有：
33
x 1 ( ) 2 y x 1 ( ) 2 z x
1 ( ) 2 y x y 1 ( ) 2 z y
第一章 完全弹性体介质中弹性波传播规律
流体（液体、气体）的力学特征：流体中任取一个面元，面元所受
周围流体的作用力,其大小与面元有关，方向总是垂直于面元（无切
向力）。
理想流体；流体中体元作机械运动时无机械能损耗。
理想流体中的机械波是纵波。
弹性体（固体）的力学特征：弹性体中任取一个面元，面元所受周 围弹性体的作用力，其大小和方向均与面元有关，但方向并不一定 与面元垂直（存在切向力）。
1 ( ) 2 z x 1 ( ) 2 z y z
'33
1 0 ( ) 2 y x 1 ( ) 0 2 y x 1 ( ) 1 ( ) 2 z x 2 z y
汽车振动与噪声控制2.pdf
机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
多自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置需要多个独立坐标的振动；
机械振动有哪些类型
3.按系统的响应（输出振动规律）分类
周期振动——能用时间的周期函数表示系统响应的振动； 瞬态振动——只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应 的振动； 随机振动——不能用简单函数或函数的组合表达运动规律， 而只能用统计方法表示系统响应的振动。(汽车行驶在路面)
Steer转向
Body车身
Suspension悬架 Chair座椅
Tire轮胎
Br论是分析任何机器和结构的动态特性的理 论基础之一
• 汽车的动态性能：汽车行驶的舒适性、操纵稳定 性、车内噪声水平以及音质等。
• 汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性、发动机减振和 隔振、车身结构的模态分析均以振动为基础。
量纲： m:kg k:N/m c: N.s/m
如何进行机械振动的分析研究
• 理论分析
数学工具
解析 解
实际 力学原理 微分
振动
系统
方程 计算机
数值 解
特性
• 建立系统力学模型：将所研究的对象以及外界
对其作用简化为一个即简单又能在动态特性方面与 原来研究对象等效的力学模型
• 建立运动微分方程并求解，得出响应规律
汽车振动与噪声控制 Control of Vibration and Noise
in Road Vehicles
2012.秋
内容安排
• 第1章 振动理论基础 • 第2章 声学理论基础 • 第3章 发动机振动分析与控制 • 第4章 动力传动及转向系统振动 • 第5章 汽车平顺性 • 第6章 发动机及动力总成噪声 • 第7章 底盘系统噪声 • 第8章 车身及整车噪声
声学基础知识
1.声信号及其特征
速度、波长与频率
λ ＝ν /f
式中 ν ——声音速度，单位m/s； ｆ——频率，单位Hz； λ ——波长，单位m。
• • • • • •
声信号及其特征 声音传播理论 建筑声学 听觉生理学 心理声学 音质评价
声音传播理论
• • • • • • •
自由声场中的声音传播 声压级的叠加 混响时间 室内声场的结构 指向性扬声器的直达声场和混响声场 声波的干涉 几种典型的声学缺陷
1.声信号及其特征
音乐信号
乐器频率范围：基音16－4000Hz，包括全部泛音16－ 16000Hz。 声压级：15－18件乐器的乐队演出时，离声源10米处的 平均声压级约为95dB。 动态范围：一般乐队的动态范围为40－60dB，大型交响 乐队的动态范围可达到100dB。 高质量的音响系统（音乐重放）的频率响应范围应不小 于40－16000Hz，信号动态范围应不小于50－55dB。
听觉生理学
听觉生理学：研究声音响度与声压级关系的科学。 等响曲线：
• • • • • •
声信号及其特征 声音传播理论 建筑声学 听觉生理学 心理声学 音质评价
心理声学
