二维随机介质对声波传播影响_齐鹏
介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构1 副本 副本
第7章 介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构 声音在介质中传播时会有衰减现象，传播过程中由于波阵面的扩张，引起能量空间扩散，以致声波振幅随距离增加而衰减，称这种衰减为几何衰减，又如由于介质中粒子的散射作用，使得沿原来传播方向的声波能量减少，致使声波振幅随传播距离的增加也有明显衰减。这里无论是几何衰减还是散射引起的衰减，对传播的声能都没有消耗作用。显然，这是由于所研究的声波传播规律是建立在理想介质运动规律基础上的缘故。理想介质只作完全的弹性形变，形变过程为绝热，介质内没有阻尼作用，所以声波在传播过程中没有使声能变为其他能量形式的消耗作用。 实际上，声音即使是在均匀的自由介质中传播，由于介质本身对声能的吸收作用，也产生声波沿传播方向衰减的现象。如平面波传播时，也表现出振幅衰减的现象。此外，声波在含有散射体的介质中传播时，由于散射体相对介质的运动及散射体的形变，也使部分声能变为热能形式而损耗，结果表现出更为明显的衰减现象。这些衰减是由于声能转换为其他形式能量引起的，统称为物理衰减。 本章主要讨论均匀介质对声波能量吸收的现象和产生吸收的原因。此外，还介绍一些有关吸声材料和吸声结构的知识，因为吸声技术在声学和水声学的技术应用方面以及声学测量方面具有越来越明显的重要性。 7.1 介质的声吸收 7.1.1 描述介质声吸收的方法 声吸收是指声波在媒质中传播或在界面反射过程中，能量减少的现象。造成声吸收的原因主要是媒质的粘滞性、热传导性和分子弛豫过程，使有规的声运动能量不可逆的转变为无规的热运动能量。 谐和平面声波在介质中传播，12,x x 是沿传播方向的两点，12(),()x x ξξ分别是声波在 12,x x 处的幅值；则1212()1 ln()() x x x x ξαξ= -称作介质的声吸收系数（单位：奈培/米）。 介质的声吸收系数反映了介质对声波的吸收程度，是平面声波在介质中传播单位距离，幅度相对变化的自然对数值。有时也用‘波长声吸收系数’表示介质的声吸收程度，公式如式（7-1）所示。 /) ) () (ln( 11波长）（单位：奈培λξξλα+=x x （7-1） 而在水声学中，则用式（7-2）定义介质的声吸收系数。
任何材料对声音都能吸收
任何材料对声音都能吸收，只是吸收程度有很大的不同。通常是将对上述六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，列为吸声材料。 吸音材料 吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、毯子等，其吸声机理是声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。 吸音材料的作用原理 声音源于物体的振动，它引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。 当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。 吸声系数 材料吸声性能的好坏，用吸声系数α表示。Α为损耗系数E吸/E0与穿透系数E透/ E0之和。 材料的吸声性能除与材料本身结构、厚度及材料的表面特征有关外，还和声音的入射方向和频率有关。 室内音质的控制 一般地，房间体积越大，混响时间越长，语言清晰度越差，为了保证语言清晰度，需要在室内做吸声，控制混响时间。如礼堂、教室、体育场，电影院。 对音乐用建筑，为了保证一定丰满度，混响时间要比长一些，但也不能过长，可以使用吸声控制。 在厅堂建筑中，为了防止回声、声反馈、声聚焦等声学缺陷，常在后墙面、二层眺台栏杆面、侧墙面及局部使用吸声。
吸声降噪 在车间、厂房、大的开敞式空间（机场大厅、办公室、展厅等），由于混响声的原因，会使噪声比之同样声源在室外高10-15dB。，通过在室内布置吸声材料，可以使混响声被吸掉，降低室内噪声。 吸声降噪最多可以获得10-15dB的降噪量。降噪量=10lg(A0/A1),未加入吸声材料时室内吸声量越少，加入吸声材料后室内吸声量越多，降噪效果越好。 一般的材料都有吸音效果，仅仅是多少的区别。而具体说到吸音板，则是我们只把吸声系数达到0.3以上的材料称为吸音材料。 理论上吸声系数为1的吸音板吸音效果最好（全部吸掉，没有反射声），但实际上在现实中，这样的材料不存在（宇宙里存在的黑洞吸声系数为1，即完全吸收） 吸音材料： 1、本身具有吸音性能，多孔纤维材料。 2、不具有吸音材料，但是经过处理成吸音结构。 一般常见的吸音材料是：聚酯纤维吸音板，槽木吸音板，孔木吸音板，再生木吸音板，最新的是声博士高温陶瓷吸音板，A级防火防水质硬环保 编辑本段概述 隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等，因此就需要隔音材料。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量，通常以符号R（dB）表示。 隔音材料或构件，会因使用场合不同，测试方法不同而得出的隔音效果不同。对于隔音材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。 隔音材料 隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较大的重量。由于这类隔音材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强，所以它的吸音性能差。隔音材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小，为方便表达,其隔音量用分贝的计量方法表示。
第七章 介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构.
