03声学基础A(彭)

2005学年第 1 学期试题名称: 声学基础课程号：共页第页

注：请命题人标明每道考题的考分值。

学年第学期试题名称: 课程号：共页第页

声学基础试题

一、 名词解释（3分×4＝12分） 自由振动――系统只在弹性力作用下的振动。 临界入射――入射角等于临界角时的声波斜入射。 声功率――单位时间内通过垂直于声传播方向的面积S 的平均声能量。 体应变――在外力作用下，介质体积的变化率。 二、 填空（1分×23＝23分） 1、 对于强迫振动系统而言，当外力频率__等于___系统固有频率时，系统的 振动速度出现__共振现象__。 2、自由振动系统的固有频率 。 3、由于阻尼力的作用，使得衰减振动系统的固有频率__低于__自由振动系统的固有频率。 4、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时，应满足边界条件。即分界面两侧介质内声场的__声压_________、____质点振动速度____在分界面上____连续_______。 5、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时，声功率的反射系数与折射系数之和___1_____。 6、声波在两种流体分界面上产生临界斜入射的条件是___入射波速度v1小于折射波速度v2__，临界入射角为___12arcsin()v v θ=___。 7、一维情况下理想流体媒质中的三个基本方程分别为__运动方程_、 ____连续性方程__、____物态方程_____。 8、媒质的特性阻抗（即波阻抗）等于_媒质声波速度与媒质密度的乘积。 9、两个同相小球源的指向特性__sin(2)()2sin() k D k θ?=?__。 10、辐射声波波长为λ，间距为l 的n 个同相小球源组成的声柱的主声束的角宽度_2arcsin()nl λ θ=__。

11、均匀各向同性线弹性介质的正应力与正应变的关系___2ii ii T λθμε=+_；切应力与切应变的关系__jj jj T με=_。 12、根据质点振动特点，薄板中的兰姆波可分为___对称型_和____非对称型两类。 13、根据瑞利波和兰姆波的周期方程可知，瑞利波的速度与频率___无关__，是无频散波；而兰姆波相速度与频率___有关__，是__频散波_。 三、 判断并改错（2分×7＝14分） 1、 在无限大介质中传播的波称为瑞利波。错误 沿无限大自由表面传播的波称为瑞利波。 2、 当考虑弹簧质量时，自由振动系统的固有频率增大。错误 当考虑弹簧质量时，自由振动系统的固有频率降低。 3、 对于强迫振动系统而言，当外力频率等于系统固有频率时，系统的振 动位移出现共振现象。 错误 对于强迫振动系统而言，当外力频率等于系统固有频率时，系统的振 动速度出现共振现象。 4、 衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数Rm 、振子质量Mm 成反 比。错误 衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数成正比，与振子质量成反比。 5、 声场对小球源的反作用力与小球源的辐射阻抗、表面质点振动速度的 关系为 r r F Z u =- 正确 6、 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声强的反射系数与折射 系数之和等于1。 错误 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声功率的反射系数与折射系数之和等于1。 或 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时，声强的反射系数与折射系数之和不一定等于1。

声学基础答案

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这两 力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位 移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 20 g l ω= 即 0f = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ 图 习题1-3

声学基础及其原理

2 声学基础及其原理[13] 在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便，而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些；另一方面人耳对声音的接收，并不是正比与强度的变化值，而更近于正比与其对数值，由于这两个原因，在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率，分别称为声压级、声强级和声功率级，单位用分贝（dB ）来表示[1]。 2.1声压级 将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数，再乘以20。即： L p =20lg o e P P （dB ） （2.1） 在空气中，参考声压P 0规定为2?10-5帕，这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式（2.1）也可以写为： L p =20lgp+94 （dB ） （2.2） 式中p 是指声压的有效值P e ，由于声学中所指的声压一般都是指其有效值，所以都用p 来表示声压有效值P e 。 人耳的感觉特性，从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕，两者相差100万倍，而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围，使声音的量度大为简明。 2.2 声强级： 为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10，即： L I =10lg 0 I I （dB ） （2.3） 在空气中，参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为：

