声学检测技术第三章1
声学检测技术第三章1
3.1 活塞声源的辐射声场 1.声场中的远场声压分布特性
研究声场中任意点的声压表达式 声源中有一个小的单元 ds ds 在Q点产生的声压：
k 0 c0 j (t kr ) dp j Q0 e ds 2r
ds dd
a
o
Q (r0 , )
r0
r
ds
3.1 活塞声源的辐射声场 Q点的声压 是整个圆形声源上所有小声源在 Q点产生的声压的叠加
p
s
k0c0va j (t kr ) 0va j (t kr ) j e ds j e dd 2r 2r 0 0
a 2
3.1 活塞声源的辐射声场 当Q点距圆形声源足够远时, 1 用 r 1 代替 r
0
r0
2 2 r r0 2r0 cos( , r0 ) 2 2 r0 1 cos( , r0 ) 2 r0 r0
2 0va j (t kr ) a jk sin cos p j e d e d 0 0 2r0
0
进行数学处理，根据贝塞尔函数的性质
1 2 j ( k sin ) cos J 0 (k sin ) e d 2 0 xJ 0 ( x)dx xJ 1 ( x)
2 0 a
0
A H 0c0r0va
有 A A 当振动速度一定时，有： 声源振面大时,辐射声压大，反之就小； 振动面越大，低频声越丰富。
L H
3.1 活塞声源的辐射声场 辐射阻抗：
声源大小和声波频率不一样时，辐射声压 不同，即声源的辐射特性不同。 声源使介质发生形变，产生声波；辐射的 声场对声源有反作用。 Z r Rr jX r 2 kr 1 R c ( kr ) S0 X r 0c0kr0 S0 当 r 0 0 0
声学 测听方法
声学测听方法声学测听方法是一种通过使用声学技术进行听力测试和评估的方法。
这种方法可以帮助我们更好地了解人类听觉系统的功能和异常，从而进行准确的诊断和治疗。
声学测听方法在医学、音频工程等领域具有重要的应用价值，它不仅可以用于评估听力水平，也可以用于研究声学现象和开发新的听力辅助设备。
声学测听方法可以分为多种类型，其中最常见的包括听觉韵频测听、听觉幅频测听、听觉脑干反应测听等。
这些方法基于声学原理，通过测量声音的特定参数来评估人类听觉系统的功能。
在听觉韵频测听中，我们可以通过让被测者辨别不同频率的声音来评估其听力水平；在听觉幅频测听中，我们可以测量被测者对不同声音强度的感知能力；而在听觉脑干反应测听中，我们可以通过测量被测者脑干神经元的反应来评估其听觉系统的功能。
声学测听方法的发展受益于声学技术的进步。
随着数字信号处理技术和声学传感器的发展，我们可以更加精确地测量声音的参数，并且能够进行实时分析和处理。
这些技术的进步为声学测听方法的应用提供了更加便利和有效的手段，使其成为临床诊断和科研研究中的重要工具。
声学测听方法在临床中具有广泛的应用。
它可以帮助医生诊断各种听力相关疾病，如耳聋、耳鸣等，并且可以为治疗方案的制定提供客观的依据。
声学测听方法还可以用于评估听觉助听设备和人工耳蜗等听力辅助设备的效果，从而帮助患者选择最合适的辅助设备。
除了临床应用，声学测听方法还在音频工程领域具有重要意义。
它可以用于声学产品的开发和测试，如耳机、扬声器等产品的声学性能评估。
声学测听方法也可以用于音频信号的编解码、降噪、回波控制等方面的研究，为音频工程技术的进步提供重要支持。
声学测听方法是一种通过声学技术进行听力测试和评估的重要方法，它在医学、音频工程等领域具有广泛的应用。
随着声学技术的不断进步，声学测听方法将继续发展壮大，并为我们提供更加精确、便捷的声学测听方案。
第一章水声测量资料
相对误差=绝对误差/真值=（测量值-真值）/真值 =测量值/真值-1
（3）分贝误差： 表示某一物理量级的测量误差。
Lp 20lg 1+p
如： *真值=1，测量值=0.99，测量值/真值=0.99 百分比误差=-0.01=-1%，分贝误差=-0.09=0.1dB
1.声源特性研究; 2.媒质特性研究; 3.声波发射与接收的研究; 4.测量方法与手段的研究; 5.声学设备的研究。
3声学测量的特点
1.环境因素影响大； 2.测量信号复杂； 3.测量空间多样； 4.测量精度低、量值传递误差大； 5.测量频域范围宽； 6.外场实验困难； 7.测量结果多用分贝表示。
5声学测量系统
X Lx ln x x0 (NP)