第七章 介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构 7-1 概述 （1）声衰减是指声波在介质中传播的过程中声强逐渐减少的现象。产生声衰减的原因： 1）波阵面扩张 (几何衰减）； 2）介质的声吸收 (物理衰减）； 3）不均匀介质中声波的散射； （2）介质对声波的吸收，是声波在非理想介质中传播的过程中，声波的机械能量转化为热能或其它形式能量的现象。 （3）本章第一部分内容：介质对声波的吸收, 要点: 1）描述介质声吸收的方法； 2）介质声吸收的机理； 3）海水中声吸收的一般规律； （4）本章第二部分内容：吸声材料及吸声结构,要点: 1）描述界面吸声性能的参数:界面吸声系数； 2）不同吸声材料的吸声机理和吸声系数的计算； 3）水声工程常用的吸声结构； 7-2 描述介质声吸收的方法 自然对数值。 距离，幅度相对变化的中传播单位度；是平面声波在介质了介质对声波的吸收程介质的声吸收系数反映米）。（单位：奈培称作介质的声吸收系数单位：处的幅值；则： 和分别是声波在是沿传播方向的两点，介质中传播，定义，谐合平面声波在 /)/)() ()(ln(1 )(),(, 2112212121m Nepere x x x x x x x x x x ξξαξξ-= ） （波长）（单位：分贝’或波长声吸收： ） （单位：’水声学中一般定义） （波长） （单位：奈培： 表示介质的声吸收程度波长声吸收’有时也用‘3-7 /) ) () (lg( 102-7 )/()) ()(lg(101 : 1-7 /))() (ln(11211211λλααλξξλα+=-= +=x I x I m dB x I x I x x x x
声波的衰减
声波的衰减 声波在介质中传播时会被吸收而减弱，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体传播的距离短。 一个声音在传播过程中将越来越微弱，这就是声波的衰减。造成声波衰减的原因有以下三个: 1.扩散衰减 物体振动发出的声波向四周传播，声波能量逐渐扩散开来。能量的扩散使得单位面积上所存在的能量减小，听到的声音就变得微弱。单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减。 2.吸收衰减 声波在固体介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变为热能;同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。介质的这种衰减称为吸收衰减。通常认为，吸收衰减与声波频率的平方成正比。 频率越高超声波越容易被吸收，随着传播距离增加超声波被吸收的越多，由于距离增加会使超声波吸收太多反射回来成像的强度减低 3.散射衰减 当介质中存在颗粒状结构(如液体中的悬浮粒子、气泡，固体中的颗粒状结构、缺陷、搀杂物等)而导致的声波的衰减称散射衰减。通常认为当颗粒的尺寸远小于波长时，散射衰减与频率的四次方成正比;当颗粒尺寸与波长相近时，散射衰减与频率的平方成正比。 扩散衰减只与距声源的距离有关，与介质本身的性质无关。吸收衰减与散射衰减大小则取决于声波的频率和介质本身的性质。 表示声波在某种介质中传播时衰减的大小用衰减系数Q。