與聽(tīng)力學(xué)有關(guān)的聲學(xué)知識(shí)

1、解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉科研究所李 興 啟聽(tīng)力學(xué)是一門(mén)邊緣學(xué)科l所謂邊緣科學(xué)，即是說(shuō)是由許多門(mén)學(xué)科互相滲透的一門(mén)學(xué)科，比方說(shuō)要研究聽(tīng)力學(xué)的問(wèn)題，首先涉及到的是聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)的問(wèn)題（即組織學(xué)），如眾所周知的行波學(xué)說(shuō)（感音學(xué)說(shuō)）就與耳蝸的結(jié)構(gòu)（從底頂）分不開(kāi)，耳蝸的結(jié)構(gòu)是這學(xué)說(shuō)的重要論據(jù)l其次是生理學(xué)，即聽(tīng)覺(jué)生理（包括中耳的傳音機(jī)理、內(nèi)耳的感音機(jī)理及生物電信息的傳遞機(jī)理及中樞的綜合分析等生理過(guò)程，而實(shí)際上這些研究都與聲學(xué)分不開(kāi)，所以是生理聲學(xué)的研究，例如：中耳傳音中有聲導(dǎo)抗的研究問(wèn)題，內(nèi)耳的感音機(jī)制涉及聲學(xué)的頻率特性，能量轉(zhuǎn)換等問(wèn)題，包括ERA，更是集中的反映。生理聲學(xué)作為聲學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要分支（研

2、究聽(tīng)覺(jué)的科學(xué)）l第三是心理聲學(xué)，如：主觀的純音測(cè)聽(tīng)，閾上功能測(cè)試（SISI試驗(yàn)、ABLB試驗(yàn)），言語(yǔ)測(cè)聽(tīng)（言語(yǔ)識(shí)別率），都涉及到心理學(xué)的問(wèn)題，（心理物理學(xué)的分支），即所謂的響度，音調(diào)等感覺(jué)都是人們對(duì)各種聲學(xué)特性的主觀感覺(jué)l電聲學(xué)（即指電子聲學(xué)儀器的研究），聽(tīng)力計(jì)、導(dǎo)抗計(jì)、ERA等都有電子學(xué)和聲學(xué)的問(wèn)題，即通過(guò)電子學(xué)技術(shù)手段，產(chǎn)生各種不同聲學(xué)特性的聲波，如傳聲器、揚(yáng)聲器、耳機(jī)，還有語(yǔ)言聲學(xué)、音樂(lè)聲學(xué)l當(dāng)然需要基本的一些電子學(xué)知識(shí)l但，聽(tīng)力學(xué)（組織學(xué)、生理聲學(xué)、心理聲學(xué)、電聲學(xué)、臨床診斷學(xué)問(wèn)題）都有聲學(xué)問(wèn)題l所以只要掌握基本的一些聲學(xué)知識(shí)，就不難入門(mén)l實(shí)際上英文Acoustic一詞緣于希臘字母，本

3、意就有聲學(xué)的和聽(tīng)覺(jué)的兩重意思，我們?cè)谥v到聲音的概念時(shí)就必然聯(lián)系到聽(tīng)，而講聽(tīng)時(shí)，也必須有聲的問(wèn)題。可以想像：一個(gè)聾子（全聾）無(wú)聽(tīng)力，怎么會(huì)感到有聲呢，反之，在真空中無(wú)聲波傳播，聽(tīng)力再好，您會(huì)聽(tīng)到什么聲呢？所以在權(quán)威的聲學(xué)書(shū)中，都要講一些聽(tīng)力學(xué)問(wèn)題，而在講聽(tīng)力學(xué)書(shū)里，也必然論述到一些聲學(xué)基本概念聲 學(xué) 定 義 l研究聲波的發(fā)生、傳播、接收和效應(yīng)的科學(xué)l物理聲學(xué)：用波動(dòng)觀點(diǎn)，研究聲學(xué)問(wèn)題的科學(xué)振蕩、振動(dòng)l一個(gè)物理量在觀察時(shí)間內(nèi)不停地經(jīng)過(guò)最大值和最小值而變化總稱(chēng)為振蕩l振動(dòng)是指物理量代表一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參量時(shí)的振蕩（而振蕩是一般術(shù)語(yǔ)，振動(dòng)只用于機(jī)械系統(tǒng)，包括聲學(xué)系統(tǒng)）l要點(diǎn) 聲音是一種振動(dòng)（擾動(dòng)源引起