4、常用声学量的级及其基准值（GB3238-82）
声压级表达式为
P Lp 20lg( p / p0 )
其中： p为0 声压基准值； 在空气中为20μPa；
在水中为1μPa。
声强级表达式为
I LI 10lgI / I0
其中： I为0 声强基准值，在水中为1pw/m2。
倍频程是频程的单位
（3）ISO规定
a、1/1倍频程：n=1 b、1/3倍频程：n=1/3 c、十倍频程：
fH fL = 2
1
fH fL 23
fH fL =10
d、三者之间的关系：
十 倍 频 程（1个） 1/1 倍 频 程（3个）
1/3倍频程(3个)
1Hz
2Hz
4Hz
8Hz 10Hz
21/3Hz
第1章 声学测量的基本问题 第2章 测量换能器 第3章 声学测量基本方法（水声测量）
2.声学测试技术及进展
LMS 声学测试与分析——声源识别目 录1 2 3 4 5 6 LMS 总体声学解决方案 LMS 声源识别技术 LMS 声源识别产品 LMS 传统声全息技术 LMS HDCam 声学照相机 LMS 内场声源识别技术声学试验涵盖哪些领域? 与客户需求有什么样的相关性?这个声音正常么? 为什么听上去不舒服? 声品质回放/滤波，心理声学指标， 客观及主观评价声音是从哪里发出来的? 声源识别声强 – 波束成型 声全息 – 声聚焦 车外 & 车内噪声源识别根源是什么? 声源? 传递途径? 声振耦合分析工程传递路径分析 声源量化排序 声振耦合模态分析Intensite dBA 91 90 89 88 87 86 85 84 83需要用什么样的材料来 降低噪声?材料及部件测试吸声，传递损失 驻波管法，现场试验法，试验室法产品是否满足标准要求?声功率 & 通过噪声声压法 & 声强法 试验室内，车内，试车场是否满足产品质量目标? 声学分析仪声级计，Leq连续等效声压级，倍频程， 响度，语言清晰度,..3 copyright LMS International - 2008LMS 声源识别技术声源识别为什么要做声源识别? 声压测试无法解释分析各个声源的贡献量? 测试声压不能分析声能量是如何传播流动的?Intensite dBA 76 75 74 73 72 71 70 69 68声压图显示出有3个声源 而实际上只有2个声源 (干涉)声源识别需要专门的技术 声强法 (一般来说仅适合于稳态声源) 远场波束成型 (+声聚焦) 近场声全息 (+声聚焦)5 copyright LMS International - 2008声源定位技术简介声强法：•硬件上需要声强探头 •可用于远场和近场测试 •只能用于测试稳态工况传统声全息支持规则阵列声全息：•阵列尺寸大于被测对象 •用于近场测试 •高频段需要更多的麦克风iNAH技术支持不规则阵列声线法：• 阵列尺寸小于被测对象 •只能用于远场 •低频空间分辨率一般声聚焦：•与声线法相同，但可扩展到近场 •空间分辨率是声线法2倍声强法优点 支持 ISO/ANSI 标准 在工业上有广泛的应用 支持声功率计算 缺点 声强探头比较昂贵 一般用于远场测试 在进行噪声源识别时比较耗时声线法：Beamforming 和 声聚焦 Focalazation声线法和声聚焦均认为所有麦克风是同时记录声 压信号。
物理实验技术中的声学测量方法
物理实验技术中的声学测量方法声学测量方法是物理实验技术中的重要组成部分，它应用于各个领域，如声学、机械、电子等。
声学是关于声音的科学研究，而声学测量方法则是通过各种手段来获取和分析声音的性质和特征。
在物理实验实施中，声学测量方法主要应用于声学特性、声波传播和声学设备的测试和研究。
声学特性包括声压、声强、声频和频谱分析等，这些特性的测量对于研究声音的产生、传播和接收过程非常重要。
声压是指声音在介质中产生的压力变化，通常以帕斯卡（Pa）作为单位。
测量声压需要使用声压计，它是一种专门用于测量声音强度的仪器。
声压计根据不同频率的声音声压级来确定声音的强度，通常以分贝（dB）表示。
与声压相似，声强也是声音的一种量化指标，它是指单位面积上通过的声能的大小。
声强的测量也需要使用专门的仪器，如声强计。
声强计通过测量声能流动速率和测量区域的面积来计算声强值。
频谱分析是一种常用的声学测量方法，它用于分析声音信号中不同频率成分的强度和相对比例。
