机械振动与噪声控制
机械工程中的振动与噪声控制
机械工程中的振动与噪声控制机械工程领域中的振动与噪声控制是关乎工程质量和人员安全的重要问题。
振动与噪声的存在可能导致设备磨损、性能下降，甚至对工作人员产生不利影响。
因此，如何有效控制振动和噪声成为了机械工程师们关注的焦点。
1. 振动控制振动是机械工程中常见的现象，它是由于机械系统中的不平衡、不对称、共振等原因引起的。
为了减小或消除振动带来的负面影响，可以采取以下措施。
（1）动平衡技术：通过对旋转机械进行平衡调整，使其运行时振动减小到最低限度，避免不平衡引起的损伤。
（2）减振装置：在机械设备中增加减振器，如弹簧、减振垫等，吸收振动能量，降低机械的振动水平。
（3）精度控制：机械加工和装配过程中，提高加工精度和装配精度，减小各部件的不平衡或对称差异，从而减少振动。
2. 噪声控制噪声是机械设备运行中产生的不必要的声音，可能对周围环境和人员造成威胁和不适。
下面是一些减少噪声的方法。
（1）隔声措施：在机械设备周围建立隔音室，采用隔声材料进行隔音，减少噪声向周围环境传播。
（2）降噪设备：在噪声源附近设置降噪设备，如降噪耳塞、降噪耳机等，有效减少噪声对人员的影响。
（3）改进设计：在机械设备的设计过程中，注重噪声控制，采用吸声材料和隔声结构，减少噪声产生。
3. 振动与噪声控制的重要性振动和噪声的产生可能对机械系统的性能、寿命和可靠性造成不利影响。
同时，对于工作人员来说，长时间暴露在高噪声环境中会对健康产生负面影响，引发听力损伤、睡眠障碍以及心理疾病等问题。
因此，振动和噪声控制是机械工程中不可忽视的重要任务。
通过合理选择和优化机械设计，合理安装和使用机械设备，以及采取有效的振动和噪声控制措施，可以大大降低振动和噪声对机械系统和人体的危害。
机械工程师需要综合考虑各种因素，不断改进和创新，以实现振动和噪声控制的最佳效果。
总之，振动与噪声控制在机械工程中的重要性不言而喻。
了解振动和噪声产生的原因，并采取相应的控制措施，对于提高机械设备的性能和使用寿命，保护工作人员的健康至关重要。
机械振动与噪声控制
机械振动与噪声控制机械振动与噪声控制是现代工程领域中非常重要的一个研究方向。
随着科技的不断发展，人们越来越注重减少机械运动中的振动与噪声，以提高设备的性能、效率和使用寿命。
本文将从机械振动的基本原理、噪声的分类与测量、振动控制的方法等方面进行论述。
一、机械振动的基本原理在机械系统中，振动是一种围绕平衡位置周期性运动的现象。
振动通常由激励力以及系统的固有特性所引起。
激励力可以是机械力、电磁力、声波等。
机械系统的固有特性包括质量、刚度和阻尼等。
质量决定了系统的惯性，刚度决定了系统的弹性，阻尼决定了系统的能量损耗。
合理设计与控制系统的固有特性，可以减少机械振动的发生。
二、噪声的分类与测量噪声是由各种原因而产生的声音，它是人们感到不舒适的声音。
噪声可以分为环境噪声、机械噪声、交通噪声等多种类型。
环境噪声主要来自于工业、建筑、交通等方面的活动；机械噪声主要来自于机械设备的运行；交通噪声主要来自于汽车、火车、飞机等交通工具的运行。
噪声的测量通常通过声压级、频谱特性和声音品质等参数来描述。
三、振动控制的方法为了控制机械振动和降低噪声，人们采用了多种方法。
以下是一些常用的振动控制方法：1. 被动控制方法：这种方法通过在机械系统中加入质量块、减振器等元件，来吸收或分散振动能量，从而减少振动和噪声的传递和辐射。
2. 主动控制方法：这种方法通过传感器、执行器和控制算法等技术手段，实时监测和控制机械系统的振动。
主动控制方法可以根据振动信号的特征来产生反作用力，以抵消振动力，从而实现振动控制的目的。
3. 半主动控制方法：半主动控制方法结合了被动控制和主动控制的优点。
这种方法通过控制装置来控制振动元件的刚度、阻尼等参数，以改变系统的固有特性，达到控制振动和噪声的目的。
除了以上方法，还有一些辅助性的振动控制技术，如结构优化设计、材料选择、减震降噪措施等。
结语机械振动与噪声控制是一门具有挑战性和前沿性的学科，在工程应用中具有重要的实际价值。
机械设计中的振动与噪声控制
机械设计中的振动与噪声控制在机械设计领域，振动与噪声控制是一项非常重要的技术，它直接关系到机械设备的稳定性、安全性和工作效率。
