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声学基础知识介绍

时间:2012-09-29 08:47来源:南京音响网 点击:
声速和波长 声波在单位时间内传播的距离称为声速,常用符号C表示.单位是米/秒(m/s)。一般说来,声速只和传播的媒质及其状态有关.而与声音的强弱和颇率无关。例如:15℃时,声音在空

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  ·声速和波长
 
  声波在单位时间内传播的距离称为声速,常用符号“C”表示.单位是米/秒(m/s)。一般说来,声速只和传播的媒质及其状态有关.而与声音的强弱和颇率无关。例如:15℃时,声音在空气中的声速约为340米/秒.随着温度的升高声速也会略有增长。
 
  声波振动一周所传播的距离称为波长。常用符号“λ”表示.单位是米(m),声波的波长与声速和撷率的关系如下:
 
  λ=C/f 式中:f为声波的频率,单位赫兹(Hz)由此可见,在相同的条件下,频率越高,波长越短。例如:在常温空气中.频率为20赫的声波其波长为17.20米,颇率为5千赫的声波其波长为0.0688米。
 
  ·反射、折射和透射
 
  声音在传播过程中,遇到4壁等障碍物时,一部分声波在分界面处将改变传播方向返回到原来的媒质中去,而另一部分声波则以新的传播方向进入到新的媒质中去.并在新的媒质中继续向前传播。这就是声波的反射和折射现象。声波的反射和折射同样满足反射和折射定理。
 
  声波在室内的多次反射是形成混响的主要原因。
 
  声透射则是指声波在多层媒质中传播时经历了分界面的多次折射后.透过中间各层而到达最后一种媒质的现象。
 
  ·声波的衍射和散射
 
  声波遇到琦壁或其它障碍物时还会在边角上沿着物体的边缘而“弯曲”传播.这种现象被称为声绕射(或声衍射)。研究表明。衍射的程度取决于声波的波长与障碍物线度的相对大小,即波长对障碍物线度的比值越大.衍射愈强.反之亦然。如果障碍物的线度比波长大许多.虽然还有衍射现象,但是在障碍物的边组附近将形成一个明显的没有声波的区城(声影区)。通常认为物体线度小于λ-5λ时,入射声波荃本上会绕过物体;相当于5λ-1Oλ时还有一些绕射;接近于30λ时,几乎完全被遮挡。图1.1.1所示的几个例子可以带我们了解声绕射出现的一些情况。
  图1.1.1(a)中,障碍物好比是卡拉OK厅中的一很往子.坐在它后面的客人的视线完全被往子所遮挡.但仍然可以听到来自舞台上的大部分声音。这是因为波长随颇率高低而有很大的差异,只有那些频率较高,波长比住子直径小很多的声波.才会在柱子后面形成声影区。
 
  例如.坐在直径1米的圆住后面,对于1700赫(λ=0.2米)以上的高频声波有明显的遮挡作用。至于大部分频率较低.波长与柱子直径接近或大得多的声凌,由于声绕射现象的存在,住子几乎不起遮挡作用。
 
  另一方面,利用注面反射声音时.只有声波长小于或者接近往子直径的声波,才会被有效地反射。例如,要使200游以上倾率的声波被有效地反射.住面的尺度至少要1.7米左右。当然.柱面对声音的反射程度还与它的表面状况有关.但这里只谈尺度关系。
 
  图1.1.1(b)中,降碍物好比一座高大的围墙,对于波长比围姗尺寸小得多的声音,能够产生明显的声影区。当然墙边上还会出现一些绕射现象.但只限于局部范围。
 
  和上面情况成对照的是.当声波通过一个洞孔时往往会产生明显的衍射现象.洞口好象是一个新的点声裸,如图,1.1.1(c)所示.这是由于声波波长比洞孔尺寸夫得多的缘故。但是光的波长则要比洞孔尺寸小得多.所以光通过洞孔时是一束光线。当然如果声波的频率很高,在通过洞孔时也会出现类似于光束的声束,它带有很强的方向性,如图1.1.1(d)所示。
 
  声波在传播路径上遇到线度比其波长甚大的障碍物时就会产生散射。在有障碍物的声场中,散射的强弱与障碍物的线度对波长的比值有关。障碍物越大,或波长越短.则散射越强。
 
  散射与衍射在本质上是一回事,衍射是指一束声波会绕到物体背面的现象,而散射是指波束方向会在物体表面散乱。散射体实际上就是一个良好的反射体.它对于保证声场的均匀有重要的作用。

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