4、周?chē)|(zhì)點(diǎn)在平衡位置上的振動(dòng)），空氣中80%氮?dú)猓€有水蒸汽，氫，氧 波動(dòng)形式聲音（波），即振動(dòng)在介質(zhì)內(nèi)的傳播，形成聲波（“麥浪”之例）l聲波定義：某一擾動(dòng)源擾動(dòng)時(shí)使周?chē)劫|(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，并向四周傳播的過(guò)程，即形成聲波質(zhì) 點(diǎn) 速 度l媒質(zhì)中甚小于波長(zhǎng)而甚大于分子尺度的質(zhì)點(diǎn)，因形成聲波時(shí)，而引起的相對(duì)于整個(gè)媒質(zhì)的振動(dòng)速度l一般使用時(shí)，質(zhì)點(diǎn)速度是指有效質(zhì)點(diǎn)速度（即均方根值）的簡(jiǎn)稱(chēng)，其次還有瞬時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度、平均質(zhì)點(diǎn)速度、最大質(zhì)點(diǎn)速度、峰值質(zhì)點(diǎn)速度，使用時(shí)必須說(shuō)明l橫波媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)都垂直于傳播方向而運(yùn)動(dòng)的波l縱波媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)沿傳播方向運(yùn)動(dòng)的波l平面波波陣面為與傳播方向垂直的平行平面的波l球面波波陣面為同心球面

5、的波，在空氣中傳播的聲波為球面波 次聲 可聞聲 超聲10-420Hz 20 20kHz 20kHz0.5京赫(109)可聞聲的最小聲質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移：1A=10-9厘米聲壓：0.0002達(dá)因/cm2即20 Pa特超聲：0.5京赫(109)1012垓赫頻率再高就成為分子的熱運(yùn)動(dòng)聲波的傳播特性（基本現(xiàn)象）l外耳道長(zhǎng) 2.5 cm，對(duì)波長(zhǎng)為其4倍（10cm）的3440Hz產(chǎn)生共振，增益10dBl聲波是一種壓力波（因?yàn)?，既然是質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)，根據(jù)力學(xué)原理，在傳播過(guò)程中做了功，即具有一定的能量，或者叫具有一定的壓力）l聲波的傳遞過(guò)程實(shí)際上是壓力波的傳遞過(guò)程，（如：打槍、放炮、二梯腳、敲鑼打鼓等可以把人的鼓膜震破

6、）l既然聲是一種波動(dòng)（介質(zhì)里的傳播過(guò)程），那么和電磁波一樣具有如下的參數(shù)： 頻率次數(shù)/秒（f） 周期T=1/f (ms) 聲速空氣340 m/s水1450 m/s海水1531 m/s象牙（乳突）3013 m/s 波長(zhǎng)=c/f (c聲速） 相位 實(shí)際上是時(shí)相，相位差，即時(shí)間差 基頻 振動(dòng)系統(tǒng)中的最低固有頻率聲波的干涉與衍射l干涉：幾個(gè)振動(dòng)的迭加將產(chǎn)生干涉，由于干涉現(xiàn)象，聲場(chǎng)中可產(chǎn)生駐波或定波（頻率相同或相近的聲波相加時(shí)所得的現(xiàn)象）l衍射：聲波繞過(guò)障礙物而使傳播方向改變的現(xiàn)象，波長(zhǎng)對(duì)障礙物大小的比值越大，衍射也越大，如果障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，雖然還有衍射，但在障礙物背后的邊緣附近將形成一個(gè)沒(méi)有聲