L I =10lg I+120 （dB ） （2.4） 2.3声功率 可以用“级”来表示，即声功率L W ，为： L W =10lg 0 W W （dB ） （2.5） 这里W 是指声功率的平均值W ，对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ，这样式子可以写为： L W =10lg W +120 （dB ） （2.6） 由声强与声功率的关系I=W/S ，S 为垂直声传播方向的面积，以及空气中 声强级近似的等于声压级，可得： L p =L I =10lg ????? ??01I S W =10lg ????????S I W W W 1000 （2.7） 将W 0=10-12W ，I 0=10-12W/m 2代入，可得： S L L L W I p lg 10-== （dB ） （2.8） 这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系，但应用条件必须是自由声场，即除了有源发声外，其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。 声压级、声强级、声功率级的定义中，在后两者对数前面都好似乘以常数10，而声压级对数前面乘以常数为20，这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方，而对声压是平方的关系。如声压增加一倍，声压级和声强级增加6分贝，而声强增加一倍，声压级和声强级增加3分贝[5]。 对于一定的声源，其声功率级是不变的，而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。 专门的研究表明，人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的，人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来，采用响度级来定量的描述这种关系，它是以1000Hz 纯音作为基准，对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的，

最新声学基础课后答案

声学基础课后答案

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表 示？ （答：l g f π210= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这 两力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ==

（2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与 位移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 2 0g l ω= 即 01 ,2πg f l = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： 所受到的恢复平衡的 (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它力由何产生？并应怎样表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， 0)(2 20 02 2 00=+-+--=ε ε x x T x l x l T F x （0x ??ε ，2 022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 2 20 2 2 0)(ε ε ε ε +++-=x T x l T F y x T x l T ε ε +-≈ ε) (00x l x Tl -= 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数) (00x l x Tl k -= 。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε) (00x l x Tl F -= ，方向为竖直向下。 图 习题1-3

声学基础课后题答案

声学基础（南京大学出版社） 习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π21 =得： 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产 生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它 的振动频率应如何表示？ （答：l g f π21 0=，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿 绳方向的拉力T ，这两力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξθ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ=- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+= ∴ 20g l ω= 即 0f = 这就是小球产生的振动频率。

1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它 所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样 表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， （0x ??ε ，2022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数)(00x l x Tl k -=。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε)(00x l x Tl F -=，方向为竖直向下。 （2）振动频率为m M x l x Tl M K )(00-==ω。 （3）对ω分析可得，当20l x = 时，系统的振动频率最低。 1-4 设有一长为l 的细绳，它以张力T 固定在两端，如图所示。设在绳的0x 位置处悬有一质量为M 的重物。求该系统的固有频率。提示：当悬有M 时，绳子向下产生静位移0ξ以保持力的平衡，并假定M 离平衡位置0ξ的振动ξ位移很小，满足0ξξ<<条件。 图 习题1－4 图 习题1-3

噪声与振动复习题及答案

噪声与振动复习题及参考答案（40题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 一、填空题 1．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） 2．测量噪声时，要求风力。 答：小于5.5米/秒（或小于4级） 3．从物理学观点噪声是由；从环境保护的观点，噪声是 指。 答：频率上和统计上完全无规的振动人们所不需要的声音 4．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 5．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分 为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 6．声压级常用公式Lp= 表示，单位。 答： Lp=20 LgP/P° dB（分贝） 7．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 8．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答：低频性高频性 2000-5000 9．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比 为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz。 答：2 2-1/3 63，125，250，500，1K，2K，4K，8K 10．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 11．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 12．我国规定的环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 13．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处

