声学基础知识整理Word文档格式.docx
《声学基础知识整理Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声学基础知识整理Word文档格式.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
20.05273?
tc（m/空气中，=+或s）
t—摄氏温度/ms在水中声速约为1500λ。
1/等于波长的倒数，即传播方向上单位长度的波长数，πλK表示。
为波数，用符号2有时也规定/质点速度
质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。
声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。
声场
有声波存在的区域称为声场。
声场大致可以分为自由场、扩散场（混响场）、半扩散场（半自由场）。
自由场在均匀各向同性的媒质中，边界影响可忽略不计的声场称为自由场。
在自由场中任何一点，只有直达声，没有反射声。
消声室是人为的自由场，是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间，静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。
扩散场
声能量均匀分布，并在各个传播方向作无规则传播的声场，称为扩散场，或混响场。
声波在扩散场内呈全反射。
人为设计的混响室是典型的扩散场。
无论声源处于混响室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处处均匀。
扩散场（混响场）自由场
半扩散场
如果实验房间很大，以至边界墙面和天花板的反射可以忽略，只剩下地面的反射，这种空间称为半扩散场，或半自由场。
精密的声学测量和分析要求在自由场或者扩散场进行，一些工程要求的测试可以在半自由场进行。
近场和远场
在不足两倍机械尺寸或所发声波频率最低的一个波长距离之内（两者取大者），为近（声）场，大于此距离为远（声）场。
近场的质点速度与瞬时声压不同相，远场的质点速度与瞬时声压同相。
。
3dB线声源声压级降6dB,点声源声压级降距离增加一倍，
声压与声压级
声压
p表示。
由于声波存在而引起的大气压力增值，用符号2mNPa单位是/或。
-5p，即标准（1000Hz）×
=210Pa听阈声压也称为基准声压0的最1000Hz化额定听阈，表示有正常听力的人，平均能听到的ppp和低声音。
在水中。
通常=1μPa指有效值而非瞬时值。
00dB标尺
由于可检测到的声压幅值范围很大，而人耳对声压刺激的反应与对数规律有关，习惯上在表示声学参数时，都是取测量dB标尺。
值和参考值的比率的对数值，即采用SPLL声压级—或p
p—实际声压pL=120dB（1000Hz）
痛阈声压和声压级分别为=20Pa,p相同声压级加法
两个同声压级相干单频声源叠加，声压级增加6dB。
两个同声压级非相干声源叠加，声压级增加3dB。
3dB工程上遇到问题一般是加．
不同声压级加减法
查表：
LL=51dB
=55dB例：
，21ΔLL=
=4dB，对应增量+所以：
55dB+51dB=（55+dB=
LL=53dB，=60dB21ΔLL=1dB
，对应减量=7dB-所以：
60dB-53dB=（60-1）dB=59dB
计算：
55/1055/10）=58dBlg55dB+55dB=10（10+10例：
55/1040/10）=55dB（1055dB+40dB=10lg+1060/1053/10-10（10）=59dB
lg60dB-53dB=10两个声源声压级相差15dB以上，则小的声压级影响可忽略。
声强和声强级
声强
单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积上的2mIW表示，单位为。
/声能量。
用符号声压变化引起媒质质点的移动，声强即是声压与质点速度的积。
对于球面波和平面波，声强与声压的关系：
pρ—c—声速介质密度—声压
Wr—测量点到点声源的距离—声功率
2cρ—ρcs）/℃时m=408（瑞利，Kg声阻抗20vvpρc—质点速度，/=SILL声强级—或I
-12
2I（1000Hz）
/基准声强=10mW0空气在室温时，与基准声压相对应的声强近似等于基准声强，因此自由场中，声强级与声压级数值近似相等；
扩散场（混响场）中声强处处为零。
声功率和声功率级
声功率
单位时间内，声波通过垂直与声波传播方向某指定面积的声能量。
一般指的是所谓声源声功率，即声源辐射的总声功率，-5W。
10单位为W。
人正常讲话声功率约为WrI距离点声源距离为的球面各点声强的关系：
与声功率SWLL声功率级—或W-12
WW
=10基准声功率0LLr=对球面波：
+11（dB）lg+20PW
LLr+8（dB）lg对半球面波：
=+20PW
LLTV-14（dB）？
+10lg在混响室：
=-10lgSW
LV—房间容积—混响场中平均声压级S
TT，声源停止后声压级下降60dB一般指—混响时间所，60
需时间。
噪声的频谱Octave）倍频程（将频谱分为若干个连续的频段（每个频段的上限频率等于每个频段为一个频带，以直方图表示。
下一个频段的下限频率），N?
NN/22f?
f2?
?
（2f/f?
f?
ffw?
令luulcluN：
一倍频程，简称倍频程；
=1
N=1/3：
三分之一倍频程；
N=1/12：
十二分之一倍频程……Nfff/?
f中心频率lluucN/2?
NN/2）ff?
（2?
2?
wf?
