声学及其特点
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声学及其特点
声学是研究媒质中声波的产生、传播、接收、性质及其与其他物质相互作用
的科学。
声学是经典物理学中历史最悠久而当前仍在前沿的一个分支学科。因而它既
古老而又颇具年轻活力。
声学是物理学中很早就得到发展的学科。声音是自然界中非常普遍、直观的
现象，它很早就被人们所认识，无论是中国还是古代希腊，对声音、特别是在音
律方面都有相当的研究。我国在3400多年以前的商代对乐器的制造和乐律学就
已有丰富的知识，以后在声音的产生、传播、乐器制造、乐律学以及建筑和生产
技术中声学效应的应用等方面，都有许多丰富的经验总结和卓越的发现和发明。
国外对声的研究亦开始得很早，早在公元前500年，毕达哥拉斯就研究了音阶与
和声问题，而对声学的系统研究则始于17世纪初伽利略对单摆周期和物体振动
的研究。17世纪牛顿力学形成，把声学现象和机械运动统一起来，促进了声学
的发展。声学的基本理论早在19世纪中叶就已相当完善，当时许多优秀的数学
家、物理学家都对它作出过卓越的贡献。1877年英国物理学家瑞利（Lord John
William Rayleigh，1842～1919）发表巨著《声学原理》集其大成，使声学成为
物理学中一门严谨的相对独立的分支学科，并由此拉开了现代声学的序幕。
声学又是当前物理学中最活跃的学科之一。声学日益密切地同声多种领域的
现代科学技术紧密联系，形成众多的相对独立的分支学科，从最早形成的建筑声
学、电声学直到目前仍在“定型”的“分子—量子声学”、“等离子体声学”和“地声学”
等等，目前已超过20个，并且还有新的分支在不断产生。其中不仅涉及包括生
命科学在内的几乎所有主要的基础自然科学，还在相当程度上涉及若干人文科
学。这种广泛性在物理学的其它学科中，甚至在整个自然科学中也是不多见的。
在发展初期，声学原是为听觉服务的。理论上，声学研究声的产生、传播和
接收；应用上，声学研究如何获得悦耳的音响效果，如何避免妨碍健康和影响工
作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质等等。随着科学技术的发展，人们发
现声波的很多特性和作用，有的对听觉有影响，有的虽然对听觉并无影响，但对
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科学研究和生产技术却很重要，例如，利用声的传播特性来研究媒质的微观结构，
利用声的作用来促进化学反应等等。因此，在近代声学中，一方面为听觉服务的
研究和应用得到了进一步的发展，另一方面也开展了许多有关物理、化学、工程
技术方面的研究和应用。声的概念不再局限在听觉范围以内，声振动和声波有更
广泛的含义，几乎就是机械振动和机械波的同义词了。
自然界从宏观世界到微观世界，从简单的机械运动到复杂的生命运动，从工
程技术到医学、生物学，从衣食住行到语言、音乐、艺术，都是现代声学研究和
应用的领域。
声学的分支可以归纳为如下几个方面：
从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在
20Hz～20000Hz的声波，它们涉及语言、音乐、房间音质、噪声等，分别对应于
语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制；另外还涉及人的听觉和生物发声，
对应有生理声学、心理声学和生物声学；还有人耳听不到的声音，一是频率高于
可听声上限的，即频率超过20000Hz的声音，有“超声学”，频率超过500MHz
的超声称为“特超声”，其对应的波长约为10－８m量级，已可与分子大小相比拟，
因而对应的“特超声学”也称为“微波声学”或“分子声学”。超声的频率还可以高
1014Hz。二是频率低于可听声下限的，即是频率低于20Hz的声音，对应有“次声
学”，随着次声频率的继续下降，次声波将从一般声波变为“声重力波”，这时必
须考虑重力场的作用；频率继续下降以至变为“内重力波”，这时的波将完全由重
力支配。次声的频率还可以低至10－4Hz。需要说明的是，从声波的特性和作用
来看，所谓20Hz和20000Hz并不是明确的分界线。例如频率较高的可听声波，
已具有超声波的某些特性和作用，因此在超声技术的研究领域内，也常包括高频
可听声波的特性和作用的研究。
从振幅上看，有振幅足够小的一般声学，也可称为“线性（化）声学”，有大
振幅的“非线性声学”。
从传声的媒质上看，有以空气为媒质的“空气声学”；还有“大气声学”，它与
空气声学不同的是，它主要研究大范围内开阔大气中的声现象；有以海水和地壳
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为媒质的“水声学”和“地声学”；在物质第四态的等离子体中，同样存在声现象，
