常用材料声阻抗及声速表
声学基础知识(整理)
噪声产生原因空气动力噪声由气体振动而产生。
气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。
如空气压缩机、电风扇的噪声。
机械噪声由固体振动产生。
金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。
液体流动噪声液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。
电磁噪声各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。
燃烧噪声燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。
声波和声速声波质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。
可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。
点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。
声频( f )声速( c )和波长( λ )λ= c / f声速与媒质材料和环境有关：空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。
有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。
质点速度质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。
声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场有声波存在的区域称为声场。
声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。
自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。
在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。
消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。
扩散场声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。
吸声材料吸声系数表
玻璃丝
5
100
0.15
0.38
0.81
0.83
0.79
0.74
玻璃丝
5
150
0.12
0.30
0.72
0.99
0.87
0.83
玻璃丝
5
200
0.10
0.28
0.74
0.87
0.90
0.83
矿渣棉
8
150
0.30
0.64
0.73
0.78
0.93
0.94
矿渣棉
4
300
0.32
0.40
0.53
0.55
0.15
穿孔石膏板，孔径φ0.6cm，孔间距2.2cm，离墙4.5cm
0.4－0.6
0.02
0.05
0.40
0.30
0.20
0.20
穿孔石膏板，孔径φ0.6cm，孔间距2.2cm，离墙18cm
0.4－0.6
0.10
0.50
0.35
0.20
0.20
0.20
穿孔石膏板，孔径φ0.4cm，孔间距1.5cm，＋玻璃棉或矿渣棉5cm，空气层4.5cm
0.11
0.26
0.15
0.04
0.05
0.10
五夹板，距墙9cm龙骨间距50*45cm三遍漆
0.5 cm
0.02
0.02
0.10
0.10
0.10
0.10
五夹板，距墙20cm龙骨间距50*45cm三遍漆
0.5 cm
0.60
0.13
0.10
0.04
0.06
0.17
声阻抗与声速
2.声速、波长与指向性
（1）声速 纵波、横波及表面波的传播速度取决于
介质的弹性系数、介质的密度以及声阻 抗。
介质的声阻抗Z 等于介质的密度ρ和声速 c的乘积，即
Z=ρc
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常用材料的密度、声阻抗与声速 （环境温度为0℃）
材料
钢 铝 铜 有机玻璃 甘油 水（20℃） 油 空气
1.4
—
0.0013
0.0004
0.34
—
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（2）波长
超声波的波长λ与频率f乘积恒等于声速c，
即
λ f =c
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（3）指向性
超声波声源发出的超声波束以一定的角 度逐渐向外扩散。在声束横截面的中心 轴线上，超声波最强，且随着扩散角度 的增大而减小。
1—超声源 2—轴线 3—指向角 4—等强度线
（3）表面波—质点的振动介于横波与纵 波之间，沿着表面传播的波。
横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播，表 面波随深度增加衰减很快。为了测量各种状态下的物理量，多采
用纵波。
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横波
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表面波
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9.1超声波及其物理性质
9.1.1 超声波的基本概念
1．超声波的概念和波形
机械振动在弹性介质内的传播称为波动，简称 为波。人能听见声音的频率为20Hz～20kHz， 即为声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称 为超声波，一般说话的频率范围为100Hz～ 8kHz。
室内装修吸声材料(结构)吸声系数表
0.68
0.69
0.44
0.67
0.64
0.94
0.90
0.78
0.81
0.94
0.89
0.98
0.92
0.91
0.92
0.95
0.92
0.99
0.99
0.93
0.97
0.98
0.98
沥青玻璃棉毡
纤维直径
13.6µm
19.0µm
30.0µm
42.0µm
50
50
50
50
70
70
70
70
0.08
离心玻璃棉板体积密度32kg/m3
50
50
50
50
50
0
5
10
15
20
0.32
0.35
0.49
0.63
0.81
0.63
0.83
1.13
1.13
1.18
1.08
50
50
50
50
50
0
5
10
15
20
0.26
0.39
0.69
0.77
1.00
0.59
0.87
0.99
0.97
0.93
1.07
1.11
1.10
1.15
1.03
1.23
1.26
1.00
1.08
1.11
1.08
1.15
1.10
1.07
1.13
1.07
1.09
1.09
1.01
1.11
同上
岩棉吸声板LYB-00-100体积密度100km/m3
声阻抗与声速
蝙蝠 能发出和 听见超声 波。
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超声波与可闻声波不同， 它可以被聚焦，具有能量集中 的特点。
超声波加湿器
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超声波雾化器
