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目录第12章固体中的声波422§12.1固体介质的弹性性质…422§12.2固体中的声波方程……434§12.3平面波在平界面上的反射和透射450458§12.5声表面波467§12.6细梁和薄板的低频近似理论472484第13章换能器基础486§13.1力学声学混合类比电路487§13.2电声换能器491§13.3电声换能器的一般理论499503第14章非线性声学基础504§14.1一维的非线性行波504§14.2非线性声波的相互作用510§14.3黏滞介质中的有限振幅波513516第15章声学中的数值计算517§15.1有限差分法518§15.2有限元方法530§15.3其他几种计算方法…536绪论1.声的基本概念声即声音，通常指人耳能够感觉到的空气振动。广义地说，声音是各种弹性介质中的机械波，包括人耳不能感知的振动。声音不能在真空中传播，只能通过具有弹性的介质传播。介质可以是各种气体、液体和固体。例如，潜在水里的人也能听到声音，附耳于铁轨上可以听到远处的火车声。我们生活在充满声音的世界里。声和日常生活的关系非常密切。语音是人类交换和获取信息的重要手段。优美的音乐可以陶冶性情，噪声能破坏情绪，甚至影响健康。大自然中充满了各种各样的声音，如风雨雷电、各种动物的叫声、江河湖海的水声等，每时每刻地包围着我们。随着科学技术的发展，音响的录放处理、噪声控制、超声治疗和诊断、工业超声检测和加工、水下声呐、语音处理和通讯等声学技术在人类生活中的作用越来越大。声音是由物体的振动产生的。产生声音的物体称为声源。声源的振动，先在其附近的局部介质中产生扰动，使一部分介质发生弹性变形，并开始离开平衡位置运动。这个扰动必然推动周围的介质，一方面使周围介质也发生运动，同时周围介质的反作用力又使先产生扰动的部分回到平衡位置。由于介质具有惯性，回到平衡位置后介质会“过冲”，产生相反方向的扰动。每一部分介质的扰动都会推动周围介质运动，同时周围介质产生反作用力，使运动的介质又趋向平衡位置。于是在介质弹性和惯性的联合作用下，声源附近的介质先在平衡位置附近振动，被它推动的周围介质随之振动，同时不断推动更远的介质产生振动。距离越远的介质的振动越为滞后。这样各部分的介质都在平衡位置附近振动，不断地压缩和膨胀，伴随着介质的密度和压强不断变化。图0.1是这个过程的示意图，这种由近及远向周围传播的机械振动就是声波。声波存在的空间是声场。声波传播的时候，介质的质点本身没有宏观的运动，只在平衡位置附近振动。当声波到达人耳时，引起鼓膜振动，产生听觉。声波牵涉到的是质点位移、速度、密度和压强等力学量，因此声波是机械波。2绪论图0.1声波示意图声音传播的时候，介质振动的频率即介质质点每秒钟振动的次数，是声音的频率f,它是声波的基本参数，单位是赫兹，简称赫，记作Hz。频率的倒数是周期T=涓