FUNDAMENTALS OF ACOUSTICS(16) 声学基础(英文版教学课件)
计算海洋声学英文书籍
计算海洋声学英文书籍计算海洋声学是一个非常广泛的领域，涉及到许多不同的方面和应用。
在英文书籍方面，有许多经典的著作和教科书可以供学习和参考。
首先，对于初学者来说，"Principles of Underwater Sound" 这本由 Robert J. Urick 所著的书籍是一个很好的选择。
这本书介绍了海洋声学的基本原理和概念，适合初学者入门。
另外，John A. Colosi 的 "Fundamentals of Acoustical Oceanography" 也是一本非常全面的书籍，涵盖了海洋声学的基础知识和海洋声学在海洋学和地球物理学中的应用。
此外，对于对海洋动物声学感兴趣的人来说，William T. Ellison 和 Aaron N. Rice 合著的 "Listening in the Ocean" 是一本很好的书籍，它涵盖了海洋动物的声学行为和海洋生物声学的研究方法。
对于更深入的研究，John P. C. Matthews 编写的"Theoretical Acoustics of Underwater Structures" 是一本探讨海洋声学在工程和结构方面应用的重要著作。
除了这些书籍之外，还有许多期刊文章和研究报告可以供参考，例如《The Journal of the Acoustical Society of America》和《The Journal of the Acoustical Society of America Express Letters》等。
总的来说，海洋声学是一个非常广泛和多样化的领域，有许多不同的书籍和资源可以供学习和研究。
以上提到的书籍只是其中的一小部分，希望能够为你提供一些参考。
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fundamentals of acoustics中文版-回复点击[这里]( of acoustics中文版》原文。
引言：《fundamentals of acoustics中文版》是一本介绍声学基础知识的重要书籍。
本文将一步一步回答关于这本书的相关问题，帮助读者更好地了解声学的基础知识。
第一步：导论（Introduction）《fundamentals of acoustics中文版》的导论部分主要介绍了声学研究的背景和应用，以及声学的基本概念和研究方法。
声学是研究声音的传播、产生、接收和效果的学科，它涉及到物理学、工程学、心理学、计算机科学等多个学科的知识与方法。
第二步：声波的基本性质（Basic properties of sound waves）声波是一种机械波，通过物质传播的机械振动。
声波的主要性质包括频率、振幅、波长和速度。
频率是声波振动的频率，单位是赫兹；振幅是声波的强度，通常用分贝表示；波长是声波在介质中传播一个完整周期所需的距离，单位是米；速度是声波在介质中传播的速度，通常与介质的密度和刚度有关。
第三步：声学传感器（Acoustic sensors）声学传感器是一种用于测量和检测声波的设备。
常见的声学传感器包括麦克风、声纳和超声波传感器。
它们可以将声波转化为电信号或其他形式的信号，以便进一步处理和分析。
第四步：声音的感知和人类听觉（Perception of sound and human hearing）声音的感知是指人类对声波的接受和理解过程。
人类听觉是一种非常复杂的生理和心理过程，涉及到外耳、中耳、内耳和大脑的多个部分。
人类能够感知不同频率和振幅的声音，并且对声音的方向和位置有一定的判断能力。
第五步：声音的传播（Propagation of sound）声音通过振动的介质传播，主要通过压缩和稀疏的机制来传播。
声音传播的常见现象包括衍射、折射、干涉和多次反射。
声音的传播速度取决于介质的特性，例如空气中声速约为343米/秒。
声波的接收原理(2)
西北工业大学航海学院环境工程系
二Байду номын сангаас声强计原理
第二个公式可以得到质点振速为：
vr = −
1
ρ0
∫
p1 − p 2 dt Δ
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声学基础
二、声强计原理
这样，可以获得空间一点的声强：
I =−
1 2 ρ0Δ
( p1 + p2 ) ∫ ( p1 − p2 ) dt
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声学基础
二、声强计原理
设有两声压接收器，相背而置，其 间距 Δ 与声波波长相比很小，可以 认为：
1 p = ( p1 + p2 ) 2
Fundamentals of Acoustics
p1 − p 2 ∂p = Δ ∂r
Fa =| p a | ( ab ) D
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声学基础
一、多声道干涉原理
其中指向性因子为：
πb s in (1 − c o s θ ) λ D = πb (1 − c o s θ ) λ
因此，这是一种强指向性的传声器，具 有很强的抗噪声能力。
声 学 基 础
声波的接收原理（2）
上 节 回 顾
引论 压强原理 压差原理 压强与压差复合原理
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
内 容 提 要
多声道干涉原理 声强计原理 声波的散射
声波的接收原理(1)
1 + ( kr ) kr
2
因此，即使有 ka < 1 ，该传声器也有 指向性。
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声学基础
三、压差原理
将传声器置于点源的近场，有：
kr << 1
于是：
| pa |N Fa | N ≈ S Δ cos θ rN
Fundamentals of Acoustics
Fundamentals of Acoustics
j (ωt − kr )
pa = A / r
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二、压强原理
如果声波入射方向与振膜法线成交角
θ
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二、压强原理
则声压可以表示成：
因此，传声器具有指向性。
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西北工业大学航海学ka < 1 （低频条件下），有：
F = pa Se
j (ωt − kr )
此时，传声器没有指向性。
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四、压强与压差复合原理
压强与压差复合式传声器：利用声场中相 邻两点的压强差发生响应原理做成的接收器。