驻波在乐器中的应用研究剖析

驻波在乐器中的应用研究 摘要：本文先从声学的基本理论研究开始，以弦振动为主体对驻波的产生、传播及引起的声学规律进行研究，再把这些原理应用到弦乐器中进行分析，从物理学的角度以吉他为例讨论了驻波在弦乐器中的应用。 关键字：声学；驻波；弦乐器；音乐 1.引言 声学是近代科学中发展最早、内容最丰富的学科之一，它是物理学的一个分支，是一门既古老又迅速发展着的学科。在19世纪末已发展成熟，对声学的研究达到高潮，其应用渗透到几乎所有重要的自然科学，与各门学科相互交叉，从而具有边缘学科的特点[1]。从历史上讲，声学的发展离不开音乐，我国如此在国外也是如此。我国古代曾侯乙编钟就是一组杰出的声学仪器，外国的亥姆霍兹发展声学也是与乐器联系在一起的。物理学的发展，在理论上、方法上或技术上都会用到音乐上，比如非线性理论、瞬态分析等。 乐器是什么？从物理的角度来看，它就是一种仪器，一种人造的为人们所用产生音乐声的仪器[2]。那么对于音乐从物理的角度来看，它的实质就是一种声波，要产生声波还得有相应的振动[3]。比如乐器吉他、二胡的弦振动都是利用了驻波的传播而发声，然而声学在物理学中“外在性”最强，所以具体事物要具体分析。 从古至今踊跃出许多的音乐家、乐器演奏家，现时的音乐已经深入到我们生活的许多方面，琴声、歌唱声、说话声，电话、电铃的响声……其中，音乐声占了很大的比重。由此可见，音乐是每个人、每个家庭生活不可缺少的一部分。可以想象，如果生活中没有了音乐，世界将会变成怎样！然而不是任何一种声音都可以叫做音乐，必须是一定音调的声音才可以算得上是音乐。那影响音调的因素又有哪些，它们又有什么样的规律？那么本文将以吉他来研究，从根本上说明其发声的物理本质。 2.弦乐器的发声 在声学中我们知道，声音是一种波，是由物体的振动产生的，声波使它附近

声学基础知识

由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中，c =+或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 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。 自由场扩散场（混响场）

水声习题解答(1)

工程水声学基础习题 1. 已知，两个声压幅值之比为2、5、10、100，求它们声压级的差；若它们的声压 级之差为1、3、6、10dB 时，它们的声压幅值之比又是多少？ 解：由声压级的表达式： 20log e ref p SPL p =，若它们的幅值之比 12 p n p =，则声压级之差为： 1211122 2 20log 20log 20log 20log 20log e e e ref ref e p p p p SPL SPL n p p p p -=-=== 当2,5,10,100n =时相应的声压级差为： 20log 6,14,20,40SPL n dB dB dB dB ?== 反之，若()12SPL SPL SPL m dB ?=-=， 即：()12112 2 20log 20log 20log 20log e e e ref ref e p p p p m dB p p p p -=== 于是， 120 2 10 m p p =；当1,3,6,10m dB =时相应的声压幅值之比是： 12 1.122, 1.413, 1.995, 3.16 p p = 2. 房间内有n 个人各自无关地说话，假如每个人单独说话时在某位置均产生声压 级为()0SPL dB 的声音，那么，当n 个人同时说话时在该位置上的总声压级是多少？ 解：由声压级的表达式： 2 210log 20log ref e e ref p p SPL p p == 当e p 是多个声源的共同作用时产生的声压，则1 n e ei i p p == ∑ ，并且2 21 e n ei i p p =??=??? ? ∑ 只有这些声源辐射的声波彼此互不相关时，才有2 2 2 11 e ei n n ei i i p p p ==??== ???? ∑∑ 。 于是： 2 2 2 1 02 2210log 10log 10log 10log 10log 20log 10log ei ei ref n e i ei ref ref ref p p p p SPL n n SPL n p p p p ====+=+=+∑

