声阻抗与声速
木材的声学和隔音效果
木材在建筑屋顶中 的应用：可以有效 降低室内噪音对室 外的影响
木材与其他材料的 结合：如玻璃、金 属等，可以提高隔 音效果
木材声学和隔音效果的未来发 展
新型木材材料的研发
研发目标：提高木材的声学和 隔音性能
研发方向：纳米技术、生物技 术、复合材料技术等
研发成果：新型木材材料，如 纳米木材、生物复合木材等
木材在音乐厅和剧院中的应用：作为墙体、地板和天花板的材料，可以有效地吸收和反 射声音，提高音质和音效。
木材的声学特性：木材具有多孔性，可以吸收和分散声音，降低噪音和回声，提高音质。
木材的隔音效果：木材可以有效地阻挡声音的传播，降低噪音，提高音乐厅和剧院的隔 音效果。
木材在音乐厅和剧院设计中的重要性：木材的声学和隔音效果对于音乐厅和剧院的设计 和建造至关重要，可以提供更好的音质和音效，提高观众的听觉体验。
隔音效果越好
提高木材隔音效果的措施
增加木材厚度：增加木材的厚度可以提高 隔音效果。
采用多层结构：采用多层结构可以提高 隔音效果，例如双层墙、双层地板等。
采用吸音材料：在木材内部或表面添加吸 音材料，可以提高隔音效果。
采用隔音涂料：在木材表面涂刷隔音涂料， 可以提高隔音效果。
采用隔音玻璃：在窗户上采用隔音玻璃， 可以提高隔音效果。
木材的声学和隔音效果
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单击输入目录标题 木材的声学特性 木材隔音效果的评估
木材在声学和隔音方面的应用
木材声学和隔音效果的未来发展
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木材的声学振动特性： 弹性模量、剪切模 量、体积模量等
声波在木材中的传 播：速度、衰减、 反射、散射等
木材的声学阻抗： 与密度、弹性模量 、剪切模量等有关
降低成本：通过规模化生产和 技术创新，降低木材声学和隔
医用物理学第四章 声波
声波可在气、液、固中传播。
第四章 声波
3.声强 （声波的强度） 声强：单位时间内通过垂直于声波传播 方向的单位面积的声波能量
I
1 2
u 2 A2
1 2
Zv
2 m
Pm2 2Z
单位：J﹒s-1 ﹒ m-2 = W ﹒ m-2
I 与Pm2成正比， I与Z反比
第四章
反射与折射
Z1
Z2
Ii
Ir
It
单位：N·m-2
第四章 声波 2.声阻抗
介质质点振动速度幅值： vm A
声阻抗： 声压幅值Pm与速度幅值Vm之比。
Z Pm uA u
vm
A
Z u
单位：kg﹒m-2 ﹒ s-1
是表征介质声学特性的一个物理量。
第四章 声波 几种介质的声速和声阻抗
介质
空气(0 ℃) 空气(20℃) 水(20 ℃)
关于 u
•波速：与介质和波的类型有关而与波源无关 或换言之：
波一旦从振源发出就忘记了自己的来源， 而以介质给定的特定速度在介质中传播。
•波的频率：介质中某点单位时间内振动的次数。
波的频率是波源振动的频率，与介质无关
•波长：一个完整波在介质中沿波线展开的长度。
关系式 u 是介质中某点三量的关系。
u
u u
40
39000
=40000Hz
u o u u 40 40000 =41000Hz
u s
u
例题：一观察者坐在带有喇叭的车上，喇叭
连
续
地
发
出
频
率
为300H
的
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
2019/4/27
13
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
—
14
（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
2019/4/27
15
（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。
2019/4/279来自 波2019/4/27
10
横波
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表面波
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12
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2
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。
声学计算公式大全
声学计算公式大全1.声压级公式：声压级（Lp） = 20 * log10(p/p0)其中，p为声压，p0为参考声压（通常取20微帕）。
2.声强级公式：声强级（Lw）= 10 * log10(I/10^-12)其中，I为声强。
3.声强公式：声强（I）=p*v其中，p为声压，v为声速。
4.声能级公式：声能级（Le）= Lu - 10 * log10(S/S0)其中，Lu为声能，S为参考面积，S0为参考面积（1平方米）。
5.声能公式：声能（Lu）=P*T其中，P为声功率，T为时间。
6.声功率级公式：声功率级（Lw）= 10 * log10(W/10^-12)其中，W为声功率。
7.声功率公式：声功率（W）=p*S*v其中，p为声压，S为振动面积，v为振动速度。
8.声深度公式：声深度（Ld）= 20 * log10(d/d0)其中，d为距离，d0为参考距离。
9.声暴公式：声暴（SN）= 20 * log10(sqrt(L1/L0) * (R0/R1)^2)其中，L1和L0为两个声级的差值，R0和R1为两个距离的比值。
10.波长公式：波长（λ）=v/f其中，v为声速，f为频率。
11.反射系数公式：反射系数（R）=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)其中，Z1和Z2为两个介质的声阻抗。
12.驻波公式：驻波（λ/2）=L/n其中，L为管道长度，n为节点数。
13.声阻抗公式：声阻抗（Z）=p/v其中，p为声压，v为声速。
14.声频公式：声频（ν）=f/N其中，f为频率，N为周期。
这些公式只是声学领域中的一部分，用于基本的声学计算。
在实际应用中，还需要综合考虑各种因素，如温度、湿度、介质特性等，才能获得准确的结果。
同时，不同的声学计算问题可能需要采用不同的公式和方法，因此深入学习声学计算方法和理论是非常重要的。
