pe——被测量声压的有效值;pref——参考声压。 在空气中参考声压pref为2×10-5Pa。,即为正常人耳 朵对1kHz的声音刚能听到声压值 • 声强级 LI 10 log10 I I ref (dB) 参考声强Iref取为10-12W/m2 p2 LI I 10 log10 I ref () 10log10 理论上静态大气压设定为p0,媒质受声传播扰动后的压强pd 这种压 强的改变量被定义为声压p p pd p0 声压的大小反映了声波的强弱,声压的单位是Pa (帕N/m2)。 2.1.2声波与声源 波阵面-wk.baidu.com----所谓波阵面是指声传播过程中,运动状态 在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。 声波: 平面声波、球面声波和柱面声波等类型, p(r,t) p e A j(tkr) ck Qe j(tkr) r 4r Q=sua=4pa2ua 称为声源强度。 2) 偶极子声源 p p e p e A j(tkr1 ) A j (tkr2 ) r1 r2 当两个点声源相距很近: 偶极子声源 p pA e j(tkr) (2 j sin kl cos ) 值 I 1 T T 0 p(t)u(t)d dt 对于在自由空间中传播的平面声波, 单位时间平均声强可以写为 I pe2 c 单位时间平均声功率 W IS 2.3.2 声压级、声强级、声功率级测量及声谱分析 • 单位:dB • 声压级 Lp 10 log10 pe2 p2 ref 20 log10 pe pref (dB) 率。 2.3.2响度级,等响曲线和响度 • 人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz • “响”与“不响” 这种感觉同声波的强度和频率密切 相关。相同声压级单频率不同的声波,人耳听起来会 不一样。为了定量描述声音的这种特性,通常采用 1000Hz纯音为标准,定义其声压为响度级,其符号是 LN,单位为“方”(phon)。其它频率的声音响度级 通过与1000Hz纯音相比较来确定。 • 常见声源 声一般都是由于物体的振动而产生的。凡能产生声的 振动物体统称为声源。所谓声源的振动就是物体在 其平衡位置附近进行的往复运动。 1) 球面声源 一个表面均匀胀缩的脉动球面声源,即其球面沿半径方向作同振幅、 同相位的振动,球面振动速度为ua,则在离球心r处向外辐射的 声压可以写为方程。 当ka<<1,即声波波长远大于声源半径a时,有: 2.3 声阻抗、声强及声功率 2.3.1声阻抗、声强和声功率的定义 描述声辐射和声场特性的一个重要概念是声阻抗。对于一个声 源来说,如果它的表面振速是u,表面积是S,则uS 称为体积 速度U。该声源表面声压与声源体积速度之比称为声阻抗Z。 Z p U 声阻抗Z是复数,其实部称为声阻R,虚部为声抗X。声阻抗 的实部表示了能量的“损耗”,这个损耗表示了声能从一个 地方传播到另一个地方,也就是声源对外辐射的过程 c I ref 10log10 p2 p2 ref 10log10 p2 ref cI ref 400 Lp 10log10 c • 声功率级 W LW 10 log10 Wref (dB) W——测量的声功率的平均值,对于空气媒质, 参考声功率W =10-12(瓦) 声强级与声功率级之间的 关系 LI LW 10 log10 S 开放空间声场,由于体积速度概念变得不很明确,此 时通常采用声阻抗率这个概念来描述声场概念。声阻 抗率定义为声场中某点的声压值与该点速度的比值 Z p u 平面声波在媒质中传播时的声阻抗率为 Z c 声强和声功率 • 声场中某点处,与质点速度方向垂直的单位面积S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 r 2 3) 线声源 p2 wc 2h (2 1) 线声源 4)无限大障板上圆形活塞 p j uaa2 [ 2J1(ka sin ) ]e j(tkr) 2r ka sin 无限大障板上圆形活塞 2.2 声传播及结构声辐射 1. 垂直入射声波的反射和透射 在媒质1中的声压值 p1 pine j(tk1x) pree j(tk1x) 在媒质1中的质点速度根据 p cu u1 p1 1c1 ui ur 在媒质2中的声压值 p2 pt p e j (tk2x) tr 在媒质2中的质点速度 u2 p2 2c2 p e j (tk2x) tr 2c2 ut 在分界面的声压和速度应当是连续相等的: p1 pi pr pt p2 u1 ui ur ut u2 • 计权声级 由于人的感觉受到频率的影响,为了使声音的量度和人 的听觉一致,在测试过程中对信号进行了模拟人耳的滤 波,该滤波称为计权,根据频响特性的不同,计权分为 A计权、B计权、C计权和D计权等 D计权常用于航空噪音的测量。A计权的频率响应 与人耳对宽频带的声音灵敏度相当,目前被广泛 应用为评价参量。 声压的反射系数rp, 透射系数 p rp pr pi 2c2 1c1 2c2 1c1 p pt pi 22c2 2c2 1c1 吸声系数 2 1 rp 吸声系数越大表示了声波透射越大。 当a=1时,垂直入射声波将从一个媒质完全进入到另一个媒质, 只要两个媒质的特性阻抗相同时,垂直入射声波都会有a=1的全透射。 当a=0时,表示垂直入射声波将产生全反射 • 声频谱分析 在声谱分析中一个常用的分析是倍频程分析,所谓倍频 程分析是将连续频率分成一系列相连的频带。 当带通频率满足log2(f2/f1)=1 时称为1倍频程, log2(f2/f1)=1/2称为1/2倍频程,log2(f2/f1)=1/3称为 1/3倍频程,式中f1和f2称为带通滤波器的上下截止频 第三章 噪声控制 3.1 噪声源识别 根据噪声源的发声机理通常将噪声分成三类: 机械噪声,空气动力噪声和电磁噪声。 机械振动与噪声控制 • 基本概念 • 声学基础 • 噪声控制 • 阻尼技术 • 隔振理论 • 振动--物体或质点在平衡位置的往复运动。 振动加速度、振动速度、振动位移 振动幅值、振动频率 • 噪声--使人感到厌烦的声音。 声压级、声强级、声功率级、响度、A计权 第二章 声学基础 2.1 波动方程与声的基本性质 2.1.1 理想介质中的声场波动方程