为此，一门尚未成型的新分支“等离子体声学”正应运而生。
从声与其它运动形式的关系来看，还有“电声学”等等。
声学的分支虽然很多，但它们都是研究声波的产生、传播、接收和效应的，
这是它们的共性。只不过是与不同的领域相结合，研究不同的频率、不同的强度、
不同的媒质，适用于不同的范围，这就是它们的特殊性。
《初中物理专题分析》
海洋声学特征
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本章目的
• 本章从声学角度讨论海洋、海洋的不均匀 性和多变性，弄清声信号传播的环境，有 助于海中目标探测、声信号识别、通讯和 环境监测等问题的解决。
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3.1 海水中的声速
1、声速（ Sound Speed ） 海洋中的重要声学参数，也是海洋中声传
播的基本物理参数。
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3.1 海水中的声速
2、声速测量
测量仪器设备：温度深度记录仪和声速仪 。
温度深度记录仪： 通过热敏探头测量 水中温度，同时通 过压力传感器给出 深度信息，可以转 换给出声速。
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3.1 海水中的声速
2、声速测量
声速仪是声学装置： •声循环原理工作：
前一个脉冲到达接收 器，触发后一个脉冲从发 射器发出，记录每秒钟脉 冲的发射次数f，发射器 和接收器的距离L已知。 •声速：c=fL。
c 1449.22 cT cS cP cSTP
上式适用范围：-3℃<T<30℃、33‰<S<37‰
1.013 105 N / m2 1个大气压 P 980 105 N / m2
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3.1 海水中的声速
声速经验公式
• 海水中盐度变化不大，典型值35‰； • 经常用深度替代静压力，每下降10m水深 近似增加1个大气压的压力； • 1℃＝（1oF-32）5/9。
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3.1 海水中的声速
海洋中声速的基本结构 典型深海声速剖面： 温度分布“三层结构”： （1）表面层（表面等温 层或混合层）：
海洋表面受到阳光照 射，水温较高，但又受到 风雨搅拌作用。
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3.1 海水中的声速
海洋中声速的基本结构
木材的声学性能与应用研究
木材的声学性能与应用研究木材作为一种天然材料，在人类的生活和生产中有着广泛的应用。
除了其在建筑、家具制造等领域的常见用途外，木材的声学性能也逐渐受到关注和研究。
本文将深入探讨木材的声学性能及其在各个领域的应用。
一、木材的声学性能特点木材的声学性能主要取决于其物理特性，包括密度、纹理方向、含水率等。
1、密度木材的密度对其声学性能有着重要影响。
一般来说，密度较高的木材具有较好的声音传导性能，能够更有效地传递声音能量，产生清晰、明亮的音质。
然而，密度过高也可能导致声音的反射增强，影响声音的传播和扩散。
2、纹理方向木材的纹理方向决定了声音在其中传播的速度和特性。
沿着纹理方向传播的声音速度较快，而垂直于纹理方向传播的声音速度较慢。
这使得木材在不同方向上对声音的响应有所差异，影响了乐器制造和声学结构设计中的选材和加工。
3、含水率含水率是影响木材声学性能的另一个关键因素。
含水率过高会增加木材的吸声能力，降低声音的反射和传播效率；而含水率过低则可能导致木材变得易碎，影响其声学稳定性。
二、木材在乐器制造中的应用由于其独特的声学性能，木材在乐器制造中扮演着重要角色。
1、弦乐器在小提琴、中提琴、大提琴和吉他等弦乐器中，木材的选择和处理至关重要。
例如，制作琴身常用的云杉具有良好的共鸣性能，能够增强弦振动产生的声音，并赋予乐器丰富的音色。
而枫木则常用于制作琴颈和指板，提供稳定的结构和良好的手感。
2、木管乐器对于长笛、单簧管、双簧管等木管乐器，木材的声学特性影响着音准、音色和吹奏的舒适度。
一些优质的木材如非洲黑木、乌木等，因其密度和纹理的特点，能够产生准确、饱满的声音。
3、打击乐器在木琴、马林巴等打击乐器中，木材的硬度、密度和共振性能决定了音符的清晰度和共鸣效果。
经过精心挑选和加工的木材能够为打击乐器带来独特的音质和表现力。
三、木材在建筑声学中的应用在建筑领域，木材也被用于改善声学环境。
1、音乐厅和剧院音乐厅和剧院的声学设计旨在为观众提供优质的音响效果。
声学基本知识.
