声学基础_声学原理绪论

声学基础

声学基础

1绪论

2声波的基本性质3管道声学

4声波的辐射

5声波的接收与散射6室内声学

声学基础

第1章绪论

1.1 声与噪声的概念1.2 声学发展历史13

1.3 声学研究范畴1.4 课程内容

1.5 参考书目

第1章绪论

1.1 声与噪声的概念

声：

声音的世界：自然界中的声音, 音乐，语言，噪声

波动现象，曾发生过波动说和粒子说的争论

声波：在弹性媒质中传播的扰动

声音：人耳可听声

声源——媒质——受者

物体振动——媒质传播——听觉器官或传感器产生反应

一种物质波，需要媒质（光波，无线电波为电磁波）

噪声的定义：

生理学：不需要的声音。（与时、人、环境、目的有关）

物理学：不协调音为噪声，协调音为乐音。

噪声：频率、声强不同声波的无规则组合。

噪声：对人起作用的不愉快声。人——声

噪声对人起作用的不愉快声

第1章绪论 1.1 声与噪声的概念

声学（Acoustic）

研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问

应用声学科学原理改造人类的物质环境

1.2声学发展历史第1章绪论

1.2 声学发展历史

灿烂的古代声学

最早的声音研究：自然声

音、人类声音、语言、

音乐、乐器，房间声学

特性

声波和水波的类比，共振、

天坛

古代乐器，编钟，调音

乐律：三分损益法

第1章绪论 1.2 声学发展历史

经典声学发展史

人们常将18，19世纪欧洲的声学发展称之为经典

声学

这里主要从经典声学对声音的产生，传播和接收

三方面的研究分别来介绍18，19世纪这近200方面的研究分别来介绍世纪这近

多年的历史中，这些伟大的科学家们对声音的

探索和认识

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

通常认为最早研究乐器声音起

源的人是希腊哲学家彼得

y g

格拉斯Pythagoras

他发现当把两根拉直的弦底部

扎牢时，高音是从短的那

根弦发出的

第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生

意大利的伽利略(Galileo Galilei) 在

17世纪初作了单摆及弦的研究，

得到单摆的周期及弦的振动发声

特性。

发现钟摆的周期与振幅无关，而只

依赖于决定振动频率的悬线长度，

强调了频率的重要性。

发现弦振动频率依赖于弦的长度，

紧绷度和密度

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

Issac Beeckman

法国人Issac Beeckman

(1588-1637)早在1618

年证明了他关于基频

和谐频之间的关系的

想法，并给出了它的

特征参量

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

彻底解决基频和谐频之间关系的是法国人索沃Joseph Sauveur(16531716)

Sauveur(1653-1716

发现了拍音，意识到两个基频稍有不同的风琴管一起发生时产生节拍的重要性，并用人耳听起来相差半音的两个风琴管计算基频。

1700年，利用弦的振动实验计算出一个给定伸展弦的频率

第一个提出“Acoustic”的名词

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

英国数学家泰勒于1713年提出泰勒

无穷级数定理

经典声学的发展离不开数学理论的

突飞猛进，正是无穷级数泰勒定

理的发明，我们才可以第一次给

出振动弦的严格动态解。

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

法国人达朗贝尔d’Alembert

通常被誉为第一个以我们

现在所参考的行波方程的

形式，于1747年给出振动

弦的部分差分方程。他也

得到了行波在弦两端传播

时的通解

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

伟大的数学家拉格朗日Lagrange

于1759年在给都灵学院的一篇

内容广博的论文中，采用了一

种与众不同的弦问题解法，他

假定弦是数量有限且空间和质

量相等的元段连接而成的，这

些元段都来自于没有质量的伸

展弦。

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

对管中声传播的研究中最富盛名的是瑞士著名数学家欧拉Euler，当时的

Euler年仅20岁，关于管道的意义的

本质特征的研究水平实际已达到了

现在的水平。

不仅如此，Euler在棒、膜的振动方程的建立与求解也有很多建树

1850年，基尔霍夫G.R.Kirchhoff求得板的严格解

第1章绪论 1.2 声学发展历史

声音的产生

由重叠定理的提示用正余弦的无

穷级数来表示振动弦的初始形

状，在18世纪中叶的数学水平

下是很困难的。

傅立叶Fourier在他的分析理论中，

提出了对声学发展具有巨大价

值的序列扩展理论，上述问题

才变得有可能解决。