衰减系数Q按下式计算: 式中x——距声源的距离; Ao——声源处的声压; A——所测量处的声压。 从式可看到，所谓衰减系数就是声波在传播路径上单位长度上的衰减量。简单点说，介质致密的物体衰减小，象钢管，漏水声可以沿钢管传播很远，所以，在钢、铁类管道上很容易收索到漏水目标。松散的物体，声衰减很大，传播距离很短。对于同一类物体，声波频率越低，传播距离则越远。如以一较高频率对结构松散、密度差的介质作声波探测时，由于该介质中存在着折射、绕射以及可能出现的多次反射和散射等现象，至使高频率声波无法按原有射线方向传播，声速衰减快，探测无法进行。如降低探测声波的频率，使波长加大，其声波便可穿透较大距离。管道泄漏形成的声波一般频率较低，这是测漏仪能实用于各种地面漏水探测的理论依据。
介质对声波影响实验报告
介质对声波传播速度影响的研究 ——探究不同测量法的数据准确性 【目的要求】 （1）了解声波的产生原理，学习不同的测量空气中声速的方法； （2）了解声波在空气中的传播速度与气态状态参量的关系，通过不同方法收集数据，比较不同的测量方法的数据误差性大小； （3）培养对声学、电学等不同类型仪器的综合使用能力。 【实验仪器】 声速测定仪，低频信号发生器，示波器，数字频率器等 【实验原理】 声速测量的实验方法 声速υ、声波频率f和波长λ的关系为 υ=fλ 声速频率可由频率计直接测声源振动频率得出，本实验的主要任务是测出声波的波长。 由于声速与频率无关，又由于超声波具有波长短、易于发射等优点，所以在超声波段进行声速测量较为方便。 （1）共振干涉法 S1为声波源，S2不但接收到声波，而且能反射部分声波。当S1发射出近似平面波，S1和S2表面相互平行时，S1发出的声波和S2反射的声波皆在S1和S2之间往返反射，相互干涉叠加，形成驻波。 随着接收器位置的变化，示波器观察到合成振动振幅的大小将呈现周期变化。在示波器上的电信号幅度每一次周期性变化，就相当于S1和S2之间的距离改变了λ/2。测定这个距离，由频率计读出相对应的频率f，即可计算出声速υ。 （2）位相比较法 波是振动状态的传播，它不仅传播振幅也进行位相的传播，沿波方向的任何两点，其位相和波源的位相间的位相差相同时，这两点的距离就是波长的整数倍。依次可以测量波长。 由于发射器发出近似平面波的声波，当接收器的端面垂直于波的传播方向时，端面上的各点都具有相同的位相。沿波传播方向缓慢移动接收器时，总可以找到一个位置，使得接收到的电信号与发射器激励的电信号同相，此时移动的距离等于声波的波长。 用位相比较法测声速装置主要通过示波器显示的李萨如图形来观察。每当位相差改变2π时，示波器上的李萨如图形相应变化一个周期。若选李萨如图形为一斜直线时，当直线斜率符号每改变一次时，位相差改变为π，S2相对测量起点相应地移动了λ/2，由此可测量出λ。由频率计读出相应的发射信号f，即可计算声速υ。 （3）时间差法 连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，达到L距离处的接收换能器。由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式
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
声波测井课后习题..