2ff?
f带宽clulcu常见的有1/1、1/2、1/3、1/12、1/24倍频程分析，其中1/3倍频程分析最常用。
1/3倍频程可由FFT线状谱通过一定综合运算得出。
声谱
频率为横坐标，声音的强弱（声压级、声强级或声功率级）为纵坐标，绘制出声音强弱随频率分布的线图称为声音的频谱，简称声谱。
由FFT分析得到的频谱，具有等带宽性质，其频率分辨率ΔfΔf较小，可称为窄带,等于谱线间隔这种方法谱线较多，谱。
声音的频率范围很宽，一般不可能，也没有必要对每个频率逐一测量，一般都用1/1倍频程或1/3倍频程进行分析。
用声谱进行分析时，可得到线谱和连续谱等。
线谱多是由转动引起的谐波，可用于改进机械结构；
连续谱反应整体结构的噪声状况，可用于整体降噪改进（减振、隔振等）。
倍频程滤波器
滤波器按带宽类型可以分为恒百分比（比例）带宽滤波器和恒（值）带宽滤波器。
FFT分析大多用恒（值）带宽滤波器，声学测量需要用恒百分比（比例）带宽滤波器。
计权声级
响度级和等响曲线
人耳对声音强弱的主管感受，不仅与声压级有关，而且与PPhon）来度量频率和波形有关。
工程上，用响度级（单位：
这种主观感觉。
对于频率为1000Hz的纯音，响度级和声压级的数值是相等的，只是单位不同。
其它频率的纯音，响度级和声作为声品质分析依据的等响曲线，压级的关系由等响曲线给出。
是由大量心理学试验得出的结果。
纯音的等响曲线
考虑到人耳对不同频率的声音敏感度不同（对3K～6KHz的声音最敏感），在一般噪声测量仪器中，常配置一些特定的滤波电路，叫计权网络。
通过计权网络得到的声压级，叫做计权声级，简称声级。
ABC三种计权网络特性，分别对应于倒置的40、、70、、100Phon等响曲线（1000Hz归一化到0dB），其作用是分别反应A计权被证实是人耳对人耳对低、中、高声压级的响度感觉。
AA声声压级主观反应的极好校正。
对由计权测量的声级称为LABC计权已很少采用。
。
近来或dB（计权、）级，记作PAA计权：
40Phon等响曲线的翻转，模拟55dB以下低强度噪声特性。
B计权：
70Phon等响曲线的翻转，模拟55～85dB中等强度噪声特性。
C计权：
100Phon等响曲线的翻转，模拟高强度噪声特性。
D计权：
专用于飞机噪声的测量。
标准计权曲线
等效连续声级
在评定间断的、脉冲的或随时间变化的不稳定噪声时，用一段时间内能量平均的方法表示噪声大小，称为等效连续声级。
LeqALL表示：
用符号或表示，等效连续计权声压级用ATAeqTTTtt—总测量时间,-=12PtA计权瞬时声压—）（AAPtLeq。
可用同样公式计算非计权声压级信号（），得到声暴露和声暴露级．
在规定时间间隔或过程内，随时间变化的频率计权声压平AE表示。
计权声暴露，用符号方的时间积分。
Att0.1L/L102222222?
s）（ptT?
E?
P（dt（）（10）Pa）?
）TP（?
）（（10tE?
）dtpAeqTAeqT0A0AAAtt11对于工作场所的噪声暴露测量，用帕平方小时为单位会更方便。
EAL表示：
与计权声暴露级用对应的AEAT—基准时间间隔，1s
02-122TEEps
=—基准声暴露，Pa10×
=4000000．
传声器
电容传声器
金属膜片感受声压变化发生振动，与背极板之间的电容随eR上产生与声压成比例的作用下，负载之变化。
在极化电压0的交变电压。
现在膜片厚度可做到5μm，两极距离可做到20μm。
驻极体传声器
用驻极体材料做成的电容传声器，有两种结构：
a、用驻极体高分子薄膜材料做振膜
b、用驻极体材料做背极板
市售ICP传声器是内置前置放大IC电路的驻极体传声器，可以与ICP加速度传感器用同一个电源（如DC24V供电）。
传声器的保养
连接传声器时，确保所有设备处于关闭状态，绝不在电源打开的状态连接传声器。
小心操作，使膜片远离灰尘和其它物体，绝不触摸膜片。
在干燥的地方保存，推荐使用自带保存盒，不要将传声器暴露在过湿、过冷和过热的环境中。
声级计
声级计是最基本的噪声测量仪器，是集成设备，有标准的时间计权和测量参数。
主要构成如图：
普通声级计（Ⅱ型）频率范围：
～8000Hz准确度±
1dB
精密声级计（Ⅰ型）频率范围：
20～12500Hz准确度±
积分声级计允许测量等效连续声级。
每个系列测量前后都需要标定，并记录标定结果。
一般用声级校准器或活塞发声器作为标定工具。
如果测试是在一个相当长的时间内进行，则每天至少需要标定两次。
检定的声学内容主要包括：
指示声级调整（校准）、指向性相应、频率计权和频率响应、级线性、时间计权F和S、猝发音响应、重复猝发音响应、统计计算功能等。
声强测量的基本原理
时域分析
r方向，瞬时声强计算方法：
对于某频域分析
由两个传声器信号的互功率谱的虚部可求出声强。
总的平均声强为
G—两个传声器信号的单边互谱表示取虚部ImAB影响声强测量的主要因素p?
p?
、有限差分误差，即1rr?
、传声器相位适配误差2、背景噪声影响3．
双传声器声强探
声强探头是由两个相靠近的特性非常一致传声器组成。
传声器间距与波长的比值要足够小；
需要测量的频率越高，两个传声器探头距离就要越近,理想的声强探头两个传声器应具有相同
升级会员 