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声波的波型
（1）纵波—质点振动方向与波的传播方 向一致的波。 （2）横波—质点振动方向垂直于传播方 向的波。 （3）表面波—质点的振动介于横波与纵 波之间，沿着表面传播的波。
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3.超声波的反射和折射
超声波从一种介质传播到另一介质，在 两个介质的分界面上一部分能量被反射 回原介质，叫做反射波，另一部分透射 过界面，在另一种介质内部继续传播， 则叫做折射波。这样的两种情况分别称 之为声波的反射和折射，
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波的反射和折射
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2
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9.1超声波及其物理性质
9.1.1 超声波的基本概念
1．超声波的概念和波形 机械振动在弹性介质内的传播称为波动，简称 为波。人能听见声音的频率为20Hz～20kHz， 即为声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称 为超声波，一般说话的频率范围为100Hz～ 8kHz。 超声波为直线传播方式，频率越高，绕射能力 越弱，但反射能力越强
第9章 波式传感器
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引言
超声波技术是一门以物理、电子、机械及材料 学为基础的，各行各业都使用的通用技术之一。 它是通过超声波产生、传播以及接收这个物理 过程来完成的。超声波在液体、固体中衰减很 小，穿透能力强，特别是对不透光的固体，超 声波能穿透几十米的厚度。当超声波从一种介 质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的 传播速度不同，在介质面上会产生反射、折射 和波型转换等现象。超声波的这些特性使它在 检测技术中获得了广泛的应用，如超声波无损 探伤、厚度测量、流速测量、超声显微镜及超 声成像等。
声学材料 阻抗
声学材料阻抗
声学材料的阻抗是指声波在该材料中传播时遇到的阻力和惯性的综合表现。
它是描述声波在材料中传播特性的重要参数之一。
通常情况下，声学材料的阻抗包括声阻抗和声特性阻抗两部分。
声阻抗是指声波在材料界面上反射和透射时遇到的阻力。
声阻抗的大小取决于两种介质之间的密度、声速以及入射角等因素。
当声波从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的不同，声波的阻抗也会发生变化，这种变化引起的反射和透射现象就是声学材料的界面反射和透射。
声特性阻抗是指声波在材料内部传播时遇到的惯性阻力。
它是材料密度和声速乘积的一种物理量，与声波在材料中的传播速度有关。
声特性阻抗的大小决定了声波在材料内部传播时的反射和透射现象。
不同材料的声特性阻抗各不相同，这也是导致不同材料声波传播特性差异的原因之一。
总体来说，声学材料的阻抗是影响声波在材料中传播的重要因素之一，它的大小和材料的物理性质密切相关。
在实际应用中，研究和掌握声学材料的阻抗特性对于优化材料声学性能和设计高效的声学设备具有重要意义。
- 1 -。
声阻抗与声速
1—超声源 2—轴线 3—指向角 4—等强度线
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指向角θ与超声源的直径D、以及波长λ
之间的关系为
sinθ= 1.22λ/D
设超声源的直径D=20mm,射入钢板的
超声波（纵波）频率为5MHz，则根据
式（可得θ=4o，可见该超声波的指向性
是十分尖锐的。
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3.超声波的反射和折射
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常用材料的密度、声阻抗与声速 （环境温度为0℃）
材料
钢 铝 铜 有机玻璃 甘油 水（20℃） 油 空气
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密度 ρ(103kg·m-
1)
声阻抗 Z（
103MPa·s 1）
纵波声速 cL（km/ s
）
横波声速 cs（km/s）
7.8
46
5.9
3.23
2.7
17
6.32
3.08
8.9
超声波加湿器
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超声波雾化器
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声波的波型
（1）纵波—质点振动方向与波的传播方 向一致的波。
（2）横波—质点振动方向垂直于传播方 向的波。
（3）表面波—质点的振动介于横波与纵 波之间,沿着表面传播的波。
横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播，表 面波随深度增加衰减很快。为了测量各种状态下的物理量，多采
在真空中波长/cm 76.9~19.3 19.3~5.77 5.77~2.75 2.75~0.834 0.834~0.652 0.652~0.536 0.536~0.300
微波以波的形式向四周辐射,当波长远小于物体尺寸时，微波具有似光性； 当波长和物体尺寸有相同数量级时，微波又有近于声学的特性。
声阻抗与声速的关系
声阻抗与声速的关系嘿，朋友们！今天咱们来聊聊声阻抗与声速这两个有趣的概念。
先来说说声速吧，这可是个很重要的东西哦！声速就像是声音在空气中奔跑的速度。
你想想，我们听到声音是不是有快有慢呀？比如，打雷的时候，我们先看到闪电，过一会儿才听到雷声，这就是因为光的速度比声音的速度快得多呀！声速会受到很多因素的影响呢，比如介质的不同。
在空气中，声速大概是 340 米每秒，但在水里可就不一样啦，声音能跑得更快呢！那声阻抗又是什么呢？声阻抗就好像是声音在传播过程中遇到的一种“阻力”。
它和介质的密度以及声速都有关系呢。
打个比方吧，就像我们走路，在平地上走很轻松，但要是遇到一些坑坑洼洼或者有很多障碍物的地方，是不是就走得没那么顺畅啦？声阻抗就是这样的一种“障碍”。
那声阻抗和声速之间有啥关系呢？哎呀呀，这关系可大啦！一般来说，声阻抗越大，声音传播起来就越困难，就好像我们遇到的障碍越大，走起来就越费劲。
而声速快的地方，声阻抗也不一定就很大哦。
比如说，在金属中，声阻抗通常比较大，声音传播得也挺快。
但在空气中，声阻抗相对较小，声速也慢一些。
这是不是很神奇呀？我们可以想象一下，如果声音的世界也有一场比赛，声速就是选手跑步的速度，而声阻抗就是跑道上的各种障碍，是不是很形象呢？而且哦，声阻抗和声速的关系在很多领域都非常重要呢！在医学上，医生们可以通过测量声阻抗来诊断疾病，就像侦探通过线索来破案一样神奇！在声学工程里，工程师们也要考虑声阻抗和声速，来设计出更好的音响设备、隔音材料等等。
总之，声阻抗与声速的关系真的是非常有趣又很重要呀！它们就像是声音世界里的两个小伙伴，相互影响，相互作用，给我们的生活带来了很多奇妙的现象和应用。
大家是不是对它们更感兴趣啦？。