第七节 驻波
第七节 驻波
例1：下列说法中正确的是（ ）
A ．弦线上的驻波其总长为半个波长的自然数倍
B ．用驻波的规律可测波形的波长
C ．驻波上处于波节的点位移始终为零，处于波腹的点位移始终处于最大
D ．弦乐器的发声是弦上形成驻波
选题目的：驻波原理的理解
解析：驻波上波腹上各质点振动振幅最大，但也在作简谐振动，也有到达平衡位置的时刻，不但弦乐器利用驻波的原理，管乐器也利用了空气柱形成驻波的原理． 正确选项为ABD ．
例2：一玻璃管竖直插入一水槽中，在玻璃管上端有一发声音叉，频率为200Hz ，上下移动玻璃管，测到相邻两次共鸣时管中空气柱的长度差为34cm ，试求声速．
选题目的：应用驻波的原理求声速．
解析：由于玻璃管中的空气要产生共鸣，空气柱长L 等于又/4λ的奇数倍，因此相邻两次共鸣的空气柱长度差：/234L λ?==cm ，68cm 0.68m λ==
所以/0.68500340v T f λλ===?=m/s ．
周末练习
1．下列说法正确的是
A ．驻波是两个振幅相同，频率相同的波在同一直线上沿相反方向传播时形成的
B ．驻波上各点所做的是相同频率不同振幅的简谐振动．
C ．驻波上两个节点间的各点，它们振动的趋向相同
D ．相邻两波节点的距离是一个波长
2．跟某一声波共鸣的空气柱最短的长度与声波波长的关系是下列数据中的哪一个
A ．2λ
B ．4λ
C ．6λ
D ．8
λ 3．弦线上的驻波相邻两波节的距离为65cm ，弦的振动频率为22.310f =?Hz ，求波的传播速度v 和波长λ。
4．取一根两端开口的玻璃管，竖直地插在深水槽中，敲击频率为500Hz 的音叉，并将其放在靠近上端的管口处．当从水中逐渐提起玻璃管时，所产生的第一次共鸣和第二次共鸣的空气柱长度相差为34cm ，求声波的波速．
周末练习
1．如图所示，在玻璃管的上端有振动频率未知的音叉，现使音叉发声，并将玻璃管上提，当玻璃管口离水面距离为17cm ，则刚好能听到空气柱共鸣（已知声音在空气中传播速度v ＝340m ／s ），则音叉的频率为（ ）
A ．200Hz
B ．1000Hz
C ．500Hz
D ．100Hz
2．如图所示，两列沿x 轴传播的简谐波，传播速度大小相等，其中一列沿x 轴正方向传播（图中实线），一列沿x 轴负方向传播（图中虚线），这两列波的频率相同，振动方向均
沿y轴方向，则图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点振幅最大的是_______
x=的点，振幅最小的是_______
x=的点．_______
x=处是波腹．_______
x=处是波节，经1/4周期后8
x=m处的质点相对平衡位置的位移是_____．
3．有一个1m长的试管，用1700Hz音叉在管口敲击时，缓慢向管中倒水，则管中空气柱能产生几次共鸣？当向管中倒入多长水柱时，空气柱第1次产生共鸣？
4．一根两端开口的直管，长度80cm
l=，它将对什么样频率的声波发生共振（声速取340rn ／s）？
5．向圆柱形容器内逐渐灌水，同时将发声的音叉置于容器口．当液面和容器口相距
175
h=cm
和
225
h=cm时，由音叉发出的声音连续两次得到明显加强．如果声速340m/s
v=，求音叉振动的频率．
物理教案驻波.doc
物理教案驻波 教学目标知 识目标1、认驻波现象，了解驻波产生的原理。2、观察驻波的实验现象、能够解释现象的发生。 能力目标1、通过实验，培养学生的实验动手能力和观察能力。 情感目标通过对有趣物理现象的观察，培养学生对科学的探究精神 教学建议关于驻波这一节内容较少，教师在讲解的时候，重点需要强调驻波产生实际是波的反射、波的叠加，教师可以通过两个有趣的物理实验：1、用琴弦和打点计时器进行驻波的演示；2、用音叉通过盛水玻璃管内的声波演示驻波。 培养学生对科学的探究精神，同时锻炼学生的动手实践的能力。 典型例题 关于驻波现象，下列说法正确的是：a、相邻的两波节之间的各个质点的振幅都相等；b、相邻的两波节之间的各个质点的振动方向都相同；c、相邻的两波腹之间各个质点的振动方向不完全相同；d、相邻的两个波腹之间的距离为半个波长本题是考察驻波的基本知识：只有两个波节中点振幅为最大，两边这副逐渐减小，故不选a项；两波节间各个质点的振动方向都相同，故b选项是正确的；相邻的波腹以波节为
界，一边振动方向向上，另一边质点振动方向向下，故选c选项；由波的干涉可知：驻波相邻的两个波腹之间的距离萎半个波长，故选项d正确，总之，本题的正确答案是b、c、d选项。 教学目标知 识目标1、认驻波现象，了解驻波产生的原理。2、观察驻波的实验现象、能够解释现象的发生。 能力目标1、通过实验，培养学生的实验动手能力和观察能力。 情感目标通过对有趣物理现象的观察，培养学生对科学的探究精神 教学建议关于驻波这一节内容较少，教师在讲解的时候，重点需要强调驻波产生实际是波的反射、波的叠加，教师可以通过两个有趣的物理实验：1、用琴弦和打点计时器进行驻波的演示；2、用音叉通过盛水玻璃管内的声波演示驻波。 培养学生对科学的探究精神，同时锻炼学生的动手实践的能力。 典型例题 关于驻波现象，下列说法正确的是：a、相邻的两波节之间的各个质点的振幅都相等；b、相邻的两波节之间的各个质点的振动方向都相同；c、相邻的两波腹之间各个质点的振动方向不完全相同；d、相邻的两个波腹之间的距离
驻波管法测定吸声材料的吸声系数1
驻波管法测定吸声材料的吸声系数 【实验目的】 （1）了解人耳听觉得频率范围，获得对一些频率纯音得感性认识。 （2）加深对垂直入射吸声系数得理解，熟悉驻波管法是测定材料的吸声系数的方法。 【实验原理】 测量装置 1测试车2导轨3声源箱4驻波管(分低、高频两种) 测量原理 驻波管为一金属（塑料）直管，它的一端可以用夹具安装试件，另一端接好扬声器，声频讯号由声频发生器产生，经放大器进行放大，由扬声器发出单频声波，声波在驻波管内传播，由于管径较小，与音频声波的波长相比，可近似将声波面看作为平面入射波，沿管内直线传播；当入射到试件后，进行反射，由于反射波与入射波传递的方向和相位相反，声压产生叠加，干涉而形成驻波，并在管内某个位置上形成声压极大值Pmax(2 N)，t和声压极较小值Pmin，其间距 /m 为l／4波长。