第一章 1、写出纵波速度和横波速度的表达式（用弹性系数表示），并推到一般地层中纵波速度和横波速度的关系。 声波速度ρμλ2+= p V ρ μ =s V μμλ2+= =s p V V r σσ21)1(2--=r σ泊松比的取植范围为0～0.5，r 显然总是大于1，可见纵波速度总是大于横波速度。对自然界中常见的岩石来说， σ=0.25，这样可以得到: r=1.73。 理想流体中不存在切应变，即，所以理想流体中无横波存在，只有纵波。 2、推导滑行纵波作为首波接收的几何声学条件，并讨论声波测井中源距的选择原则。 直达波：1/V L t = 滑行纵波： P C P C C AC TA V V V tg a L V a t t tp 1 1sin 2cos 22=?-+ = +=θθθ 滑行纵波作为首波几何声学条件:1 1 111 12sin 1cos 2cos 2112cos 2V V V V a a L V a V V L V L V tg a L V a tp t tp P P C C C P P C C -+=-> >???? ??-< ?-+= <θθθθθ 当L>0.825m 时,在整个地层剖面,接收的首波总是来自沿井壁岩层传播的滑行纵波。 声波测井中源距的选择原则： a.首波特性：要保证首波为滑行波而不为泥浆直达波，源距不能选择太小。 b.衰减问题（周波跳跃）:为保证接收器有效接收信号，必须考虑滑行波的衰减问题，源距大会使衰减增强，容易发生周波跳跃，因此源距不能选择太大。 c.波组分（纵波、横波、全反射波）：根据测井解释的不同目的，需要获得更多组分的波。这是需要在发射声功率允许下适当增加源距，以保证各种波群能够在时间域内有效的分离开。 3、在硬地层（地层横波速度大于泥浆速度）中，滑行横波能否作为次首波接收？讨论并推导滑行横波作为次首波接收的条件。 能。有题意知：只需滑行横波的时间仅次于滑行纵波即可，即：tp 声波测井 声波测井是通过测量井壁声学性质来判断地层的地质特性及井眼状况的一类测井方法，包括声速测井、声幅测井、声波全波列测井等多种测井方法。 第一节井内声波的发射、传播和接收 声波是机械波，是机械振动在媒介中的传播过程。声波测井首先要在井内建立一个人工声场，这就需要一个声波发射器T，它向井内发射有一定声功率、有一定方向和频率特性的声脉冲。其次，声波在井内的传播与井内流体和井壁附近地层的性质有关。最后，在离声波发射器足够远的地方放置声波接收器R。 井内泥浆是一种液体，由于它只能发生体积形变，不能发生剪切形变，所以它只能传播纵波，不能传播横波。则置于井内泥浆中的声波测井换能器发射的或接收的都是纵波。当岩石受到声源激发时，它不但能发生体积形变，而且能发生剪切形变，故可同时产生纵波和横波。 1、声时差：声波在介质中传播单位距离所用的时间。 2、声速：声波在介质中单位时间传播的距离。 3、声压：声波在介质中传播过程的某一瞬间，声波在介质 中产生的瞬时压强。 4、声强：在声波传播的波阵面上，单位面积上的声功率大 小。 5、声衰减：声波在传播过程中为克服介质质点之间的摩擦 或粘滞作用以及介质中有声波传播时的热传导及弛豫 现象等，使在介质中传播的声波发生能量或幅度衰减，声能转化成热能的不可逆过程。 6、声阻抗：介质密度与声速的乘积。 7、水泥胶结测井：通过测量套管波第一正峰幅度来检查固 井质量的一种测井方法。 8、什么是斯通利波？有什么特点？ 答：斯通利波是在井内流体中传播的一种诱导波，是沿井轴方向传播的流体纵波与井壁地层滑行横波相互作用产生的，相当于几何声学的泥浆直达波。 特点是：有轻微频散，无截止频率：相速度略低于群速度；能量集中在低频段，在井轴方向无衰减，井壁向地层按指数减小；井径变小，幅度增加。 9、什么是声速测井的周波跳跃？它可能造成多大的时间 测量误差？ 答：声速测井仪正常记录时，两个接收探头被同一首波触发，但在含气疏松地层或钻井液混有气体时，声波能量严重衰减，首波只能触发第一个接收探头而没有能力触发第二个接收探头，第二个接收探头只能被后续波触发，t 曲线显示为不稳定的特别大的时差。 