聲學基礎知識

1、3/18/2024,聲學相關基礎知識,制作小組成員：方江,3/18/2024,聲學的定義,什么是聲學？聲波（彈性波、機械波）：機械振動在彈性媒質中的傳播聲學：研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、作用和處理重現(xiàn)的科學,3/18/2024,按質點振動方向與波的傳播方向劃分聲波,縱波：質點的振動方向與波的傳播方向平行橫波：質點的振動方向與波的傳播方向垂直準縱波：質點的振動方向與波的傳播方向接近于平行準橫波：質點的振動方向與波的傳播方向接近

2、于垂直在流體介質中一般只存在縱波在固體介質中一般存在縱波和橫波在各向異性介質中一般存在準橫波和準縱波,3/18/2024,按頻率劃分的聲波,次聲波：頻率低于20Hz的機械波聲波： 頻率在20Hz—20kHz之間的機械波超聲波：頻率在20kHz以上的機械波特超聲：頻率在10億Hz以上的彈性波,3/18/2024,次聲波,頻率低于20Hz（或16Hz）的機械波（10-6—20Hz）特點：頻率低、聲速低，穿透能力強

3、，衰減小，傳播距離大海洋風暴、地震爆發(fā)等可產(chǎn)生次聲波，井筒中的壓力脈沖波（傳播速度只有每秒幾十米）是次聲波次聲波在空氣中傳播數(shù)萬米甚至十萬公里而無明顯衰減,3/18/2024,聲波（可聞聲）,頻率在20Hz—20000Hz之間的機械波也稱為可聞聲波，即人的耳朵可以可以感覺到的彈性波我們生活在聲波的海洋之中,3/18/2024,超聲波,頻率在20000Hz以上的機械波人耳聽不到，個別動物（例如狗、蝙蝠）可以感受到超聲波的存在超

4、聲波的特點：a 頻率高、波長短b 方向性強，易于成束c 容易反射d 在空氣中衰減很大，在流體介質中衰減較小，在固體中衰減更小,3/18/2024,特超聲,頻率在10億（109）Hz以上的彈性波特超聲彈性波顯示粒子特性特超聲可以用于研究物質結構,3/18/2024,聲學的分支,次聲學水聲學超聲學語言聲學和生理聲學建筑聲學和噪聲控制聲發(fā)射··· ···,

5、3/18/2024,次聲學,研究次聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、作用和處理的學科次聲學的應用舉例：a 次聲武器b 勘察檢測：核試驗檢測的四種方法：次聲，水聲、地震、放射性核素c 預報和評價地震、海嘯（例：1883年一個印尼火山口子發(fā)出次聲波，繞地球一直轉了四圈多，經(jīng)歷108個小時，波速約為300m/s）,3/18/2024,地震波,在地球內部出現(xiàn)的彈性波叫做地震波地震波主要包含縱波和橫波縱波的傳播速度大于橫波的傳播速度地震

6、波可以造成巨大 災害地震波可以用于研究 地球,3/18/2024,海嘯,a 海嘯是一種災難性的海浪，通常由 震源在海底下50Km以內、里氏震級 6.5以上的海地地震引起b 水下或沿岸山崩或火山爆發(fā)也可能 引起海嘯c 在一次震動之后，震蕩波在海面上 不斷擴散，傳播很遠d 海嘯波長比海洋的最大深度還要大 軌道運動在海地附近也沒受多大阻 礙。不管海洋深度如何，波都可以 傳播過去

7、,3/18/2024,水聲學,研究彈性波在液體（尤其是海洋）中傳播的學科海水中難以傳播電磁波水聲學的主要應用舉例：a 船艦的導航b 漁業(yè)、海洋開發(fā)、海洋地貌、海洋地質、海底勘察等領域c 水聲發(fā)射、接收系統(tǒng)稱為聲吶，它被稱之為海軍的眼睛,3/18/2024,聲吶,聲吶就是利用聲波對水下目標進行探測和定位的聲波測量系統(tǒng)聲吶采用了聲波的定向輻射和定向接收技術主動方式時，其探測距離達 到300公里被動方式時，其探測

8、距離達 到600公里,3/18/2024,超聲學,研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收對物質的作用效應超聲學的應用舉例：a 聲學探頭（換能器：聲電信號轉換裝置） b 超聲測量系統(tǒng)（超聲脈沖波投射法、反射法）c 超聲探傷（A超、B超、C超、彩超 ··· ···）d 四維超聲：不同時間進行的三維反射超聲波檢測e 大功率超聲醫(yī)療 ·

9、3;· ···,3/18/2024,語言聲學,研究語言的產(chǎn)生、合成和識別的學科（研究人類發(fā)聲和語言以及對聲音的感受） 例如，發(fā)音詞典是一個語言合成的結果，“聲鎖”是語言識別的成果語言情報分析（語音識別）,3/18/2024,建筑聲學,研究房間的結構、形狀等 對聲音的影響在廳、堂、影劇院及廠房建筑中，要考慮建筑物的結構對音響效果的影響及噪聲控制影劇院不能設計成規(guī)則的幾何形狀，以避免

10、某些頻率的聲波發(fā)生共振和截止影劇院內壁要設計吸聲材料，以調節(jié)混響時間,3/18/2024,聲發(fā)射現(xiàn)象,固體在范性形變階段，因釋放能量而產(chǎn)生彈性波的現(xiàn)象。利用AE可以研究構件的疲勞和斷裂聲發(fā)射現(xiàn)象廣泛存在：a 海浪的涌動對海洋平臺的作用會產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象，通過聲發(fā)射 監(jiān)測的方法可以評價其壽命b 油田壓裂過程也產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象、裂縫擴展的監(jiān)測有賴于對聲發(fā)射現(xiàn)象的認識c 通過巖石聲發(fā)射現(xiàn)象可以判斷其最大受力d 地震的產(chǎn)