11E E r -=-=γα 式中：α —————吸声系数 γ—————反射系数 Eo —————入射声能(W) Er —————反射声能(W) 令n P P =min max / 称为驻波比..................(1) 故有：24/(1)n n α=+ (2) 一般频谱分析仪或声级计，测试的标称值是声压级，而不是声压P 值，根据声压和声压级的关系，吸声系数可如下计算。 n P P L L L lg 20m in/lg 20m ax /lg 20m in m ax 00=Φ-Φ=-=? 20 2 204*10(110 ) P P L L a = + (3) 【测量方法】 (1) 电路接线正确后，信号发生器等电子仪器电源接通。 (2) 将试件按照要求装在试件筒内，并用凡士林将试件与筒壁接触处的缝隙填 塞，使之严密，然后再用夹具将试件筒固定在驻波管上。 (3) 调节声频发生器的频率，依次发出200、250、315、400、500、630、 800、1000、1250、1600、2000Hz 不同的声频。在设置仪器输出信号的频率时，测量到的声压级波峰值不超过136分贝，声压级波谷值不低于50分贝。 (4) 将滑块移到最远处，，移动仪器屏幕上的光标，到所测量的频率的第一个峰 值位置（1/4波长）缓慢移动滑块，同时读取光标位置显示的声压级，并记录滑块所在位置的刻度，按F7自动计算吸声系数。
材料的吸声系数
材料的吸声系数 吸声系数隔振vibration isolation 材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（α）。 α=Eα/Ei =（Ei-Er）/Ei=1-r 式中：Ei——入射声能；Eα——被材料或结构吸收的声能； Er——被材料或结构发射的声能； r——反射系数。 名词解释 吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量 分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。20分贝以下，我们认为它是安静。20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60分贝是我们正常谈话的声音。60分贝以上属于吵闹范围。70分贝很吵，并开始损害听力神经。90分贝会使听力受损。在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。 吸声原理 当入射声能被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数α=0~1，α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。 不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。 分贝、声功率、声强和声压 分贝 人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时声音功率由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB"，它是无量纲的。式中A0是基准量（或参考量），A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的"级"。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少"级"。 声功率（W） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。 声功率级： Lw =10lg(W/W0) 式中：Lw——声功率级（dB）； W——声功率（W）；
弦上驻波实验-实验报告
实验名称：弦上驻波实验 目的要求 （1）观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象。了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件。 （2）测定弦线上横波的传播速度。 （3）用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长，张力和弦线线密度之间的关系。 （4）对（3）中的实验结果用对数坐标纸作图，用最小二乘法作线性拟合和处理数据，并给出结论。 仪器用具 弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测器线圈各一个，1Kg砝码和不同密 度的吉他线,信号发生器，数字示波器，千分尺，米尺）。 实验原理： 1.横波的波速 横波沿弦线传播时，在维持弦线张力不变的情况下，横波的传播速度v与张力F T及弦线的线密度（单位长度的质量）p之间的关系为： 2.两端固定弦线上形成的驻波
考虑两列振幅，频率相同,有固定相位差，传播方向相反的间谐波u i（x,t）=
A cos( kx - wt -扪和 U2 (x, t) = A cos( kx+ st)。其中k 为波数，? 为 u i 与 U2 之间的相位差叠加，其合成运动为: t t) + 就0 = 2J1 cos(fcx —-)cos(wf + )由上可知，时间和空间部分是分离的，某个x点振幅不随时间改变: 川￡)= \2A cos(A-.r —< 振幅最大的点称为波腹，振幅为零的点，为波节，上述运动状态为驻波。驻波中振动的相位取决于cos(kx- ?/2)因子的正负，它每经过波节变号一次。所以，相邻波长之间各点具有相同的相位，波节两侧的振动相位相反，即相差相位n。对两端固定的弦(长为L),任何时刻都有： O J1 + T' ?._G—及则rns( —= 0 =Or 则cu^(kL—^) = 0 由上式知，? = n意味着入射波U1和反射波U2在固定端的相位差为n，即有半波损。?确定后，则有kL = n冗(n = 1 , 2, 3, 4)或入=2 +，驻波的频 率为： , a kt v f = — = — = n - J2TT刼2L fn三讪三"金=(佥)￡ 式中f i为基频，f n (n>1 )为n次谐波。 3.共振条件：对于两端固定的弦线上的每一列波在到达弦的另一端时都被反射，