心理声学：研究耳朵与人脑结合对听觉激励的反应。 声音的掩蔽和哈斯效应： ——大的声音掩蔽柔和的声音，频率较低的声音掩蔽频率 较高的声音； ——如果两个声压级相同的声音不同时到达耳朵，那么先 到达的声音可掩蔽后到达的声音。
2.声音传播理论
自由声场中的声音传播
平方反比定律：位于自由声场中的一个点声源产生的声 压级在离开声源的距离每增加一倍就减小6dB。 大气吸收对声音传播的影响：高频衰减。 体育馆、体育场、艺术广场等大型扩声场所。 湿度对声音传播的影响：干燥空气中的衰减比潮湿空气 中的衰减要大。 室内游泳池和室外扩声系统。
电声技术知识基础
波。声波的频率相当广泛，人耳可能听到的仅是频率范围很窄的一部分
（频率范围约20～20 K赫），因而常称这部分声波为声频声波。电声学 中主要研究的对象就是声频声波。
物体的振动使空气产生扰动所产生的物理现象。
声波的速度：
空气：340m/s (1225km/h)。
软木：500
煤油：1324
海水：1531
塑料：2132 铜棒：3760
1、扬声器 2、传声器 3、蜂鸣器 4、压电器件
音质评价
客观规则指标： 失真度： 谐波失真“﹤3%”； 相位失真： 低音模糊，影响中频声像空位。 抖晃失真： 音调失真的均方根：录音机﹤0.1%，Hi-Fi﹤0.005% 录像机： ﹤0.3%, 现盘机：﹤0.001% 频响： 优质1—200KHZ 瞬态响应： 是指音响系统对实变信号的跟随能力。（反映音质的透明度、层次感）
实质上反映肪冲信号的交次谐波失真大小。~转换率用V/US表示；一般 的放大器的转换率﹥10V/US 信噪比： 信号与噪声电平的分贝差, 用S/N或SNR (dB)表示, Hi-Fi音响要求 SNR﹥70dB； CD机要求SNR﹥90 dB；人耳对4-8KHZ的噪声最灵敏。 声道分离度和平衡度：~不同声道间的隔离程度用一个声道的信号电平与串入另一 声道的信号电平来表示，﹥50 dBOK； 平衡度是指: 2个声道增差，频响，特性的一致性，否则会造成声象偏移。
内，在垂直于声波传播方向的单位面积上的平均声功率，单位是 瓦/㎡表示。
声功率 指声源在单位时间内向外辐射的声能。符号为W，单位为瓦（w）。
3、声的基础概念
声压级：反应声音强度，单位分ｄＢ 声场：有声波存在的区域 自由场：边界影响可以不计的声场。 阻尼：随时间和距离而损耗的现象； 反射：声波在２个表面间返回的过程 散射：朝许多方向的不规则反射折射衍射。 吸收：声波通过煤质时声能减少的过程。 直达声：未经反射直接到达接收点的声音。
音响调音员理论练习题及答案 第二章声学基础知识
第二章声学基础知识一、单选题1、固体受到撞击会产生( )。
(A)声音(B)吸收(c)音乐2、水烧开了，叫壶就会叫是因为( )。
(A)热气(B)液体振动(c)液体带动气体振动3、吹口哨产生美好的乐声主要是( )。
(A)声带振动(B)空气振动(c)嘴唇振动4、声波遇到大的障碍物，主要会产生( )。
(A)声反射(B)声绕射(c)声折射5、声波遇到墙面的洞孔和边缘，仍继续传播，称( )。
(A)声反射(B)声绕射(c)声折射’6、声波在传播过程中的波长、声速和频率的关系为( )。
(A)k=C／f(B)九=cf(c)C=k／f(D)九=c—f7、物体每秒种振动的次数称( )。
(A)周期(B)频率(C)波长(D)声速8、声音的频率范围( )。
(A)100Hz一20kHZ(B)20HZ一30000Hz(C)20 Hz"一20000 Hz9、振动的频率低于20Hz的声波称为( )。
(A)超声波(B)次声波(c)短波(D)驻波10、声音在15度的空气中传播，速度是( )。
(A)340米／秒(B)1400米／秒(c)300米／秒11、声音在空气中、水中、固体中哪个传播快( ) (A)固体中(B)水中(c)空气中12、声音在相同媒质中，频率为100Hz的波长是10001-lz波长的( ) (A)0.5(B)2倍(c)0.1(D)10倍13、空气中由于声波而引起大气压变化的交变值称为( )。
(A)声强(B)声能(c)声压(D)声级14、衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量叫( )。
