文档介绍：电声学基础知识
(参考资料之一)
《音频声学简介》(5页)
《电声学名词及物理意义》(4页)
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南京电声技术中心
《音频声学简介》
§1 声波的概念
所谓声波,实质上就是振动在介质(如空气、水等)中的传播。我们研究在一根无限长均匀管的一端,安装一个平面活塞,此活塞在一个周期力的作用下来回运动的情况。(图1-1)
f
当活塞来回运动时,将带动管中紧贴活塞的空气层质点产生运动。当活塞向右运动时,使空气层质点产生压缩,空气层的密度增加,压强增大,使空气层处于“稠密”状态;活塞向左运动时,则空气层质点膨胀,空气层的密度将减小,压强亦将减小,使空气层处于“稀疏”状态。活塞不断地来回运动,将使空气层交替地产生疏密的变化。由于空气分子之间的相互作用,这种交替的疏密状态,将由近及远地沿管子向右传播。这种疏密状态的传播,就形成了声波。
§2 描述声波的物理量
一、声压
大气静止时的压强即为大气压强。当有声波存在时,局部空气产生稠密或稀疏。在稠密的地方,压强将增加,在稀疏的地方压强将减小;这样,就在原有的大气压上又附加了一个压强的起伏。这个压强的起伏是由于声波的作用而引起的,所以称它为声压;用表示。声压的大小与物体(如前述的活塞)的振动状态有关;物体振动的振幅愈大、则压强的起伏也愈大,声压也就愈大。然而,声压与大气压强相比,是及其微弱的。
存在声压的空间,称为声场。声场中某一瞬时的声压值,称为瞬时声压。在一定的时间间隔中最大的瞬时声压值,称为峰值声压。如果,声压随时间的变化是按简谐规律的,则峰值声压就是声压的振幅。瞬时声压对时间取方均根值,即
〔1〕
称为声压的有效值或有效声压。T为取平均的时间间隔。它可以是一个周期或比周期大得多的时间间隔。一般我们用电子仪器所测得的声压值,就是声压的有效值;而人们****惯上所指的声压值,也是声压的有效值。
声压的大小,表示了声波的强弱。目前国际上采用帕()作为声压的单位。以往也用微巴作为单位,它们的换算关系为;
1帕=1牛顿/米² (制)
1微巴=1达因/厘米² 制)
1微巴=
1大气压= (常温下)
为了对声压的大小数值,有一个感性的了解,在表一中列出了几种声源所发出的声音的声压的大小。
表一
声源名称
声压()
声压级(dB)
正常人耳能听到的最弱声音
0
郊区静夜
20
耳语
40
相隔1米处讲话
60
高声讲话
80
织布车间
2
100
柴油机
20
120
喷气机起飞
200
140
导弹发射
2000
160
核爆炸
20000
180
由表1可知,自然界可能出现的各种声源中,其声压的大小是十分悬殊的,大小之间可以相差上亿倍。
二、频率
声源(如上述的活塞)每秒振动的次数称为声波的频率,并用字母f表示,其单位为赫兹(Hz)1/秒。虽然在自然界中能产生单频率的声源很少,大多数声源的振动是一个很复杂的过程,产生的大多为复合音。但是,我们可以用频谱分析的方法,把一个复合音分解为一系列幅值不同的单频声的组合。因此研究单频声具有基础性的意义,而频率则是描述单频声的一个重要物理量。
频率的倒数则称为周期。单位为秒。
人耳能听得见的声波的