第2章 声波的基本性质.

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1、第一节第一节 声场与声波声场与声波第二节第二节 声场中的能量声场中的能量第三节第三节 声波的传播声波的传播一、一、声波声波二、二、声波的有关参量声波的有关参量三、三、平面波的基本特性平面波的基本特性四、四、声阻抗率与媒介特性阻抗声阻抗率与媒介特性阻抗五、五、声传播的声压与振速声传播的声压与振速1.1.什么是声波什么是声波2.2.声波的特征声波的特征 5.5.声波与声音声波与声音 定义：机械振动或气流扰动引起周围定义：机械振动或气流扰动引起周围 弹性介质发生波动的物理现象弹性介质发生波动的物理现象. .关键词关键词 声源声源: :引起声波的物质引起声波的物质 声场声场: :声波存在的空间声波存在

2、的空间a.a.弹性媒质的存在是声波传播的必要条件弹性媒质的存在是声波传播的必要条件b.b.空气中声波是纵波（疏密波）质点振动方空气中声波是纵波（疏密波）质点振动方向与声波方向平行向与声波方向平行c.c.声波的性质与声源有关，与传播媒质有关声波的性质与声源有关，与传播媒质有关声波：是一种物理现象声波：是一种物理现象. .其频率范围是其频率范围是: : 0 20Hz 20KHz 100KHz 次声 可闻声 超声声音：声音： 是声波的存在所引起人耳的主观感受。 因此它与声源的特点有关、与人耳的听觉特性有关。1.声声 压压2.媒质的密度媒质的密度3.媒质质点振动的速度媒质质点振动的速度4.波速（声速）

3、波速（声速） 静态密度0（20 C时、无声波扰动时） 0053211.013 1029 101.29/8.31 293pRTPRTkg m由有：媒质被疏张时媒质被压缩时0000媒质压强的变化值叫声压: 单位为帕（Pa=牛/米 2=10微巴）习惯上用声压的有效值来表示：几种声压 1kHz时人耳可闻10-5Pa的声压 房间1米大声说话：0.05-0.1Pa 微风吹树叶：210-4Pa 飞机发动机5米处：102Pa0PPpPTormsdtpTP21smsmv023. 0103 . 23v1331amspPC（多人大声喧哗）空气的声速时振速 ： 质点位移的速度，一般用 表示，它与多种因素有关。例：当：

4、 振速为： 一般情况下质点振动的振幅较小（即使很强的声波）一般情况下质点振动的振幅较小（即使很强的声波）当振幅为当振幅为0.2cm时人耳会感到疼痛时人耳会感到疼痛 smC3700铜cvsmctRTPCp)(6.04.33100Ct00smC4 .331Ct020smC343声速与媒质的性质状态有关，与声源无关 水： 铜： 铁：smC5000铁-定压比热定压比热-定容比热定容比热1481(1500 )msC水海.平面波平面波.声波的频率和波长声波的频率和波长.声波的波速声波的波速 平面平面波特指弹性媒质中一无限大平板在其法波特指弹性媒质中一无限大平板在其法线方向上的简谐振动所产生的声波。可用下式

5、表线方向上的简谐振动所产生的声波。可用下式表示：示：( , )cos()mP x tPtkxmP 声压振幅声压振幅：f2角速度角速度波波 数：数：Ck频率：频率：周期：周期：波长：波长： 声源振动的频率。声波的频率 :ffT1fC波速： 式中： ：为波长 f:为振动频率fc.阻抗率：阻抗率：pv式中：声压振速vpzs. .特性阻抗：特性阻抗：00cvpzs式中：o0c空气介质密度波速. .阻抗单位为rayl(惟利) .平面波的特点平面波的特点（1） （常数）（常数） 称为特性阻抗，声场中任一点称为特性阻抗，声场中任一点p和和v同相。同相。（2）p和和v均随时间和位置而简谐变化均随时间和位置而简

6、谐变化（3）Pm和和Vm是不随时间和距离变化的常数。是不随时间和距离变化的常数。（4）任意时刻相位相同的点是一个平）任意时刻相位相同的点是一个平 面，波阵面是平面，波阵面是平面面00cv/p平面声波的声压与振速：平面声波的声压与振速：)kxtcos(CpCp)t , x( vCvpZs)kxtcos(p)t , x(pmm000当当 x x 为定值为定值,p ,p 和和v v 均随时间做简谐变化。均随时间做简谐变化。当当 t t 为定值，为定值，p p和和v v 均随位置做简谐变化。均随位置做简谐变化。一、一、声能量与声能密度声能量与声能密度二、二、声强与声功率声强与声功率1.小体元的能量组成