声学基础课后习题详解

习题1 1-1 有一动圈传声器的振膜可当作质点振动系统来对待,其固有频率为f ，质量为m ，求它的弹性系数。 解：由公式m m o M K f π 21= 得： m f K m 2)2(π= 1-2 设有一质量m M 用长为l 的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成一单摆，如图所示，假设绳子的质量和弹性均可忽略。试问： （1） 当这一质点被拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的力由何产生？并应怎样表示？ （2） 当外力去掉后，质点m M 在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？ （答：l g f π 21 0= ，g 为重力加速度） 图 习题1－2 解：（1）如右图所示，对m M 作受力分析：它受重力m M g ，方向竖直向下；受沿绳方向的拉力T ，这两 力的合力F 就是小球摆动时的恢复力，方向沿小球摆动轨迹的切线方向。 设绳子摆动后与竖直方向夹角为θ，则sin l ξ θ= 受力分析可得：sin m m F M g M g l ξ θ== （2）外力去掉后(上述拉力去掉后)，小球在F 作用下在平衡位置附近产生摆动，加速度的方向与位 移的方向相反。由牛顿定律可知：22d d m F M t ξ =- 则 22d d m m M M g t l ξξ-= 即 22d 0,d g t l ξξ+=

∴ 2 0g l ω= 即 01,2πg f l = 这就是小球产生的振动频率。 1-3 有一长为l 的细绳，以张力T 固定在两端，设在位置0x 处，挂着一质量m M ，如图所示，试问： (1) 当质量被垂直拉离平衡位置ξ时，它所受到的恢复平衡的 力由何产生？并应怎样表示？ (2) 当外力去掉后，质量m M 在此恢复力作用下产生振动，它 的振动频率应如何表示？ (3) 当质量置于哪一位置时，振动频率最低？ 解：首先对m M 进行受力分析，见右图， 0)(2 2 02 2 00=+-+--=ε ε x x T x l x l T F x （0x ??ε ，2022020220)()(,x l x l x x -≈+-≈+∴εε 。） 2 2 2 2 0)(ε ε ε ε +++-=x T x l T F y x T x l T ε ε +-≈ ε) (00x l x Tl -= 可见质量m M 受力可等效为一个质点振动系统，质量m M M =，弹性系数) (00x l x Tl k -= 。 （1）恢复平衡的力由两根绳子拉力的合力产生，大小为ε) (00x l x Tl F -= ，方向为竖直向下。 （2）振动频率为m M x l x Tl M K )(00-== ω。 （3）对ω分析可得，当2 0l x = 时，系统的振动频率最低。 1-4 设有一长为l 的细绳，它以张力T 固定在两端，如图所示。设在绳的0x 位置处悬有一质量为M 的重物。求该系统的固有频率。提示：当悬有M 时，绳子向下产生静位移0ξ以保持力的平衡，并假定M 离平衡位置0ξ的振动ξ位移很小，满足0ξξ<<条件。 图 习题1-3

