聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、3/18/2024,聲學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),制作小組成員：方江,3/18/2024,聲學(xué)的定義,什么是聲學(xué)？聲波（彈性波、機(jī)械波）：機(jī)械振動(dòng)在彈性媒質(zhì)中的傳播聲學(xué)：研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、作用和處理重現(xiàn)的科學(xué),3/18/2024,按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向劃分聲波,縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直準(zhǔn)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向接近于平行準(zhǔn)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向接近

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

3、，衰減小，傳播距離大海洋風(fēng)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(wàn)米甚至十萬(wàn)公里而無(wú)明顯衰減,3/18/2024,聲波（可聞聲）,頻率在20Hz—20000Hz之間的機(jī)械波也稱為可聞聲波，即人的耳朵可以可以感覺(jué)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(jī)械波人耳聽(tīng)不到，個(gè)別動(dòng)物（例如狗、蝙蝠）可以感受到超聲波的存在超

4、聲波的特點(diǎn)：a 頻率高、波長(zhǎng)短b 方向性強(qiáng)，易于成束c 容易反射d 在空氣中衰減很大，在流體介質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu),3/18/2024,聲學(xué)的分支,次聲學(xué)水聲學(xué)超聲學(xué)語(yǔ)言聲學(xué)和生理聲學(xué)建筑聲學(xué)和噪聲控制聲發(fā)射··· ···,

5、3/18/2024,次聲學(xué),研究次聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、作用和處理的學(xué)科次聲學(xué)的應(yīng)用舉例：a 次聲武器b 勘察檢測(cè)：核試驗(yàn)檢測(cè)的四種方法：次聲，水聲、地震、放射性核素c 預(yù)報(bào)和評(píng)價(jià)地震、海嘯（例：1883年一個(gè)印尼火山口子發(fā)出次聲波，繞地球一直轉(zhuǎn)了四圈多，經(jīng)歷108個(gè)小時(shí)，波速約為300m/s）,3/18/2024,地震波,在地球內(nèi)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(zāi)害地震波可以用于研究 地球,3/18/2024,海嘯,a 海嘯是一種災(zāi)難性的海浪，通常由 震源在海底下50Km以內(nèi)、里氏震級(jí) 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(dòng)之后，震蕩波在海面上 不斷擴(kuò)散，傳播很遠(yuǎn)d 海嘯波長(zhǎng)比海洋的最大深度還要大 軌道運(yùn)動(dòng)在海地附近也沒(méi)受多大阻 礙。不管海洋深度如何，波都可以 傳播過(guò)去

7、,3/18/2024,水聲學(xué),研究彈性波在液體（尤其是海洋）中傳播的學(xué)科海水中難以傳播電磁波水聲學(xué)的主要應(yīng)用舉例：a 船艦的導(dǎo)航b 漁業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)、海洋地貌、海洋地質(zhì)、海底勘察等領(lǐng)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(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和定位的聲波測(cè)量系統(tǒng)聲吶采用了聲波的定向輻射和定向接收技術(shù)主動(dòng)方式時(shí)，其探測(cè)距離達(dá) 到300公里被動(dòng)方式時(shí)，其探測(cè)

8、距離達(dá) 到600公里,3/18/2024,超聲學(xué),研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收對(duì)物質(zhì)的作用效應(yīng)超聲學(xué)的應(yīng)用舉例：a 聲學(xué)探頭（換能器：聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置） b 超聲測(cè)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(shí)間進(jìn)行的三維反射超聲波檢測(cè)e 大功率超聲醫(yī)療 ·

9、3;· ···,3/18/2024,語(yǔ)言聲學(xué),研究語(yǔ)言的產(chǎn)生、合成和識(shí)別的學(xué)科（研究人類發(fā)聲和語(yǔ)言以及對(duì)聲音的感受） 例如，發(fā)音詞典是一個(gè)語(yǔ)言合成的結(jié)果，“聲鎖”是語(yǔ)言識(shí)別的成果語(yǔ)言情報(bào)分析（語(yǔ)音識(shí)別）,3/18/2024,建筑聲學(xué),研究房間的結(jié)構(gòu)、形狀等 對(duì)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(jié)構(gòu)對(duì)音響效果的影響及噪聲控制影劇院不能設(shè)計(jì)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(nèi)壁要設(shè)計(jì)吸聲材料，以調(diào)節(jié)混響時(shí)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(gòu)件的疲勞和斷裂聲發(fā)射現(xiàn)象廣泛存在：a 海浪的涌動(dòng)對(duì)海洋平臺(tái)的作用會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象，通過(guò)聲發(fā)射 監(jiān)測(cè)的方法可以評(píng)價(jià)其壽命b 油田壓裂過(guò)程也產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象、裂縫擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)有賴于對(duì)聲發(fā)射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)c 通過(guò)巖石聲發(fā)射現(xiàn)象可以判斷其最大受力d 地震的產(chǎn)