声学知识问答.docVIP

什么是声音？ 声音是由物体的振动所造成的，经由弹性介质(Elastic Medium)以声波(Sound Wave)的方式将能量传送出去。介质可以是液体、气体、或固体物质，声音在真空中因缺乏介质故无法传播出去。一般来说，波有两种形式，即横波与纵波两种。横波指物体振动方向与波前进方向互相垂直，又称剪力波。纵波指物体振动方向与波前进方向平行，又叫压力波或疏密波。 声音是怎样产生的？ 机器运转会发出声音，若用手去摸机器的壳体多便会感到壳体在振动。若切断电源，壳体在停止振动的同时，声音也会消失，这说明物体的振动产生了声音。通常，振动发声的物体被称为声源。声源可以为固体，如各种机器；也可以是液体与气体，如流水声是液体振动的结果，风声是气体振动的结果。并非所有物体的振动都能为人耳听见，只有振动频率在20-20000Hz的范围内产生的声音，人耳才能听到。这一频率范围的振动称为声振动，声振动属于机械振动。物体振动所传出的能量，只有通过介质传到接收器(如人等)，显示出来的才是声音。因而声音的形成是由振动的发生、振动的传播这两个环节组成的。没有振动就没有声音，同样，没有介质来传播振动，也就没有声音。作为传播声音的中间介质，必须是具有惯性和弹性的物质，因为只有介质本声有惯性和弹性，才能不断地传递声源的振动。空气正是这样一种介质，人耳平时听到的声音大部分也是通过空气传播的。传播声音的介质可以是气体，也可以是液体与固体。在空气中传播的声音称做空气声，在水中传播的声音称做水声，在固体中传播的声音称做固体声(或结构声)。声音在介质中传播时，介质的质点本身并不随声音一起传递过去，是质点在其平衡位置附近来回地振动，传播出去的是物质运动的能量，而不是物质本身。声音的实质是物质的一种运动形式，这种运动形式称做波动。因此，声音又称做声波。声波是种交变的压力波，属于机械波。 描述声波的基本物理量有哪些？它们是怎样定义的？ (1)波长：振动经过一个周期，声波传播的距离称为波长，记作λ, 单位为米(m)。 (2)频率：一秒钟介质质点振动的次数称做声波的频率，记作 f，单位为赫兹(Hz)。人耳能听到的声音其频率一般在20 Hz 至20000 Hz之间。这个范围内的声音称为可听声，高于20000Hz的声音称为超声，低于20 Hz的声音称为次声。蝙蝠、狗等动物可以听到超声，老鼠等动物可以听到次声。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐。反之显得低沉。通常将频率低于300Hz的声音称做低频声；300-1000Hz的声音称做中频声，1000Hz以上的声音称做高频声。 (3)声速：声波在介质中传播的速度称为声速，记作v ，单位为米／秒(m／s)。波长、频率和声速是描述声波的三个基本物理量，其相互关系为λ = v/f。声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。同一温度下，不同介质中声速不同。在20时，空气中声速约为340 m/s，空气的温度每升高1，声速约增加0.607 m/s。 (4)声场：介质中有声波存在的区域称做声场。在均匀且各向同性的介质中，边界影响可以不计的声场称做自由声场。 (5)波前(波阵面)：某一时刻声波波动所到达的各点所连成的曲面，称为波前或波阵面。一般按波前的形状将声波划分为平面波、柱面波与球面波。 1.怎样测量振动？ 答： 物体的振动是相对于物体某一参考状态下的振荡。在振动中有三个物理量：位移s、速度υ和加速度α。在现代振动测量中，除某些特定情况采用光学测量外，一般用电测的方法，将振动运动转变为电学（或其他物理量）信号的装置称为振动传感器。根据被测振动运动是位移、速度还是加速度，可以将振动传感器分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器。由于位移和速度分别可由速度和加速度积分所得，因而速度传感器还可以用于测量位移，加速度传感器也可用来测量速度和位移。实验室中常用加速度计测量物体的振动。加速度计是一种压电换能器，它能把振动或冲击的加速度转换成与之成正比的电压（或电荷），其简单结构如图所示。 2.实际中的质点振动系统结构复杂，形态多样，对各种振动系统的研究有何规律？ 答： 所谓质点振动系统都离不开质量、弹性物体，如果存在阻尼，还要将阻尼考虑在内。实际中的质点振动系统都可等效成如右图所示的情形： （ 1 ）不受外力时 : （ 2 ）受外力时： 3.怎样列出振动方程？ 答： 选取合适的坐标，对分析对象进行受力分析；根据牛顿第二定律，列出振动方程；如果分析对象不止一个，则分别对它们选取坐标，再进行分析。 举例一：拾振分析 （1）以质量块M 静止状态为坐标原点，选取向下正方向x； （2）取地基向下振动方向为正方向y； （3）假设M有向下的小位移，进行受力分析； （4）列振动方程： 举例二：动力吸振器