波的反射、折射、干涉、衍射和驻波练习题
二、波的反射、折射、干涉、衍射和驻波练习题 一、选择题 1、下列说法中正确的是[ ] A．衍射是一切波特有的现象 B．障碍物或孔越小越易产生衍射 C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象 D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象 2、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是[ ] A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 B．相遇前后，两列波的振动情况与相遇前完全相同 C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和 D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰 3、关于波的干涉，下列说法中正确的是[ ] A．只有横渡才能产生干涉，纵波不能产生干涉 B．只要是波都能产生稳定的干涉 C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列的频率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉 4、下述关于声波的传播速度中正确的说法是[ ] A．声波的频率越高，传播速度越大 B．声波振幅越大，传播速度越大 C．声波传播速度只由介质决定
D．在空气中声速约是340m／s 5、一列声波由空气传到水中[ ] A．频率不变，波长变小 B．频率不变，波长变大 C．频率变小，波长变长 D．频率变大，波长变大 6、一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况能使衍射现象更明显？[ ] A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率 B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率 C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率 D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率 7、下面关于驻波的说法中正确的有[ ] A．形成驻波的各质点振幅是一样的 B．两个波节（或波腹）之间的距离等于半个波长 C．驻波在每一段中各点振动步调是相同的 D．利用形成的驻波可测定波长 二、填空题 8、一个人在高处用望远镜注视地面上的木工以每s1次的频率钉钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作，当木工停止击锤后，他又听到了三次响声，则木工离他的距离是____m．（声速是340m／s） 9、空气中的声速是340m／s，水中声速是1450m/s，在空气中波长为1m的声波，在水中传播时的波长为____，该声波在铁轨中传播时波长为14.1m，那么在铁轨中声速
大学物理振动波动例题习题
振动波动 一、例题 （一）振动 1.证明单摆是简谐振动，给出振动周期及圆频率。 2. 一质点沿x 轴作简谐运动，振幅为12cm ，周期为2s 。当t = 0时, 位移为6cm ，且向x 轴正方向运动。 求: (1) 振动表达式； (2) t = 0.5s 时，质点的位置、速度和加速度； (3)如果在某时刻质点位于x =-0.6cm ，且向x 轴负方向运动，求从该位置回到平衡位置所需要的时间。 3. 已知两同方向，同频率的简谐振动的方程分别为： x 1= 0.05cos (10 t + 0.75π) 20.06c o s (100.25)(S I ) x t π=+ 求：(1)合振动的初相及振幅. (2)若有另一同方向、同频率的简谐振动x 3 = 0.07cos (10 t +? 3 ), 则当? 3为多少时 x 1 + x 3 的振幅最大?又? 3为多少时 x 2 + x 3的振幅最小? （二）波动 1. 平面简谐波沿x 轴正方向传播，振幅为2 cm ，频率为 50 Hz ，波速为 200 m/s 。在t = 0时，x = 0处的质点正在平衡位置向y 轴正方向运动， 求：(1)波动方程 (2)x = 4 m 处媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s 时的振动速度。 2. 一平面简谐波以速度m/s 8.0=u 沿x 轴负方向传播。已知 原点的振动曲线如图所示。求：（1）原点的振动表达式； （2）波动表达式； （3）同一时刻相距m 1的两点之间的位相差。 3. 两相干波源S 1和S 2的振动方程分别是1cos y A t ω=和2cos(/2)y A t ωπ=+。S 1距P 点3个波长，S 2距P 点21/4个波长。求：两波在P 点引起的合振动振幅。 4.沿X 轴传播的平面简谐波方程为 310cos[200(t )]200x y π-=- ，隔开两种媒质的反射界面A 与坐标原点O 相距2.25m ，反射波振幅无变化，反射处为 固定端，求反射波的方程。 二、习题课 （一）振动 1. 一质点在x 轴上作简谐振动，振辐A = 4 cm ，周期T = 2 s ，其平衡位置取作坐标原点。若t = 0时刻质点第一次通过x = -2 cm 处，且向x 轴负方向运动，