本文将介绍振动与噪声的来源、影响以及常用的控制方法，并讨论其在机械设计中的应用。
一、振动的来源和影响1.1 振动的来源振动是指物体在运动过程中产生的周期性变化。
在机械设备中，振动的来源主要包括以下几个方面：（1）不平衡：由于工艺、材料或制造的原因，机械设备的质量分布不均匀，导致转子在高速旋转时产生不平衡力，引起振动。
（2）谐振：当机械设备运行频率接近其固有频率时，会产生共振现象，导致振动加剧。
（3）传动系统：传动系统中的齿轮、皮带等元件存在间隙和不匀称等问题，引起振动。
1.2 振动的影响振动对机械设备会产生以下几方面的影响：（1）降低工作效率：振动会导致机械设备的部件磨损加剧，进而引起零部件间的间隙变大，降低了机械设备的工作效率。
（2）加大能耗：振动会使机械设备的摩擦阻力增大，使能耗增加。
（3）噪声污染：振动引起的共振和机械碰撞会产生较大的噪声，对操作人员和周围环境造成干扰和污染。
二、振动与噪声控制方法2.1 被动控制方法被动控制方法是通过改变结构和材料来减小振动和噪声。
（1）结构优化：在机械设计中，可以通过优化结构设计来减小振动。
例如，在转子的设计中，采用加强结构的方法可以改善转子的刚度分布，减小振动幅度。
（2）材料选择：合理选择材料对振动和噪声的控制也起到重要作用。
例如，采用高强度、低密度的材料可以减小结构的质量，降低振动和噪声。
2.2 主动控制方法主动控制方法通过控制系统对振动和噪声进行实时监测和调整。
（1）振动传感器：通过安装振动传感器在关键位置，实时监测机械设备的振动情况。
（2）控制系统：通过控制系统对振动进行实时调整，可以采取适当的措施减小振动幅度。
例如，可以通过调整电机的转速、改变结构的固有频率等方式来实现振动控制。
2.3 被动与主动结合的混合控制方法被动控制和主动控制方法的结合可以更好地控制振动和噪声。
机械设计中的振动和噪声控制
机械设计中的振动和噪声控制振动和噪声是机械系统中常见的问题，对于机械设计师来说，控制振动和噪声是十分重要的任务。
本文将介绍机械设计中常用的振动和噪声控制方法，以帮助设计师在设计过程中有效地减少振动和噪声的产生。
1. 振动控制振动是机械系统中常见的问题，它会对机械结构的稳定性、寿命和性能产生负面影响。
因此，振动控制是机械设计中一个重要的方面。
1.1 调整结构调整机械结构是振动控制的一种常见方法。
通过优化结构设计，可以减少结构的共振频率，从而减少振动的幅值。
例如，增加结构刚度、改变结构的几何形状、合理选择材料等都可以有效地控制振动。
1.2 平衡旋转部件在机械系统中，旋转部件的不平衡是引起振动的主要原因之一。
通过平衡旋转部件，可以减少其振动的幅值。
常用的方法包括静态平衡和动态平衡。
1.3 使用减振器在某些情况下，无法通过调整结构或平衡旋转部件来控制振动，这时可以使用减振器。
减振器的作用是吸收或减少振动能量，从而减少振动。
常见的减振器包括弹性元件、液体阻尼器和振动吸收材料等。
2. 噪声控制噪声是机械系统中常见的问题，它会对人们的生活和工作环境产生负面影响。
因此，噪声控制在机械设计中也是十分重要的。
2.1 噪声源控制噪声源控制是噪声控制的关键。
通过优化设计和改进工艺，可以减少噪声源的产生。
例如，减少摩擦、合理选择材料、改进工艺等都可以降低噪声的产生。
2.2 声波传播路径控制除了控制噪声源之外，还可以通过控制声波传播路径来减少噪声。
例如，在机械系统中增加隔声装置、采用吸声材料等都可以降低噪声的传播。
2.3 人员防护措施除了对机械系统进行噪声控制，还需要针对人员采取相应的防护措施。
例如，在噪声环境中使用耳塞、耳机等防护装置可以保护人们的听力。
3. 振动和噪声控制的综合考虑在机械设计中，振动和噪声的控制往往是相互关联的。
因此，在设计过程中需要综合考虑振动和噪声的控制。
例如，通过选择合适的结构设计和材料，可以同时降低振动和噪声。
机械传动系统的振动与噪声控制
机械传动系统的振动与噪声控制引言：机械传动系统在工业生产中起着重要作用，但其振动和噪声问题一直以来是工程师们所面临的挑战。
振动和噪声的存在不仅会降低机械设备的性能和寿命，还会对人的健康和工作环境造成负面影响。
