听觉的声学基础
听觉的声学基础 一、声波的产生与传播及其表现形式 1)产生:声源振动引起四周媒质质点产生振动,并向四周由近及远传播的过程,形成声波。 形成声波的必要条件:①发生振动的物体(叫做声源) ②传播振动的介质(气体、液体、固体) 2)传播:声波在空气中以疏密波的形式向四面八方传播(介质本身并没有随着声波向远处移动,只是在旁边振动) 声波传播的是信息和能量 3)表现形式:振动方向和波传播方向垂直的波叫横波;振动方向与波传播方向一样的波叫纵波,也叫疏密波。声波就是一种纵波。 二、声音的参量 1)周期与频率:周期(t):质点完成一次振动循环所经验的时间 频率(f):质点在单位时间内(秒)所完成的周期次数。频率的单位为赫兹(Hz) f=1/t t=1/f 2)振幅:质点离开平衡位置的位移。 总体的平均振幅不是简洁的将全部瞬时振幅值平均,因为正值和负值会相互抵消,我们采纳均方根的平均方法更有效,即全部正值和负值先平方,再平均,再开方。总体平均振幅通常是峰值的70.7% 3)波长:波在一个振动周期内传播的距离,即两个分子积聚区域(密部)之间的距离。 4)相位:致电在某一瞬间所处的状态或所在的位置 三、声音的强度 1)声压:声压的大小表示声波的强弱,声压是有声波传播时的压强与大气静压强之差,声压可以为正,也可以为负。通常声压以有效值(均方根值RMS)表示。 声压的国际单位是帕斯卡,简称“帕”(Pa),1Pa=1000000μPa=10^6μPa 2)声压级:声场中某点的声压级是指该声的声压(ρ)与基准声压(ρ0)之比的以10为底的对数乘以2,单位为贝[尔](B),但通常以dB(dB=1/10 B)为单位。用符号SPL表示,则声压级可以表示Lρ=20lg(ρ/ρ0)dB=2lg(ρ/ρ0)B 声压级必需指明基准声压 在空气中:ρ0=20μPa 在水中:ρ0=1μPa 声压 声压级 听阈 20μPa 20lg(20/20)=20lg1=0dB 耳语 200 20lg(200/20)=20lg10=20dB 交谈 0.02Pa 20lg(0.02x10^6/20)=20lg10^3=60dB 痛域 20Pa 20lg(20 x10^6/20)=20lg10^6=120dB 四、声导抗 声导纳(Y)是传声系统对声音的传导和接纳程度,声阻抗(Z)是传声系统对声音传导的阻尼和反抗,两者为相反的概念,互为倒数的关系:Y=1/Z。 声阻抗(Z)和声导纳(Y)合称为声导抗。 导纳(Y)的单位为毫姆欧(mmho),阻抗(Z)的单位为欧姆(Ω)