第3讲 振动及波 声波 超声波.ppt

声纹 语音是人的自然属性之一, 由于不同的人有不同的发音方式和习惯, 发音的频率也就各不相同. 因此, 运用计算机对语音作分析、处理, 利用这种声纹图中的特性差异, 就可作为个人身份的识别. 同一人说话 不同人说话 声速 声波在介质中传播的速度. 其大小因介质的性质和状态而异. 声速的数值在固体中比在液体中大, 在液体中又比在气体中大. 它的大小还随大气温度的变化而变化. 5100 20 铝 3950 0 花岗岩 5500 0 玻璃 3500 20 黄铜 5100 0 冰 1400 20 水 1270 0 氢 331 0 空气 声速m s-1 温度 ℃ 媒质 在干燥空气中,音速的经验公式是: u=331.3+(0.606c)m/s (c=摄氏气温) 声源一般包括两个组成部分：振动体和共鸣器. 如小提琴的弦是振动体，而琴身箱体能起共鸣作用把声波传到空气中去；人的声带是振动体，鼻腔和口腔等起到共鸣的作用。 声压 某一时刻, 在介质中的某处, 有声波传播时的压强 与无声波传播时的压强之差. 3.8.2 声压和声强 声压: 声压幅值(声幅): 声强 声波的强度称为声强. 在最佳音频(约1000~4000Hz)条件下, 人对声强感受范围: 3.8.3 声强级 声强级L 1 贝(B) =10 分贝(dB) I0=10-12 W?m-2 为规定的标准参考声强. 例题3-6 某工厂车间有10台机器，每台机器运转时产生的声强级为60dB。同时运转10台机器，车间的声强级为多少？再测得蚊子嗡鸣的声强级为0.10 dB，那么10只蚊子同时嗡鸣时的声强级又是多少？ 3.1　简谐运动3.3　阻尼振动 受迫振动共振 3.4　机械波3.5　平面简谐波3.8　声波3.9　超声波和超声诊断 第3章 振动无处不在——一物理量在某一定值附近往复变化 能感知的：一切发声体、心脏、眨眼睛、呼吸、 海浪起伏、地震、等等 不能感知的：晶体中原子、交流电、电磁场等等 心房室压强 + + - - 振荡电路 简谐振动是最基本、最简单的振动. 机械振动的原因: 物体所受的回复力和物体所具有的惯性. 回复力: 始终指向平衡位置的作用力. 3.1.1 弹簧振子 简谐运动表达式： 3.1 简谐运动 3.1.2 描述简谐运动的物理量 图 固有属性 和 由初始条件确定。 振幅 圆频率 初相 相位 简谐运动的三要素 3.1.3 简谐运动的速度和加速度 速度振幅 加速度振幅 结论: 投影点的运动为简谐运动. 必须是逆时针方向旋转 旋转矢量 的模即为简谐运动的振幅. 旋转矢量 的角速度?即为振动的角频率. 旋转矢量 与x轴的夹角(? t+?)，为简谐振动的相位. t =0 时， 与x 轴的夹角? 即为简谐振动的初相位. 旋转矢量 旋转一周，P点完成一次全振动. 3.1.4 简谐运动的旋转矢量表示法 周期： x 正向最大 平衡位置 负向最大 平衡位置 初相位讨论 例题 3-1 一物体沿x轴作简谐运动，平衡位置在坐标原点.已知振幅为0.12m，周期2.0s.初始时，物体的位移为0.06m，且向x轴正方向运动.求：（1）此简谐运动的表达式. （2）0.5s时物体的位移、速度和加速度. （3）物体从x = -0.06m向轴负方向运动，第一次回到平衡位置所需的时间. 3.1.5 简谐运动的能量 弹性力是保守力,作简谐运动的系统机械能守恒 O x X 例题 3-2 质量为0.10kg的物体以1.0cm的振幅作振动，最大加速度为4.0cm·s-2.求：（1）振动的周期； （2）振动系统的总能量；（3）物体在何处时，系统的动能和势能相等； （4）物体的位移等于振幅的一半时，动能与势能之比. O x x 定义: 振动系统在回复力和阻尼力共同作用下发生的减幅振动称为阻尼振动. 在物体速度较小时, 3.3 阻尼振动 受迫振动和共振 3.3.1 阻尼振动 ? 称为阻尼因子 结论: 阻尼较小时, 振动为减幅振动, 振幅随时间按指数规律迅速减少. 阻尼越大, 减幅越迅速. 振动周期大于自由振动周期. 欠阻尼情况: 阻力很小 结论: 阻尼较大时, 振动从最大位移缓慢回到平衡位置, 不作往复运动. 过阻尼情况：阻力很大 临界阻尼情况: 结论: “临界阻尼”是质点不作往复运动的一个极限. b）过阻尼 a）欠阻尼 c）临界阻尼 三种阻尼振动位移时间曲线 C b a t x o 受迫振动: 系统