因此，控制机械传动系统的振动与噪声非常重要。
本文将探讨机械传动系统振动与噪声的产生原因以及常见的控制方法。
一、振动与噪声的产生原因机械传动系统的振动和噪声主要由以下几个原因导致：1.齿轮啮合：机械传动系统中的齿轮是最常见的振动和噪声源之一。
齿轮啮合时，由于齿轮表面不完全光滑、齿轮的几何形状问题或者齿轮不精确的制造等因素，都会导致齿轮啮合时产生不规则的振动和噪声。
2.轴承问题：轴承在机械传动系统中起着支撑和导向作用，但不良轴承会导致系统的振动和噪声增加。
轴承的不正确安装、内圈和外圈之间的间隙过大、轴承的磨损以及润滑不良等问题都会导致振动和噪声的产生。
3.各种传动元件的失调：在机械传动系统中，各种传动元件包括轴、齿轮、皮带等，如果失调严重或者安装不当，都会导致振动和噪声的产生。
4.不平衡问题：机械设备中的旋转部件，如风机、发动机等，由于部件自身的不平衡或者安装问题，会产生不规则的振动和噪声。
二、振动与噪声控制方法为了控制机械传动系统的振动和噪声，有以下几种常见的方法可选：1.优化设计：在机械传动系统的设计阶段，可以通过使用先进的CAD/CAM技术，进行仿真分析和优化设计，以减少元件的失调、提高齿轮之间的配合精度等，从而降低振动和噪声的产生。
2.材料选用：在机械传动系统的制造过程中，选择合适的材料也可以起到控制振动和噪声的作用。
例如，选择降噪性能好、抗振动性能强的材料可以有效地减少噪声和振动的传导。
3.平衡调整：对于那些存在不平衡问题的旋转部件，可以通过动平衡的方法进行平衡调整，使其在高速运转时的振动和噪声降低到最低限度。
4.隔振隔声：利用隔振、隔声材料和结构，在机械设备的关键部位设置隔振垫、阻尼材料、隔声罩等，可以有效地减少传导和辐射噪声的发生与传播。
机械工程的振动与噪声控制技术
机械工程的振动与噪声控制技术引言：机械工程作为一门涵盖广泛领域的学科，涉及到许多重要的技术和原理。
其中，振动与噪声控制技术在机械工程中占据着重要的地位。
振动和噪声是机械系统中不可避免的问题，它们不仅会对机械设备的性能和寿命产生负面影响，还会对人们的工作和生活环境造成不适。
因此，研究和应用振动与噪声控制技术是机械工程师的重要任务之一。
一、振动控制技术：振动是机械系统中的常见现象，它来源于各种原因，例如不平衡质量、不对称刚度等。
振动控制技术旨在通过减少或消除振动，提高机械系统的稳定性和性能。
在振动控制中，常用的方法包括被动控制、主动控制和半主动控制。
被动控制是指通过添加阻尼器、减振器等被动元件来减少振动。
这些元件能够吸收或分散振动能量，从而减少机械系统的振动幅度。
主动控制是指通过传感器和执行器来监测和调节机械系统的振动。
传感器可以实时获取振动信号，而执行器则可以根据信号控制机械系统的运动，从而实现振动的控制。
半主动控制则结合了被动控制和主动控制的优点，通过改变系统的刚度和阻尼来实现振动的控制。
二、噪声控制技术：噪声是由于机械系统的振动和运动所产生的声音。
噪声控制技术旨在减少或消除机械系统产生的噪声，从而改善人们的工作和生活环境。
噪声控制可以从源头、传播途径和受声体三个方面入手。
在源头控制中，通过改变机械系统的设计和制造工艺，减少噪声的产生。
例如，对于发动机，可以采用降噪罩、隔音材料等措施来减少噪声的产生。
在传播途径控制中，通过隔音材料、隔音设备等措施来减少噪声的传播。
在受声体控制中，通过隔音设备、耳塞等措施来减少噪声对人体的影响。
三、振动与噪声控制技术的应用：振动与噪声控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，振动与噪声控制技术可以提高飞机的安全性和舒适性。
在汽车工业中，振动与噪声控制技术可以提高汽车的操控性和乘坐舒适性。
在建筑工程中，振动与噪声控制技术可以改善建筑物的声学环境。
此外，振动与噪声控制技术还可以应用于电子设备、医疗器械等领域，提高设备的性能和可靠性。
机械振动与噪声控制
机械振动与噪声控制机械振动是指机械系统在运行或工作时所产生的振动现象。
这种振动不仅会对机械系统本身造成损坏，同时还会产生噪声，对周围环境和人体健康产生不良影响。
因此，控制机械振动与噪声已经成为了现代工程中的重要任务。