频谱分析可以帮助研究人员了解声音信号的频率结构和声音信号中不同频率成分的特征。
在频谱分析中，常用的仪器是频谱分析仪，它可以将声音信号转化为频谱图来展示声音信号的频率分布情况。
声波传播是声学研究中的一个重要问题，声学测量方法在这方面也发挥着重要作用。
声波传播的测量通常通过测量声速和衰减等参数来进行。
声速是声音在介质中传播的速度，它的测量可以通过测量声音的传播时间和传播距离来计算。
而声波的衰减是指声音在传播过程中逐渐减弱的现象，它的测量可以通过测量声音的强度随着传播距离的变化来进行。
此外，在声学设备的研究和测试中，声学测量方法也是至关重要的。
例如，扬声器的频率响应曲线是衡量其性能优劣的一个重要指标，声学测量方法可以帮助研究人员对扬声器的频率响应进行测量和分析。
另外，麦克风的灵敏度和频率响应也需要通过声学测量方法进行测量。
总的来说，声学测量方法在物理实验技术中发挥着重要作用。
它不仅可以测量和分析声音的性质和特征，还可以应用于声学、机械、电子等多个领域。
声学原理及声学测试概要
44.547 3
22.273 7
1 000
1 414.547 3
2 000
2 828.40
1 414.20
125
176.775
88.387 5
4 000
5 656.80
2 828.40
250
353.550
176.775
8 000
11 313.6
5 656.80
1.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单位为Hz。 2.波长 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长，用λ表示，单位为m。 3.声速 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m/s。
1、声音和声波及振动
与声源不同距离处的压力变化，中间的一条水平线代表空气处于正常的大气压力，起伏曲线代表因声波经过时压力的增加和减少，亦即增加或减少的大气压。 对于中等响度的声音，这种压力变化仅为正常大气压的百分之一。
超声波
* 超声波：频率高，波长短，定向传播性好， 穿透性好，在液体、固体中传播时，衰减很小， 能量高等。
响度级
图 等响曲线(又称ISO等响曲线)
响度与响度级的关系 根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。 或
响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。
计权声级
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。 B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性。 C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。 D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。
1、响度和响度级 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，响度的单位叫“宋”，1宋的定义为声压级为40dB，频率为1000Hz，且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，则声音的响度为n宋。
声学无损检测技术研究
声学无损检测技术研究声学的无损检测技术可以被定义为一种非破坏性检测技术，它适用于各种物体的检测，包括了水、空气、金属、混凝土等等。
声学无损检测技术广泛应用在检测性能退化、隐蔽缺陷、质料结构以及组织属性等等方面。
本文将从声学无损检测技术的定义、分析和实际应用角度，对其进行一些探讨。
一、定义的概述声学无损检测技术被定义为一种非破坏性检测技术，可以无需破坏被检测物体，从而检测它们的扭曲、出现裂缝、疲劳、腐蚀、瘀伤、变形以及构图等方面的性能分布。
声学无损检测技术技术能快速、可靠地检测各种物体的不可见缺陷，并提供必要的信息以便进行快速的维修和更换操作。
二、声学无损检测技术的分析声学无损检测技术基于材料的声波特性，从而对其进行必要的检测和诊断。
它在很大程度上依赖于探测仪表的性能、灵敏度和可靠性。