物理实验技术如何测量声速与声阻抗
物理实验技术如何测量声速与声阻抗声音是我们日常生活中非常重要的一种感知方式，对于物理学而言，声音是机械波的一种表现形式。
声速是指声音在介质中传播的速度，而声阻抗则是介质对声波传播的阻力。
在物理实验中，测量声速与声阻抗是非常重要的一项工作，本文将介绍一些物理实验技术，以及如何利用这些技术来测量声速与声阻抗。
在测量声速与声阻抗之前，我们首先需要了解声波的基本特性。
声波是机械波，需要介质的存在才能传播，传播的速度与介质的性质有关。
介质的性质可以通过声阻抗来描述，它是由介质的密度和声速按照一定比例得到的物理量。
通过测量声速和声阻抗，我们可以进一步了解介质的性质和特性。
一种常用的物理实验技术是利用声音在介质中的传播速度来测量声速。
这种方法利用了声波传播的特性，通过测量声音经过一段距离所需的时间来计算声速。
一种常见的实验方法是使用两个固定的声源，将它们放置在一定距离的两端，并利用计时器来测量声音从一个声源传播到另一个声源所需的时间。
通过测量不同距离下的时间，我们可以得到声音在介质中的传播速度。
除了测量声速，我们还可以通过声阻抗差的测量来推断介质的声阻抗。
声阻抗差是指声波从一个介质传播到另一个介质时，由于两个介质之间的性质不同，导致声波的传播受到一定程度的阻碍。
通过测量声波在不同介质中传播的振幅的变化，我们可以计算出声阻抗差，从而推断出介质的声阻抗。
这种方法常常用于声学材料的研究中，帮助我们了解介质的声学性质。
此外，还有一种常见的实验技术是利用共振现象来测量声速与声阻抗。
共振是指在特定的频率下，介质受到外界声波激励时，会出现特定的共振效应。
通过测量共振频率，我们可以推断介质的声速和声阻抗。
这种方法可通过构建共振腔来实现。
共振腔是一个封闭的空间，它可以放置待测介质和声源，并利用共振频率的变化来测量声速和声阻抗。
综上所述，物理实验技术可以帮助我们测量声速与声阻抗，进一步了解介质的性质和特性。
通过测量声音传播的速度、利用声阻抗差的测量以及利用共振现象的方法，我们可以得到准确的声速和声阻抗值。
压电陶瓷声阻抗
压电陶瓷声阻抗压电陶瓷声阻抗是指在声波作用下产生的电压和电流之间的比值。
压电陶瓷是一种特殊的材料，具有压电效应，即在施加力或压力时会产生电荷分离。
由于压电陶瓷具有可逆的压电效应和逆压电效应，使得它在许多领域中得到广泛应用。
声阻抗是声波传播过程中介质对声波的阻抗，它包括声波在空气和介质之间的传播阻抗和介质本身的阻抗。
而压电陶瓷的声阻抗与其压电性能密切相关。
压电陶瓷的声阻抗与其物理特性密切相关。
首先，压电陶瓷的声阻抗与其压电系数有关。
压电系数是指材料在压电效应下产生的电荷与压力或应变之间的比例关系。
压电陶瓷的压电效应使得其能够将声波转换为电信号或反过来，将电信号转换为声波。
其次，压电陶瓷的声阻抗与其密度和声速有关。
密度越大，声阻抗越大；声速越小，声阻抗越小。
最后，压电陶瓷的声阻抗还与其厚度有关。
压电陶瓷越厚，声阻抗越大。
压电陶瓷的声阻抗对于一些特定应用非常重要。
例如，在无损检测中，声阻抗的匹配可以增强信号的传输和检测的准确性。
同时，在超声波治疗中，声阻抗的匹配可以提高能量的传递效率，从而更好地治疗病变组织。
此外，在声纳系统和声学传感器中，压电陶瓷的声阻抗也是关键参数，它可以影响声波的传播和接收效果。
为了提高压电陶瓷的声阻抗匹配，可以采取一些措施。
首先，可以通过改变压电陶瓷的尺寸和厚度来调节声阻抗。
其次，可以利用特殊的耦合层或缓冲层来增加声阻抗的匹配性能。
还可以通过选择合适的接触材料和设计合适的结构来提高声阻抗的匹配效果。
总之，压电陶瓷的声阻抗是指在声波作用下产生的电压和电流之间的比值。
它与压电陶瓷的物理特性密切相关，包括压电系数、密度、声速和厚度等。
压电陶瓷的声阻抗对于一些应用非常重要，如无损检测、超声波治疗和声纳系统等。
为了提高声阻抗的匹配性能，可以采取一些措施，如改变尺寸和厚度、使用耦合层和设计合适的结构等。
通过优化声阻抗的匹配，可以提高压电陶瓷的应用效果。
声学系统名词解释要点
声学系统名词解释一、声学1、最大声压级：扩声系统在厅堂听众席处产生的最高稳态准峰值声压级。
另一解释：在扩声系统中，音箱所能发出的最大稳态声压级，最大声压级越高，说明系统的功率储备就大，声音听起来底气足、动态大、坚实有力。
决定扩声系统最大声压的因素主要是功放、音箱总功率和声场大小等。
音箱等设备所能达到的最大稳态声压，人耳不能承受120BD的音量，舒服的情况下是85DB，从70DB到73DB声音＋3DB声音放大一倍。
2、最高可用增益：扩声系统在所属厅堂内产生反馈自激临界增益减去6dB时的增益。
另一解释：扩声系统在反馈自激（啸叫）临界状态的增益减去6分贝时的增益，此时扩声系统应绝对没有声反馈现象存在。
在反馈临界状态下，由于还存在振铃现象，即声音停止发声后音箱中会继续有尾音（余音），还会对音质造成破坏，声反馈的影响并没有消除，减去6分贝后这种现象消失，定为最高可用增益。
此值越高，说明话筒路声音的放大能力越强，声反馈啸叫抑制得好，话筒路声音可以开得很大。
当啸叫发生时，下降6DB就达到了设备的最大稳态可用增益。
3、传输频率特性：扩声系统达到最高可用增益时，厅堂内各听众席处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端的电压的幅频响应。
另一解释：扩声系统的频率响应特性，为房间和音响设备共同的频响特性，考察系统是否能够将各频率声音音量比例真实再现，即对各个频率的信号放大量一致，优秀的扩声系统，不应该出现某些频率声音过强、某些频率声音不足的现象。
获得良好的传输频率特性的主要方法有：合理的建声设计、用粉红噪声频谱分析仪法调整均衡器以及采用频率响应特性好的音箱放音等。
在声音处理时频率要平稳，这样表示设备的性能较好，或者说音箱能够较好的还原声音4、传声增益：扩声系统达最高可用增益时，厅堂内和听众席处稳态声压级的平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。
另一解释：扩声系统在使用话筒时，对话筒拾取的声音的放大量，是考察扩声系统声反馈啸叫程度的重要指标，传声增益越高，声反馈啸叫越小（少），话筒声音的放大量越大。
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？。
