电声讲义.doc

前　　言 语言、音乐、音响是人类社会重要的文化要素。随着科学技术的不断发展，记录和传播这三种信息符号的电声技术与硬件系统不断完善，电声媒体以其独有的知识信息传播功能已成为一种重要的教育媒体。 本课程通过了解与电声技术有关的声学基础知识，掌握主要电声器件、电声设备及电声系统的工作原理、结构、性能特点和使用方法，掌握一定的维护技能和电声测量的基本方法与实验技能，了解电声技术的发展动态。使学生初步具备编制电声教材及资料的能力，懂得利用电声媒体进行教学的方法。 本课程采用理论与实践相结合的原则，采用传统的讲解法与多媒体教学相结合方法、课堂教学与自学相结合的原则。加强对学生学习方法的指导，培养学生的自学能力，采用以基础理论的讲授为主，自学为辅，讲授与讨论相结合的教学方法，通过课内习题课和课内、课外一定数量的辅导与练习，提高学生的对所学知识的运用能力，达到理解、掌握、巩固所学的理论知识；提高实验课的功效，加强学生动手能力的培养；教学中，坚持“保证基础，精选内容，加强概念，面向更新，联系实际，利于自学”的原则。 各章节如下讲解： 第一章声学基础，介绍声波的基本性质，声场媒质的基本参量及物理意义。第二章人耳听觉特性，重点讲解立体声的听觉机理。第三章电声器件，讲解扬声器、传声器的主要特性，扬声器系统及分频器的作用和类型，传声器的使用方法。第四章音频信号处理技术，着重讲解降噪的原理，调音台的基本功能和使用。第五章数字音频技术，讲解音频的录制，数字音频编辑，视频文件的配音制作，电脑音乐制作技术。第六章扩声系统，讲解扩声系统的声学指标，扩声系统设备及匹配，音频总功率，扬声器系统总功率与音频总功率的配接。第七章室内音质设计与评价，着重讲解室内声场的基本特征，室内混响时间的计算方法、不同音室对混响的要求，改善室内音质的建筑声学途径。第八章电声测量，讲解常用测量仪器及设备，电声测量基本内容及方法。第九章主要声学符号与名词术语，要求学生刚接触本门课程就进行自学，教师不利用课内时间讲解。 第一章　　声学基础 1．1声波与声场 1．1．1声音与声波 声音是一种波动现象。从物理学角度看．声源振动时对周围相邻媒质产生扰动，被扰动的媒质再扰动相邻的媒质，扰动的不断传递形成声波。 振动可以使媒质有“起、伏”(疏、离)变化，这种交替变化的过程可用波形来描绘．声音的波形即声波。 自然界中大量不同类型的波可以分为两类：横波与纵波。 横波：传播振动的媒质振动方向与传播方向垂直的波称横波。在声频技术领域中，唱片的声纹、弦乐器弦的振动和无线电波等都是横波。 纵波：传播振动的媒质振动方向与传播方向平行的被称纵波。 声波是媒质振动(空气媒质)疏密交替变化与它的传播方向一致的纵波。根据声波的波面，声波可以分为平面波与球面波。设一无限大平面的刚体在其平面法线方向做简谐振动。那么所激起的声波在该法线方向传播时，波阵面为平面的声波称为平面波(一维声波)。半径大小成脉动变化的球形声源向周围空间辐射的声波，其波阵面呈球面称为球面声波。电声原理与技术研究的主要是平面声波。 1.1.2声场 存在着声波的空间称为声场。声场中具有声场媒质．正是由于具有了声场媒质，声源振动时才会引起周围媒质产生扰动，而扰动也才能通过声场媒质进行传递。 电声原理与技术所涉及的声场媒质主要是空气媒质和一些固体媒质。声场中媒质的性质主要由媒质密度p、声音在媒质中产生的声压P和质点振速y三个物理量确定。振动前媒质所处的状态为静态．三个物理量分别为ρ0、R、Ｖo。 以空气媒质为例，静态时-空气密度为ρ0．空气媒质中的“声压”为大气压，媒质质点处于静止。空气媒质一旦受到扰动(动态)，上述参量将发生变化，媒质的上述参量的变化，即形成传播的波。 1．扰动时(动态)媒质密度ρ 空气媒质在声源振动时产生扰动，空气媒质处于“压缩一疏张一压缩一疏张的变化，变化中的空气密度与静止时的空气密度相比，压缩时大于静止时的密度，疏张时小于静止时的密度。 2．声压P 根据气体状态方程，当ρρ0肪时，PPo；当ρρ0时，PP0。 3．质点振速v v是媒质质点因声波传播而引起的相对于整个媒质的振动速度，该速度是有效质点速度(即方均根值)。当媒质质点的运动方向与波的传播方向同向时，质点的振速规定为正，反之则为负。 1.1.3平面声波的主要性质 1．频率和波长 声波是由声源的机械振动形成的，该机械振动是简谐的，其位移为时间的函数。 Ｘ=Ｘm cos(ωt+α) (1·1) 式中，Ｘm表示振动位移的幅值；ω表示声源振动的圆频率；α表示初位相。因声源振动而振动的空气媒质质点其振动圆频率也是ω。媒质中所有受到扰动的质点都以圆频率各自的平衡位置附近振动，ω又称为声波的波动圆频率。 f是声源的振动频率，单位为赫兹(Hz)。 波长：任何两个振动位