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四、压强与压差复合原理
设振膜的面积为 S ，类比声阻抗 为 Z AD ，腔体的体积为
V ，电容 为 Ca ，其中的声阻材料的声阻为 Ra ， 振膜的体积速度为 U D ，流经空气的体积 速度为 U a ，空腔的厚度为 Δ 。
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fundamentals of acoustics中文版-回复Fundamentals of Acoustics（声学基础）是一门研究声音行为、传播和控制的学科。
声学是以物理学为基础，探究声音与其产生和传播环境之间相互作用的科学。
在本文中，我将逐步回答有关声学基础的问题，探讨声音行为以及声学的应用。
1. 声音是如何产生的？声音产生于物体或介质的振动。
当物体振动时，其分子也跟着振动，将能量传递给周围的分子。
这种传递的能量以波动形式传播，被我们听到的就是这些波动。
声音的特点包括频率、振幅和声音的复杂性。
2. 频率和振幅对声音的影响是什么？声音的频率决定了我们感知到的音调高低。
频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
振幅则决定了我们感知到的音量大小。
振幅越大，音量越大；振幅越小，音量越小。
3. 什么是声音的复杂性？声音的复杂性是指由多个频率组合而成的声波。
这些频率可以是同频率的正弦波的叠加，也可以是不同频率的波的混合。
复杂音包括音乐、语言和环境声音等。
4. 声音是如何传播的？声音通过介质传播，例如空气、水或固体。
当声音波在介质中传播时，它引起分子的振动，从而传递声音能量。
声音通过在介质中传递的压力变化来传播，这种压力变化形成了声波。
5. 声音传播中遇到的现象有哪些？声音传播中遇到的现象包括折射、吸收、干涉和衍射。
折射是声波穿过不同介质时改变传播方向的现象。
吸收是介质吸收部分声能并减弱声音的现象。
干涉是两个或多个声波相遇时相互增强或相互抵消的现象。
衍射是声波绕过障碍物传播的现象。
6. 如何应用声学？声学在许多领域有重要应用。
在音乐领域，声学帮助我们理解乐器的工作原理和声音的特性，从而改善音乐演奏和音质。
在建筑领域，声学用于设计能够减少噪音传播、改善声学环境的建筑结构。
在医学领域，声学用于诊断和治疗，如超声波医学成像和声波治疗。
此外，声学还应用于环境噪音控制、通信技术和声学工程等领域。
总结起来，声学基础是研究声音行为、传播和控制的学科。
经典声学发展史.ppt
经典声学发展史
内容提要
经典声学发展史—前言 声音的产生 声音的传播 声音的接收
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
一、前言
人们通常将18和19世纪欧洲的声学发 展称之为经典声学。
一大批如同机械般精确的大脑为发现 和解决声学的难题付出了热忱。
Fundamentals of Acoustics
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二、声音的产生
意大利的Galileo Galilei在他1638年出版的 第一版《关于两种新科学 的对话》里的《第一天》 的最后，谈及了钟摆的周 期与振幅无关，而只依赖 于决定振动频率的悬线的 长度的问题。
“First Day” of Dialogues concerning Two New Sciences
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一、前言
声音的接收
1877年，瑞利（Rayleigh）《声音论》的出版 象征着经典声学时代的结束和现代声学时代的 到来。
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二、声音的产生
我们通常认为最早研 究乐器声音起源的人是希 腊的哲学家彼得格拉斯 Pythagoras。他在公元前 6世纪在意大利南部城市 Crotone建立了自己的学 校。
Galileo Galilei 1564.2.15－1642.1.8
Fundamentals of Acoustics
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声学基础
二、声音的产生
Galileo当时已经能清楚的理解到弦振动 频率依赖于弦的长度、紧绷度、和密度。
声学基础 电力声类比(2)
U
Ma
Ra
p
Ca
P0
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声学基础
一、画出类比线路图的方法
对于声学系统，运用声流线方法最 直接得到的是阻抗型类比线路。
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声学基础
一、画出类比线路图的方法
电路图的分析 力学系统的类比线路图 声学系统的类比线路图 阻抗型和导纳型类比线路图的互相转换 力学振动策动声振动的系统的类比线路图
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一、画出类比线路图的方法
阻抗型电路图的分析
1. 电流线：电路图是以一条电流线连贯各个
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一、画出类比线路图的方法
声学系统的分析
1. 声流线：声学元件是连通的。 2. 压强的相对性：在元件两端是压强差，对
应于大气压强的端点，认为是“接地”端。
3. 在远见交界处有流量守恒定律，即交界处
满足
∑U
i =1
声学基础
一、画出类比线路图的方法
阻抗型和导纳型类比线路图的互相转换 对同一个力学结构，在作阻抗型 和导纳型类比时表现的元件特性是互 易的。转换规律为：
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一、画出类比线路图的方法
1. “电感”性元件——“电容”性元件； “电阻”性元件——“电导”性元件； “电感”性元件——“电容”性元件； “恒压”源——“恒流”源； 线路类型转换时注意各符号的转换。
声学基础 基本声学参量
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声学基础
下 节 预 告
声学边界条件 平面波垂直入射时的反射和透射
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其中 p e 为待测声压的有效值；p ref 为参 考声压，在空气中为 2 × 10 Pa 。
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−5
声学基础
一、声压级与声强级
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声学基础
一、声压级与声强级