驻波管法测量吸声材料
驻波管法测量吸声材料 实验目的： 通过本实验，掌握用驻波管法测量吸声材料法向吸声系数和法向声阻抗率的原理及操作方法。 实验原理： 1，驻波管法测量吸声材料法向吸声系数的原理和方法 吸声系数是描述吸声材料的吸收声能大小的物理量。它定义为：吸声材料所吸收的声能和入射声能之比。测量材料的吸声系数，一般采用驻波管法和混响室法，前者测量的是法向吸声系数，后者测量的屎无规入射的吸声系数。 用驻波管法测定吸声材料的法向吸声西系数，设备简单而费用低廉。根据法向吸声系数又可以推算出均匀无规则入射条件下的吸声系数。但驻波管法只适用于测量声学特性与材料尺寸无关的材料样品，多用于测量多孔材料，多孔板或，穿孔薄片结构的吸声特性。 声学测量用的驻波管结构，如图1.1所示，主要部分是一根内壁光滑而坚硬，界面均匀的管子，管子的末端装有被测材料样品。由扬声器向管中辐射的声波以平面波形式传播，理论上可以证明，为了在管中获得平面波，声波的波长要大于管子的内径并且满足要求：对于圆形管，直径d<0.586λ;对于矩形管，长边的边长L<0.5λ，其
图1.1 驻波管结构 测量装置包括以下几部分：1，驻波管，根据测试频率段不同，可选用不同内劲和不同长度的驻波管；2，可移动的刚性后盖，移动它可以调节吸声材料与刚性壁面间的距离；3，被测吸声材料4，探管式传输器，用来接收驻波管轴线上各点的声压；5，扬声器，向管中辐射声波，探管可以自由穿过其中心孔；6，传输器小车，推动它可使探管在驻波管内纵向移动；7，标尺，用来指示探管在驻波管中的位置。 平面波在材料表面被反射回来，于是在管中建立起驻波声场，从材料表面算起，管 中出现声压极大与极小的交替分布。利用可移动的探管传输器接收，在测试仪表上再 读出声压极大与极小的声级差，便可以确定垂直入射时的吸声系数αp 虽然音频振荡器输给扬声器的是单频信号，但扬声器辐射处的声波并不一定是纯音，所以在接收端必须进行滤波，这样才能滤去不必要的高次谐波分量。由于要满足在管 中传播的声波为平面波和其他测试条件，常有低，中和高频三种尺寸的驻波管，以适 用于不同的频率范围。 如前所述，当平面波从试件表面反射回来时，在管中便形成驻波。入射平面波可视为一列沿正向进入参考平面的入射波，记其声压为P i于是P i可以写成 P i=P0exp?[i(ωt+kx)] (1.1) 式中k=ω/C0=2π/λ是平面波的波数，C0为空气中的声速，λ为波长，ω为圆频率。 设材料的反射系数为R，则反射波声压P r为 P r=RP0exp?[i(ωt?kx)] (1.2) 引入相位角 ?=kx=2π x (1.3) λ
驻波管法吸声系数测量
驻波管法吸声系数测量 1.1引言 任何一项试验都需要做细致的前期准备工作，这样才能保证试验有序合理的进行，同时可以保证试验的延续性、重复性、可比性。前期的工作主要包括对试验对象、试验条件、试验仪器、系统的搭建进行详细的定义和说明。 1.2试验对象和条件 1.2.1待测材料的规定 1、被测材料应为多孔吸声材料； 2、被测材料应制作成直径为30mm和100mm圆形，尺寸误差在2%以内，能过正好装入； 3、材料表面应平整，材料与阻抗管之间的缝隙应用油脂密封； 4、同种材料至少准备两个被测样件。 1.2.2试验环境和设备的规定 试验过程中应保证环境的安静，同时应测量环境的温度。 试验设备应满足GB/T 18696. 1- 2004的规定。 主要实验设备：采集器、功率放大器、驻波管、传声器、线缆、声级校准器、电脑和软件。 1.2.3说明 本节关于被测材料、实验设备、环境等要求未描述者，请参考GB/T 18696. 1- 2004。 1.3试验步骤 1.3.1根据设备使用说明，依次连接好采集器、传感器、功率放大器、线
缆、电脑等设备。 1.3.2检查设备连接无误后，接通电源，将功放输出增益调制最小后，依 次打开功放、采集器、电脑和软件，并在软件里根据选择对应的采集器型号，并设置采样频率，一般设置为50kHz。 1.3.3打开传感器校准功能选项，校准传感器，通常每次测试前均需对对 各通道的传感器进行校准。 1.3.4打开材料吸声系数测量模块，进行材料吸声系数测量： 1) Setting（设置） ?Mode Choose 选择Absorption(吸声系数测试) ?TUBE 选择测试所使用的管，程序会自动给出管的参数，包括：样 品到最近传声器的距离、两个传声器的间距，测试管的内径，以及 测试的有效频率范围。 ?ENVIRONMENT 填写测试环境的大气压、温度，用来计算空气密度、 声速和特性阻抗。缺省设置为101325Pa 及20℃。 2) 按显示内容，布置传声器通道：声源-1通道- 2通道-样品 3) 点击
吸声系数测定
实验(8) 吸声系数测定 一、实验目的和要求 厅堂音质设计或是环境噪声的吸声降噪处理，都要借助各种吸声材料和吸声构造的正确使用。因此，了解工程上常用吸声材料的性能和用法，掌握吸声系数的测试方法，对于建筑工作者很有必要。实验要求了解对吸声材料的吸声系数测试方法，掌握驻波管法测量材料的吸声系数。 二、实验内容 用驻波管法测试材料的垂直入射吸声系数。测定19mm厚木丝纤维板的吸声系数。 3、 测试原理 驻波管测量材料的吸声系数是利用声音的驻波干涉原理。物理学上把两列相通的波在同一直线上相向传播而叠加后产生的波称为驻波。实验将待测材料作为阻挡入射声波并使之产生驻波的壁面，由于材料对入射声的吸收作用，反射声的生压会小于入射声压，产生驻波时就会在驻波的波腹和波节的声压大小变化上反映出材料的吸声系数差别来。 本实验用北京世纪建通公司生产的JTZB驻波管做实验。该驻波管为一金属直管，长150cm，内径为10cm，它的一端可以用夹具安装试件，另一端接好扬声器，声频讯号由声频发生器产生，经放大器进行放大，由扬声器发出单频声波，声波在驻波管内传播，由于管径较低小，对于音频声波的波长相比，可近似将声波面看作为平面入射波，沿管内直线传播；当入射到试件后，进行反射，由于反射波与入射波传递的方向和相位相反，声压差生叠加，干涉而形成驻波，并在管内某个位置上形成声压极大值Pmax(N/m2),t和声压极小值Pmin，其间距为1/4波长。 α=1-γ=1-Eγ/E0 式中：α-------吸声系数 γ-------反射系数 E0-------入射声能（W）
