Hao4K影音

04K影音第一篇声学基础理论1.声波方程与声波基本特性2.声源的辐射3.声波在管道中传播4.室内声场Haoa04K影音Ha04K影音Hao4a1声波方程与声波基本特性1.1噪声与声波众所周知，人类是生活在有声（音）的世界中的，而声音又是常常伴随着物体的振动而产生的.人们通过喉部的声带振动产生语声，来交流思想和信息.当人们在厅堂内欣赏到优美的音乐时，不难发现在舞台上各种乐器正在被一群演奏者敲击和拨弄着.这些动人的乐声正是由这些乐器和谐的振动产生的美妙效果.当人们听到隆隆声响时，就会发现是有一些机器正在运转，人们听到的这些声音实际只是由一些物体的振动，带动了毗邻的弹性介质（如空气）振动，并以（声）波的形式传到人耳，引起耳朵内鼓膜的振动从而激励神经而产生声音的感觉.噪声完全具有声音的属性，不过它是一种恼人的、干扰的、有害的，总而言之是不受人们喜欢的声音.如在产生隆隆不断的噪声的机房内，工作人员轻则感到烦恼，重则有损健康，久而久之甚至致病.因为噪声完全具有声音的属性，除了人们的主观生理感觉因素外，它的辐射、传播与接收等一系列物理过程完全遵循声波的规律.因此人们要与它对抗或加以控制，必须先要认识和掌握声波的特性及其规律，才能充分掌握和运用控制它的“武器”假定在一弹性介质（如空气）里，有如图1.1.1(a)所示的若干个毗邻的小区域.介质由许多微小粒子所组成，原来它们都处于相对静止平衡状态，现设想由于某种原因，使某物体产生振动，从而使与其毗邻的介质微粒子激起一种扰动.例如在A区域的左侧面产生一运动，使A区域产生压缩.而A区域的运动又会导致与其毗邻的B区域的运动，或者说B区域会受到A区域的另一侧面的推动而产生压缩过程.由于介质的弹性作用，被压缩的区域会产生一种反抗压缩的弹力，使受压区域的介质产生一种要恢复原来平衡状态的运动.然而，介质是具有惯性的.所以当A区域的前侧面的复位运动经过原来的平衡位置时，它不会停止下来，而出现“过冲”.以致于A区域呈现出稀疏（或膨胀）状态，进而又受到毗邻的压力，该区域又会从膨胀状态变为压缩状态，如此周而复始地运动变化着.尽管各区域的介质都是在原地或在自身平衡状态附近进行着压缩与膨胀的振动过程.但是这一周而复始的压缩与膨胀交替过程都会由近及远地从A,B,C等区域一直向外传播开去这种在介质中压缩与膨胀的传递振动过程就是声振动的传播或者称为声波.当适当频率和强弱的声波传到人耳中，人就会感受到声音的存在4第一篇声学基础理论弹性介质中的这种声振动传播过程，类似于多个质点一弹簧振子互相耦合而形成的系统.一个振子的运动会影响其他振子跟着运动起来.图1.1.1(b)就表示振子A的质量在四个不同时刻的位置(T代表振动周期).其余振子的质量也都在其平衡位置附近作类似的振动，只是时间会依次滞后.在该图的右方也表示了相应的声振动过程的示意图.图中实线表示A区域的原来范围，虚线代表A区域两个边界面的运动位置BD(a)ABCDABABI-T(b)图1.1.1声波过程示意本书着重讨论的是像气体或者水那样的流体的弹性介质.流体介质的弹性主要表现在当介质的体积或者密度变化时，出现的弹性恢复力不会像固体介质那样还会呈现切向恢复力.在流体中声振动的传播方向与介质质点振动方向一致.这种声振动过程称为纵声波.在流体中只有纵声波存在，因此本篇讨论的声波主要指的是纵声波.而在弹性固体中就不相同了，那里还有切向弹力产生，在其中传播的波除了纵波外，还有横波，或称切变波，甚至固体表面还会产生表面波等等.至于涉及弹性固体中的传声问题，本书将单独设立章节并作为结构声来处理以示与其他章节所指的声波有所区别.1.2声压基本概念与度量前面定性地讨论了声波过程的物理图像.为了进一步了解声波的各种特性，就