当n个声源时，
n 0.1L pi L pT 10 lg 10 i 1
a.级的叠加（查表、图法）：
令： 则：
Lp Lp1 Lp2 Lp2 Lp1 Lp
代入下式中：
L pT 10 lg 10
0.1L p1
10
0.1L p2
可得：
L pT 10 lg 10
2.2.1 描述声波的基本物理量
1.周期： 质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s）。 2.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) 声音 定义
<20 次 声 20-20000 <500 500-2000 >2000 低频声 中频声 音频声 高频 声 >20000 超
扩散声场（混响声场） : 如果室内各处的声压级几乎相等，声能密度也 处处相等，那么这样的声场就叫做扩散声场。 声波在室内等封闭空间内传播时，存在许多 反射面，声波经过壁面和室内物体多次反射， 不断改变传播方向，使室内声的传播完全处 于无规状态。如果在室内任何一点，各个方 向传来的声波几率相等，声音的相位无规，
2.2.1 描述声波的基本物理量
x sin( 2ft )
位移 振幅 周相
位移：物体离开静止位置的距离称为位移，最大 的位移叫振幅，振幅的大小决定了声音的大小。
2.2.1 描述声波的基本物理量
x sin( 2ft )
位移 振幅 周相
位移：物体离开静止位置的距离称为位移，最大 的位移叫振幅，振幅的大小决定了声音的大小。
I 0 10
12
W m
2
声强级单位：分贝。
圆形声学特点
圆形声学特点《聊聊圆形的声学特点》嘿，朋友们！今天咱来聊聊圆形这玩意儿的声学特点。
可别小瞧这圆形，它在声学方面那可是有着特别之处呢！想象一下，你走进一个圆形的房间，或者站在一个圆形的广场中间。
是不是感觉声音从四面八方传来，好像在跟你玩捉迷藏一样。
这就是圆形带来的奇妙声学体验之一。
圆形的空间就像是一个声音的大漩涡，声音在其中回荡、传播，产生出一种独特的氛围。
你在圆形房间里说话，自己听起来那声音都感觉特别有趣，忽远忽近的，仿佛声音也在调皮地跳舞。
记得有一次我去参观了一个圆形的歌剧院。
哎呀，那里面的声学效果真是让人惊叹不已！演员在舞台上唱歌，那声音就像有了魔力一样，清晰而又美妙地传到每一个观众的耳朵里。
感觉声音好像被这个圆形的空间拥抱住了，然后均匀地散播开来。
这时候我才深深地体会到，原来圆形在声学方面这么厉害啊！而且圆形还有一个特点，就是能让声音听起来更加饱满。
就好像是声音被揉圆了一样，少了那些尖锐的棱角，多了一份圆润和醇厚。
在圆形的空间里听音乐，那感觉就像沉浸在一个声音的温泉里，温暖而舒适。
不过啊，圆形声学特点也有让人哭笑不得的时候。
比如有时候在圆形的地方，你可能会听到一些奇怪的回声，就好像有个调皮的小声音在跟你恶作剧。
还有，如果你在圆形空间里喊一嗓子，你会发现那声音好像在一直绕着圈，迟迟不肯离去，逗得你自己都忍不住笑起来。
但不管怎么说，圆形的声学特点确实给我们的生活带来了很多有趣的体验和奇妙的感受。
它让我们的声音世界变得更加丰富多彩，让我们可以在各种圆形的场所里感受到声音的独特魅力。
所以啊，下次当你置身于圆形的地方，不妨仔细听听周围的声音，感受一下圆形声学的魔力。
也许你会发现一些之前从未注意到的好玩之处呢！让我们一起沉浸在这圆形声学的奇妙世界里，好好享受这份独特的乐趣吧！。
海底声学特性