Eγ-------反射声能（W） 四、测试设备 驻波管、JTZB声频讯号发生器、GZ022-A功率放大器、探管（传声器）、JTZB专用频谱分析仪等，钢尺 5、 实验步骤 1、 检查电路连接正确后，信号发生器等电子仪器电源接通，并预热5 分钟。 2、 将试件按照要求安装在试件筒内，并用凡士林将厚度为19mm，直径 为100mm的木丝纤维板试件与筒逼接触处的缝隙填塞，使之严密，然后再用夹具将试件筒固定在驻波管上。 3、 调节声频发生器的频率，依次发出 200,250,315,400,500,630,800,1000,1250, 1600,2000Hz的1/3倍频程的声音讯号。 4、移动测试小车，是用专用频谱分析仪，在靠近试件的一端找出200-2000Hz的1/3的第一个声压级极大值和极小值，并记下极大值和极小值读数。 5、每一频率反复测试三次。 6、根据声压级极大值和极小值的差值，查表得到不同频率下的吸声系数。 6、 注意事项 1、安装试件时，试件表面与试件夹齐平，并对周围的细缝用凡士林填封。 2、测试过程中，调节音频发生器频率时，须同时调整读表量程。 3、移动测试小车时需缓慢，准确找到声压的极大值和极小值。7、 实验数据及处理 频率平均平均
驻波比与回波损耗的换算关系
驻波比 欧阳学文 驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。在驻波管法中，测得驻波比，就可以求出吸声材料的声反射系数和吸声系数。在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，SWR=R/r=(1+K)/(1K) 反射系数K=(Rr)/(R+r) (K为负值时表明相位相反) 式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射
系数K等于0，驻波比为1。这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于1的。射频系统阻抗匹配。特别要注意使电压驻波比达到一定要求，因为在宽带运用时频率范围很广，驻波比会随着频率而变，应使阻抗在宽范围内尽量匹配。 驻波比与回波损耗的换算关系 驻波比（VSWR）: Voltage Standing Wave Ratio 回波损耗（RL） :Return Loss 换算公式：RL=20*log10[(VSWR+1)/(VSWR1)] 换算表格： 驻波比回波损耗(dB)驻波比回波损耗(dB) 1.0146.064 1.2618.783 1.0240.086 1.2718.493 1.0336.607 1.2818.216 1.0434.151 1.2917.949 1.053 2.256 1.3017.692 1.0630.714 1.3117.445 1.0729.417 1.3217.207 1.0828.299 1.3316.977 1.0927.318 1.3416.755 1.1026.444 1.3516.540
驻波管法测量吸声材料
驻波管法测量吸声材料
驻波管法测量吸声材料
驻波管法测量吸声材料 实验目的： 通过本实验，掌握用驻波管法测量吸声材料法向吸声系数和法向声阻抗率的原理及操作方法。 实验原理： 1， 驻波管法测量吸声材料法向吸声系数的原理和方法 吸声系数是描述吸声材料的吸收声能大小的物理量。它定义为：吸声材料所吸收的声能和入射声能之比。测量材料的吸声系数，一般采用驻波管法和混响室法，前者测量的是法向吸声系数，后者测量的屎无规入射的吸声系数。 用驻波管法测定吸声材料的法向吸声西系数，设备简单而费用低廉。根据法向吸声系数又可以推算出均匀无规则入射条件下的吸声系数。但驻波管法只适用于测量声学特性与材料尺寸无关的材料样品，多用于测量多孔材料，多孔板或，穿孔薄片结构的吸声特性。 声学测量用的驻波管结构，如图1.1所示，主要部分是一根内壁光滑而坚硬，界面均匀的管子，管子的末端装有被测材料样品。由扬声器向管中辐射的声波以平面波形式传播，理论上可以证明，为了在管中获得平面波，声波的波长要大于管子的内径并且满足要求：对于圆形管，直径d<0.586λ;对于矩形管，长边的边长L<0.5λ，其 刚性后盖 试件 驻波管 传输器小车 探管 拍窄带滤波 传声
|p| r λ/2x 图1.1 驻波管结构 测量装置包括以下几部分：1，驻波管，根据测试频率段不同，可选用不同内劲和不同长度的驻波管；2，可移动的刚性后盖，移动它可以调节吸声材料与刚性壁面间的距离；3，被测吸声材料4，探管式传输器，用来接收驻波管轴线上各点的声压；5，扬声器，向管中辐射声波，探管可以自由穿过其中心孔；6，传输器小车，推动它可使探管在驻波管内纵向移动；7，标尺，用来指示探管在驻波管中的位置。 平面波在材料表面被反射回来，于是在管中建立起驻波声场，从材料表面算起，管中出现声压极大与极小的交替分布。利用可移动的探管传输器接收，在测试仪表上再读出声压极大与极小的声级差，便可以确定垂直入射时的吸声系数αp 虽然音频振荡器输给扬声器的是单频信号，但扬声器辐射处的声波并不一定是纯音，所以在接收端必须进行滤波，这样才能滤去不必要的高次谐波分量。由于要满足在管中传播的声波为平面波和其他测试条件，常有低，中和高频三种尺寸的驻波管，以适用于不同的频率范围。 如前所述，当平面波从试件表面反射回来时，在管中便形成驻波。入射平面波可视为一列沿正向进入参考平面的入射波，记其声压为P i于是P i可以写成 P i=P0exp?[i(ωt+kx)](1.1) 式中k=ω/C0=2π/λ是平面波的波数，C0为空气中的声速，λ为波长，ω为圆频率。设材料的反射系数为R，则反射波声压P r为 P r=RP0exp?[i(ωt?kx)] (1.2) 引入相位角
