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第四章 声波 声波:频率在20Hz到20kHz的、能引起人耳对声音感 觉的机械波。 次声波： 又称亚声波，频率低于20Hz的机械波。 超声波：频率高于20kHz的机械波。 ;一、声压 声波在介质中传播时，某一时刻介质中点处的压强与该点平衡态时压强ＰＯ的差值定义为该点的声压( 单位：N/m2)，即;;二、声特性阻抗 在声学中，声介质的力学特征是用声压和介质振动速度之比来表示，叫声特性阻抗。其数学定义为;三、声强 声波的平均强度简称声强，即声波的能流密度。声强的表达式为;在声波传播过程中，当遇到两种声特性阻抗不同的介质界面时会发生反射和折射，且声特性阻抗差值越大，反射声波的强度越大，透射波强度越弱。 当声波垂直入射介质界面时，即反射系数ar和透射系数at分别为 ;第二节 声强级和响度级 一、声强级;声强级　 ：声学中通常规定声强 作为声强的基准量，而声强I与基准量I0之比的常用对数称声强I的声强级，单位为贝尔，记作B，即 ;例题4-1 1台收音机打开时，在某点产生的声强级为45 dB，当10台收音机同时打开并发出同样响的声音时，在该处测得的声强级是多少？再如测得某点1只蚊子嗡鸣的声强级为0.1 dB，同样条件的10只蚊子嗡鸣的声强级又是多少？ ;二、响度级 响度：人耳主观感觉到的声音响亮程度，取决于声音的强度和频率 。 在人的听觉区域内，频率相同时，感觉到的声音响度将随声强的增加而增加；声强相同波，响度又会随声波频率而变化。 为了定量比较声音的响度，人们把响度也分成若干个等级，并称这些等级为响度级，其单位为方(phon)，并规定1000 Hz纯音的响度级在数值上等于它的声强级。 ;第三节　　多普勒效应;多普勒效应;1．声源和观察者相对于介质静止;;3、观察者静止，声源以速度相对介质运动 ;若声源以速度　离开观察者，相邻波阵面之间的距离为 即波长被拉长了，观察者接收的频率将减小为：;１、求解问题时，取考察时刻观察者与声源之间静止的介质某点为参考点 。若观察者向着参考点运动，　取正值，反之为负值；若声源向着参考点运动，　取负值，反之为正值。 　;例题4-2 以速度vo沿垂直于墙E方向运???的声源B，位于静止观察者A与墙之间，声源频率 Hz。A所接收到的拍频 Hz，设空气中声速u =340 。求声源B的运动速度vo =？ ; 是相当于声源向着墙运动时，墙所接收的声波频率。因为声波被静止的墙反射，其频率不发生改变，故频率 为 ;第四节 超声波及其医学上的应用 超声波频率介于 产生超声波必要条件：高频声源和传播介质 医学超声成像是借助超声反射或散射回波运载的生物信息产生图像。 超声回波信息主要利用： (1)大界面造成的反射波， (2)小粒子引起的散射波， (3)生物组织对声能吸收导致的回波幅值衰减。。;一、超声波的特性;在远场区，超声波开始发散，其半扩散角θ大小可由远场角度公式表示，即 超声振动频率愈高，声束半径a愈大，则L越长，θ角越小，超声波直线性质量越高，方向性越好。 ;（3）对液体和固体的穿透力强 超声波在介质中传播时，其强度衰减与声特性阻抗呈负相关，与频率呈正相关，所以超声束在液体和固体中的衰减要比在气体中小得多。;2、超声波与物质作用的特性 （1） 热作用　 超声波在介质中传播时，一部分能量被介质吸收转化成热能，从而使介质温度升高的现象称为热作用或热效应。 （2） 机械作用　 超声波在人体中传播时形成的高频振动和压力将产生极大的剪切力，从而破坏组织和细胞的力学结构，此作用被称为超声波的机械作用。 ;（3） 超声空化作用　 超声波以纵波形式传播时，其声压的周期变化将引起组织密度在很小空间内大幅度的改变，相对于声密介，声疏区相当于一个空洞，且在作高频周期变化。充有气体或水蒸汽的空腔在超声场作用下发生振荡的各种现象定义为声空化。声空化可分为稳态空化和瞬态空化。 超声生物效应十分复杂，它取决于如声强、辐射时间、声场时间和空间结构、组织类型与生理状态以及温度、压力等外部条件。按生物组织类型大体可影响：①神经组织和中枢神经系统；②骨骼系统；③甲状腺；④肝、脾和肾；⑤肌肉和其它软组织；⑥眼睛；⑦组织再生；⑧细胞和分子水平；⑨有关DNA和遗传变异等。 ; ;三、超声波成像的基本原理 超声诊断学依据：脉冲回波检测技术，其为检测超声波在传播路线上遇到不同介质界面的反射信号，并对其放大、处理和显示。 声成像系统主要组成部分： ① 信号源；② 换能器；③ 信号处理部分；④ 显示和记录部分。 常用超声诊断仪器 ： 1、A型超声 最早出现的超声诊断仪，它属于幅度调制，即回波脉冲大小决定显示器中脉冲的幅度