当出现周波跳跃时，每差一个负峰，时差就会增大一个 声波在固液介质中的传播 在理想的流体中，没有切形变，粘滞系数为零，因此介质只有体积形变，只有压缩波德传播，但在固体介质中一般情况下处理产生体积形变外还将产生切形变，因此固体介质变形将产生两种波，即压缩波和切变波，压缩波即纵波，切变波即横波，以不同的速度在介质中传播，传播速度决定于介质的弹性模量和密度，在不同介质分界面上也会产生折射和反射。 概念： 声速 声阻抗 衰减系数 超声波是超声振动在弹性介质中传播的机械波，属于应力波的一种， 可分为以下四类： （1）纵波： 介质中的质点振动方向与波德传播方向相同的波为纵波，波形的特点是疏密相间，固体、液体和气体介质均可传播。 （2）横波： 介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波，波形的特点是凹凸相间，只能在固体介质中传播，不能在液体和气体介质中传播。 （3）表面波 当介质表面受到交变应力作用时产生沿介质表面传播的波称为表面波，又称为瑞利波，表面波质点振动的轨迹是椭圆，质点位移的长轴垂直于传播方向，短轴平行于传播方向。 （4）兰姆波 兰姆波只产生在有一定厚度的薄板内，在板的两表面和中间都有质点的振动，声场遍及整个板的厚度，沿着板的两表面及中部传播，又称为板波，若两表面质点振动的相位相反，中部质点以纵波的形式振动则称为对称型兰姆波；若两表面质点振动的相位相同，中部质点以横波的形式振动则称为非对称型兰姆波。 声场特征量 超声波在介质中的传播情况与超声波的特征量密切相关，超声波的三个主要特征量为：声压、声阻抗和声强度。 （1）声压 指超声波中某时刻具有的压强和无超声波存在时该处的静压压强之差。声压 P c v ρ=（v ：介质质点振动速度），声压的绝对值与频率成正比。 （2）声阻抗：是介质密度与声速乘积Z c ρ=，能直接表示介质的声学性质。 P cv Zv ρ==，声压一定得情况下，质点振动速度V 和声阻抗成反比。 声波的衰减函数 声波在介质中传播时会被吸收而减弱，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体传播的距离短。 一个声音在传播过程中将越来越微弱，这就是声波的衰减。造成声波衰减的原因有以下三个: 1.扩散衰减 物体振动发出的声波向四周传播，声波能量逐渐扩散开来。能量的扩散使得单位面积上所存在的能量减小，听到的声音就变得微弱。单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减。 2.吸收衰减 声波在固体介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变为热能；同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。介质的这种衰减称为吸收衰减。通常认为，吸收衰减与声波频率的平方成正比。 频率越高超声波越容易被吸收，随着传播距离增加超声波被吸收的越多，由于距离增加会使超声波吸收太多反射回来成像的强度减低。 3.散射衰减 当介质中存在颗粒状结构(液体中的悬浮粒子、气泡，固体中的颗粒状结构、缺陷、搀杂物等)而导致声波的衰减称散射衰减。通常认为当颗粒的尺寸远小于波长时，散射衰减与频率的四次方成正比；当颗粒尺寸与波长相近时，散射衰减与频率的平方成正比。 扩散衰减只与距声源的距离有关，与介质本身的性质无关。吸收衰减与散射衰减大小则取决于声波的频率和介质本身的性质。 表示声波在某种介质中传播时衰减的大小用衰减系数α。衰减系数α按下式计算: α=1 x 20lg A A0 式中x——距声源的距离；A0——声源处的声压；A——所测量处的声压。 从式可看到，所谓衰减系数就是声波在传播路径上单位长度上的衰减量。简单点说，介质致密的物体衰减小，象钢管，漏水声可以沿钢管传播很远，所以，在钢、铁类管道上很容易收索到漏水目标。松散的物体，声衰减很大，传播距离很短。对于同一类物体，声波频率越低，传播距离则越远。