声学无损检测技术涉及的主要参数包括波速、振幅、频率以及相位的测量。
在声学无损检测技术中，探头产生的波将在受检物体内部传播，从而在其内部反射和传播。
根据探头和受检物体的不同材料特性，反射和传播出来的波将呈现出不同的形态。
通过分析这些波的形态，我们可以推断出受检物体的畸变情况，并进一步确定其中存在的缺陷类型和位置。
在信噪比允许的范围内，声学无损检测技术能够检测到很小的缺陷，因此，在工业制品的生产和使用方面有着广泛的应用。
三、实际应用及其前景声学无损检测技术的实际应用包括水下测深、地质探测、铁路检测、建筑结构检测、水泥混凝土以及金属结构的检测等。
在航空工业上，声学无损检测技术被广泛应用于飞机外壳和发动机的检测，以及其他一些航空部件的性能检测。
在医学领域中，声学无损检测技术的应用包括产前检查、听力和语音诊断、以及影像技术的快速检测等。
从长远来看，声学无损检测技术还有广阔的前景。
它可以应用于更多领域，包括自动化控制、机器视觉、机器人技术以及自动驾驶技术等。
未来，我们还将看到更多先进的算法和机器学习技术的引入，以提高声学无损检测技术在工业和医疗领域中的应用效率。
物理实验技术中的声学性能测试方法与技巧
物理实验技术中的声学性能测试方法与技巧声学性能测试是物理实验技术中非常重要的一部分。
通过对声学性能的测试与评估，可以有效地了解和评估声学系统的性能，帮助科学家和工程师进行研究和开发。
本文将介绍一些常用的声学性能测试方法与技巧，以帮助读者更好地理解声学测试领域的相关知识。
一、声学性能测试的基本原理声学性能测试主要涉及声音的传播、衰减、回声等特性的测量和评估。
其中，常用的测试参数包括声压级、声强度、频率响应等。
测试的基本原理是通过声音的产生和控制，测量声音在空气中的传播和反射特性，进而评估声学系统的性能。
二、声压级的测量方法声压级是声音强度的量化表示，常用单位为分贝（dB）。
测量声压级的常见方法是使用声级计或测音仪。
使用声级计时，需将测量的声压值与标准参考值进行比较，并换算成分贝值。
而测音仪则可以直接读取声压级的数值。
三、声强度的测量方法声强度是声音能量传播的指标，与声源的功率和传播距离有关。
常用的声强度测量方法包括声压法和声强度法。
声压法通过测量声压的分布及变化来计算声强度，而声强度法则通过测量声波的传播速度和介质的密度来计算声强度，更加准确和可靠。
四、频率响应的测量方法频率响应描述了声学系统在不同频率下的传输特性。
测试频率响应时，可以使用信号发生器产生不同频率的声音，然后用麦克风或传感器接收和测量声音的强度。
通过比较输入和输出信号的差异，可以得到声学系统在不同频率下的响应曲线。
五、回声时间的测量方法回声时间是描述声学系统中声音残留的时间。
常用的回声时间测量方法是采用脉冲信号并测量其衰减的时间。
在实际测试中，可以使用回声时间分析仪或频谱分析仪等设备。
通过测量声音信号从发送到反射回来的时间间隔，可以得到回声时间和声学系统的声学环境信息。
六、测试技巧与注意事项在进行声学性能测试时，需要注意以下几点技巧与注意事项。
首先，选择适当的测试设备和仪器，并确保其准确和可靠。
其次，在进行测试前，需要做好实验场地的准备工作，如降噪处理和消除干扰源等。
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vr 1
dr
r0
r
A取决于球面振动情况，表明声场的特 征与球面的振动有关。
p dt 0 r A 1 j (t kr ) vr (1 )e r0c0 jkr
3.1 活塞声源的辐射声场 设球面表面的振动速度是 j (t kr0 ) v球 vae
第3章 辐射声场与规则体的回波声压
3.1活塞声源的辐射声场
辐射： 声源的振动在周围的介质中激发声波。 研究内容： 根据声源的特性确定声场的性质; 介质性质对声源的影响。 如声场的空间分布； 随距离变化的规律； 辐射阻抗对激发声源振动的影响。
3.1 活塞声源的辐射声场 一、声源类型
1.脉动球源： 辐射对称球面波 球坐标下的声压为
r
当 r0 a 根据二项式定理，有
r0 sin cos r r0 cos( , r0 ) cos( , r0 )
r0
3.1 活塞声源的辐射声场 把上面的几个近似带入声压表达式, 有 k 0 c0 va j (t kr )