7、波的區(qū)域（聲影區(qū)）聲波的反射和折射l當(dāng)聲波自一種媒質(zhì)入射到另一種媒質(zhì)時(shí)，若它們的特性阻抗不同，就產(chǎn)生反射和折射反射：波陣面由兩種媒質(zhì)之間的表面返回的過(guò)程，向表面的入射角等于反射角反射定街：入射角等于反射角 即1=1l折射：因媒質(zhì)中聲速的空間變化而引起的聲傳播方向改變的過(guò)程l折射定律：入射角的正弦和折射角的正弦的比值等于兩媒質(zhì)中聲速的比值2121sinsinCCl反射波的聲強(qiáng)：由反射系數(shù)大小決定 I1=反射波聲強(qiáng) I0=入射波聲強(qiáng) 聲反射系數(shù)221112221112201coscoscoscosCCCCIIl折射波聲強(qiáng)：由折射系數(shù)大小決定 I2=折射波聲強(qiáng) I0=入射波聲強(qiáng) 聲折射系數(shù)22111

8、2212221102coscoscos4CCCCIIl全反射和鏡反射全反射：聲波完全不傳到第二媒質(zhì)而由分界處全部反射的現(xiàn)象（當(dāng)入射角大于臨界角k時(shí)，即發(fā)生全反射）鏡反射：如果分開(kāi)兩種媒質(zhì)的邊界具有無(wú)限平面的形狀，這種邊界的反射稱(chēng)為鏡反射l聲波的散射由剛體障礙物所產(chǎn)生的散射密度與彈性不同的障礙物所產(chǎn)生的散射，即聲朝許多方向的不規(guī)則反射、折射或衍射l透射 內(nèi)耳淋巴液聲阻抗：1210001580000聲歐 空氣阻抗：42聲歐 后者傳入前者： 透入率 T=4r/(r+1)24r=15520 （r+1)216106 r=(R2/R1)=(161000/42)=3880 T=0.1%=1/1000 按聲能

9、折算，約損失30dBl頻譜：把時(shí)間函數(shù)的幅值和相位分量表示為頻率的函數(shù)的分布圖形l譜級(jí)：1Hz帶寬中的平均聲壓級(jí)，基準(zhǔn)量為：0dB=20Pa/ Hzl聲發(fā)射：材料內(nèi)部迅速釋放能量所產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波 頻譜：任何復(fù)雜的聲音都是由若干強(qiáng)度不同的頻率成分的特定的相位關(guān)系復(fù)合組成譜借用于光譜（紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫） 在中國(guó)很早就應(yīng)用了譜的概念（例家譜：孔子的家譜）l所謂聲頻譜指聲音強(qiáng)度按不同的頻率分布的情況 純音：指具有單一頻率的聲音500Hz1000HzdB1kf(Hz)關(guān) 于 噪 聲l環(huán)境噪聲：在某一環(huán)境下，由多個(gè)不同位置的聲源產(chǎn)生的總的噪聲l背景噪聲：在發(fā)生、檢查、測(cè)量或記錄信號(hào)的系統(tǒng)中與信

10、號(hào)存在與否無(wú)關(guān)的一切干擾l 噪聲:紊亂、斷續(xù)或統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的振蕩不需要的聲音，可引伸為在一定頻段中任何不需要的干擾，如電波干擾，（包括“聲噪聲”、“電噪聲”）l白噪聲：聲頻范圍（2020kHz）各頻率能量均勻連續(xù)分布的聲音20Hz20kHzdBfl粉紅噪聲：用正比頻率的頻帶寬度測(cè)量時(shí)，頻譜連續(xù)且均勻的噪聲，若采用等帶寬的濾波通帶，以對(duì)數(shù)分布的頻率刻度為橫座標(biāo)，這時(shí)粉紅噪聲的頻譜分布為每倍頻程下降3 dB的斜線(xiàn)(低頻成分較多，類(lèi)似于光學(xué)中的粉紅色，故名)l窄帶噪聲：白噪聲通過(guò)帶通濾波器產(chǎn)生l臨界頻帶：當(dāng)噪聲掩蔽純音時(shí)，在以純音頻率為中心的一定頻帶寬度內(nèi)的噪聲總功率起作用，這個(gè)帶寬稱(chēng)臨界頻帶或：寬帶