如以一较高频率对结构松散、密度差的介质作声波探测时，由于该介质中存在着折射、绕射以及可能出现的多次反射和散射等现象，至使高频率声波无法按原有射线方向传播，声速衰减快，探测无法进行。如降低探测声波的频率，使波长加大，其声波便可穿透较大距离。管道泄漏形成的声波一般频率较低，这是测漏仪能实用于各种地面漏水探测的理论依据。 声波是一种可以以气体、液体或固体为介质的波动，以介质压缩造成的疏密变化传播能量．波动在密介质中因为分子间距较小，振动易于传播，所以速度较快．当波传播出去时，由于密介质中波速较快，波面会向波速较小的疏介质方向偏，这就是折射的现象．相较于空气，水是密介质，一般来说，水中波速约为空气中波速的四倍；而固体由于更为紧密，其中波速较水中更快． 空气中的情形与固体、液体中不同，受温度而非密度影响较大；空气温度愈高，密度愈低，但是其中波速却愈快，对声波而言是较密的介质．因为空气中的波速．固体、液体中的分子速度都并不甚快，而空气中的分子速度则是极快，而且易随温度升高，所以差异极为明显．例如对干空气而言，摄氏零度时的声速是每秒331公尺，摄氏15度时的声速则是每秒345公尺．由于空气中声速随温度变化的差异可观，所以交响乐团演奏前或中场时，每每要现场调音，便是为了要就当场的温度调整，以免乐器频率产生变化． 杜甫、张继和谭元春所处的环境，都是已入深夜或时当清晨，江水已将在白日所吸收的日照热量散去，温度较低．相较之下，江面以上的空气温度较高．所以寺庙中的钟声声波传出，无论在上层热空气中或下面的江面上，都会折向贴近水面声速较慢的空气层中．这部份空间，好似声波的甬道，不使散失，故能够传远．夜半钟声或歌声，所以特为悠远不散，引人伫听，固然是夜半万籁俱寂的缘故，介质分布的特性使其不易散失尤为主因． 同样的原理，在近代的航海技术中，曾被应用为快速且及远的传讯之用，在通讯或海上救难中颇为方便．原来海洋可依声速大小分为表面层、主跃变层和深海等温层三层．其中位于水面下约一千公尺处的主跃变层中声速最小，因此在此深度的声波都会被上下两层密介质折射回来，使其必定保持在此「水下声道」中传播，不易散失．其中低频声波，更由于吸收率较低（见下文），竟然可以传到几千公里之外．所以遇难船只或坠海飞行员可以投掷炸药包，使其在水下声道中传播出爆响，由三个以上的测站接收即可定出遇难地点，施以援手．由水下声道传播的声音，甚至可以先期预报海啸的袭击，以利早先走避． 而「钟声不如寻常响亮」，如「被湿云裹住」，听钟而得辨空气湿度，岂非神异？若果如此，足见诗人观察周至、心思细密，「晨钟云外湿」或「远钟渡水如将湿」都无愧为见人所未见的佳句． 声波在传播时，因为距离愈远，能量会分布到更大的空间，因而逐渐衰减，称为「几何衰减」．除此而外，声波的能量也会逐渐消散在空气中，转成空气的热量．但是空气中如果饱含水分，水分子更能够为声波所振动，将声波的能量吸收．但是水分子对高频率的声波吸收较多，而且湿度愈高时，吸收率也愈高．所以钟声在湿度高的空气中传播愈远，其中高频率部份丧失愈多，所以钟声的音色也因而改变，显得较为低沉． 杜诗中「江鸣夜雨悬」句，更为奇特，「夜雨」居然可以使「江鸣」．一夜喧闹，又为雨所阻，不得送故人远行，想来诗人必不得好睡？ 陈衍说「蜀江岸峻」，雨打水面声，不易散去，果然不错．但是还不足以说明「江鸣」之故，「江鸣」还要以杜甫所乘的有蓬船只才能解释．宋代科学家沈括的名著《梦溪笔谈》〈器用〉篇中有如此的记载：「古法以牛革为矢服，卧则以为枕，取其中虚，附地枕之，数里内有人马声，则皆闻之，盖虚能纳声也．」牛马皮所做的中空箭囊，取做枕头，贴地而听，可以将远处的人马声放大．这种设置，与杜甫所乘的有蓬船只并无二致．沉括的解释是「虚能纳声」，其实也就是共鸣器的原理． 声波和光波相异处之一在于光波容易被物体吸收，声波却极容易为物体反射．声波一旦传入封闭的共鸣器空间内，便可以多次反射，加强音量．诗人如果不畏下雨，撤去顶蓬，使雨打水面声无法来回混响，便不至于喧声扰人了． 诗是经济的语言，以简短的文字涵蕴深广的内容，才是好诗．杜诗凝练博大，由此可见一般．中国石油大学(华东)声波测井
声波在固液介质中的传播
声波的衰减函数关系
声波的应用知识