(A)声强(B)声能(c)声压(D)声级15、决定声音响度的物理量是( )。
(A)声功率(B)频率(c)声速(D)波长16、声压级单位是( )。
(A)赫兹(B)分贝(c)瓦(D)方17、响度级的单位是( )。
(A)宋(B)分贝(c)瓦(D)方18、声压与声压级的数学表达式是( )。
(A)L I=101g[I/Io](B)Lw=101g[W/W o](c)Lp=201g[P／Po]19、两个音箱的声压级相差( )时，低声压级的音箱可忽略不计。
声学理论基础
声场中介质质点位移振幅是很小的。
水中1帕的声音，相应的振速约为
7 10
7
米 秒
相应于1000Hz声音的位移仅为108 厘米，
水中质点位移比空气中质点位移更小
如何认知声波特性？
设没有扰动时，介质的静态密度为0 x, y, z
在声波的作用下变为 x, y, z,t
定义： l x, y, z,t x, y, z,t 0x, y, z
媒质（medium ）：机械振动赖以传播的介质。
声音可以在一切弹性介质中传播。
空气声、水声、固体（结构）声 纵波：声波的传播方向与质点振动方向一致。 横波：声波的传播方向与质点振动方向垂直。
空气中和水中的声波的传播方向与 质点振动方向是一致的，属于纵波。
固体中由于有切应力，除有纵波外， 还同时存在横波。
速度对t
一次微分
l
t
0
u
0 （1）
连续性方程
对t二次 微分
左点乘 哈密顿 算子
p
c2 0
l
0
u t
p
（2） （3）
状态方程 运动方程
对上三式消元，可以得到一个基本声学量的方程。
波动方程
小振幅声波的波动方程
(1) t
2l
t 2
0
t
u
0
(4)
2 (2) t 2
(3)
2 p t 2
在声波的作用下流速变为
U x,
y,
z,t
U0
x,
y,
z,
t
流速u的x改, 变y,量z,
t
U
x,
y,
z,
t
U0
x,
y,
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( L 40)/10
➢和 A计权关系径密切
计权声压
等响曲线
三、人耳听觉特征
响度
频率
(Hz)
10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400
A 计权
-70.4 -63.4 -56.7 -50.5 -44.7 -39.4 -34.6 -30.2 -26.2 -22.5 -19.1 -16.1 -13.4 -10.9 -8.6 -6.6 -4.8
-0.8 16000
-0.4 20000
A 计权 B 计权 C 计权 D 计权
-3.2 -0.3 -0.0 -0.3 -1.9 -0.1 -0.0 -0.5 -0.8 -0.0 -0.0 -0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 -0.0 -0.0 2.0 1.0 -0.0 -0.1 4.9 1.2 -0.1 -0.2 7.9 1.3 -0.2 -0.3 10.4 1.2 -0.4 -0.5 11.6 1.0 -0.7 -0.8 11.1 0.5 -1.2 -1.3 9.6 -0.1 -1.9 -2.0 7.6 -1.1 -2.9 -3.0 5.5 -2.5 -4.3 -4.4 3.4 -4.3 -6.1 -6.2 1.4 -6.6 -8.4 -8.5 -0.7 -9.3 -11.1 -11.2 -2.7
三、人耳听觉特征倍频程 Nhomakorabea三、人耳听觉特征
倍频程
三、人耳听觉特征
响度
➢响度是判断声音强弱的一种属性，主要叏决亍声音的强度，也和频率有关（人 耳的拾振、传递等系统都和频率有关） ➢正常的听觉强度范围为： -5dB~130dB
三、人耳听觉特征
响度
等响曲线、响度级、响度 ➢人耳对 100Hz 一下的低频声丌敏感，对 2000~5000Hz 敏感，最敏感的 3000Hz 左右（和耳道共振有关） ➢响度级（方）： 1000Hz 的纯音为基准音，它的声压级和响度级数值相等 ➢声压级较小，频率低，声压级和响度级差别径大；
