第九讲--声学基础ppt课件.ppt

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1、汽车振动与噪声控制山东交通学院徐传燕2第二章声学理论基础2.1波动方程与声的基本性质2.2声传播及结构声辐射2.3声阻抗、声强及声功率2.4噪声及其控制技术21895年，新建成的哈佛大学弗格艺术博物馆（FoggArtMuseum），讲演厅却因无法听闻的音响效果而不能使用，“这座建筑跟院子里的其他任何讲演厅一样不能让人满意，消除这些障碍是研究生们的义务!”于是，哈佛大学校长埃利奥特（CharlesW.Eliot，1834—1926年）向物理学系求助，27岁的助教W.C.塞宾受命。声学研究发展简介-塞宾塞宾与两位实验室助理选取桑德尔斯剧院（声效极佳）、杰弗逊大厅讲演室（声效一般）、弗格讲演厅

2、（声效极差）为真实的物理模型，把杰弗逊大厅地下室装备成混响测试室，并借用桑德尔斯剧院数百个软椅垫，每天午夜后进行实验。用管风琴作为声源，在房间中产生大约512赫兹的中频段声音，然后将声源切断，再测量声音从刚刚切断到衰减至听不到所花的时间，仪器仅为秒表和试验者的耳朵。1898年,塞宾,得出了著名的塞宾混响公式即房间的吸声量乘以RT常数。指出了吸声对于房间混响具有决定性的作用。奠定了厅堂声学乃至整个建筑声学的基础。其后他担任了波士顿音乐厅的声学顾问。这座音乐厅,是第一座经过科学计算设计而成的音乐厅。1911年,他为Jons2Manville公司咨询,建议他们开发一种声学石膏。1910年到19

3、15年,他与Gustavino公司合作,先是开发了一种多孔的陶制品,后来是一种多孔的砖,用于圣托马斯教堂、河畔教堂。声学艺术穿孔石膏板玻璃纤维加强石膏板2.1波动方程与声的基本性质2.1.1声波基本概念2.1.2理想介质中的声场波动方程2.1.3声波与声源1.声波基本概念何为声波？媒质质点的机械振动由近及远的传播称为声振动的传播或声波。声波实际是声场在空间内媒质的状态量随时间的扰动量变化和传递，如果这种变化是时间的谐波函数形式，则称为简谐声波产生声波的两个必要条件：振动、媒质；空气中声波的传播方向与质点振动方向是一致的，属于纵波；声场（soundfield）：声音传播经过的媒质空间或声波

4、所到达的空间或存在声压的空间。声压与声压级a.瞬时声压：某一瞬间的声压。b.平均声压对于纯音，平均值为0静态压强c.有效声压：在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求均方根值即得有效声压用电子仪表测量得到的通常是有效声压,人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压.声压单位：Pa（帕）人耳对1kHz声音的可听阈约为：理想流体媒质的三个基本方程如何认知声波的特性？运动方程（牛顿第二定律）连续性方程（质量守恒定律）物态方程（热力学基本定律）推导波动方程作的假设:媒质为理想流体，不存在粘性，无能量耗损。媒质初速度为零，均匀分布，故静态压强、密度为零。整个过程绝热。声波为小振幅声波。基本定律动量守恒定律（牛

5、顿第二定律，运动方程）质量守恒定律（连续性方程）热力学基本定律（物态方程）声场的特征可以通过媒质中的声压、质点的速度以及密度来描述，随空间的位置以及时间而变化。P(x,t)，u(x,t)，ρ(x,t)声波方程（描述声音产波的规律）即描述声场时间、空间变化规律和相互联系。运动方程（牛顿第二定律）P0+PP0+P+dPxx+dxF1F2S取一体积单元，在x方向位置从x到x+dx，横截面积为S。P0+PP0+P+dPxx+dxF1F2S体积单元左侧受力：F1＝(P0+P)S体积单元右侧受力：F2＝(P0+P+dP)S声压的变化量：合力：注：P(x,t)根据牛顿第二定律：即：运动方程物态方程对于

6、绝热过程，压强仅是密度的函数：物态方程c为声波在媒质中传播速度声波方程的推导(P70)运动方程：连续性方程：物态方程：波动方程一维三维波振面：声传播过程中，由运动状态在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。根据波振面的形状声波分为：平面声波、球面声波和柱面声波。类型波阵面声线声源类型相关方程平面声波垂直于传播方向的平面相互平行的直线平面声源球面声波以任何值为半径的球面由点声源发出的半径线点声源柱面声波同轴圆柱面线声源发出的半径线线声源第2章声学理论基础2.1波动方程与声的基本性质2.2声传播及结构声辐射2.3声阻抗、声强及声功率2.4噪声及其控制技术1）垂直入射声波的反射和透射①>>：声波从

7、软媒质进入硬媒质，产生全反射。如声音从空气到水。②<<：声波从硬媒质进入软媒质，产生全反射。速度同向，两倍；声压反向。反射速度相同，反向；反射声压同向，两倍。如声音从水到空气。2）斜入射声波的反射和透射Snell定律：<=90°第2章声学理论基础2.1波动方程与声的基本性质2.2声传播及结构声辐射2.3声阻抗、声强及声功率2.4噪声及其控制技术1）声阻抗：声源表面声压与声源体积速度之比。声源表面振速声源表面积体积速度物理意义：Z为复