南京大学_声学基础课件_第3章_声波的基本性质

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，

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

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）

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

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 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+=

∴ 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 ，2 022020220)()(,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

声学专业研究生培养方案 - 南京大学研究生院

物理学院声学专业研究生培养方案 一、培养目标 培养国家建设需要，热爱祖国，思想先进，情操高尚，品德优良，具备严谨科学态度和优良学风，适应面向二十一世纪的德、智、体全面发展的声科学与工程技术专业人才。 1、硕士研究生： 掌握声学的基本理论和实验技能，了解本领域的研究动态，具有一定的分析问题和解决问题的能力，学位论文应具有一定的创新性或应用前景。 2博士研究生： 具有深厚的数理基础，掌握声学的基本理论和实验技术以及与本学科相邻或相关学科的知识，具有分析问题和独立解决问题的能力。能进行国际上声学领域前沿性课题或有重要应用前景的课题研究，并具有一定的创造性，掌握1－2门外语，能熟练阅读文献并撰写论文。 二、研究方向 1、非线性声学 振动和声激励下的液体和颗粒物质中的孤立子与混沌；孤立波的传播特性及其和缺陷的相互作用；非线性系统中的反常热传导；复杂信号与非线性信号处理的理论与方法、及其在声学中的应用。 2、强声学 强声和功率超声：液体中的声空化、声致发光 3、光声科学 激光激发超声的理论及新型超声换能技术，脉冲光声瞬态效应对超快物理、化学及生物过程的研究，光声效应新技术及其在材料表征、工业检测和医学诊断中的应用研究，光声热波成象及其逆问题。超声源器件的理论、结构和应用研究。 4、超声学 声人工结构；超声信号处理；声表面波传播理论及器件；声电荷器件及在通讯、雷达和电子对抗中的应用；多相媒质中声传播理论；生物媒质及固体中超声检测和声测井新技术；新型低衰减透声材料、新型超声换能器、声传感、声化学等。 5、生物医学超声 流体、生物媒质、固体及界面的非线性特性；非线性声参量组织定征与成像；超声造影剂的非线性特性及其在医学超声领域的应用；声孔效应机理及在生物化学领域中的应用；固体中的非经典非线性效应及在无损检测中的应用；高强度聚焦超声的非线性特性；微泡及细胞的声学操控。 6、环境声学 噪声与振动的有源控制；环境噪声评价与监测。 7、电声学 扬声器等电声器件和系统的振动分析、计算机辅助设计和测试以及电声参数测量新技术。

声学基础

一.声音基础知识 二.手机电声器件基本参数 三.手机音腔设计 四.音腔设计常见问题及解决办法 五.音频设计的一般规则S h e n g L o n g C o n f i d e n t i a

1.声音是什么？声音是一种因为物体振动而产生的弹性纵 波，它能通过空气.水.钢铁等媒质传播 S h e n g L o n g C o n f i d e n t i a

音量（Volume ):声音振幅大小（Amplitude),通常表示的单位dB （Decibel 的缩写）它是以正常人听1000Hz 频率之纯音，所能听到的最弱声音，其音压为0.0002微巴（u bar)当作0dB 。 音调（Pitch ）：声音频率（Frequency)高低，单位CPPS （Cycle Per Second)。 音色（Tone):是由声音的谐波（Harmonic Wave)造成，即由声波的频谱和波形决定，但究竟哪些谐波组成的声波，会造成人所受感受的特色，以及特色如何？不能作实质存在的说明，也无法去衡量，完全由人心里感受，凭经验去体会，是个人相当主观的见解 声音三要素中的音调与音量，是声波的频率与振幅，由人感受后的结果，由其实质的存在，也有确实的衡量标准，而人也可由人身的组织，作较为客观的认识，像这种由人的生理，予以客观认识的声音，称为“生理之音”，而音色在声波而言如上述（音色）内容，是心里感受所引发的想象，这种感觉往往会左右人的情绪，心里感受越深，音色越清晰，感受越浅，音色越模糊，这种感受的声音称之为“生理之音”.虽然那些谐波怎样组成声波，会造成人所感受的特色，以及特色如何？建议可在喇叭之总谐音失真（Total Harmonic Distortion)中得到失真愈小其音色表现愈真实S h e n g L o n g C o n f i d e n t i a

