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1、11116-4 6-4 6-4 6-4 声声声声 波波波波 按频率范围划分：按频率范围划分：1.1.1.1.声压声压声压声压 次声波次声波 f 20Hz 声声 波波 20 f 2000Hz 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之差称为强之差称为声压声压。设介质中没有声波时的压强为。设介质中没有声波时的压强为p0，有声波时各处的实际压强为有声波时各处的实际压强为p。p=p-p0是声压是声压,用用 p 来有示。来有示。声声声声 压压压压密度为密度为 的流体中传播平面波的方程：的流体中传播平面波的方程：在在 流流 体体 中中 x 处处取取 一一 截截 面
2、面 积积 为为 S、长长 度度 为为 x 的的 柱柱 形形体体 积积 元元，其其 体体 积积V=Sx。当当声声波波传传播播时时，这这段段流流体体柱柱两两端端的的位位移移分分别别为为y和和y+y。体体 积积 增增量量 为为 V=Sy。流体体变弹性模量流体体变弹性模量 流体中有声波传播时，式中压强增量流体中有声波传播时，式中压强增量 p就是声压就是声压p。或或对于平面波，有对于平面波，有声声声声 压压压压考虑考虑为声压振幅。为声压振幅。将声压表达式改写为：将声压表达式改写为：因此，声压波比位移波在相位上落后因此，声压波比位移波在相位上落后 。声声声声 压压压压2.2.2.2.声强声强声强声强 声强
3、级声强级声强级声强级 声强声强是声波的平均能流密度，即单位时间内通过垂直是声波的平均能流密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能量。于声波传播方向的单位面积的声能量。声压和声强随频率增加而增大。声压和声强随频率增加而增大。对于每个可闻频率，声强有上下两个限值。对于每个可闻频率，声强有上下两个限值。痛觉阈痛觉阈：恰好能引起痛觉的最低声强。：恰好能引起痛觉的最低声强。听觉阈听觉阈：恰好能引起听觉的最低声强。：恰好能引起听觉的最低声强。声强的上下限值随频率而异。声强的上下限值随频率而异。声强声强声强声强 声强级声强级声强级声强级 在在1000Hz时，正常人听觉的最高声强为时，正常人听
4、觉的最高声强为1W/m2,最低最低声强为声强为10-12W/m2。将将I 0=10-12W/m2作为测定声强的标准。作为测定声强的标准。声强级声强级 单位为贝尔单位为贝尔（bel）。若采用分贝若采用分贝（dB），声强级公式为声强级公式为几种典型声音的声强级：几种典型声音的声强级：聚焦超声波的声强级聚焦超声波的声强级210 dB炮声的声强级炮声的声强级110 dB细语细语10 dB把加速度振幅把加速度振幅am=A2 代入声强表达式，得代入声强表达式，得 对于极大的高频声强情形，压力振幅可达千百个对于极大的高频声强情形，压力振幅可达千百个大气压，获得的加速度振幅可达重力加速度的数百万大气压，获得的
5、加速度振幅可达重力加速度的数百万倍。倍。高频超声波的作用异常巨大。高频超声波的作用异常巨大。对于频率极低的次声波，其波长很长，只有遇到非对于频率极低的次声波，其波长很长，只有遇到非常大的障碍物或介质分界面时，才会发生明显的反射和常大的障碍物或介质分界面时，才会发生明显的反射和折射。折射。声强声强声强声强 声强级声强级声强级声强级 例题例题16-7 频率为频率为500kHz，声强为声强为1200W/m2,声速为声速为1500m/s 的超声波，在水的超声波，在水(水的密度为水的密度为1g/cm3)中传播时中传播时,求其声压振幅为求其声压振幅为多少大气压多少大气压?又位移振幅、加速度振幅各为多少？又
6、位移振幅、加速度振幅各为多少？解解 I=1200W/m2，=1103kg/m3，利用声强表达式得利用声强表达式得声压振幅声压振幅:位移振幅位移振幅:声强声强声强声强 声强级声强级声强级声强级am=A 2=1.2710-8(2 500103)2 m/s2加速度振幅加速度振幅:=1.26105m/s2重力加速度的重力加速度的1.29104倍倍 解毕。解毕。声强声强声强声强 声强级声强级声强级声强级am=A 2=1.2710-8(2 500103)2 m/s2加速度振幅加速度振幅:=1.26105m/s2重力加速度的重力加速度的1.29104倍倍 解毕。解毕。声强声强声强声强 声强级声强级声强级声强级