声学基础知识.ppt

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声学基础知识声学基础知识声学基础知识声学基础知识声音是如何产生的声音是如何产生的振动的物体能使邻近的空气分子振动，这些分子又振动的物体能使邻近的空气分子振动，这些分子又引起它们邻近的空气分子振动，从而产生声音，声音以引起它们邻近的空气分子振动，从而产生声音，声音以声波的形式传递，这种传递过程叫声辐射。

由于分子振声波的形式传递，这种传递过程叫声辐射。

由于分子振动产生的声波的方向与波传递的方向相同，所以是一种动产生的声波的方向与波传递的方向相同，所以是一种纵波。

纵波。

声音必须在介质中传播，无论是固体、液体还是气声音必须在介质中传播，无论是固体、液体还是气体，都可以作为介质。

体，都可以作为介质。

声音的基本性质声音的基本性质“声声”由声源发出，由声源发出，“音音”在传播介质中向外传播。

在传播介质中向外传播。

声音在固体中的传播速度最快，其次是液体，声音声音在固体中的传播速度最快，其次是液体，声音在气体中传播的速度最慢。

在气体中传播的速度最慢。

声波的基本量声波的基本量ff：

频率，每秒钟振动的次数，单位频率，每秒钟振动的次数，单位Hz（Hz（赫兹）频率高的声音称为高音，赫兹）频率高的声音称为高音，频率低的声音称为低音。

频率低的声音称为低音。

：

波长，在传播途径上，两相邻同相位质点距离。

单位波长，在传播途径上，两相邻同相位质点距离。

单位m（m（米米）。

声波完。

声波完成一次振动所走的距离。

成一次振动所走的距离。

CC：

声速，声波在某一介质中声速，声波在某一介质中11秒钟传播的距离。

单位秒钟传播的距离。

单位m/sm/s。

声速受温度的影响，用下式表示为：

声速受温度的影响，用下式表示为：

C=331.5+0.6t（m/s）C=331.5+0.6t（m/s）声音是声波作用于人耳引起的主观感受，人耳对声波频率的主观声音是声波作用于人耳引起的主观感受，人耳对声波频率的主观感觉范围为感觉范围为20Hz20kHz20Hz20kHz，通常称此范围为音频；低于，通常称此范围为音频；低于20Hz20Hz为次为次声波，高于声波，高于20kHz20kHz为超声波。

为超声波。

波长公式波长公式波长公式波长公式声波的基本量声波的基本量=c/f波长声速波长声速/频率频率通过计算波长我们可知道最高可听声和最低可听声的范围声压声压声压声压疏密波压力的大小称为声压。

压力变化的幅度越大，听觉上声音越大，疏密波压力的大小称为声压。

压力变化的幅度越大，听觉上声音越大，振幅小的声音小。

单位振幅小的声音小。

单位PaPa。

引起人耳听到声音时的声压为可闻阈，它与声源。

引起人耳听到声音时的声压为可闻阈，它与声源的频率及人的年龄有关。

使人的耳膜感到疼痛时的声压为痛阈。

的频率及人的年龄有关。

使人的耳膜感到疼痛时的声压为痛阈。

声强声强声强声强单位面积，单位时间内通过声音的能量称为声强单位面积，单位时间内通过声音的能量称为声强（能量密度），能量密度），单位单位w/mw/m。

声功率声功率声功率声功率声源在单位时间内所发出的声能称为声功率，单位声源在单位时间内所发出的声能称为声功率，单位WW（瓦）。

（瓦）。

声波的基本量声波的基本量声音的三要素声音的三要素响度又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决响度又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决于声波振幅的大小。

响度是听觉的基础。

正常人听觉的强度范围于声波振幅的大小。

响度是听觉的基础。

正常人听觉的强度范围为为0dB140dB0dB140dB。

音高也称音调，表示人耳对声音调子高低的主观感受。

客观上音音高也称音调，表示人耳对声音调子高低的主观感受。

客观上音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位用赫兹，单位用赫兹（Hz）（Hz）表示。

表示。

音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。

声音波形的音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。

声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动所基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。