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V
W
46.000~56.000
.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。
横波声速 cs（km/s）
3.23 3.08 2.05 1.43 — — —
空气
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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
2018/8/16
15
（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。
3.超声波
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
2018/8/16
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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9.2.1 微波的性质与特点
1、微波频段的划分
波段 L S X K Q 频率范围/GHz 0.390~1.550 1.550~5.200 5.200~10.900 10.900~36.000 36.000~46.000 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
（1）反射定律 入射角 的正弦与反射角'的正弦之比等于波 速之比。当入射波和反射波的波型相同、波速 相等时，入射角 等于反射角'。 （2）折射定律 入射角 的正弦与折射角的正弦之比等于超 声波在入射波所处介质的波速c1与在折射波中 介质的波速c2之比，即 sin / sin = c1 / c2
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9.2 微波传感器
微波传感器的基本原理是根据微波的传播特 性（反射、透射、散射、干涉等）以及被测 材料的电磁特性(介电常数和损耗角正切)， 通过对微波基本参数的测量，实现对物理量 的感知。因此在学习微波传感器之前，先对 微波的相关知识作一个简单的介绍，以更好 地掌握和使用微波传感器来检测相应的物理 量。
3
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声波频率的界限划分
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4
声波的分类
1.次声波
次声波是频率低于20赫兹的声波，人耳听不到， 但可与人体器官发生共振，7~8Hz的次声波会引起人 的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。
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2.可闻声波
美妙的音乐可使人陶醉。
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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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纵 波
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横波
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表面波
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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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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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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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第9章 波式传感器
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1
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。
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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 7.8 2.7 8.9 1.18 1.26 1.0 0.9 密度 ρ(103kg· m1) 46 17 42 3.2 2.4 1.48 1.28 声阻抗 Z（ 103MPa· s1） 5.9 6.32 4.7 2.73 1.92 1.48 1.4 纵波声速 cL（km/ s ）
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4.超声波的衰减
超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加， 能量逐渐衰减，其衰减的程度与超声波的扩散、 散射及吸收等因素有关。 超声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声 波的扩散、散射和吸收，在理想介质中，声波 的衰减仅来自于声波的扩散，即随声波传播距 离增加而引起声能的减弱。散射衰减是固体介 质中的颗粒界面或流体介质中的悬浮粒子使声 波散射。吸收衰减是由介质的导热性、粘滞性 及弹性滞后造成的，介质吸收声能并转换为热 能。
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