11、連續(xù)譜噪聲一部分的頻帶寬度，頻帶中總聲功率等于寬頻帶噪聲中剛能聽(tīng)到的，頻率為該頻帶中心頻率的純音功率0.5kHz1kHzdBfl既然聲波具有頻率特性 可根據(jù)需要進(jìn)行濾波濾波器（即可根據(jù)需要讓某一頻率聲音通過(guò)，而相位鄰近：上、下頻率的聲音都濾掉），濾波器有倍頻程、1/2倍頻程、1/3倍頻程濾波器等 倍頻程：上限的截止頻率等于下限截止頻率的兩倍，如：500Hz、1000Hz、2000Hz 1/2倍頻程：上限截止頻率等于下限截止頻率的 21/2=1.4142，例：705500705/500=1.41倍 1/3倍頻程：上、下限截止頻率的比數(shù)是 21/3=1.26，例：31.5Hz之比25Hz為1.26

12、倍聲波的強(qiáng)度計(jì)量l聲強(qiáng)（度） 聲強(qiáng)：指在單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)與其前進(jìn)方向相垂直的單位面積上聲能，單位：爾格/秒厘米2或瓦/米2，超聲波：毫瓦/厘米2 對(duì)球面波：I0=P2/0C：氣體的密度即在0和1大氣壓時(shí)氣體的密度 P：聲壓 C：聲速 聲強(qiáng)級(jí)：為什么要用聲強(qiáng)級(jí)呢？ A. 人能感覺(jué)到的最小聲波壓力是20微巴 痛覺(jué)到的最大聲波壓力是20巴 二者之比是106，即1克/1噸之比 如果用能量來(lái)表示，相差之比為1012（億萬(wàn)倍） 這對(duì)于電聲儀器是很難設(shè)計(jì)出這樣大范圍的刻度 B. 人耳主觀響度感覺(jué) 當(dāng)壓力每改變10倍時(shí)，人感覺(jué)響度變化是大致相等的（大約變化1倍）所以，取對(duì)數(shù)：IL=lg(I/Io)貝爾 B

13、el的經(jīng)歷，電話(huà)發(fā)明家22歲發(fā)明電話(huà)，小時(shí)候不是門(mén)門(mén)5分的學(xué)生 dB=deciBel IL=10lg(I/I0) 強(qiáng)調(diào)：相對(duì)概念，如山高：高度，相對(duì)于海拔，海拔1000米 級(jí)對(duì)數(shù)概念(一個(gè)量與同類(lèi)基準(zhǔn)量之比的對(duì)數(shù)) 聲壓級(jí)：因?yàn)椋暷芰渴怯捎诼暡ǖ膲毫ψ饔玫?I=P2/c SPL=10lg(P2/P02) 10lg(P2/ c)/(c/ P02) =20lg(P/P0） 聲壓：有聲波時(shí)，媒質(zhì)中的壓力超過(guò)靜壓力的值。一般使用時(shí)，聲壓是有效聲壓的簡(jiǎn)稱(chēng)（一段時(shí)間內(nèi)的均方根值），其它：瞬時(shí)聲壓，平均聲壓，最大聲壓，峰峰值聲壓） 聲（波）：彈性媒質(zhì)中傳播的壓力、應(yīng)力、質(zhì)點(diǎn)位移，質(zhì)點(diǎn)速度等的變化或幾種變化

14、的綜合 參考聲壓：0.0002達(dá)因/cm2 或20P 0.0002微巴/cm2 (因?yàn)椋?帕=106微帕） 210-5帕 (210-5牛頓/米2) l同一點(diǎn)接受幾個(gè)聲源的聲波時(shí)，總聲壓級(jí)應(yīng)是多少？l若：P1=P2=P3時(shí)，每一個(gè)聲源的聲壓級(jí)為120dB，因?yàn)?dB是對(duì)數(shù)，所以不能簡(jiǎn)單相加數(shù)學(xué)原則l而I和P可算術(shù)相加，因此：L1=10lg(NI1/I0)=10lg(I1/I0)+10lgN Lp=20lg(P/P0)+10lgN=120+10lg2 (如果N=2） =120+3=1236dB SPL=sound pressure level多個(gè)聲源總聲壓級(jí)的計(jì)算方法多個(gè)聲源總聲壓級(jí)的計(jì)算方法l白