音乐声学基础知识

音乐声学基础知识 音乐是一种艺术形式，一切艺术都包括两个方面，一是艺术表现，一是艺术感知，音乐这种艺术也概莫能外，它通过乐器（包括人的歌喉）所发出的声音来表现，依靠人耳之听觉来欣赏。这声音的产生和听觉的感知之间有什么关系呢？这是我们要讨论的第一个问题——音乐声学。 1、声音的产生与主客观参量的对应关系 关于声音的产生，国外有一个古老的命题：森林里倒了一棵大树，但没有人听见，这算不算有声音？这个命题首先点出了声音产生的两个必要条件，即声源和接收系统。所谓声源，就是能发出声响的本源。以音乐为例，一件正在演奏着的乐器就是声源，而观众的听觉器官就是接收系统。从哲学的角度讲，声源属于客观世界，而接收系统则属于主观世界，声音的产生正是主观世界对客观世界的反映。 但如果只有声源和接收系统，是否就能接到声音呢，并不是这样。如果没有传播媒介，人耳仍不能听到声音。一般来讲，物体都是在有空气的空间里振动，那么空气也就随之产生相应的振动，产生声波。正是声波刺激了人们的耳膜，并通过一系列机械和生物电的传导，最终使我们产生了声音的感觉。如果物体在真空中振动，由于没有传播媒介，就不会产生声波，人耳也就听不到声音。由此，我们可以说，任何声音的存在都离不开这三个基本条件：1）声源；2）媒介；3）接收器。 先来看看产生声音的客观方面——声源——都有哪些特征。 当我们弹一个琴键，通过钢琴机械传动装置，琴槌敲击琴弦，这时如果我们用手触弦，就会明显感到琴弦在振动。当我们拉一把二胡或小提琴时，也会感到琴弦的振动。振动是声源最基本的特征，也可以说是一切声音产生的基本条件。但如果没有我们手对琴键施加压力，使琴槌敲击琴弦，也不会产生振动。实际上，一个声源得以存在，还依赖于两个基本条件：其一是能够激励物体振动的装置（称激励器）；其二是能够使装置运动起来的能量；演奏任何一件乐器都不能缺少这两个条件。例如，当我们敲锣打鼓时，锣槌或鼓槌便是激励器，能量则由我们的身体来提供。一架能自动演奏的电子乐器，也同样少不了这两个条件：电子振荡器就是激励器，能量则由电源来提供。 人们常用“频率”（frequecy，振动次数/1秒）来描述一个声源振动的速度。频率的单位叫“赫兹”（Hz），是以德国物理学家赫兹（H.R.Hertz）的名字命名。频率低（即振动速度慢）时，声音听起来低，反之则高。人耳对振动频率的感受有一定限度，实验证明：常人可感受的频率范围在20—20，000Hz左右，个别人可以稍微超出这个范围。音乐最常用的频率范围则在27.5Hz—4186Hz（即一架普通钢琴的音域）之间。超出此范围的乐音，其音高已不能被人耳清晰判别，因而很少用到。语言声的频率范围比音乐还要窄，一般在100Hz—8，000Hz范围内。 声音的强度与物体的振动幅度有关：“幅度越大，声音越强，反之则弱。”声学中用“分贝”（dB）作为计量声音强度的单位。通过实验，人们把普通人耳则能听到的声音强度定为1分贝。音乐上实际应用的音量大约在25分贝（小提琴弱奏）—100分贝（管弦乐队的强奏）之间。音乐声学中称声音强度的变化范围为“动态范围”，动态范围大与小，常常是衡量一件乐器的质量或乐队演奏水平的标志：高质量乐器或高水平乐队能奏出动态范围较大的音乐音响，让人们听起来痛快淋漓，较差的乐器或