NRC吸声系数
NRC吸声降噪系数 吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。 吸声系数 材料吸收的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（α）。 α=Eα/Ei =（Ei-Er）/Ei=1-r 式中：Ei——入射声能；Eα——被材料或结构吸收的声能； Er——被材料或结构反射的声能；r——反射系数。 名词解释 声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。0分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。20分贝以下，我们认为它是安静。20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60分贝是我们正常谈话的声音。60分贝以上属于吵闹范围。70分贝很吵，并开始损害听力神经。90分贝会使听力受损。在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。 吸声原理 当入射声能被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数α=0~1，α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。 不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是 100-5KHz。将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的
研究弦线上的驻波现象
研究弦线上的驻波现象 一、实验目的 1.观察弦线上驻波的变化，了解并熟悉实验仪器的调整方法。 2.研究弦线振动时的振动频率与振幅变化对形成驻波的影响。波长与张力的关系； 3.在弦线张力不变时，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 4.改变弦线张力后，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 二、仪器和用具 可调频率的数显机械振动源、弦线支撑平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、频闪灯、分析天平等。见图1 图1 仪器结构图 1.可调频率数显机械振动源 2.振簧片 3.弦线 4.可动刀口支架 5.可动滑轮支架 6.标尺 7.固定滑轮 8.砝码与砝码盘 9.变压器 10.实验平台 11.实验桌 三、实验原理 在一根拉紧的弦线上，其中张力为T ，线密度为μ，则沿弦线传播的横波应满足下述运动方程： 2 2 22 x y T t y ??= ??μ (1) 式中x 为波在传播方向（与弦线平行）的位置坐标，y 为振动位移。将(1)式与典型的波动方程 2 2 2 22 x y V t y ??=?? 相比较，即可得到波的传播速度: μ T V = 若波源的振动频率为f ，横波波长为λ，由于λf V =，故波长与张力及线密度之间的
关系为： μ λT f 1= (2) 为了用实验证明公式(2)成立，将该式两边取对数，得： f T lo g log 2 1log 2 1log -- = μλ 若固定频率f 及线密度μ，而改变张力T ，并测出各相应波长λ，作log λ-log T 图，若得一直线，计算其斜率值（如为 2 1），则证明了λ∝2 1 T 的关系成立。同理，固定线密度 μ及张力T ，改变振动频率f ，测出各相应波长λ，作log λ-log f 图，如得到斜率为-1的直线则验证了λ∝f -1 。 弦线上的波长可利用驻波原理测量。当两个振幅和频率相同的相干波在同一直线上相向 传播时，其所叠加而成的波称为驻波，一维驻波是波干涉中的一种特殊情形。在弦线上出现许多静止点，称为驻波的波节，相邻两波节间的距离为半个波长。见图2。 2 λ 图2 四．实验内容 1.必做内容 （1）验证横波的波长与弦线中的张力的关系 固定一个波源振动的频率，在砝码盘上添加不同质量的砝码，以改变同一弦上的张力。 每改变一次张力(即增加一次砝码)，均要左右移动可动滑轮○5的位置，使弦线出现振幅较大 而稳定的驻波。用实验平台⑩上的标尺○6测量L 值，即可根据式(3)算出波长λ。作log λ-log T 图，求其斜率。 （2）验证横波的波长与波源振动频率的关系 在砝码盘上放上一定质量的砝码，以固定弦线上所受的张力，改变波源振动的频率，用驻波法测量各相应的波长，作log λ-log f 图，求其斜率。最后得出弦线上波传播的规律结论。 2.选做内容 验证横波的波长与弦线密度的关系 在砝码盘上放固定质量的砝码，以固定弦线上所受的张力，固定波源振动频率，通过改变弦丝的粗细来改变弦线的线密度，用驻波法测量相应的波长，作log λ-log μ图，求其斜率。得出弦线上波传播规律与线密度的关系。
驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范