海底声学特性海底对从海水入射的声波的反射和散射海底声学特性，海底对从海水入射的声波的反射和散射，以及声波在海底沉积物中的传播速度和衰减等特性。
中文名：海底声学特性本质：声音在传播介质中的不同相关概念：声波传播速度和衰减分类：低声速海底，高声速海底介绍海底对声波在海中的传播，特别是对声波在浅海中的传播影响很大。
声波在海底沉积物中的传播速度，通常与频率没有明显的关系。
在平均粒径极小而孔隙率很大的稀薄沉积物中的声速，接近或低于海水中的声速。
在较密实的沉积物中的声速，随粒径的增加和孔隙率的减小而单调增加，且大于海水中的声速。
在固化程度较高的沉积层中，声波除纵波外，还有横波传播。
海底沉积物中的声衰减,主要由沉积物的粘滞性和摩擦产生,与沉积物的粒径和孔隙率也有关系。
在海底沉积物中，细砂、砂质粉砂和粉砂质砂的声衰减最大。
在同一沉积物中，声衰减随声波频率的增加而增加，在某个频率范围内，这种增加近似于线性关系。
海底的声反射和散射，主要和沉积物的分层结构有关，也与海底表面的粗糙程度有关。
若海底表层中的声速底于其上海水中的声速,这种海底称为低声速海底;反之，则称为高声速海底。
一般说来，前者的反射本领低于后者。
海底的声反射损失，一般随声波频率的增加而增加，它和声波入射角的关系与海底类型有关，对于低声速海底，有一个全透射角，声波在此角度下入射，多数声能透射入海底；若为高声速海底，则存在一个全反射角。
根据海底的声学特性，可以对海底沉积物进行声遥测分类。
例如，浅地层剖面仪就是利用沉积物各层的声学特性不同而引起的声波反射各异的特点，来测定海底地层的分层结构。
声遥测方法在近代海洋工程如海港和海上钻井采油等工程的地质勘探中，有很重要的作用。
1 声学基础
低频泛音丰富，音色浑厚、坚实、有力 中频泛音丰富，音色圆润、和谐、自然
高频泛音丰富，音色明亮、清透、纯净
各频段声音对听觉的影响 最 低 音 域 30 深 沉 感 30 低频段 浑浊 单薄乏力 60 低 音 域 中 音 低 域 200 浓 厚 感 150 力 度 感 500 中 音 域
音域分类
中 音 高 域
寂静办公室内的低声谈话
自己的呼吸声
轻
微弱
2.声强与声强级 • 单位时间内通过与指定方向垂直的媒质单位面积 的声能量称为声强，用Ｉ表示．单位：Ｗ／m2 • 人耳对声波强弱的感受大致上和声强（或声压） 的对数成正比例。为适应人耳听觉这一特性及计 算方便，我们常将两个声波的强度（或声压）之 比取对数来表示其声波的强弱，并用dB来表示。 • 例如，一个声波的强度为IA，另一个声波的强度 比IA强1000倍,则这两个声波的强度差别用dB表 示为 10· lg（I2/I1）= 10· lg（1000I1/I1）=30 dB
第1章 声学基础
学习内容
本章主要讲述声学的基础知识： （1）声音特性、听觉特性及室内声学，对 声学基本概念和术语加以解释，并给出有 关参量的计算公式，对室内声学有关参量 的计算也将作出阐述； （2）立体声基础知识，包括立体声的特点、 产生的原理、系统等。
学习目标
• 了解声音的物理特性 • 理解人类的听觉特性。 • 了解室内声学特性；理解室内声学的主要 指标。 • 了解立体声的概念、特点；理解立体声的 基本原理和系统种类。
Decay Attack Sustain
Release
音色——声音的包络2
