声学基础教学总结.docx

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声学基础教学总结

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噪声测试讲义

第一章声学基础知识

第一节声音的产生与传播

一、声音的产生

首先我们看几个例子：

敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓

面的振动；人能讲话是由于喉咙声带的振动；汽笛声、喷气飞机

的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。

通过观察实践人们

发现一切发声的物体都在振动，振动停止发声也停止。

因此，人

们得出声音是由于物体的振动产生的结论。

二、声源及噪声源

发声的物体叫声源，包括一切固体、液体和气体。

产生噪声的发声体叫噪声源。

三、声音的传播

声音的传播需要借助物体的，传声的物体也叫介质，因此，声音靠介质传播，没有介质声音是无法传播的，真空不能传声，在真空中我们听不到声音。

声音的传播形式（以大气为例）是以疏密相间的波的形式向远处传播的，因此也叫声波。

当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。

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四、声速

声音的传播是需要一定时间的，传播的快慢我们用声速来

表示。

声速定义：

每秒声音传播的距离，单位：

M/s。

在空气中声速是340m/s，水中声速为1450m/s，而在铜中则为5000m/s。

可见，声音在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，另外，声速还和温度有关。

第二节人是怎样听到声音的

一、人耳的构造

人耳是由外耳、中耳和内耳三部分组成，各部分具有不同的作用共同来完成人的听觉。

耳朵三部分组成结构见彩图。

外耳，包括耳壳和外耳道，它只起着收集声音的作用。

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中耳，包括鼓膜、鼓室、咽鼓管等部分。

由耳壳经过外耳道可通到鼓膜，这里便进人中耳了。

鼓膜俗称耳膜，呈椭圆形，只有它才是接受声音信号的，它能随着外界空气的振动而振动，再把这振动传给后面的器官。

鼓室位于鼓膜的后面，是一个不规则的气腔。

有一个管道使

鼓室和口腔相通，这个管道叫咽鼓管。

咽鼓管的作用是让空气从

口腔进人中耳的鼓室，使鼓膜内外两侧的空气压力相等，这样鼓

膜才能自由振动。

鼓室里最重要的器官是听小骨。

听小骨由锤骨、砧骨和镫骨组成，锤骨直接与鼓膜相依附，砧骨居中，镫骨在最里面，它们的构造和分布就象一具极尽天工的杠杆，杠杆的前头连着鼓膜，后头连着内耳。

它们能把鼓膜的振幅变小而压力扩大后传给内耳。

内耳的基本功用是感受由鼓膜送来的振动。

内耳由不管听觉

的三个半规管和专管听觉的螺旋状骨组织──耳蜗组成。

半规管与听觉没有关系，是一种平衡器官。

负责听觉的耳蜗，内部有一

张薄膜，膜上布有听觉神经末梢──23500根神经纤维，它们通过听觉神经与脑髓膜相联系。

耳蜗内部充满了胶质的液体，从鼓膜传来的振动由耳蜗内部的胶质液体传递给薄膜上的神经纤维，

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引起听觉神经末梢的兴奋，并由听神经及大脑皮层的有关部位进行加工分析，这样就产生了听觉。

二、人听到声音的过程

上面我们讲了声音在空气中是以疏密相间的波的形式向远处传播的，实际上这种疏密相间的传播过程也是声压高低的传播过程，密部压强大，疏部压强小，这种变动的压力传人人耳，就会引起耳膜震动。

因此，外界传来的声音能引起鼓膜振动，这种振动经听小骨及其他组织传给听觉神经，听觉神经把信号传给大脑，人就听到了声音。

三、耳聋

耳聋分两类，一是传导性耳聋，它是由于人耳的传导部分出现了障碍引起的，鼓膜损坏，听小骨损伤，这类耳聋可治疗。

另

一种是神经性耳聋，它是由于听觉神经系统受到损伤，这类耳聋不可治愈。

第三节声音的特征

一、音调和频率

1、音调：

指声音的高低或粗细，与频率有关。

2、频率：

物体每秒振动的次数叫做频率，它的单位是赫兹，

符号Hz，频率是用来描述物体振动快慢的物理量。

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3、音调与频率的关系：

音调的高低是由发声体振动的频率

决定的。

振动频率越高，音调越高，人们听到的声音越尖细；振

动频率越小，音调越低，人们听到的声音越粗钝。

不同物体的振

动频率不同，同一物体的振动频率也可以调节。

二、响度和振幅

1、响度：

指声音的强弱或大小，由振幅决定。

2、振幅：

物体振动的幅度，发声体振动时，偏离原来位置

的最大距离叫振幅。

3、影响响度大小的因素

⑴响度与振幅有关：

振幅越大，声音的响度就越大。

⑵响度还与距离发声体的远近有关。

距发声体越近，响度

越大；距发声体越远，声音越发散，人耳感觉到的声音响度越小。

（3）另外人听到声音响不响还和发声体的频率有关。

我们平时所说的声音“大小”是指响度，而声音“高低”