更新规范 https://www.wendangku.net/doc/d73336558.html, 中华人民共和国国家标准 驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范 GBJ 88-85 主编单位：同济大学 批准部门：中华人民共和国国家计划委员会 施行日期：1986年6月1日 关于发布《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》的通知 计标〔１９８６〕０４号 根据原国家建委（８１）建发设字第５４６号通知的要求，由全国声学标准化技术委员会负责归口组织，具体由同济大学会同有关单位编制《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》，已经全国声学标准化技术委员会会审。现批准《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》ＧＢＪ８８—８５为国家标准，自一九八六年六月一日起施行。 本规范具体解释等工作由同济大学负责。 国家计划委员会 1985年12月31日 编制说明
本规范是根据原国家基本建设委员会（８１）建发设字５４６号文的要求，由全国声学标准化技术委员会委托同济大学负责编制的。 在本规范的编制过程中，编制单位调查研究了国内有关单位的实践经验和研究成果，收集并分析了国外同类测量标准及有关技术资料，对一些重要内容作了较系统的对比试验以及相应的理论分析，提出了规范征求意见稿。广泛征询了国内各有关单位的意见，并召开了座谈会，经反复修改提出了送审稿。经全国声学标准化技术委员会建筑声学分委员会讨论同意，最后由全国声学标准化技术委员会审查定稿。 本规范共五章及七个附录。内容包括：测量设备、测量方法、测量范围和测量要求。 在本规范施行过程中，希各单位注意积累资料，认真总结经验，如发现有需要修改或补充之处，请将意见和有关资料寄交同济大学声学研究所，以供今后修订时参考。 同济大学 1985年12月更新规范 https://www.wendangku.net/doc/d73336558.html, 第一章 总则 第 １．０．１条 为了统一驻波管测量，便于测量数据的相互比较，特制订本规范。 第１．０．２条 本规范适用于吸收空气声的吸声材料和吸声构件。采用驻波管测量法向入射时的吸声系数和法向声阻抗率。 更新规范 https://www.wendangku.net/doc/d73336558.html, 第二章 测量基本设备 第一节 测量装置 第２．１．１条 驻波管测量的设备，应由驻波管、声源系统、探测器及输出指示装置等部分所组成，如图２．１．１所示。
驻波管法测定吸声资料的吸声系数1[精品]
驻波管法测定吸声资料的吸声系数1[精品] 驻波管法测定吸声材料的吸声系数 【实验目的】 (1)了解人耳听觉得频率范围，获得对一些频率纯音得感性认识。 (2)加深对垂直入射吸声系数得理解，熟悉驻波管法是测定材料的吸声系数的方法。 【实验原理】 测量装置 1测试车 2导轨 3声源箱 4驻波管(分低、高频两种) 测量原理 驻波管为一金属(塑料)直管，它的一端可以用夹具安装试件，另一端接好扬声器，声频讯号由声频发生器产生，经放大器进行放大，由扬声器发出单频声波，声波在驻波管内传播，由于管径较小，与音频声波的波长相比，可近似将声波面看作为平面入射波，沿管内直线传播;当入射到试件后，进行反射，由于反射波与入射波传递的方向和相位相反，声压产生叠加，干涉而形成驻波，并在管2N/m内某个位置上形成声压极大值Pmax()，t和声压极较小值Pmin，其间距为l,4波长。 Er,,1,,,1, E0 , 式中: —————吸声系数 ,—————反射系数 Eo—————入射声能(W)
Er—————反射声能(W) 令称为驻波比………………(1) P/P,nmaxmin 2故有:…………………… (2) ,,，4/(1)nn 一般频谱分析仪或声级计，测试的标称值是声压级，而不是声压P值，根据声压和声压级的关系，吸声系数可如下计算。 ,L,Lmax,Lmin,20lgPmax/,,20lgPmin/,,20lgn00 LP204*10…………………………………(3) a,LP220，(110) 【测量方法】 (1) 电路接线正确后，信号发生器等电子仪器电源接通。 (2) 将试件按照要求装在试件筒内，并用凡士林将试件与筒壁接触处的缝隙填 塞，使之严密，然后再用夹具将试件筒固定在驻波管上。 315、400、500、630、800、(3) 调节声频发生器的频率，依次发出200、250、 1000、1250、1600、2000Hz不同的声频。在设置仪器输出信号的频率时，测量到的声压级波峰值不超过136分贝，声压级波谷值不低于50分贝。 (4) 将滑块移到最远处，，移动仪器屏幕上的光标，到所测量的频率的第一个峰 值位置(1/4波长)缓慢移动滑块，同时读取光标位置显示的声压级，并 记录滑块所在位置的刻度，按F7自动计算吸声系数。 (5) 移动屏幕上的光标，到所要测量的频率的第一个波谷位置，缓慢移动滑块同 时读取光标位置显示的声压级，并记录滑块所在位置的刻度。按F7自动计算吸声系数。 (6) 移动仪器屏幕的光标，到所要测量的频率的第二个波峰、波谷位置，重复(4)、
吸声系数
吸声系数 ● 房间的平均吸声系数 （1）方法一：直接测量 经推导，当室内声场达稳定后立即停止发声，声能密度衰减到原来的百万分之一时，即衰减60分贝的混响时间T 60为： mV a S V T 4)1ln(161.060+--= 式中m 为空气衰减常数(dB/m)，与空气温湿度和声频有关，其值可参见导则HJ/T 2.4-1995表2。 当声频低于2000Hz ，且a <0.2时，可简化为：a S V T 161.060=。 通常情况下，T 60是比较容易直观地测出的，因此可用上式求出房间的平均吸声系数a 。 （2）方法二：面积加权平均 查出房间内壁不同表面的吸声系数a i （对应面积为S i ），然后用下式计算a ： S a S a i i i ∑= ● 材料的吸声系数 材料吸收声能（包括透射声能在内）和入射声能之比，称为吸声系数。如果声波是垂直入射材料表面的，称作正规入射，一般用a 0表示；如果声波是从各种方向入射的，称为无规入射，一般用a 表示。对同样材质和结构的材料，一般有a>a 0。一般所说的吸声系数均指a 。 a 的测定，一般在混响室中进行。设材料的吸射系数为a ，混响室自身的平均吸声系数为a ，混响室体积为V ，材料的暴露面为S m ，测得混响室自身的混响时间为T 60,0，测出有材料后的混响时间为T 60,则可由下式得到材料的无规入射吸声系数a m ： a T T S V a m m +??? ? ??-=0,606011161.0 而用驻波管测出的常为a 0。驻波管为一内部可产生近似平面驻波的封闭管子，在管子一头内贴待测材料，另一头发出单频声波，测出驻波的波腹与波节声压之比（P max /P min ），称为驻波比，以SWR 表示。则待测材料对该种频率声波的正规入射吸声系数a 0: 20)1(4+?=SWR SWR a
