电声学基础纲要.ppt

电声学基础 绪 论 什么是声学？ 产生——传播——接收——效应。 研究范围 人类对声学现象的研究 我国，11世纪，沈括 西方，17世纪，索沃提出acoustique的名称。如今， acoustics代表声学，音质。 人们观察声学现象，研究其规律，几乎是从史前时期开始的。 近代声学 伽利略（1564～1642）开创 1638年，“有关两种科学的对话” 林赛（R. Bruce Lindsay）在“声学的故事”中提到科学家79人 19世纪末，瑞利《声之理论》二卷（1000页） 20世纪开始，赛宾，建筑声学 1936年，莫尔斯《振动和声》一书，反映了声学基础理论的发展 古人的声学研究理论成果 关于声的知识和分类 “音”（即乐音） “乐” “噪”，“群呼烦扰也” “响”，“响之应声” 乐律 在《管子》中首先出现，理论是“三分损益法”。 十二律是十二个标准音调，实际上基本的标准音调只有一个，即黄钟，《史记》：“黄钟（管）长八寸一分”，或提：长九寸。 三分损益十二律 欧洲乐律起源：毕达哥拉斯（Pythagoras），公元前六世纪 1584年，明代王子朱载堉完成《律学新说》，详细提出十二平均律理论 荷兰人斯蒂文（Simon Stevin）， 共振、回声、混响 “应” “鼓宫宫动，鼓角角动，音律同矣” 11世纪，沈括，“共振指示器” 波动论 亚里士多德（Aristotle，公元前384～322年） 高度、强度、品质 空气运动的速度、被激动的空气量、发声器官的构造 频率 伽利略(Galileo Galilei)，单摆及弦的研究 声速 法国的梅尔新，加桑地 1687年，牛顿，《自然哲学的数学原理》 1816年，法国数学家拉普拉斯 电声学 20世纪20年代，电子管 1920年，美国肯尼迪（A. E. Kennedy）把类比概念和方法引入电声系统和机械振动系统 电声学这门科学主要是研究电能和声能彼此转变的问题。各种换能器的构造和理论，录音和放音的各种方法，都是属于“电声学”的范畴。 电声学与其他声学部门的关系 电声学和建筑声学、生理声学、超声学、水声学都有很密切的关系。 第一章 振动和声波的特性 1-1 振动与声波 1-1-1 振动 什么是振动？P6 振动的特性 1-1-2 声波 几个基本概念： 声波 声源 媒质 声场 声音 声线 声波——物体的振动引起周围媒质质点由近及远的波动 声源——发声的物体，即引起声波的物体 媒质——传播声波的物质 声场——声波传播时所涉及的空间 声音——声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受 声线——声波传播时所沿的方向 结论 声波的产生应具备两个基本条件：物体的振动，传播振动的媒质 声波是一种机械波，媒质 传播的只是能量 气体中的声波是纵波，即疏密波 声波具有一般波动现象所共有的特征：反射、折射、衍射、干涉等 声波的反射 声波的全反射 声波的折射 波的衍射：惠更斯定律 干涉与拍频 当一列有明显波长和振幅的正弦声波由左向右传播时，遇到另一列具有同样波长和振幅，却由右向左传播的声波，此时在任何一点观察所产生的效果，都要依据在不同时间两列波叠加的情况而定。 “同相”（in phase），相长干涉（constructive interference） “倒相”（out of phase），相消干涉（destructive interference） “拍频”（beating）。 多普勒效应 当声源和听者彼此相对运动时，会感到某一频率确定的声音的音调发生变化，这种现象称为多普勒效应。频率的变化量称为多普勒频移。 声波的一些基本参数 波长 波数——即沿着声波传播方向上单位长度内的相位变化 声速——声波在媒质中每秒内传播的距离称为声速，用C表示，单位为m/s。 空气中的声速等于 当温度为15°C时，声波在空气、水、钢、玻璃中的声速分别为340m/s，1450m/s，5100m/s，6000m/s 速度随着媒质密度增大而增加。 声音的传播速度与媒质的密度、弹性和温度（变化1度，变化0.6m/s）有关，与声波的频率、强度和空气湿度无关。 声速比光速慢得多，这对方位感的辨别起到了很重要的作用。 必须把声速和振速严格区分开来 预习： 声波的基本参量有哪些？各自的含义是什么？ 平面波和球面波有哪些区别？ 1-2 声波的基本参量与波动方程 三个基本参量： 媒质密度、媒质质点振动速度、声压，它们都是位置与时间的函数 媒质密度 ρ=ρ（x,y,z,t） 在没有声波时，媒质密度称为静态密度ρ0， ρ是指该处媒质密度的瞬时值。 媒质质点振动速度 v 它是一个向量，反映微观质点振动，单位m/s 声压 P P=P（瞬态）－ P0（静态） 是标量，单位Pa 三个声波方程式 声振动作为一个宏观