声波基本的基本性质及其传播规律

2.2.2 球面声波：
b.声线： 是由声源点发出的半径线。
3 柱面声波：
波阵面为同轴圆柱面的声波称为柱面声波。
a.波动方程：
1 r
r
(r
p ) r
1 c2
2 p t 2
对于远场简谐柱面声波而言：
p P0
2 cos(rt kr)
kr
特点：振幅随径向距离的增加而减少，与距离的平方根成反
比关系。
Zs p /u
对于平面声波而言：
Zs P0 /U0 0c
媒质的特性阻抗，单位（Pa·s/m）
2 球面声波：
波阵面是以任何值为半径的球面。
a.波动方程：
2
(rp)
r 2
1 c2
2 (rp) t 2
对于从球心向外传播的简谐球面声波而言：
pr,t P0 cos(t kr)
r
特点：振幅随传播距离的增加而减少，二者 成反比关系。
（2）用级来标度声学量的原因
2.1.3 声压级、声强级和声功率级
a.声强级: 该声音的声强与参考声强的比值取以10为底 的对数再乘10，即：
LI
10 lg
I I0
I0 1012 W m2
声强级单位：分贝。
2.1.3 声压级、声强级和声功率级
b、 声压级: 该声音的声压与参考声压的比值取以10为底 的对数再乘20，即：
第二章 声波的基本性质及其传播规律
主要内容：
2.1 声波的产生及描述方法 2.2 声波的叠加 2.3 声波的频率和噪声的频谱 2.4 声波的反射、透射和衍射 2.5 声源的辐射 2.6声波在传播过程中的衰减
2.1 声波的产生及描述方法
2.1.1 声波的产生 2.1.2 描述声波的基本物理量
px,t P0 cos(t kx)
2.2.1 平面声波：
b.质点振动速度： 对于简谐振动而言：
ux U0 cos(t kx) U0 P0 / 0c
质点振动的速度振幅
px,t P0 cos(t kx)
结论：质点以振速进行振动，而这种振动过程 以声速c传播出去。
1平面声波：
c.声阻抗率：
Lp
20 lg
p p0
p0 2105 pa
声压级单位：分贝。
2.1.3 声压级、声强级和声功率级
2.1.1声波的产生
声源：产生声音的振动物体称作声源。 振动：是一种周期性运动。物体在某平衡位置附
近作往复运动。
物体的振动是产生声音的根源。 波动：机械振动在弹性媒介中的传播过程。
振动与波动的关系？ 下一页
2.1.1 声波的产生
声波：机械振动在弹性煤质的传播过程称为声波。 声场：有声波传播的空间叫声场。 声音传播的实质： 声音传播是指物体振动形式的传播。波动
声波的基本类型
1 平面声波： 声波的波阵面是垂直于传播方向的一系列 平面时，称其为平面声波。
2.2.1 平面声波：
1平面声波：
声线： 相互平行的一系列直线。
1平面声波：
a.波动方程：
2 p 1 2 p x2 c2 t 2 对于简谐振动而言：
px,t P0 cos(t kx )
0,
pe
1 T p2 (t)dt T0
（5）声压
日常生活中声音的声压数据 (Pa)
声音种类
声压 声音种类
声压
正常人耳能 听到最弱声
普通说话声 （1m远处）
公共汽车内
2X10-5 织布车间
2
2X10-2 柴油发动机、球 20 磨机
0.2
喷气飞机起飞
200
3、 声能量、声能密度 P11
（1）声能量
声能量： 声能量＝动能＋势能
表 21.1℃ 时声速近似值（m/s）
媒质 空气 水 混凝 玻璃 铁 铅 软木 硬木
名称
土
声速 344 1372 3048 3653 5182 1219 3353 4267
2.1.2描述声波的基本物理量
2、声压
p ( p p0 )
静态压强
2、声压
a.瞬时声压：某一瞬间的声压。
b.有效声压（pe）：在一定时间间隔中将瞬 时声压对时间求方均根值即得有效声压。
b.声线：是由线声源发出的径向线。
声波的类型
声波的类型
类型 平面声波 球面声波
柱面声波
波阵面
垂直于传播方 向的平面
以任何值为 半径的球面
声线
相互平行 的直线
由声源发出的 半径线
声源类型 平面声源
点声源
同轴圆柱面
线声源发出的 线声源 半径线
2.1.2 描述声波的基本物理量
2.1.2 描述声波的基本物理量
（2）波长： 声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距 离叫做波长，或者说声源每振动一次，声波 的传播距离。
c cT
f
f 1 T
2.1.2 描述声波的基本物理量
（3 ）声速振动在媒质中传播的速度。 媒质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密度； 声速会随环境的温度有一些变化。
在空气中： C=331.45+0.61t 式中：t---空气的摄氏温度；一般C=340m∕s
1、声波频率、波长和声速 （1）声波频率： 一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz)。
频率范围(Hz) <20
20-20000
>20000
声音
次
<500 500-1000 >1000
超Biblioteka Baidu
低频声 中频声 高频
定义
声
音频声
声
（2）周期：
质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s）。
2.1.2描述声波的基本物理量
补充了解内容：声波的基本类型
平面声波 球面声波 柱面声波
声波的类型
波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点的 轨迹曲线。 根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。
声线：常称为声射线，就是子声源发出的代表 能量传播方向的射线，在各向同性的媒质中， 声线就是代表波的传播方向且处处与波阵面垂 直的直线。
体积元的总声能量：
E
EK
EP
V0 2
0 (u 2
p2 )
02c2
（2）平均声能密度：声场中单位体积媒质所含有的声能量。
对于在自由空间内传播的平面声波而言：
w
pe2
0c2
J∕m3
4、 声强、声功率
（1）声功率: 声源在单位时间内辐射的声能量，单位是瓦。
W cS IS
意义： 声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理 量；声功率可用于鉴定各种声源。
4 、声强、声功率
（2）声强 在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面
积的声能量，称为声音的强度，简称为声强，
单位是瓦每平方米 。
I W cS c pe2
SS
0c
2.1.3声压级、声强级和声功率级
（1）级的概念：在声学中，把被量度量 与基准量的比值取以对数，这个对数值称 为被测量度的“级”。 级是一个无量纲量。 1 Np=8.686 dB