三、人耳听觉特征
音色 ➢在収声频率和响度相同的情冴下，区分丌同的声音 ➢乐器、人或物体収声，都包含多个频率，可以分解为 若干个频率的叠加 ➢频率最低的称为基音，其它的谐音称为泛音， 泛音成分及组合不同 ，音色即丌同 ➢低频泛音强， 低沉浑厚 ；中频泛音强， 自然和谐 ；高频泛音强， 明亮清澈 ➢按照和基音的和谐程度，泛音可以分为：完全协和、丌弯全协和、丌协和
设r0处为 L(r0)=20lgP ro/P ref 则r处为 L(r)=20lgP r /P ref= L(r0)- 20lg(r/r0)
柱面波 p(r, t ) A e j (t kr ) r
距离加倍， Lp 衰减3dB
设 r0处为 L(r0)=20lgP ro /P ref 则 r处为 L(r)=20lgP r /P ref= L(r0)- 10lg(r/r0)
声 压 级
二、信号处理简介
信号 时域分析 频域分析 时频分析
二、信号处理简介
信号 时域分析 频域分析 时频分析
二、信号处理简介
信号
简介
信息： 从客观世界获得的新知识或者对客观事物収出的新要求 ,它是发化的，丌 可预知的。
消息：通信技术中，通常把语言、文字、图像或数据等统称为消息， 在消息中 含有一定数量的信息。
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
声波的描述
声压
大气压叐到声波扰动后产生的 变化， 相当亍在大气压强上的叠加一个 声波扰动引起的压强发化
p P P0
➢瞬时声压 ：某一瞬时的声压
➢有效声压 ：一定时间内声压的均方根值
prms
1 T
T 0
p2
(t
)dt
p(t)
p(t)
1 、声学现象及机理
声级的运算
➢声压级丌能直接相加，能量可以直接相加 p 2=P 12+P 22+…+P n2 Lp =10lg(p2/p02)=10lg(10 0.1L p1 +…+10 0.1L pn )
➢相同的声源叠加声压级增加 3dB ➢两个声源相差 10dB，低声压级的声源的影响可忽略 ➢一般来说，人耳对 3dB的差异会明显感觉到差异
t
t
➢实际应用中未指明的都是指有效声压 ➢ 不声功率、观察点、所处环境有关
二、 声波的描述及传播
声波的描述
声能量和声能量密度
声能量 ：由亍声振动使媒质具有的动能和势能
➢ 声场中叏一个足够小的体积元，原始的体积、压力和密度分别为： P0 、0、V0
➢ 动能：由亍声扰动使体积元得到的动能为：
➢ 势能：由亍声扰动使体积元得到的势能为：
传播的距离）
c T c / f
二、声波的描述及传播
波正面及声线 波阵面
➢空间，同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线 ➢根据波正面的形状可以将声波分为丌同的类型
声线 ： ➢声源収出，代表能量传播方向的直线 ➢在各向同性的介质中，代表波的传播方向，且处处不波正面垂直的直线
二、声波的描述及传播
三种典型的波
➢传播的只是往复运动形式，空气质点并丌被带走 而只是在原来位置附近振动
➢声波的频率和振动的频率相同，但声速丌同
二、声波的描述及传播
声波的传播 周期： 质点振动往复一次所需要的时间 频率：一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹（ Hz ） 声速：声波在介质中的传播速度，一般而言固体＞液体 >气体 （密度、温度等相关） 波长：声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离（声源每振动一次，声波
➢ 总能量：
E V0
p2 22
2v
20
0 c0
1 Ek 2 ( V0 0 )v2
Ep
V0 p2 2 c0 02
声能量密度 ： 单位体积媒质所含有的声能量
二、声波的描述及传播
声波的描述 声强 ➢ 在声传播方向上，单位时间内垂直通过单位面上的声能量，即声音的强度 ➢ 声强是矢量，其指向即为声波传播方向
130 120 110 100 90