一、机械振动的分类机械振动可以分为自由振动和强迫振动两类。
1. 自由振动自由振动是指机械系统在无外界力的情况下，受到初始条件的激励而开始振动。
典型的例子包括钟摆和弹簧振子。
自由振动的特点是振动幅值逐渐减小，直至系统停止。
2.强迫振动强迫振动是指机械系统受到外界力的激励而产生的振动。
外界力的频率通常与机械系统的固有频率不同。
强迫振动的特点是振幅不断增加，直至达到稳定状态。
二、振动与噪声的关系机械振动与噪声密切相关。
振动会产生噪声，而噪声又会引起机械振动。
1. 振动产生噪声机械振动会使机械系统中的零部件发生相对运动，从而引起摩擦和碰撞，产生噪声。
振动频率与噪声频率之间存在着密切的关系。
2. 噪声引起振动噪声是指人耳能听到的声波。
当噪声作用于机械系统时，会在系统内部产生压力波和空气振动，进而引起机械系统产生振动。
三、机械振动与噪声控制方法为了减少机械振动与噪声对环境和人类健康的影响，需要采取相应的控制方法。
1. 主动控制方法主动控制方法是指通过施加外部控制力或调节机械系统的参数，使机械系统的振动幅值和噪声水平降低。
常用的主动控制方法包括主动隔振和振动补偿技术。
主动隔振是通过在机械系统中增加振动传感器和执行器，利用反馈控制的方法实现对机械振动的抑制。
振动补偿技术是利用控制器对机械振动进行预测和补偿，从而减少振动幅值。
2. 被动控制方法被动控制方法是指通过结构设计和材料选择等手段来改善机械系统的振动特性和噪声水平。
常用的被动控制方法包括隔音与隔振、材料振动控制和结构优化。
隔音与隔振是利用隔振材料和隔音材料将机械系统与周围环境分离，从而减少振动和噪声的传递。
材料振动控制是通过选择合适的材料和改变材料的结构来控制振动幅值。
机械振动与噪声的控制与分析
机械振动与噪声的控制与分析随着现代工业的快速发展，机械设备在我们的日常生活和生产中扮演着重要的角色。
然而，机械设备的振动和噪声问题却是常见的，给人们的生活和工作环境带来不利影响。
因此，控制和分析机械振动与噪声成为一项重要的课题。
本文将介绍机械振动与噪声的控制和分析方法。
一、振动的控制与分析振动是机械设备普遍存在的现象，其产生主要是由于旋转部件的不平衡、结构松动、运动部件磨损等原因造成的。
振动不仅会对机械设备自身造成损害，还会传导到周围环境，产生噪声。
因此，对机械振动进行控制和分析是非常重要的。
1. 振动控制方法（1）改善机械结构：通过改善机械结构、加固连接部件等方式，减小振动的产生和传播。
（2）安装隔振设备：在机械设备的基础上安装隔振装置，如隔振垫、隔振座等，能有效减弱振动的传导。
（3）使用减振器：如液体阻尼器、弹性元件等，能够吸收和减弱机械设备的振动。
（4）动态平衡：对旋转机械部件进行动平衡处理，消除旋转不平衡引起的振动。
2. 振动分析方法（1）频率谱分析：通过将振动信号转换为频谱特性，了解振动的频率分布情况，进而分析振动产生的原因。
（2）时域分析：通过观察振动信号的波形，分析振动信号的幅值、周期等，来了解振动信号的特征。
（3）模态分析：通过对机械结构进行模态分析，确定其固有频率和振型，从而找出振动的主要模态。
二、噪声的控制与分析噪声是由机械设备振动、震荡等运动形式引起的声音，对人们的生活和工作环境造成干扰和伤害。
因此，噪声的控制和分析也是非常重要的。
1. 噪声控制方法（1）降低噪声源：采用减振、减震、减振等方法减少机械设备本身的振动和噪声产生。
（2）吸声材料：在机械设备的周围墙面、天花板等处使用吸声材料，如声吸板、隔音墙等，来吸收噪声。
（3）隔音措施：在机械设备和噪声敏感区域之间设置隔音设备，如隔音门、隔声窗等，来阻断噪声传播。
2. 噪声分析方法（1）声谱分析：通过将噪声信号转换为频谱特性，了解噪声的频率分布情况，进而分析噪声的来源。
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机械振动与噪声控制
3.2 噪声的被动控制和主动控制
被动控制和主动控制。所谓被动控制指噪声控 制过程中除噪声源外没有其它外加能量输入的 控制方法。传统的吸声，隔声，消声及隔振等 均属噪声被动控制。 如果在噪声控制过程中，在噪声源以外，人为 加入能量（次级声源或次级力源等）来控制噪 声的方法称为噪声主动控制。