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二、响度级与等响曲线
等 曲 响 线
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二、响度级与等响曲线
可听阈： 人耳刚刚能听到的声音，其响度级 即零响度级曲线称为可听阈； 痛觉阈： 人们耳朵感到更多痛觉的声音，为 等响曲线最上面的曲线为痛觉的界限。
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二、响度级与等响曲线
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声学基础
重 点 提 示
声压级的基本概念 声压级大小的基本概念 响度级的基本概念
Fundamentals of Acoustics
声声学学基基础础基本声学参量基本声学参量西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics上节回顾声能量与能量密度声功率与声强西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics内容提要声压级与声强级响度级与等响曲线西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics前言声波的基本物理量幅度频率相位波长西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础fundamentalsofacoustics一声压级与声强级声压级soundpressurelevel其中为待测声压的有效值
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p0,1 A0,1 cos
ye
• Cutoff frequency ------截止频率
The lowest characteristic eigenfrequency other than (0,0)
Geometry figure of high order waves
FUNDAMENTALS OF ACOUSTICS (16)
Sound waves travel in the pipe
p
nx ny nz 0
pnx ,ny ,nz
jt
pnx ,ny ,nz Anx ,ny ,nz cos kx x cos k y y cos kz z e
• Consider high order waves (nx=1, ny=0) • Can it travel in the rectangular cavity with
lx
2
ly
is large in any size ?
For l x
2
2soຫໍສະໝຸດ nx 1, ny 0can travel in the rectangular cavity
Each
pnx ,ny ,nz
c0 nx ny nz 2 lx l y lz
2 2 2
has its own characteristic eigenfrequency
f nx , n y , nz
when
z
2 2
or
nx 0, ny 1
c0 2
f fnx ,ny
In this case , there is only ordinary plane waves travel in the pipe
If
f fnx ,ny
for (0,1)
ly
2 j t c0 ly
k
j (t kx )
c0
Vp c0
(nx , ny ) (0,0)
• Depend on if it can be stimulated by
the source frequency • Example: lx l y 1m, • A rectangular cavity , with source frequency is 100Hz
1 cos 2 2
2
450
p Pnx ,ny Anx ,ny cos kx x cos k y ye
nx 0 ny 0 nx 0 ny 0
pnx ny Anx ny cos kx x cos k y ye
2 2 2 x 2 y
jk z z
e
jt
k z k ( k k ) nx , n y c0
The limiting value of c for which kz remains real ,This defines the cutoff frequency ny 2 c n 2
f nx n y
0
2
(
x
lx
) (
ly
)
Characteristic eigenfrequency
3. The nx, ny mode
• 1. (0,0) order mode • 2. (nx ny) order mode
For (0,0) order, the pressure is
p0.0 A0.0e
1 ( z sin x cos )] c0
cos
c0
)e
z sin ] c0
cos
c0
nx lx
2
nxc0 cos l x
nx c0 2 sin 1 cos 1 ( ) lx c0 n ( )2 ( x )2 c0 lx
Is cutoff frequency
nx lx 2 n lx x 2
(nx,0 ) high order waves can not travel in z direction (nx,o) high order waves can travel in z direction
Example
j (
pnx ,0
nx Anx ,0 cos e lx
c0
)2 (
nx 2 ) z lx
e jt
x
z
nxc0 cos l x
0
cos 1,
nx c0 nx cos 1 lx 2lx so nx c0 fc 2lx
0
Which means there are not high order waves travel in the z direction (except nx 0, ny 0)
From
z
f nx n y
c0 nx 2 n y 2 ( ) ( ) 2 lx ly
The lowest characteristic eigenfrequency is
nx 1, ny 0
f nx n y c0 2 ny 2 nx 2 ( ) ( ) lx ly 1 0 170 Hz 1 1
nx 0, ny 0
pnx ,0
x
nx Anx ,0 cos xe lx
x
j (
c0
)2 (
nx 2 ) z lx
e
jt
(a)
(a)
节线
(1,0)
(b)
节线
z
(2,0)
Physical expression
• High order wave consists of several group
of planes. And these planes are traveled at angle
x
z
pnx ,0 Anx ,0 e 2 Anx ,0 cos(
j [ t
1 ( z sin x cos )] c0 j [ t
Anx ,0 e
j [ t