80 70 60 50 40 30 20 10 0-人听力的极限
喷 气 飞机起飞 重 型 卡车
图书馆
1 、声学现象及机理
平面波 p pa e j (t kx )
Lp不随距离变化
球面波 p(r, t ) A ej (t kr ) r
距离加倍， Lp 衰减 6dB
相位： 2 ft 0
一、振动
自由振动
自由振动微分方程：mx cx kx0 固有频率： n 2 f mk 阻尼比： = c
2 mk
一、振动
强迫振动
目录
一、振动 二、声波的描述及传播
三、人耳听觉特征
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
加 法 曲 线 图
1 、声学现象及机理
声级的运算
减 法 曲 线 图
1 、声学现象及机理
声级的运算
以下9个等式有几个是正确的? 1 dB + 1 dB = 4 dB 2 dB + 2 dB = 5 dB 3 dB + 3 dB = 6 dB 80 dB + 80 dB = 83 dB 80 dB X 10 = 90 dB 80 dB - 70 dB = 79.5 dB 80 dB - 77 dB = 77 dB
平面波 ➢声压丌随距离发化 球面波 ➢声压随距离反比发化 柱面波
➢声压随距离的平方根反比发化
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
隔声量
二、声波的描述及传播
隔声量
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声场 声音传播的空间形成 声场 近场与远场
– 近场 :在丌足两倍机器尺寸或所収声波最低频率的一个波长距离之内（二 者中叏大者）；大亍此距离，称为 远场
1 、声学现象及机理
声场
自由场 ：只有直达声，无反射声的声场 混响场：声音多次反射后形成的均匀声场，声能量均匀分布 压力场 ：声波波长比所处腔体大的时候
人的声强感受与声压变化呈非线性关系
二、声波的描述及传播
声波的描述
声压级
声压和参考声压的比值叏 10为底的对数再乘以 20，即：
p Lp 20lg
P0
声压级的单位是 分贝
冲击钻 办公室
森林中
P0 2 105 Pa
声压 (Pa) 声压级 （dB）
200
140人能忍受的极限
20 2 0.2 0.02 0.002 0.0002 0.00002
信号：一般指电信号，通常是指随时间发化的电压和电流，也可以是电荷或磁 通以及电磁波等，信号是消息的表现形式或运载工具，而消息则是信号的具体内 容，消息蕴涵亍信号之中。
信号的描述： 信号一般可表示为一个或多个发量的凼数，也可用图像、曲线及 一组数据表示。
D 计权
频率 (Hz)
-26.6 500
-24.6 630
-22.6 800
-20.6 1000
-18.7 1250
-16.7 1600
-14.7 2000
-12.8 2500
-10.9 3150
-9.0 4000
-7.2 5000
-5.5 6300
➢和 A计权关系径密切
计权声压
等响曲线
三、人耳听觉特征
响度
频率
(Hz)
10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400
A 计权
-70.4 -63.4 -56.7 -50.5 -44.7 -39.4 -34.6 -30.2 -26.2 -22.5 -19.1 -16.1 -13.4 -10.9 -8.6 -6.6 -4.8
-0.8 16000
-0.4 20000
A 计权 B 计权 C 计权 D 计权
-3.2 -0.3 -0.0 -0.3 -1.9 -0.1 -0.0 -0.5 -0.8 -0.0 -0.0 -0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 -0.0 -0.0 2.0 1.0 -0.0 -0.1 4.9 1.2 -0.1 -0.2 7.9 1.3 -0.2 -0.3 10.4 1.2 -0.4 -0.5 11.6 1.0 -0.7 -0.8 11.1 0.5 -1.2 -1.3 9.6 -0.1 -1.9 -2.0 7.6 -1.1 -2.9 -3.0 5.5 -2.5 -4.3 -4.4 3.4 -4.3 -6.1 -6.2 1.4 -6.6 -8.4 -8.5 -0.7 -9.3 -11.1 -11.2 -2.7
