文档介绍：声学基本知识
人们在日常生活中离不开声音。没有声音,人类社会的交流就不可想象。这些声音包括人们需要的、想听的,如优美动听的音乐、相互交流的言谈;也包括人们不想听的“噪声”。在声音的海洋中,人们是如何识别声音的呢?声音有三个要素:音量的大小、音调的高低、音色的于湿,它们都与声音的物理特性密切相关。这就要从声音的物理特性来了解。
声波的传输及其特性
声音是空气分子的振动。物体的振动引起空气分子相应的振动,传人人耳导致鼓膜振动,通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。
一、声波的特性
、频率、波长和声速
周期:声源完成一次振动所需要的时间称为周期,记作T,计量单位为:秒(s)。
频率:声源在1秒钟内振动的次数,记作f,计量单位为: 赫兹(Hz)。它是周期的倒数,即:f=l/T。
波长:沿声波传播方向,振动1个周期所传播的距离,或在波形上相位相同的相邻两点间距离,记为λ,单位为m。
声速:声波每秒在介质中传播的距离,记作c,单位m/s。声速约为340m/s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是:c=λ*f
频率在20Hz~20kHz之间为声波人耳可以感觉的,称为可听声,简称声音;频率大于20kHz称为超声波;频率小于20Hz称为次声波。超声波和次声波人耳是听不到的,地震波和海啸都是次声波。有些动物的耳朵比人类要灵敏得多,如蝙蝠就能“听到”超声波。
频带也称为“频段”,在扩声系统中,一般将介于次声和超声之间的可闻声频率划分为若干个区段,称为“频带”或“频段”。
、声强和声压
声功率:声功率即声源总声功率,指单位时间内声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量,记作w,单位为w。
声强:在垂直于声波传播方向上,单位时间内通过单位面积的平均声能,称为声强,用I表示,单位为W/m2。人耳可听的声强变化范围为10—12~102W/m2。
声压:声压是由于声波的存在而引起的压力增值,介质中的压力与静压之差称为声压,用P表示,单位为Pa。1Pa=1N/m2。
、声功率级、声强级和声压级
人们日常生活中的声音,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同时由于声强与声压的变化近似地与人耳感觉变化的对数值成正比,人们便在扩声系统中引入了“级”的概念。用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。
N=10lg(A1/A0)分贝,符号为“dB”,它是无量纲的。
(1)声功率级
声功率以“级”表示便是声功率级,记作Lw,单位为dB。
Lw=l0lg(W/W。)
式中:L。——声功率级(dB);W——声功率(w);W。——参考声功率,为10-12W。
(2)声强级
声强以“级”表示便是声强级,记作L I,单位为dB。
LI=l0lg(I/I0)。
式中:LI——声强级(dB);I 声强(W/m2);I0——参考声强,为10-12W/m2。
(3)声压级
声压级指实际声压和基准声压之比的20倍对数值,单位是dB。
LP=20lgP/P。
式中:L,——声压级(dB);P——某点声压;P。——基准声压,以2×10-5N/m2为参
考值