电磁声学基础知识入门.doc

1 电声学基础知识《音频声学简介》(5页) 《电声学名词及物理意义》(4页) 《电声学基础》(31 页) 3 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( aP )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( MKS 制) 1微巴=1达因/厘米2 CGS ( 制) 1微巴= 1大气压= aP 510 0325 .1?(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( aP ) 声压级(d B) 正常人耳能听到的最弱声音 5 10 2 ?? 0 郊区静夜 4 10 2 ?? 20 耳语 3 10 2 ?? 40 相隔1米处讲话 2 10 2 ?? 60 高声讲话 80 织布车间 2100 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频率范围为 20~20000H z,称为可闻声或音频声。低于20 H z的声波,称为次声。虽然人耳听不到,但可用仪器接收到,它在研究热带风暴、地震及核爆炸等方面有广泛的应用。高于 20000H z的声波称为超声,它在无损探伤、切割、诊断、水下探测等方面,均有广泛的应用。当频率再提高至波长可与物质结构的线度相比较时,就可以用声波来研究物质结构,这样频率的声波则称为特超声。在音响和通信中所涉及的声波,就是人耳能感知的音频声。而研究音频声的 4 拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象的科学,就称为音频声学。三、声速声波在介质中传播的速度称为声速,单位为米/ 秒。声速的大小,与声波藉以传播的介质有关。不同的介质声速不同。固体介质、液体介质和气体介质三者之中,固体介质中的声速最大,液体次之,气体最小。即使在空气介质中,声速还与空气的压强和温度有关。在理论上,有?? 0Pc?〔2〕式中; c 为声波在空气中的传播速度; ?为空气的比热比,且 402 ,1??; 0P 为大气静压强,且 aPP 5010 013 .1??(0 ℃); ?为空气密度,且 3293 .1m Kg ??(0 ℃); 因此,可算得 6. 331 )0( m/s 上式表示的是温度为0 ℃,空气中的声速。如果温度改变了,则声速的值也就不同。对于空气,可按下式算得不同温度下的声速: . 331 )( 0?? m/s〔3〕由上式即可算得常温( 20℃)下空气中的声速为 344 ) 20 ( m/s〔4〕这是一个值得牢记的数值,因为不少计算,需用到这个数据。四、波长声波在传播过程中相邻的同相位的两点之间(如相邻的两稠密或两稀疏之间)的距离称为波长,用字母?表示,单位为米。波长?与频率f及声速c之间, 有如下关系: c= ?·f〔5〕在空气中,不同频率的声波,具有相同的传播速度;因此, 〔5〕式的关系对于空气中传播的任何频率的声波,都是正确的。例如在常温常压下, 1000H z 的声波波长为 米; 100H z的声波波长为 米等等。五、声强前已指出,声波实质上是振动在介质中的传播。声振动包括两个方面;一方面使介质质点在平衡位置附近来回振动;另一方面又使介质产生疏密的过程。前者使介质具有振动动能,后者使介质具有形变势能;而此两者的和,就是介质所具有的声能量。因此,声波的传播也可以说是声能量的传递。在单位时间内,通过垂直于声传播方向的单位面积的平均能量,称为声强, 用字母 I表示,单位为瓦/米2。 5 应当指出,声强是一个有大小和方向的物理量,即是一个矢量,它表示着声音传播的方向和强度。对于平面波和球面波,在声波的传播方向上,声强与声压的关系为; c pI? 2?〔6〕其中; ?为大气密度;且 321 .1m Kg ??,(常温常压下) c为声波空气中的传播速度;且c= 344 m/s(常温常压下) 六、声功率声源在单位时间内所辐射的总的声能量,称为声源辐射功率,