振动噪声声学基础总结

振动论坛声学基础总结 1 声学基础方面推荐书籍 南京大学出版社版，杜功焕编《声学基础》； 海洋出版社版，周新祥编《噪声控制与应用实例》； 机械工业出版社版，马大猷编《噪声与振动控制工程手册》。 2 声音强弱与高低的区别 对纯音来讲，强弱取决于声压的幅值，高低取决于频率； 对混音来讲，强弱与高低相互影响，取决于频谱和人耳听觉特性。强弱用计权声级、响度来衡量，高低用尖锐度来衡量。 3 低中高频的一般划分 500Hz 以下叫低频；500-2000Hz 叫中频；2000Hz 以上叫高频。 4 听阈声压和痛阈声压 听阈声压20Pa μ（0dB ），痛阈声压20（120dB ）。 Pa 5 声级计算及其关系 声压级：??? ?? ???=0lg 20P P L P ，； a P P 5 0102?×= 声强级：??? ?? ???=0 lg 10I I L I ，； 212010??=Wm I 声功率级：??? ?? ???=0lg 10W W L W ，； W W 12 010?= 声强级与声压级的关系（自由场）：??? ? ? ???+=00400lg 10c L L P I ρ； 声功率级与声强级的关系（自由场或者半自由场，球面波）：S L L I W lg 10+=。 6 声压级的加减 两个相同声压级相加，总声压级＝单个声压级＋3dB ； N 个相同声压级相加，总声压级＝单个声压级＋； )lg(10N 两个不同声压级相加，如，则11P P L L >() [] 211.01101lg 10P P L L P P L L ??++＝总； N 个不同声压级相加，()∑Pi L P L 1.010 lg 10＝ 总。

南京大学版声学基础答案

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+=

∴ 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 ，2 022020220)()(,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

盆形电磁式喇叭分析

电磁式盆形喇叭的运动分析 杨飞（湖北三环汽车电器有限公司） 【摘要】通过对一只电磁式盆形喇叭的数据化描述，讲解喇叭各零部件的运动关系，揭示喇叭基本性能与设计的关联。 【关键词】电磁式盆形喇叭数据化运动关系基本性能设计 0 引言 汽车喇叭是一个产生声音的装置，警告车辆前或车辆附近的人群，主要供交通工具作行车安全警告之用。电磁式盆形喇叭由于结构简单，价格便宜，成为汽车喇叭最常见形式。 1 结构与原理 1.1电磁式盆形喇叭结构 DL129电磁式盆形喇叭结构包括四个部分：（详见图一.） 1)磁路系统: 这是产生策动力的部件。是由高强度铝漆包线匝绕在 10#钢上，当线圈通以直流电时，就会产生磁场。 2)振动系统: 包括衔铁，振动膜片，共振板。 3)转换系统: 它能使电路以一定的频率开启和关闭，从而把对振动 系统所加的恒定力变成脉冲力，如：下触点臂等零件。 4)外壳系统: 它将各部件组合在一起，并且自己形成腔体，既能增 强共振效果，又起组合保护作用。 1.2 工作原理 电源通过喇叭正负极接通线路,并经过触点给线圈通电产生磁场。在磁场产生电磁力的作用下,衔铁被吸引,衔铁带动膜片、共振

板向下运动。与此同时，点断开,切断了电路。线圈点臂复位。此时上下触点闭重复上述过程，振动系统往 1.3 数据测量与描述 将一只DL129中音喇叭后将样品固定在钳台上，使用(1V 设定为1mm)。首先测量方向为正方向），然后在电源测量线路电流波形。 电流波形时序图： 衔铁也向下拉动了下触点臂，使上断电后,电磁力消失,衔铁释放,膜片和下触点闭合,电源又经过触点给线圈通电产生磁系往复振动空气而发出声音。 调节到气隙0.89mm 、电隙0.43mm 用示波器和激光位移传感器组成先测量喇叭各点振幅（所有矢量以共振板外负极线中串入采样电阻（10A/75mV 中心点振幅图： 、下触片和下触产生磁场,3mm 。然测试系统振板外侧75mV ），