单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为产生的声音称泛音。

单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为复音。

复音。

音色音色音高音高响度响度声音的叠加声音的叠加单频率的正弦波称为纯音，声音是由基波和高次谐波组成单频率的正弦波称为纯音，声音是由基波和高次谐波组成当两上或多个具有相同频率和振幅的正弦波信号叠加在一起，当两上或多个具有相同频率和振幅的正弦波信号叠加在一起，其合成的信号还具有同样的频率，其振幅由两原信号的相位其合成的信号还具有同样的频率，其振幅由两原信号的相位关系所决定。

当相位相同，振幅则会增加。

当两个信号完全关系所决定。

当相位相同，振幅则会增加。

当两个信号完全相反时，则全部抵消。

相反时，则全部抵消。

分贝分贝分贝（分贝（decibeldecibel）dBdB分贝是以分贝是以美国美国发明家发明家亚历山大亚历山大格格雷厄姆雷厄姆贝尔贝尔命名的，他因发明电话而闻名于世。

因为贝尔命名的，他因发明电话而闻名于世。

因为贝尔的单位太粗略而不能充分用来描述我们对声音的感觉，因此的单位太粗略而不能充分用来描述我们对声音的感觉，因此前面加了前面加了“分分”字，代表十分之一。

一贝尔等于十分贝。

声字，代表十分之一。

一贝尔等于十分贝。

声学领域中，分贝的定义是声源功率与基准声功率比值的对数学领域中，分贝的定义是声源功率与基准声功率比值的对数乘以乘以1010的数值的数值;其简单表达式其简单表达式lgA/BlgA/B。

而分贝，即。

而分贝，即dBdB1010lgA/BlgA/B。

单位为。

单位为dBdB。

根据公式计算以及工作中的经验，我们。

根据公式计算以及工作中的经验，我们得出以下结论。

得出以下结论。

在电声领域中，分贝这个量的变化关系恰恰和人耳的听在电声领域中，分贝这个量的变化关系恰恰和人耳的听觉强弱感受非常吻合，这也给声学计算打下了一个良好的觉强弱感受非常吻合，这也给声学计算打下了一个良好的基础。

基础。

功率增加一倍，声压增加功率增加一倍，声压增加3dB3dB。

距离增加一倍，声压减少距离增加一倍，声压减少6dB6dB（自由声场的情况下自由声场的情况下）常见声源的声压级常见声源的声压级-分贝分贝窃窃私语：

窃窃私语：

20dB35dB20dB35dB人声语言：

人声语言：

30dB80dB30dB80dB女高音：

女高音：

35dB105dB35dB105dB男高音：

男高音：

40dB95dB40dB95dB小提琴：

小提琴：

40dB100dB40dB100dB打击乐：

打击乐：

55dB105dB55dB105dB交响乐：

交响乐：

20dB120dB20dB120dB本底噪声本底噪声在厅堂声学设计中，本底噪声是指房间内部自身振动或外在厅堂声学设计中，本底噪声是指房间内部自身振动或外来干扰而形成固有的噪声，大小仍以声压级来干扰而形成固有的噪声，大小仍以声压级dBdB的方式表示。

的方式表示。

厅堂的本底噪声是建筑声学设计以及专业音响工程需要涉厅堂的本底噪声是建筑声学设计以及专业音响工程需要涉及和控制的一个基本物理量，它的大小、处理方式对厅堂及和控制的一个基本物理量，它的大小、处理方式对厅堂的声学环境有着重要意义。