• 起音（Attack），决定声音从开始发出到最初的最大 音量所需的时间长短。在打击乐音色里这部分当然要 很短。 • 衰减（Decay），是在声音达到最大音量后立即发生 衰减的时间长短，衰减后的音量大小就是后面保持的 音量大小。 • 延持（Sustain），决定在衰减后音量保持的长短， 形象地说当你按下键不松手，持续发声时的音量大小 就是延持决定的。 • 消逝（Release），是声音最后的价段，代表着声音 从保持的音量逐渐衰减到0电平（最小音量）的时间 长短。
汉语普通话的语音学特点
3.分界功能
声调语言的每个音节都有声调标志。
音节从起点到终点被音调包络。
音调和音节这种依赖性，导致音节的长度等于
或相似于它的音调的长度。
一种声调变为另一种声调，必然从一个音节变
到另一个音节。
2017/11/7
4.抗干扰功能 声调主要涉及嗓音基本音高。 元音和辅音要靠陪音来表达信息的基本要素。 英语为无声调语言，靠陪音来表达信息的基本要 素。 语言传递过程中，以声调为载体，跟元音和辅音 相比，更加优越，抗嘈杂环境能力更强。
2017/11/7
音高取决于基音的频率。
调域的定义：声调从最低音到最高音的基频变化 范围。
调域的范围等于1个倍频程。
2017/11/7
调频的音低和宽窄因人而异
男人大致在0.1 ～ 0.2 kHz
女人大致在150 ～ 300 Hz
2017/11/7
2017/11/7
调号写在音节的右上角
妈（Ma55） 麻（Ma35） 马（Ma214） 骂（Ma51）
ei 例字
贝
肥
累
美
陪
ao 例字
凹
掏
跑
帽
药
ou 例字
2017/11/7
呕
豆
抽
搂
熟
2.后响复韵母
ia 例字 家 俩 恰 虾 假
ie 例字
别ห้องสมุดไป่ตู้
爹
阶
列
灭
ua 例字
瓜
花
夸
刷
画
uo 例字
错
戳
多
国
阔
üe 例字
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觉
略
虐
却
室内声学原理
Lp
LW
10
lg
Q
4r
2
4 R
Lw 120 dB，Q 4, r 25, S 30 8 3.66 2 30 8 2 758 .16m2
R S 189.54m2 1
又
Lp 20 lg p p0
Lp
120
10
lg
4
4 25 2
4 189 .54
103 .3dB
p 10 Lp / 20 p0 2 10 5 10103.3/ 20 2.924
__
W
各向同
性声源4.57m处的声能密度？
解：
__
__
__
__ __
DR
W
4r 2C
4W CRV
S=(7.62×6.096×2)+(7.62×3.66×2)+(6.096×3.66×2)=1 93.3 m2
R S 1
R 0.2193.3 48.3m2 1 0.2
__
4
2 4.572
344
C0S
__
t
4V
代入得， __ t
__
0
1
__
C0 S
__
t
4V
所以
__
t
__
0
1
__
C0 S
__
t
4V
设 Pe—为t=t时的声压， P为e0t=0 时的声压;
所以
__
P2 e
P __
2
c0 0 2
Pe0
P 0
c2 00
2 e
2 e0
__ 2
P t __ e
2
1
__
声学基本知识
声学基本知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊声学基本知识。
你想想看，声音这玩意儿多神奇啊！它就像个调皮的小精灵，在我们生活里到处蹦跶。
有时候是鸟儿清脆的叫声，让你心情一下子就愉悦起来；有时候是汽车的喇叭声，哎呀，那可真有点吵人呢！声音其实就是物体振动产生的波，然后通过空气呀、水呀这些介质传到我们耳朵里。