一般是指音调。

三、音色

音色也叫音品：

反映了声音的品质与特色，音色由发声体的

材料、结构决定。

不同发声体的材料不同、结构不同，发出的声

音的音色也就不同。

我们能分辨出不同的人，不同的乐器就是根

据它们的音色而分辨出来的。

四、人的听觉范围

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人能否听到声音和两个因素有关，一个是和发声体的频率有

关，一个是和声波的强度有关。

1、频率范围

对于人耳，只有20—20000Hz的振动才能产生声音的感觉。

低于20Hz或高于20000Hz的振动人耳是听不到的。

如：

蝴蝶飞

行时翅膀震动发出的声音人耳听不到，因为蝴蝶每10s振翅30次低于20Hz.人能听到声音的频率范围为20—20000Hz。

2、压强范围

虽然人能听到声音的频率范围为20—20000Hz，但这一范围

内任一频率的声波必须在它的声压超过最小值（听阈压）时才能

引起人耳的听觉，不同频率的声波有不同的听阈压，医学上把

1000Hz纯音，人刚能听的声音的声压2X10-5Pa定义为听阈压。

同样，当声压超过某一最大值（痛阈压）时就会引起人耳的痛觉，

不同频率的声波的痛阈压却相差不大，医学上把1000Hz纯音，

引起人耳的痛觉声音的声压20Pa定义为痛阈压。

3、超声波与次声波

人们把频率低于20Hz的声音称为次声波，频率高于

20000Hz的声音为超声波。

它们都超出了人类听觉的范围，所以

人类听不见超声波和次声波。

能产生次声波的声源有：

火山爆发、地震、风暴、核爆炸、

导弹发射等。

次声波有极大的破坏力，能使机械设备破裂、建筑

物遭到破坏等。

有些动物不但能听到部分次声波，还能听到超声

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波，蝙蝠，海豚,鲸都能发出超声波；另外，通电的晶体可以高频振荡，产生超声波。

第四节、噪声及噪声的物理参数

当今社会有四大污染：

水污染、大气污染、固体废弃物污染及噪声污染。

一、噪声

1、从物理角度看，发声体做无规则振动时发出的声音叫噪

声。

从环保角度看，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听到的声音产生干扰的声音，都属于噪声。

因此，一句话来概括：

人们不需要的声音叫噪声

2、噪声的来源：

⑴工业噪声；⑵交通噪声；⑶居民噪声。

二、噪声的物理参数

1、声压和声压级

1）压强：

是单位面积上受到的压力叫压强；公式：

p=F/S；

压强的单位是帕斯卡，简称帕（即牛顿／平方米）。

2）声压：

是声音产生的压强，就是在垂直于声波的传播方

向上，单位面积上引起的大气压的变化。

声波是疏密波，在空气

中传播时，它使空气时而变密——压强增高；时而变稀——压强

降低，这种在大气压上起伏的部分就是声压。

声压是衡量声音强

弱的一个物理量，通常用P来表示．单位是帕。

声音越强，声压

就越大；反之，声压就越小。

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3）有效声压：

在一定时间间隔中，瞬时声压对时间取均方

根值称为有效声压，日常我们所说的声压和电子仪表所测的声压

都是有效声压。

4）声压级：

是表示声音强弱的一种方法，就是把声压的有

效值取对数来表示声音的强弱方法，这个对数值就是声压级。

定义：

声压级就是指该点的声压与参考声压的比值取常用对

数再乘以20的值，度量它的单位是分贝，符号为dB。

参考声压

是P０＝2×10-5帕，相当于1000Hz纯音的听阈压。

公式：

Ｌp＝20ｌｇ（P／P０）dB。

为什么人们又引出声压级这个物理参数呢，这里说明一下：

一方面是因为人耳刚刚能听到的微弱声音到难以忍受的强

烈噪声，声压相差数百万倍，而且仅是一个大气压的几十亿分之一到几千分之几，显然，用声压作单位来衡量声音的大小是很不方便的。

为了实用方便，人们考虑到对如此广阔的能量范围使用对数标度的可能性。

另一方面．从声音的接收来看，人耳有一个很奇怪的特性，

即当耳朵接收到声振动以后，主观上产生的响度感觉，不是正比

于声压的绝对值，而是近似地与声压的对数成正比，而且，人耳

受到声音的损伤程度也和声压的对数比较接近。

因此，声学上普遍使用对数标度来度量声压，称之为声压级，其定义是声压平方和l000Hz纯音的听阈压平方的比值的对数，单位是B（贝尔）。

B是一个很大的单位，用起来不方便。

因此，

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人们又把贝尔分成10份，取1份作常用单位，这就是分贝，记

作“dB”。

听阈压2X10-5Pa相当于0dB，痛阈压20Pa相当于120dB。

20分贝以下的声音，一般来说，我们认为它是安静的，当然，

一般来说15分贝以下的我们就可以认为它属于"死寂"的了。

20-40分贝大约是情侣耳边的喃喃细语。

40-60分贝属于我们正常的交谈声音。

60分贝以上就属于吵闹范围了，70分贝我们就可

以认为它是很吵的，而且开始损害听力神经，90分贝以上就会

使听力受损，而呆在100-120分贝的空间内，如无意外，一分钟

人类就得暂时性失聪（致聋）。

其中汽车噪音介乎

80-100分贝，

以一辆汽车发出90分贝的噪音为例，在一百米处，仍然可以听

到81分贝的噪音

2、声强和声强级

1）、声功率

声功率是指单位时间内声源向外辐射的总的声能量，用W表

示，单位为瓦（W）。

2）、声强

声强即是声音强度的简称，它代表声音能量的多少。

声学中，声强是指单位时间内，声音通过垂直于声音传播方向的单位面积上的声能量，声强用I表示，它的单位是W／m