南京大学物理学院本科人才培养方案和指导性教学计划

一、课程模块设置（150学分） 1、通修通识课程模块59 A 通识教育课（七大类通识课、新生研讨课）至少选修14 B 思想政治理论课必修16 C 军事技能课必修3 D 分层次通修课通修26 2、学科专业课程模块50 E 学科平台课必修21 F 专业核心课必修29 非声科学与工程系学生必修（大学物理实验三、数学物理方法、理论力学、计算物理、量子力学、电动力学、统计物理、固体物理或原子核物理、近代物理实验）声科学与工程系必修（数学物理方法、理论物理I、概率论与随机过程、信号与系统、数字信号处理、声学基础、声学测量、声学换能器、声学专题I） 3、开放选修课程模块33 G 专业选修课至少选修8学分 物理学系学生至少选修以下课程中3门（高等量子力学、计算物理方法、铁磁学、磁性材料、超导物理与器件、相变物理） 光电科学系学生至少选修以下课程中3门（晶体物理性能、晶体衍射学、晶体生长、光电子技术、现代光学、激光原理与技术） 现代物理系学生至少选修以下课程中3门（粒子物理、核物理实验方法与辐射防护、广义相对论与宇宙学、软物质物理、生物化学或生理学、生物物理） 声科学与工程系学生至少选修以下课程中4门（理论物理II或流体力学、计算方法、数字信号处理实验、噪声控制原理或建筑声学或音频工程或音频信号处理、声学专题II）技术物理研究所学生至少选修以下课程中3门（粒子物理、核物理实验方法与辐射防护、制冷与低温技术原理、热物理基础） H 一级学科选修课至少选修8学分 基础物理综合、量子力学补充、统计物理补充、模拟电路、模拟电路实验、数字电路、数字电路实验 I 跨专业选修课 J 公共选修课至少选修3门 计算机基础、C语言程序设计、数据统计与分析、大学生物学、微机原理与应用、大学化学 L 第二课堂 4、毕业论文/设计必修8学分 二、培养方案 1－3学期为院系培养阶段，4－8学期为专业培养及多元培养阶段，第3学期末进行专业分流，学生根据自己志愿经过院系适当调整后进入各系及研究所进行相关专业学习。全校同修课学分：0.0分，学科核心课学分：0.0分，专业选修课学分0.0分，专业方向课学分：150.0分，文化素质课学分：59.0分，论文或实践学分：8.0分。 ——引自教务网-教学信息-指导性教学计划

声学基础

一：填空题 1. 声学参量的单位： 2. 声压定义和计算(声强) 3.声波的反射（平面声波） 4.折射参量声波定律（SNELL 定律） 5.机电类比 6.无规声场的叠加规律 7.声级计算、室内混响 8.Qm..共振曲线、关系（维利、速度） Qm 与频带的关系 1/Qm=f/△f 9.产生共振的条件： 10. 二：计算题 ㈠均匀脉动球声源（点声源） 偶极子以及同向小球声场的计算（包括指向性）等 推导 [例题1] 已知脉动球源的半径为0.01m ，向空气中辐射频率为1000Hz 声波，设脉 动球源表面振速幅值为5cm/s ，求距球心50m 处的声压及声压级是多少？该处质点位移幅值和速度幅值分别是多少？辐射声功率为多少？ 解：2 0.0398156A = = ，e A A p p r = = ， 声压级：20log e p ref p L p =， 5 20Pa=210Pa ref p μ-=? 50m 处有效声压 P e =0.000563077Pa ， L p =66.7537dB 速度幅值 00A v r c kr ρ= 1.864 m/s ， 位移幅值 /a a v ξω== 2.9681 m [例题2] 空气中半径为0.01m 的脉动球源，辐射频率为1000Hz 的声波，欲在距 球心1m 处得到74dB 的声压级，问球源表面振速幅值应为多少？辐射声功率为 多大？ 部分内容请看PPT ㈡PPT 上的两道证明题（考试会二选一） [例题1] 有一混响室，已知空室时的混响时间为T60，现在在某一壁面上铺上一层面积为S/，平均吸声系数为α/的吸声材料, 平均吸声系数可用下式表示

