声学基础教学ppt课件

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2-3平面声波在流体介质中传播的基本性质10波阵面：声场中具有相同振动状态各点构成的空间曲面。20平面声波是指波阵面为平面的声波。30平面声波是一种函数形式最简单的声波，是一种理想的波场。工程实际情况下的实现：①辐射器的瑞利距离附近②辐射器辐射声场的远场的局部③刚性壁声管中0阶简正波的波场…… 2-3-1平面行波场的一般特点设波阵面为平行y-0-z面的平面，亦声场函数与y、z空间变量无关，则波动方程简化为：此为达朗贝尔方程，其解为：（数理方程课中内容）其中，为二次可微函数。 分析：取其中的一个解声压：时空综量确定波场的振动状态，t时刻具有相同振动状态的空间函数为：常数a不同,表示不同的波阵面;是彼此平行的垂直x轴的平面。同一波阵面（常数a不变），随时间t增加，x增加；表明，随时间t增加，波阵面向x正方向移动——波动的传播，是正向传播的平面行波。波阵面移动的速度为何？ 波阵面移动的速度，也即波的传播速度：[结论1]平面行波(简称平面波)的波阵面传播速度是常数c0；声压函数在传播过程中时间波形（信号）不变，波形（信号）传播的速度也是常数c0。关于常数c0 关于常数c0：它为介质某种热力学过程的波速(等熵波速或等温波速或多方过程波速)；取介质哪种热力学过程的波速,决定于声压作用下介质质团的实际热力学过程。例如：空气中，音频范围内，声波的热力学过程是等熵绝热过程；因此，常数c0，为空气的等熵波速：空气中，次音频范围内，声波的热力学过程是等温过程；因此，常数c0，应为空气的等温波速：一般，声波的热力学过程是等熵绝热过程。 据运动方程（尤拉方程）：得：[结论2]平面波行波场的质点振速函数等于声压函数除以介质的特性阻抗。定义：介质的特性阻抗，介质的质量密度与介质波速之积，称为介质的特性阻抗。记，介质的特性阻抗是介质的固有参数，反映了介质的声学性质。 2-3-2谐和律振动的平面波：（稳态波场）10方程和边条件及解：可解出：其中： 对于谐合平面行波场，定义：为波数；是波传播单位距离，落后的相位角。它与时间上的角频率ω对应,是波的空间角频率。为波长；是波在一个周期传播的距离。它与时间上的周期T对应（是波的空间周期）。有，波长与波数的关系：为谐合函数的幅值（振幅）。 谐合波场等相位面：振动相位相同的空间点构成的曲面，称作谐合波场的等相位面。谐合平面行波场的相位函数为：的等相位面为：谐合波场的某一声学量的等相位面传播速度，称作该声学量的相速度。记cp 因为，谐合平面行波场声压函数：所以，谐合平面行波场的的声压相速度，为： 对于谐合平面行波场，其复声压为：谐合波场的复数表示：如果谐合波场声压：则，称复函数为谐合波场声压的复声压。据尤拉公式，复质点振速为：上式中， 不同时刻，声压和振速的空间分布（t1