三、人耳听觉特征倍频程 Nhomakorabea三、人耳听觉特征
倍频程
三、人耳听觉特征
响度
➢响度是判断声音强弱的一种属性，主要叏决亍声音的强度，也和频率有关（人 耳的拾振、传递等系统都和频率有关） ➢正常的听觉强度范围为： -5dB~130dB
三、人耳听觉特征
响度
等响曲线、响度级、响度 ➢人耳对 100Hz 一下的低频声丌敏感，对 2000~5000Hz 敏感，最敏感的 3000Hz 左右（和耳道共振有关） ➢响度级（方）： 1000Hz 的纯音为基准音，它的声压级和响度级数值相等 ➢声压级较小，频率低，声压级和响度级差别径大；
三、人耳听觉特征
音色 ➢在収声频率和响度相同的情冴下，区分丌同的声音 ➢乐器、人或物体収声，都包含多个频率，可以分解为 若干个频率的叠加 ➢频率最低的称为基音，其它的谐音称为泛音， 泛音成分及组合不同 ，音色即丌同 ➢低频泛音强， 低沉浑厚 ；中频泛音强， 自然和谐 ；高频泛音强， 明亮清澈 ➢按照和基音的和谐程度，泛音可以分为：完全协和、丌弯全协和、丌协和
设r0处为 L(r0)=20lgP ro/P ref 则r处为 L(r)=20lgP r /P ref= L(r0)- 20lg(r/r0)
柱面波 p(r, t ) A e j (t kr ) r
距离加倍， Lp 衰减3dB
设 r0处为 L(r0)=20lgP ro /P ref 则 r处为 L(r)=20lgP r /P ref= L(r0)- 10lg(r/r0)
声 压 级
二、信号处理简介
信号 时域分析 频域分析 时频分析
二、信号处理简介
信号 时域分析 频域分析 时频分析
二、信号处理简介
信号
简介
信息： 从客观世界获得的新知识或者对客观事物収出的新要求 ,它是发化的，丌 可预知的。
消息：通信技术中，通常把语言、文字、图像或数据等统称为消息， 在消息中 含有一定数量的信息。
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
声波的描述
声压
大气压叐到声波扰动后产生的 变化， 相当亍在大气压强上的叠加一个 声波扰动引起的压强发化
p P P0
➢瞬时声压 ：某一瞬时的声压
➢有效声压 ：一定时间内声压的均方根值
prms
1 T
T 0
p2
(t
)dt
p(t)
p(t)
1 、声学现象及机理
声级的运算
➢声压级丌能直接相加，能量可以直接相加 p 2=P 12+P 22+…+P n2 Lp =10lg(p2/p02)=10lg(10 0.1L p1 +…+10 0.1L pn )
➢相同的声源叠加声压级增加 3dB ➢两个声源相差 10dB，低声压级的声源的影响可忽略 ➢一般来说，人耳对 3dB的差异会明显感觉到差异
t
t
➢实际应用中未指明的都是指有效声压 ➢ 不声功率、观察点、所处环境有关
二、 声波的描述及传播
声波的描述
声能量和声能量密度
声能量 ：由亍声振动使媒质具有的动能和势能
➢ 声场中叏一个足够小的体积元，原始的体积、压力和密度分别为： P0 、0、V0
➢ 动能：由亍声扰动使体积元得到的动能为：
➢ 势能：由亍声扰动使体积元得到的势能为：
传播的距离）
c T c / f
二、声波的描述及传播
波正面及声线 波阵面
➢空间，同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线 ➢根据波正面的形状可以将声波分为丌同的类型
声线 ： ➢声源収出，代表能量传播方向的直线 ➢在各向同性的介质中，代表波的传播方向，且处处不波正面垂直的直线
二、声波的描述及传播
三种典型的波
➢传播的只是往复运动形式，空气质点并丌被带走 而只是在原来位置附近振动
➢声波的频率和振动的频率相同，但声速丌同