声学专业研究生培养方案-南京大学研究生院

声学专业(070206)研究生培养方案 一、培养目标 培养有爱国主义、敬业精神和德、智、体全面发展的人才。 1、硕士研究生： 掌握声学的基本理论和实验技能，了解本领域的研究动态，具有一定的分析问题和解决问题的能力，学位论文应具有一定的创新性或应用前景。 2博士研究生： 具有深厚的数理基础，掌握声学的基本理论和实验技术以及与本学科相邻或相关学科的知识，具有分析问题和独立解决问题的能力。能进行国际上声学领域前沿性课题或有重要应用前景的课题研究，并具有一定的创造性，掌握1－2门外语，能熟练阅读文献并撰写论文。 二、研究方向 1、非线性声学 声孤立子与混沌；强声与物质的相互，声空化及声致发光的机理及应用研究；声凝聚、声致冷；流体、生物媒质、固体及界面的非线性特性以及非线性声参量定征与成象。 2、光声科学 激光激发超声的理论及新型超声换能技术，脉冲光声瞬态效应对超快物理、化学及生物过程的研究，光声效应新技术及其在材料表征、工业检测和医学诊断中的应用研究，光声热波成象及其逆问题。源器件的理论、结构和应用研究。 超声学图象处理，包括图象算法研究、运动图象捕捉与识别、指纹和印章识别。 3、超声学 声表面波传播理论及器件；声电荷器件及在通讯、雷达和电子对抗中的应用；多相媒质中声传播理论；生物媒质及固体中超声检测和声测井新技术；新型超声换能器、声传感、声化学等。 4、环境声学与电声学 噪声与振动的有源控制；环境噪声评价与监测；扬声器等电声器件和系统的振动分析、计算机辅助设计和测试以及电声参数测量新技术。 5、语音信号处理 噪声中语言信号提取；语音分离与语音抵消；汉语分析、合成、识别；混沌编码通信；数字声频技术等。 三、招生对象 1、报考博士研究生者为已获得硕士学位的在职人员、应届硕士毕业生（最迟须在入学前取 得硕士学位）、具有同等学力的在职人员。 2、报考硕士研究生者为大学本科毕业及具有同等学力的在职人员。 四、学习年限 硕、博连读研究生学习期限一般为5-6年。 分阶段培养的博士生基本学制为3年，硕士生学制为2.5年。 五、课程设置 （一）硕士阶段 A类： 科学社会主义理论与实践2学分

声学基础

声学基础 声音（包括噪声）的形成，必须具备三个要素，首先要有产生振动的物体，即声源，其次要有能够传播声波的媒介，最后还要有声的接受器，如人耳、传声器等。 一、声音的基本性质 声音（ sound）是由物体振动产生的，而振动在弹性介质中的传播形式就是声波，处于一定频率范围内（20～20000Hz）的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。 当人们用手拨动琴弦，弦即振动并同时发出声音，这里琴弦的振动是产生声音的根源。通常我们把振动发声的物体，称为声源（ sound source）。声源不一定都是固体，液体和气体的振动也会产生声音，如海上的浪涛声和火车的汽笛声。 如果将一个发声物体置于一个真空的罩子内，声音则传不出来，因此声音的产生除了要有振动的物体外，还必须要有传播声音的媒介物质，它可以是空气、水等流体也可以是钢铁、玻璃等固体。 物体振动是产生声音的根源，但并不是物体产生震动后一定会使人们得到声音的感觉。因为人耳能感觉到的声音频率范围只是在 20～20000Hz之间，这个频率范围的声音称可听声，频率低于20Hz的声音称为次声（infrasound），频率高于20000Hz的声音称为超声（ultrasound）。次声和超声对于人耳来说都是感觉不到的。 描述声音高低的物理量是频率，描述声音强弱的物理量有：声压、声强、声功率以及各自相应的级，描述声音大小的主观评价量是响度、响度级。 ?声压与声压级 声源的振动以声波的形式在介质中传播，传播所涉及的区域称为声场（ sound field）。当声波在空气中传播时，声场中某一点的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置处空气的密度时疏时密，引起平衡位置处空气的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。我们将该点空气压强相对于静压强的差值定义为该点的声压（sound pressure）。在连续介质中，声场中任一点的运动状态和压强变化均可用声压表示。 声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声音的感觉，声压越大，耳朵鼓膜受到的压力越大，感觉到的声音越强。因为声波作用引起声场中某点介质压缩或膨胀，所以声压有正有负。声压可用瞬时声压和均方根声压（亦称有效声压）表示。声场介质中某点在某瞬时相 对于静压强的单位面积上的声压变化即瞬时声压（instantaneous sound pressure）；瞬时声压在某一时间周期内的均方根值，即均方根声压(root mean square sound pressure)。按下式计算： （Pa） (10-1) 公式中符号上部横线表示对时间加权平均，而 T是测量的时间周期。 以下未注明的声压均指均方根声压。人耳刚能听到的声压定义为听阈声压，其值为＝ 2 × 10 － 5 Pa ，也称基准声压；使人耳感觉疼痛的声压定义为痛阈声压，其值为 P＝ 20Pa ，两者之间相差 100 万倍，一般声音介于两者之间。由于常用的声音大小相差悬殊，为了度量与记录，采用级的概念，即用声压的倍比关系的对数量来表示，单位为分贝 ( decibel ， dB) ，对于均方根声压为P的声波，其相应的声压级（ sound pressure level ）为：