声音的产生与传播习题含答案

声音的产生与传播习题 含答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

声音的产生与传播习题（含答案） 一、单选题(本大题共7小题，共分) 1.下列事例能说明“水可以传播声音”的是（） A.在溪边，听到溪水流动的声音 B.在雨天，听到雨滴打在伞上的声音 C.在树下，听到树上鸟儿鸣叫的声音 D.在水中，听到岸边人们说话的声音 2.用手拨琴弦便能听到悦耳的琴声，则发出琴声的声源是（） A.手指 B.空气 C.弦柱 D.琴弦 3.在武侠小说或电影里，经常会看到一位双目失明的大侠，还能判断出前来攻击他的敌人的方位，这是因为（） A.他的眼睛原来没有失明 B.他的耳朵有特异功能 C.这是一种巧合 D.由于双耳效应，他可准确判断声音传来的方向 4.若太空陨石撞击在月球表面，绕月球飞行的宇航员不能听到撞击的爆炸声，是因为 （） A.陨石撞击在月球表面，但没有产生振动 B.陨石撞击在月球表面，但振动很微弱，声音太小听不到 C.陨石撞击在月球表面，有振动产生，但声波无法传到空中 D.以上原因都不是5.如图所示，用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，乒乓球被弹开，这个实 验说明了（） A.发声的音叉正在振动 B.声音可以在空气中传播 C.声音的传播不需要介质 D. 声音在空气中传播速度最快 6.声音在以下几种介质中传播时，传播速度最大的是（） A.钢管 B.水 C.酒精 D.空气 7.用录音机把自己朗读或唱歌的声音录下来，再播放．同学们听没有什么意外，自己听总感到别扭，觉得不像自己的声音，主要原因是（） A.录音机的录音效果差，声音录制后失真 B.录音机录音时使声音的音调发生了变化 C.录音机录音时使声音的音色发生了变化 D.自己听自己的声音，和听录音机声音，两种声音传播的途径不同 二、填空题(本大题共9小题，共分) 8.声音不仅能在气体中传播，而且也能在 ______ 、 ______ 中传播． 9.声音在不同介质中的传播速度是不同的，根据下表可知：一般情况下，声音在液体中的传播速度比气体中的 ______ （选填“快”或“慢”）；声音在空气中的传播速度受 ______ 的影响；驰名中外的北京天坛公园里的回音壁、三音石、圈丘三处建筑有非常美妙的声音现象，它是我国古代建筑师利用声音的 ______ 造成的音响效果． 声音在一些介质中的传播速度v/（m?s-1） 介质温度速度介质温度速度 空气0℃331酒精20℃1210 空气15℃340水20℃1480 空气20℃344海水20℃1520 10.蛇是一种可怕的动物，经常将头帖在地面上，对外界声音的刺激非常灵敏，但蛇没有耳朵，它利用骨传导方式来“倾听”敌人的声音．说明声音可以通过 ______ （固体、液体、气体）传播． 11.当锣被敲响时，用手按住锣面，锣声消失了，这是因为锣面停止 ______ ，这说明声音是由物体 ______ 产生的．

音响基础知识之绝对基础

新音响基础知识之绝对基础 一、声学基础 1、人耳能听到的频率范围是20—20KHZ。 2、把声能转换成电能的设备是传声器。 3、把电能转换成声能的设备是扬声器。 4、声频系统出现声反馈啸叫，通常调节均衡器。 5、房间混响时间过长，会出现声音混浊。 6、房间混响时间过短，会出现声音发干。 7、唱歌感觉声音太干，当调节混响器。 8、讲话时出现声音混浊，可能原因是加了混响效果。 9、声音三要素是指音强、音高、音色。 10、音强对应的客观评价尺度是振幅。 11、音高对应的客观评价尺度是频率。 12、音色对应的客观评价尺度是频谱。 13、人耳感受到声剌激的响度与声振动的频率有关。 14、人耳对高声压级声音感觉的响度与频率的关系不大。 15、人耳对中频段的声音最为灵敏。 16、人耳对高频和低频段的声音感觉较迟钝。 17、人耳对低声压级声音感觉的响度与频率的关系很大。 18、等响曲线中每条曲线显示不同频率的声压级不相同,但人耳感觉的响度相同。 19、等响曲线中，每条曲线上标注的数字是表示响度级。 20、用分贝表示放大器的电压增益公式是20lg（输出电压/输入电压）。 21、响度级的单位为phon。 22、声级计测出的dB值，表示计权声压级。 23、音色是由所发声音的波形所确定的。 24、声音信号由稳态下降60dB所需的时间，称为混响时间。 25、乐音的基本要素是指旋律、节奏、和声。 26、声波的最大瞬时值称为振幅。 27、一秒内振动的次数称为频率。 28、如某一声音与已选定的1KHz纯音听起来同样响，这个1KHz纯音的声压级值就定义为待测声音的响度。 29、人耳对1~3KHZ的声音最为灵敏。 30、人耳对100Hz以下，8K以上的声音感觉较迟钝。 31、舞台两侧的早期反射声对原发声起加重和加厚作用，属有益反射声作用。 32、观众席后侧的反射声对原发声起回声作用，属有害反射作用。 33、声音在空气中传播速度约为340m/s。 34、要使体育场距离主音箱约34m的观众听不出两个声音，应当对观众附近的补声音箱加0.1s延时。 35、反射系数小的材料称为吸声材料。 36、透射系数小的材料称为隔声材料。 37、透射系数大的材料，称为透声材料。 38、全吸声材料是指吸声系数α=1。 39、全反射材料是指吸声系数α=0。 40、岩棉、玻璃棉等材料主要吸收高频和中频。 41、聚氨酯吸声泡沫塑料主要吸收高频和中频。 42、薄板加空腔主要吸收低频。

