第1讲 电声技术基础.doc

第1章 电声技术基础 1.1声波 物体的振动（即声源）引起空气分子相应的振动，传入人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。 声音就是通过中间媒质传播，能被人耳感觉的振动，通常叫做声波。 传声媒介：空气、液体、固体等。 声波传播的空间称为声场。 由于空气质点的振动方向与波的传播方向相同，故属于纵波传播。 一、声波的特性 声速: 声波的传播速度称为声速。声速取决于媒质的弹性和密度。声音在空气中的速度是随温度的升高而增加的。空气中的声速（米/秒）在温度T 时为： V=331.6+0.6t(M/S) t为20度时，V=340M/S为声速的一般取值。 声波在水中的传播速度为1485M/S,在钢材中的传播速度为5000M/S (注意：声波是机械波，与音频电磁波的区别) 声振动一个周期传播的距离(在波的传播方向上，两震动相位相同又相邻的媒质质点间的距离)叫做波长,用(表示为： (=V/f（M） 二、声波的度量 1、声压、声压级 声压：声波在空气传播过程中，引起空气质点振动，使空气发生疏密变化，导致空气压强变化叫声压。用P表示，单位是:帕（1Pa＝N/㎡)和微巴（1μba＝dyn/c㎡）。 1Pa＝ 10μba, 1个大气压＝105 帕（空气分子本身固有的不规则运动及相互排斥会形成一个静态的压力） 声压（振动的空气分子对它通过的截面产生额外的压力）比大气压要小很多，一般人们谈话的声压约为2×10-2 Pa～7×10-2 Pa 听阈声压: 刚能听到的声音的声压值为2×10-5Pa。 痛阈声压: 感到疼痛的声音的声压值为20Pa。 任意周期性声波可分解为一系列简谐振动，其物理量按正弦或余弦规律变化为： A(t)=Amsin(ωt+θ) Am为振幅、ω为角频率、θ为初相位 声波的相位用于描述简谐振动在某一瞬间的状态。 人耳感受振动的频率范围是有限的，声波的一般范围： 20HZ～20000HZ 低于20HZ的振动称为次声波 高于20000HZ的振动称为超声波 声压级常用Lp表示，定义为： 式中：Lp——声压级，dB； p——声压，Pa； p0——基准声压。 在空气中规定:p0为2×10－5Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。 各种环境的声压和声压级 2、声功率 单位时间内通过垂直于声传播方向，面积为S的截面的平均声能量称为平均声能量流或平均声功率。 单位为瓦（W） 式中：e为声能密度 c0为声速 s为截面积 声功率级： Lw=10lgW/Wr （dB） 式中Wr=10-12 W，称为基准声功率。 声能量密度e  是指声场中单位体积内的声能量，单位：J/m3。声能量密度的平均值： 3、声强 通过垂直于声传播方向单位面积上的平均声功率（或平均声能量流）称为声强。 I＝W/S 单位为：W/㎡ 声强级： （dB） 式中I0＝1×10－12 W/㎡ 为闻阈声强值 声强与声压关系： 三、声音的传播特性 声波作为机械波的一种，具有波在传播中的一切特性， 在传播过程中会产生衰减，反射，透射和衍射等现象。 1、声波的衰减 声波在媒质传播过程中，声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减。 主要原因：由于空气的粘滞性和热传导使声能变为热能而损耗。 声波的频率愈高，空气的吸收也愈大，声波的频率愈低，空气的吸收也愈小。因此高频声波比低频声波衰减得快. 除了空气能吸收声波外，有一些材料如玻璃棉、毛毡、泡沫、塑料等称为吸收材料。 2、声波的反射和透射 声能被障碍物反射回来，就是声反射，另一部分透入障碍物内部并被吸收，余下的能量就会透过障碍物并在另一面传播这叫透射。 反射、吸收、透射声能的大小与障碍物的性质有关。 声阻抗 z = ρc