边界条件：在球的表面处，媒质质点速度 等于球源表面的振动速度。
(vr )r r0 v球
1 j (t kr ) vr (1 )e va e j (t kr ) r0 0c0 jkr A 1 (1 ) va r0 0c0 jkr A
3.1 活塞声源的辐射声场 A的表达式 2
va r0 0c0 jva r0 k0c0 va r0 k 0c0 A (kr0 j ) 2 2 1 1 jkr0 1 k r0 (1 ) jkr0 2 1 c kr v j arctg( ) A 0 0 0 a A Ae kr0 1 ( kr0 ) 2 A j (t kr ) p e 脉动球源辐射声压 r
3.1 活塞声源的辐射声场 1.声场中的远场声压分布特性
研究声场中任意点的声压表达式 声源中有一个小的单元 ds ds 在Q点产生的声压：
k 0 c0 j (t kr ) dp j Q0 e ds 2r
ds dd
a
o
Q (r0 , )
r0
r
ds
3.1 活塞声源的辐射声场 Q点的声压 是整个圆形声源上所有小声源在 Q点产生的声压的叠加
y
r
Q
rn
z
Q
x
y
r
x
3.1 活塞声源的辐射声场 4.活塞声源
定义：处于发射状态的晶片作像活塞一样 的往复振动 平面声源固定在无限大障板上 向半空间辐射声波 活塞声源的特点： 有限大小的平面声源； 振动方向沿平面的法线方向； 振动面上各点的速度振幅和位相都相同； 在平衡位置附近进行往复的周期运动。
0
kr0 1
结论：介质的特性阻抗影响声源的振动。 增加了系统的阻尼作用，能量以声能传播； 增加了声源的质量-同振质量。
Rr 0c0 S0
Xr 0
3.1 活塞声源的辐射声场 2.点声源：
脉动球源的半径无限缩小的极限情况，即
kr0 << 1
此时，
2
p
0 c0 kr02 va
p j
s a 2
2r
e
ds
0 va j (t kr ) j e d d 2r 0 0 2 0 va j (t kr ) a jk sin cos j e d e d 0 0 2r0
0
3.1 活塞声源的辐射声场 对于积分式
3.1 活塞声源的辐射声场 二、圆形活塞声源辐射的声场
几点假设： 活塞上各点的振动是同相同速； 整个声源由无限多个小声源组成； 每个小声源向半空间辐射对称球面波； 声场中的每一点的声压是每个小声源辐射 声波的叠加。 2 Q0 2r0 va
k 0 c0 p j Q0 e j (t kr ) 2r
2
A值不仅与球源的振速有关，与声源大 小、辐射频： A c kr v
0 0 2 0 a
1 ( kr0 ) 2
1）声源半径比较小或频率比较低 kr 1 A c kr v 点声源 2）声源半径比较大或频率比较高 kr 1
0
L
0 0
p
s
k0c0va j (t kr ) 0va j (t kr ) j e ds j e dd 2r 2r 0 0
a 2
3.1 活塞声源的辐射声场 当Q点距圆形声源足够远时, 1 用 r 1 代替 r
0
r0
2 2 r r0 2r0 cos( , r0 ) 2 2 r0 1 cos( , r0 ) 2 r0 r0
2 0va j (t kr ) a jk sin cos p j e d e d 0 0 2r0
0
进行数学处理，根据贝塞尔函数的性质
1 2 j ( k sin ) cos J 0 (k sin ) e d 2 0 xJ 0 ( x)dx xJ 1 ( x)
r 1 (kr0 ) 2
2 0 a
e
j (t kr ) 2
k 0 c0 j Q0 e j (t kr ) 4r
其中 Q0 4r v 称为点源强度。 点源辐射声压在理论分析中非常重要。
3.1 活塞声源的辐射声场 3.组合声源 线状阵列声源： 等间距点源组成 平面声源： 同一平面上的点源组成
2 0 a
0
A H 0c0r0va
有 A A 当振动速度一定时，有： 声源振面大时,辐射声压大，反之就小； 振动面越大，低频声越丰富。
L H
3.1 活塞声源的辐射声场 辐射阻抗：
声源大小和声波频率不一样时，辐射声压 不同，即声源的辐射特性不同。 声源使介质发生形变，产生声波；辐射的 声场对声源有反作用。 Z r Rr jX r 2 kr 1 R c ( kr ) S0 X r 0c0kr0 S0 当 r 0 0 0