这就好比你扔一块石头到水里，会泛起一圈圈的涟漪，声音也是这样传播开来的。
咱平时说话的声音，就好像是我们自己制造的独特声波信号。
每个人的声音都不一样，就像每个人的指纹一样特别。
你听听，有的人声音洪亮得像敲钟，有的人声音温柔得像微风拂过。
再说说音乐吧，那简直是声音的魔法盛宴！各种乐器发出的声音交织在一起，能让你的心情跟着起起伏伏。
高音就像一只欢快的小鸟在枝头唱歌，低音呢，就像一只沉稳的大象在慢慢地踱步。
还有啊，在不同的环境里，声音的表现也不一样呢。
在空旷的山谷里，你喊一嗓子，能听到回声，那感觉可奇妙了。
在热闹的大街上，各种声音混在一起，乱糟糟的，但也充满了生活的气息。
你知道吗，声音还有很多有趣的现象呢。
比如共鸣，当一个物体的振动频率和另一个物体一致时，就会产生特别响亮的声音。
这就好像两个人特别合拍，一下子就碰撞出火花来了。
那我们怎么来衡量声音的大小呢？这就要说到分贝啦。
太响的声音可不好，会伤害我们的耳朵呢。
所以咱在听音乐、看电影的时候，可别把音量调得太大哦。
声学的世界丰富多彩，它不仅仅是科学，更是我们生活中不可或缺的一部分。
我们听音乐、听别人说话、感受大自然的声音，哪一样离得开声学呀？所以啊，让我们好好感受这个充满声音的奇妙世界吧，别辜负了这些美妙的声音带给我们的乐趣和感动！声学就是这么神奇，这么有趣，这么让人着迷！它让我们的生活变得有声有色，不是吗？。
声学中的声音的频率与音调知识点总结
声学中的声音的频率与音调知识点总结声音是我们日常生活中经常接触的一种感知，它既是一种物理现象，也是一种心理感受。
在声学中，频率和音调是两个重要的概念，它们与声音的特点和感知密切相关。
本文将对声学中声音的频率和音调进行总结和解析。
一、声音的频率概念解析频率是指声音波形中单位时间内波形的震动次数，单位为赫兹（Hz）。
在声学中，频率决定了声音的高低音调。
频率越高，声音的音调越高；频率越低，声音的音调越低。
二、频率与音调之间的关系频率和音调之间存在着紧密的关系。
根据频率的不同，人耳可以感知出不同的音调。
声音的频率范围大致可分为以下几个部分：1. 低频声音：低频声音波的频率通常在20Hz以下，这些声音通常给人一种低沉、沉闷的感觉，如暴风雨中的雷声、低吟的低音提琴等。
2. 中频声音：中频声音波的频率通常在20Hz到2kHz之间，这个频率范围是人类语言的主要频率区域，一般人的说话声音就处于这个范围。
中频声音给人一种自然、舒适的感觉。
3. 高频声音：高频声音波的频率通常在2kHz以上，这些声音通常给人一种尖锐、刺耳的感觉，如吱吱作响的老鼠叫声、高亢的小提琴高音等。
由此可见，频率决定了声音的高低音调。
不同频率的声音给人的感受也是不同的，有时候甚至会产生情绪和心理上的影响。
三、频率与音高的关系频率和音高也是密不可分的。
音高是指声音的主观感知，是人类对声音频率的主观判断。
在声学中，频率越高，音高也越高；频率越低，音高也越低。
需要注意的是，人的听觉对声音的感知是有限的。
正常人的听觉范围为20Hz到20kHz之间。
超过这个范围的声音我们是无法听到的。
不同的生物对声音的频率感知范围也不同，比如一些动物可以听到超过人类听觉范围的高频声音，这是由于它们的听觉系统的特殊构造所决定的。
四、应用举例频率和音调的知识在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些例子：1. 音乐：音乐中的不同音符对应着不同的频率，音乐家通过改变频率来演奏不同的音符，从而创造出各种高低不同的音调。