p A j (ωt − kr1 ) p A j (ωt − kr2 ) p= e e − r1 r2
当两个点声源相距很近：
偶极子声源
p A j (ωt − kr ) kl cos θ p≈ e (−2 j sin ) r 2
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• 吸声降噪 吸声降噪技术通常分成两类：多孔吸声材 料和吸声结构
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pe——被测量声压的有效值；pref——参考声压。 在空气中参考声压pref为2×10-5Pa。，即为正常人耳 朵对1kHz的声音刚能听到声压值
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• 声强级
LI = 10 log10 I I ref (dB )
p Z= U
声阻抗Z是复数，其实部称为声阻R，虚部为声抗X。声阻抗 的实部表示了能量的“损耗”，这个损耗表示了声能从一个 地方传播到另一个地方，也就是声源对外辐射的过程
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吸声系数
α = 1 − rp
2
吸声系数越大表示了声波透射越大。 当a=1时，垂直入射声波将从一个媒质完全进入到另一个媒质， 只要两个媒质的特性阻抗相同时，垂直入射声波都会有a=1的全透射。 当a=0时，表示垂直入射声波将产生全反射
无限大障板上圆形活塞
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2.2 声传播及结构声辐射
1. 垂直入射声波的反射和透射
在媒质1中的声压值 p1 = pin e j (ωt −k1x )
+ pree j (ωt + k1x )
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• 声频谱分析 在声谱分析中一个常用的分析是倍频程分析，所谓倍频 程分析是将连续频率分成一系列相连的频带。 当带通频率满足log2(f2/f1)=1 时称为1倍频程， log2(f2/f1)=1/2称为1/2倍频程，log2(f2/f1)=1/3称为 1/3倍频程，式中f1和f2称为带通滤波器的上下截止频 率。
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第三章 噪声控制
3.1 噪声源识别
根据噪声源的发声机理通常将噪声分成三类： 机械噪声，空气动力噪声和电磁噪声。 机械噪声往往由于机械部件的振动，撞击，摩擦，不平衡等造成。 空气动力噪声是由于气体流动中的相互作用或与固体间的作用而产 生的噪声。 电磁噪声则是由于电磁场的交变造成机械部件或空间容积的振动而 产生的。
参考声强Iref取为10-12W/m2
p2 ( ) 2 pref I p2 400 ρc LI = 10 log10 = 10 log10 = 10 log10 2 + 10 log10 = L p + 10 log10 I ref I ref pref ρcI ref ρc
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开放空间声场，由于体积速度概念变得不很明确，此 时通常采用声阻抗率这个概念来描述声场概念。声阻 抗率定义为声场中某点的声压值与该点速度的比值
p Z= u
平面声波在媒质中传播时的声阻抗率为
Z = ρc
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在分界面的声压和速度应当是连续相等的:
p1 = pi + pr = pt = p2
u1 = ui + u r = ut = u 2
透射系数 τ p
声压的反射系数rp,
pr ρ 2c2 − ρ1c1 rp = = pi ρ 2c2 + ρ1c1
pt 2 ρ 2c2 τp = = pi ρ 2c2 + ρ1c1