声学基础知识

噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变，会产生涡流扰动，从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等，在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用，会产生振动，再通过空气传播，形成噪声。液体流动噪声 液体流动过程中，由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击，会引起流体和管壁的振动，并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备，由于交变电磁力的作用，引起铁芯和绕组线圈的振动，引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时，向周围的空气介质传递了热量，使它的温度和压力产生变化，形成湍流和振动，产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波向四周传播，就形成声波（声波是纵波）。可听声波的频率为20～20000Hz,高于20KHz 的属超声波，低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波，离声源足够远处的声波视为平面波，特殊情况（线声源）可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关： 空气中，c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数，等于波长的倒数，即1/λ。有时也规定2π/λ为波数，用符号K 表示。 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。 自由场扩散场（混响场）

声学基础

主观音质评价 与客观测量的相关性

一．什么叫音质评价？assessment of sound quality 二．为什么要进行音质评价？ 三、实施手段： 四、主观音质评价的特点： 五、谁能作出正确评价? 六、如何去评价,评价哪些方面? 七、常用音质测试设备和A/B比较听音方法 八、音质评价术语的含义及与客观物理参数之间的关系 主观音质评价与客观测量的相关性

◆什么叫音质评价？ assessment of sound quality 通过听觉判断声音（原声或重放声）的质量水平。目前，对于语言主要从语言清晰度，而对音乐则从与作品类型和风格相吻合的音乐的可听性和欣赏价值来判断其声音质量水平的高低。

◆为什么要进行音质评价？ 因为现有的客观测试还不能完全揭示音质的所有特性的本质，音质评价术语还没有一一对应的物理指标。甚至有时客观指标与主观感受有许多不一致的地方，有待人们进一步去研究、揭示，所以，客观测试不能代替主观评价。我们制作音响产品的最终目标是满足人们听觉享受，因此，有必要对我们开发的音响产品进行主观评定。

◆实施手段： 1、听音测试listening test 让一定数量的、经过训练的听音员，在规定声学特性的房间（也有人叫试听室、听音室或审听室等）内，按照共同规定的听音试验方法，对音响设备、节目源、乐音或乐器音等的音质进行主观感觉的评定，最后用数理统计或其他方法对评定数据进行计算，评定出结果的试验。有人也叫试听试验。

◆主观音质评价的特点： 1．声音质量评价的模糊性blur of sound quality assessment 2、评价尺度---多维尺度法multi-dimensional scaling 3. 哪些因素导致主观音质评价的差异 4、室内声学---为什么需要试音室？ 5、国内关于听音室的标准

