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与听力学有关的声学知识 解放军总医院耳鼻咽喉科研究所 李 兴 启 听力学是一门边缘学科 所谓边缘科学，即是说是由许多门学科互相渗透的一门学科，比方说要研究听力学的问题，首先涉及到的是听觉系统的组织结构的问题（即组织学），如众所周知的行波学说（感音学说）就与耳蜗的结构（从底→顶）分不开，耳蜗的结构是这学说的重要论据 其次是生理学，即听觉生理（包括中耳的传音机理、内耳的感音机理及生物电信息的传递机理及中枢的综合分析等生理过程，而实际上这些研究都与声学分不开，所以是生理声学的研究，例如：中耳传音中有声导抗的研究问题，内耳的感音机制涉及声学的频率特性，能量转换等问题，包括ERA，更是集中的反映。生理声学作为声学领域一个重要分支（研究听觉的科学） 第三是心理声学，如：主观的纯音测听，阈上功能测试（SISI试验、ABLB试验），言语测听（言语识别率），都涉及到心理学的问题，（心理物理学的分支），即所谓的响度，音调等感觉都是人们对各种声学特性的主观感觉 电声学（即指电子声学仪器的研究），听力计、导抗计、ERA等都有电子学和声学的问题，即通过电子学技术手段，产生各种不同声学特性的声波，如传声器、扬声器、耳机，还有语言声学、音乐声学 当然需要基本的一些电子学知识 但，听力学（组织学、生理声学、心理声学、电声学、临床诊断学问题）都有声学问题 所以只要掌握基本的一些声学知识，就不难入门 实际上英文Acoustic一词缘于希腊字母，本意就有声学的和听觉的两重意思，我们在讲到声音的概念时就必然联系到听，而讲听时，也必须有声的问题。可以想像：一个聋子（全聋）无听力，怎么会感到有声呢，反之，在真空中无声波传播，听力再好，您会听到什么声呢？所以在权威的声学书中，都要讲一些听力学问题，而在讲听力学书里，也必然论述到一些声学基本概念 声 学 定 义 研究声波的发生、传播、接收和效应的科学 物理声学：用波动观点，研究声学问题的科学 振荡、振动 一个物理量在观察时间内不停地经过最大值和最小值而变化总称为振荡 振动是指物理量代表一个机械系统运动参量时的振荡（而振荡是一般术语，振动只用于机械系统，包括声学系统） 要点 声音是一种振动（扰动源引起周围质点在平衡位置上的振动），空气中80%氮气，还有水蒸汽，氢，氧…… 波动形式——声音（波），即振动在介质内的传播，形成声波（“麦浪”之例） 声波定义：某一扰动源扰动时使周围媒质质点产生振动，并向四周传播的过程，即形成声波 质 点 速 度 媒质中甚小于波长而甚大于分子尺度的质点，因形成声波时，而引起的相对于整个媒质的振动速度 一般使用时，质点速度是指有效质点速度（即均方根值）的简称，其次还有瞬时质点速度、平均质点速度、最大质点速度、峰值质点速度，使用时必须说明 横波 媒质中质点都垂直于传播方向而运动的波 纵波 媒质中质点沿传播方向运动的波 平面波 波阵面为与传播方向垂直的平行平面的波 球面波 波阵面为同心球面的波，在空气中传播的声波为球面波 次声 —— 可闻声 —— 超声 10-4－20Hz 20－ 20kHz ≥20kHz－0.5京赫(109) 可闻声的最小声质点振动位移：1A=10-9厘米 声压：0.0002达因/cm2即20 μPa 特超声：0.5京赫(109)－1012垓赫 频率再高就成为分子的热运动 声波的传播特性（基本现象） 外耳道长 2.5 cm，对波长为其4倍（10cm）的3440Hz产生共振，增益10dB 声波——是一种压力波（因为，既然是质点在运动，根据力学原理，在传播过程中做了功，即具有一定的能量，或者叫具有一定的压力） 声波的传递过程实际上是压力波的传递过程，（如：打枪、放炮、二梯脚、敲锣打鼓等……可以把人的鼓膜震破……） 既然声是一种波动（介质里的传播过程），那么和电磁波一样具有如下的参数： 频率 次数/秒（f） 周期 T=1/f (ms) 声速 空气 340 m/s 水 1450 m/s 海水 1531 m/s 象牙（乳突） 3013 m/s 波长 ?=c/f (c—声速） 相位 实际上是时相，相位差，即时间差 基频 振动系统中的最低固有频率 声波的干涉与衍射 干涉：几个振动的迭加将产生干涉，由于干涉现象，声场中可产生驻波或定波（频率相同或相近的声波相加时所得的现象） 衍射：声波绕过障碍物而使传播方向改变的现象，波长对障碍物大小的比值越大，衍射也越大，如果障碍物的尺寸远大于波长，虽然还有衍射，但在障碍物背后的边缘附近将形成一个没有声波的区域（声影区） 声波的反射和折射 当声波自一种媒质入射到另一种媒质时，若它们的特性阻抗不同，就产生反射