实验五 研究弦线上的驻波现象
实验五 研究弦线上的驻波现象 一、实验目的 1.观察弦线上驻波的变化，了解并熟悉实验仪器的调整方法。 2.研究弦线振动时的振动频率与振幅变化对形成驻波的影响。波长与张力的关系； 3.在弦线张力不变时，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 4.改变弦线张力后，研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 二、仪器和用具 可调频率的数显机械振动源、弦线支撑平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、频闪灯、分析天平等。见图1 图1 仪器结构图 1.可调频率数显机械振动源 2.振簧片 3.弦线 4.可动刀口支架 5.可动滑轮支架 6.标尺 7.固定滑轮 8.砝码与砝码盘 9.变压器 10.实验平台 11.实验桌 三、实验原理 在一根拉紧的弦线上，其中张力为T ，线密度为μ，则沿弦线传播的横波应满足下述运动方程： 2 222x y T t y ??=??μ (1) 式中x 为波在传播方向（与弦线平行）的位置坐标，y 为振动位移。将(1)式与典型的波动 方程 2 2 222x y V t y ??=?? 相比较，即可得到波的传播速度: μ T V = 若波源的振动频率为f ，横波波长为λ，由于λf V =，故波长与张力及线密度之间的
关系为： μ λT f 1= (2) 为了用实验证明公式(2)成立，将该式两边取对数，得： f T lo g log 2 1 log 21log --= μλ 若固定频率f 及线密度μ，而改变张力T ，并测出各相应波长λ，作log λ-log T 图，若得一直线，计算其斜率值（如为 2 1），则证明了λ∝21T 的关系成立。同理，固定线密度μ及张力T ，改变振动频率f ，测出各相应波长λ，作log λ-log f 图，如得到斜率为-1的直线则验证了λ∝f -1 。 弦线上的波长可利用驻波原理测量。当两个振幅和频率相同的相干波在同一直线上相向传播时，其所叠加而成的波称为驻波，一维驻波是波干涉中的一种特殊情形。在弦线上出现许多静止点，称为驻波的波节，相邻两波节间的距离为半个波长。见图2。 2 λ 图2 四．实验内容 1.必做内容 （1）验证横波的波长与弦线中的张力的关系 固定一个波源振动的频率，在砝码盘上添加不同质量的砝码，以改变同一弦上的张力。 每改变一次张力(即增加一次砝码)，均要左右移动可动滑轮○5的位置，使弦线出现振幅较大 而稳定的驻波。用实验平台⑩上的标尺○ 6测量L 值，即可根据式(3)算出波长λ。作log λ-log T 图，求其斜率。 （2）验证横波的波长与波源振动频率的关系 在砝码盘上放上一定质量的砝码，以固定弦线上所受的张力，改变波源振动的频率，用驻波法测量各相应的波长，作log λ-log f 图，求其斜率。最后得出弦线上波传播的规律结论。 2.选做内容 验证横波的波长与弦线密度的关系 在砝码盘上放固定质量的砝码，以固定弦线上所受的张力，固定波源振动频率，通过改变弦丝的粗细来改变弦线的线密度，用驻波法测量相应的波长，作log λ-log μ图，求其斜率。得出弦线上波传播规律与线密度的关系。
实验20&21 吸声系数、噪声
实验5驻波管法测定吸声材料的吸声系数 一、实验目的 1.学习驻波管法测量吸声系数原理 2.测量吸声材料的吸声系数 3.绘制频率特性曲线 二、实验原理 在音质设计中，广泛地要选用各种吸声材料。对吸声材料的吸声系数测试方法的了解，是每个建筑专业设计人员应该掌握的。建筑吸声材料吸声系数的测试方法主要有三种：驻波管法、传递函数法（GB/T18696.2-2002）、混响法。驻波管法是测定材料的吸声系数最方便方法之一。该方法是设备简单易用，方法原理直观好理解。而且相对于后两种动辙几十万设备投入，其经济性明显。所以这种方法最为广泛地应用于生产和科学研究中。本实验方法对应有国标GB/T18696.1-2004 基本原理是：利用电子设备产生正弦信号，通过功率 放大驱使扬声器产生声音（纯音平面声波），使空气产生同 频率的机械振动波，该波（作为入射波）在特定的通道里 向前传播，到达试件表面后部分声能反射（反射波），反射 波和入射波在通道里叠加，产生驻波现象。通过检测到驻 波中的最大、最小声压级，可以带入公式计算出吸声系数。 具体推导如下：入射波沿管内直线传播；当入射到试件后，进行反射，由于反射波与入射波传递的方向相反，声压产生叠加而形成驻波，并在管内某个位置上形成声压极大值Pmax(N/m2)（对应最大声压级Lmax，单位dB）, 和声压极较小值Pmin（对应最小声压级Lmin），其间距为1/4波长。 α=1-γ=1-Er/E0 式中：α-----吸声系数 γ-----反射系数 E -----入射声能(W) Er-----反射声能(W) 由于：I=E/S; I=P2/ρ C 可得：α=1-P r 2/P 2 又由于：Pmax=P 0+P r Pmin=P 0-P r 上两式相加或相乘并除上式P 2得： P =( Pmax+ Pmin)/2 Pmax·Pmin/P 02=1-P r 2/P 2=α 所以有： α= Pmax.Pmin/( Pmax+ Pmin)/2=4( Pmax/ Pmin+2+ Pmin/ Pmax) 令Pmax/ Pmin=n 称为驻波比 (1)