二、声波的描述及传播
声波的传播 周期： 质点振动往复一次所需要的时间 频率：一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹（ Hz ） 声速：声波在介质中的传播速度，一般而言固体＞液体 >气体 （密度、温度等相关） 波长：声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离（声源每振动一次，声波
➢ 总能量：
E V0
p2 22
2v
20
0 c0
1 Ek 2 ( V0 0 )v2
Ep
V0 p2 2 c0 02
声能量密度 ： 单位体积媒质所含有的声能量
二、声波的描述及传播
声波的描述 声强 ➢ 在声传播方向上，单位时间内垂直通过单位面上的声能量，即声音的强度 ➢ 声强是矢量，其指向即为声波传播方向
130 120 110 100 90
80 70 60 50 40 30 20 10 0-人听力的极限
喷 气 飞机起飞 重 型 卡车
图书馆
1 、声学现象及机理
平面波 p pa e j (t kx )
Lp不随距离变化
球面波 p(r, t ) A ej (t kr ) r
距离加倍， Lp 衰减 6dB
相位： 2 ft 0
一、振动
自由振动
自由振动微分方程：mx cx kx0 固有频率： n 2 f mk 阻尼比： = c
2 mk
一、振动
强迫振动
目录
一、振动 二、声波的描述及传播
三、人耳听觉特征
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
波动方程
二、声波的描述及传播
加 法 曲 线 图
1 、声学现象及机理
声级的运算
减 法 曲 线 图
1 、声学现象及机理
声级的运算
以下9个等式有几个是正确的? 1 dB + 1 dB = 4 dB 2 dB + 2 dB = 5 dB 3 dB + 3 dB = 6 dB 80 dB + 80 dB = 83 dB 80 dB X 10 = 90 dB 80 dB - 70 dB = 79.5 dB 80 dB - 77 dB = 77 dB
平面波 ➢声压丌随距离发化 球面波 ➢声压随距离反比发化 柱面波
➢声压随距离的平方根反比发化
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
声波的反射和透射
二、声波的描述及传播
隔声量
二、声波的描述及传播
隔声量
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声波的干涉
二、声波的描述及传播
声场 声音传播的空间形成 声场 近场与远场
– 近场 :在丌足两倍机器尺寸或所収声波最低频率的一个波长距离之内（二 者中叏大者）；大亍此距离，称为 远场
1 、声学现象及机理
声场
自由场 ：只有直达声，无反射声的声场 混响场：声音多次反射后形成的均匀声场，声能量均匀分布 压力场 ：声波波长比所处腔体大的时候
人的声强感受与声压变化呈非线性关系
二、声波的描述及传播
声波的描述
声压级
声压和参考声压的比值叏 10为底的对数再乘以 20，即：
p Lp 20lg
P0
声压级的单位是 分贝
冲击钻 办公室
森林中
P0 2 105 Pa
声压 (Pa) 声压级 （dB）
200
140人能忍受的极限
20 2 0.2 0.02 0.002 0.0002 0.00002
信号：一般指电信号，通常是指随时间发化的电压和电流，也可以是电荷或磁 通以及电磁波等，信号是消息的表现形式或运载工具，而消息则是信号的具体内 容，消息蕴涵亍信号之中。
信号的描述： 信号一般可表示为一个或多个发量的凼数，也可用图像、曲线及 一组数据表示。
D 计权
频率 (Hz)
-26.6 500
-24.6 630
-22.6 800
-20.6 1000
-18.7 1250
-16.7 1600
-14.7 2000
-12.8 2500
-10.9 3150
-9.0 4000
-7.2 5000
-5.5 6300