室内声学基础

室内声学基础 第一章声音的基本性质 一、声音的产生与传播 声音是人耳通过听觉神经对空气振动的主观感受。 声音产生于物体的振动，例如扬声器的纸盆、拨动的琴弦等等。这些振动的物体称之为声源。声源发声后，必须经过一定的介质才能向外传播。这种介质可以是气体，也可以是液体和固体。在受到声源振动的干扰后，介质的分子也随之发生振动，从而使能量向外传播。但必须指出，介质的分子只是在其未被扰动前的平衡位置附近作来回振动，并没有随声波一起向外移动。介质分子的振动传到人耳时，将引起人耳耳膜的振动，最终通过听觉神经而产生声音的感觉。例如，扬声器的纸盆，当音圈通过交变电流时就会产生振动。这种振动引起邻近空气质点疏密状态的变化，又随即沿着介质依次传向较远的质点，最终到达接收者。可以看出，在声波的传播过程中，空气质点的振动方向与波的传播方向相平行，所以声波是纵波。 扬声器纸盒就相当于上图中的活塞。 在空气中，声音就是振动在空气中的传播，我们称这为声波。声波可以在气体、固体、液体中传播，但不能在真空中传播。 二、声波的频率、波长与速度 当声波通过弹性介质传播时，介质质点在其平衡位置附近作来回振动。质点完成一次完全振动所经历的时间称为周期，记为T，单位是秒(s)。质点在1秒内完成完全振动的次数称为频率，记作f，单位为赫兹(Hz)，它是周期的倒数，即： f=1/T 介质质点振动的频率即声源振动的频率。频率决定了声音的音调。高频声音是高音调，低频声音是低音调。人耳能够听到的声波的频率范围约在20—20000Hz之间。低于20Hz的声波称为次声波，高于20000Hz的称为超声波。次声波与超声波都不能使人产生听感觉。 声波在其传播途径上，相邻两个同相位质点之间的距离称为波长，记为λ，单位是米(m)。或者说，波长是声波在每一次完全振动周期中所传播的距离。

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的应用和对比

2012年2月噪声与振动控制第1期文章编号：1006-1355(2012)01-0174-03 声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比 程志伟1,叶子文2,刘雯3,叶志刚1 (1.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院NVH中心，广州510640； 2.重庆大学数理学院，重庆401331； 3.华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640) 摘要：在汽车车身的隔声性能试验中，对声压和声强的两种测量法，进行了比较分析。结果表明,这两种测量方法各有其特点，对汽车车身隔声量的改进及降噪圴有较好的指导作用。 关键词：声学；汽车车身；隔声；声压法；声强法 中国分类号：TB95文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355-2012.01.041 Comparison of Sound Pressure Method and Sound Intensity Method in Application to the Measurement of Sound Insulation Preformance of Vehicle’s Body CHENG Zhi-wei1,YE Zi-wen2,LIU Wen3，YE Zhi-gang1 (1.NVH Center Guangzhou Automotive Engineering Institute,Guangzhou510640,China; 2.College of Mathematics and Physics,Chongqing University,Chongqing401331,China; 3.College of Mechanics and Auto,South China University of Technology, Guangzhou510640,China) Abstract:In this paper,two measurement methods,sound pressure method and sound intensity method,for the measurement of sound insulation performance of vehicle’s body are compared and discussed.It shows that the two methods have their own characteristics,and both of them play instructive role in improvement of sound insulation effect and noise reduction. Key word:acoustics;vehicle body;sound insulation;sound pressure method;sound intensity method. 为了改善汽车的车内噪声，需要对汽车车身的隔声量进行分析。只有车身的前围（或称防火墙）、顶棚、后盖、车门、地板、前后风挡玻璃等各面的隔声量提高后，车身各面才能有效地阻隔发动机和车外其他噪声进入车内。利用声压测量法或声强测量法都可以得到车身各面关键部位的声压衰减频谱图和总的隔声量，经过数据分析后我们就可以采取对应措施改进隔声薄弱部位。 收稿日期：2011-03-10；修改日期：2011-04-29 作者简介：程志伟（1979-），男，湖北天门人，工程师，目前主要从事汽车噪声、振动工程。 E-mail:chengzw79@126.con 1隔声量的定义和测量评价 1.1隔声量的定义 根据文[2]关于隔声定义的描述，隔声材料(隔声构件或隔声结构)一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数就是该隔声材料的隔声量，以符号R(dB)表示。 R=10lg(I i I t )=20lg(P i P t )(1) 式(1)中I i 和P i 分别为隔声材料前的声强和声压，I t 和P t 分别为经过隔声材料衰减后的声强和声压。如下图1所示表示方法。 可见隔声量表示隔声材料本身固有的隔声能力。