的声学环境有着重要意义。

由于本底噪声主要来自于外界环境噪声和振动、设备噪声由于本底噪声主要来自于外界环境噪声和振动、设备噪声和振动两个方面。

在音响工程中，这两方面的内容都会不和振动两个方面。

在音响工程中，这两方面的内容都会不同程度上的涉及：

一是在建筑上进行隔声，二是在设备上同程度上的涉及：

一是在建筑上进行隔声，二是在设备上降低噪声。

降低噪声。

十一、各种场所的噪声级十一、各种场所的噪声级分贝（分贝（分贝（分贝（dBdB）场场场场所所所所120120飞机起飞着路时，正下方飞机起飞着路时，正下方飞机起飞着路时，正下方飞机起飞着路时，正下方110110列车通过铁路桥时，正下方列车通过铁路桥时，正下方列车通过铁路桥时，正下方列车通过铁路桥时，正下方100100地铁行车时，车厢内地铁行车时，车厢内地铁行车时，车厢内地铁行车时，车厢内9090公共汽车内公共汽车内公共汽车内公共汽车内8080白天十字路口白天十字路口白天十字路口白天十字路口7070普通讲话普通讲话普通讲话普通讲话6060安静的街头安静的街头安静的街头安静的街头5050安静的办公室安静的办公室安静的办公室安静的办公室4040安静的住宅小区，白天安静的住宅小区，白天安静的住宅小区，白天安静的住宅小区，白天3030安静的住宅小区，夜晚安静的住宅小区，夜晚安静的住宅小区，夜晚安静的住宅小区，夜晚声波在传播过程中遇到障碍或孔洞时将发生绕射。

绕射的声波在传播过程中遇到障碍或孔洞时将发生绕射。

绕射的情况与声波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关。

情况与声波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关。

声波的绕射声波的绕射当声波遇到一块尺寸比波长大得多的障碍时，声波将当声波遇到一块尺寸比波长大得多的障碍时，声波将被反射。

类似于光在镜子上的反射。

被反射。

类似于光在镜子上的反射。

声波的反射声波的反射反射的定律：

反射的定律：

11）入射线、反射线法线在同一侧。

）入射线、反射线法线在同一侧。

22）入射线和反射线分别在法线两侧。

）入射线和反射线分别在法线两侧。

33）入射角等于反射角。

）入射角等于反射角。

Li=LLi=L声波的反射声波的反射室内声音反射的几种情况室内声音反射的几种情况当障碍物的尺寸与声波相当时，将不会形成定向当障碍物的尺寸与声波相当时，将不会形成定向反射，而以障碍物为一子波源，形成扩散。

反射，而以障碍物为一子波源，形成扩散。

声波的散射声波的散射声波的透射与吸收声波的透射与吸收声波具有能量，简称声能。

声波具有能量，简称声能。

当声波碰到室内某一界面后（如天花、墙），一部分声能被反射，当声波碰到室内某一界面后（如天花、墙），一部分声能被反射，一部分被吸收（主要是转化成热能），一部分穿透到另一空间。

一部分被吸收（主要是转化成热能），一部分穿透到另一空间。

透射系数：

透射系数：

反射系数：

反射系数：

吸声系数：

吸声系数：

不同材料，不同的构造对声音具有不同的性能。

在隔声中希望用不同材料，不同的构造对声音具有不同的性能。

在隔声中希望用透射系数小的材料防止噪声。

在音质设计中需要选择吸声材料，透射系数小的材料防止噪声。

在音质设计中需要选择吸声材料，控制室内声场。

控制室内声场。

声音在室内传播声音在室内传播当一个声源在室内发声，任一点听到的声音按照先后顺当一个声源在室内发声，任一点听到的声音按照先后顺序分为直达声、早期反射声和混响声。

序分为直达声、早期反射声和混响声。

声音在室内传播声音在室内传播直达声直达声混响声是指声源发出的声波经过室内界面多次反射，迟于早期反混响声是指声源发出的声波经过室内界面多次反射，迟于早期反射声到达听音点的声音。

射声到达听音点的声音。

直达声是室内任一点直接接收到声源发出的声音，是接收声音的直达声是室内任一点直接接收到声源发出的声音，是接收声音的主体，不受空间界面的影响。

主体，不受空间界面的影响。

早期反射声早期反射声早期反射声是指延迟直达声早期反射声是指延迟直达声5050毫秒以内到达听音点的反射次数毫秒以内到达听音点的反射次数较少的声音，包括一次、二次或少数三次反射声。

较少的声音，包括一次、二次或少数三次反射声。

混响声混响声混响时间混响时间V:

V:

房间的容积房间的容积,单位为立方米单位为立方米（M3）（M3）S:

S:

房间表面积的总和房间表面积的总和,单位为单位为（M2）（M2）:

房间表面的平均吸声系数房间表面的平均吸声系数,百分率，百分率，=S1a1+S2a2+SnanS1+S2+SNS1SnS1Sn和和a1ana1an：

分别代表房间表面的每个面的面积和它们的吸声系数：

分别代表房间表面的每个面的面积和它们的吸声系数混响时间（混响时间（ReverberationTimeReverberationTime），表示声音混响程度的参量，声源停），表示声音混响程度的参量，声源停止发