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（1）主观评价法 （2）分别运行法 （3）覆盖法 （4）表面振速测量法 （5）信号分析法 （6）声强测量法 （7）声全息法
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3) 线声源
wρc p = (θ 2 − θ1 ) 2πh
2
线声源
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4)无限大障板上圆形活塞
ρua a 2 2 J1 (ka sin θ ) j (ωt − kr ) p = jω [ ]e 2r ka sin θ
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2.3.2响度级，等响曲线和响度 2.3.2 • 人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz • “响”与“不响” 这种感觉同声波的强度和频率密切 相关。相同声压级单频率不同的声波，人耳听起来会 不一样。为了定量描述声音的这种特性，通常采用 1000Hz纯音为标准，定义其声压为响度级，其符号是 LN，单位为“方”（phon）。其它频率的声音响度级 通过与1000Hz纯音相比较来确定。
在媒质1中的质点速度根据
u1 = p1 == ui + ur ρ1c1
p = ρcu
在媒质2中的声压值
p2 = pt = ptr e j (ωt −k2 x )
在媒质2中的质点速度
p2 ptr e j (ωt − k2 x ) u2 = = = ut ρ 2 c2 ρ 2 c2
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• • • • • 基本概念 声学基础 噪声控制 阻尼技术 隔振理论
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• 振动－－物体或质点在平衡位置的往复运动。 振动加速度、振动速度、振动位移 振动幅值、振动频率 • 噪声－－使人感到厌烦的声音。 声压级、声强级、声功率级、响度、A计权
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• 基于能量的吸声系数能量，E a是吸收能量，
r 是反射系数
实际吸声量 ：
A = αS
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（1）多孔吸声材料
单位时间平均声功率
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W = IS
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声压级、声强级、 2.3.2 声压级、声强级、声功率级测量及声谱分析 • 单位：dB • 声压级
L p = 10 log10 pe2 pe (dB ) = 20 log10 2 pref pref
p A j (ωt −kr ) ρck p(r , t ) = e Qe j (ωt −kr ) ≈ r 4πr
Q=sua=4pa2ua 称为声源强度。
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2) 偶极子声源
p=pd −p0
声压的大小反映了声波的强弱，声压的单位是Pa (帕N/m2)。
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2.1.2声波与声源 声波与声源 波阵面------所谓波阵面是指声传播过程中，运动状态 在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。 声波： 平面声波、球面声波和柱面声波等类型，
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