15、噪聲的掩蔽效果與窄帶噪聲掩蔽效果如：80dB（白）帶寬 6000Hz窄帶80dB帶寬200Hz 20lg(P/P0)=每周(Hz)的能量因?yàn)椋?0dB(SPL)=20lg(P/P0)+10lg帶寬寬度所以：白噪聲每Hz的能量為：8010lg6000=8037.8=42.2dB（SPL）窄帶噪聲每Hz的能量為： 8010lg200=8023=57dB（SPL）因此，窄帶噪聲的掩蔽效果比白噪聲好。各種 dB的表示lSPL (sound pressure level)聲壓級(jí)lSL(sensantive level)感覺(jué)級(jí)，即聽(tīng)閾上dB數(shù)lHL (Hearing level)聽(tīng)力級(jí)（與HTL相當(dāng)）標(biāo)準(zhǔn)

16、聽(tīng)力級(jí)lnHL(HTL) (normal Hearing level)正常聽(tīng)力級(jí)l聲學(xué)零級(jí)聽(tīng)力零級(jí)lnRL (normal response level)正常反應(yīng)級(jí)lpeSPL (peak equivalent SPL)(峰值等效聲壓級(jí))聲音的物理量與聽(tīng)覺(jué)主觀屬性的關(guān)系l響度：聽(tīng)覺(jué)判斷聲音的強(qiáng)弱屬性，根據(jù)它可以把聲音排成由輕到響的序列（單位：宋），與聲壓、頻率、波形有關(guān)，主要與聲壓有關(guān)。l等響線(xiàn)：典型聽(tīng)者認(rèn)為響度相同的純音的聲壓級(jí)與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)。l響度級(jí)：等于根據(jù)人耳判斷為等響的1000Hz純音（從聽(tīng)者正面?zhèn)鱽?lái)的）對(duì)20Pa的聲壓級(jí)分貝數(shù)，單位：方響度級(jí)（單位：方）l為什么要用響度級(jí) A.

17、聲壓和聲壓級(jí)是純粹的物理量，然而人耳來(lái)“度量”時(shí)，聲音:強(qiáng)弱如何？ B. 人耳感覺(jué)的強(qiáng)度不僅依懶于聲壓，而且決定于它的頻率 如：人耳對(duì)100Hz和1000Hz的純音，在同一聲壓0.02微巴時(shí)，判斷起來(lái)不是等響的，只有當(dāng)100Hz的聲壓達(dá)0.25微巴時(shí)，和1000Hz的0.02微巴才等響，也就是說(shuō)人耳對(duì)1000Hz的聲音比對(duì)100Hz敏感，那么對(duì)每個(gè)不同頻率的聲音，其等響的強(qiáng)度是多少，可得出一系列等響曲線(xiàn)l等響曲線(xiàn)定義；在等響條件下，聲的頻率和聲壓級(jí)之間關(guān)系曲線(xiàn)l條件正常聽(tīng)覺(jué)受試者（1825歲）雙耳測(cè)聽(tīng)連續(xù)純音，面對(duì)聲源自由聲場(chǎng)條件（即無(wú)聲反射）l音調(diào)：聽(tīng)覺(jué)判斷聲音高低的屬性，根據(jù)它可以把聲音排

18、成由低到高的序列。音調(diào)高低主要決定于聲音的頻率，也與聲壓及波形有關(guān)一個(gè)聲音的音調(diào)可與另一聲壓級(jí)是指定值的純音比較，如二者音調(diào)在一般正常人耳判斷相同，純音的頻率即可用來(lái)描述這聲音的音調(diào)l沖擊：機(jī)械系統(tǒng)中的一種瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)，隨之具有力、位移、速度、或加速度的非周期性突然變化l沖擊脈沖：加速度在一短時(shí)間內(nèi)由一恒值升起和衰變的重大擾動(dòng)，沖擊脈沖一般是把加速度作為時(shí)間的函數(shù)l沖擊波：大振幅的聲波形成鋸齒波波陣面就成為間斷面任何間斷面都稱(chēng)為沖擊波l沖擊在媒質(zhì)中的傳播，其特點(diǎn)是經(jīng)過(guò)沖擊而有顯著的空氣壓力、密度和溫度的突然變化l爆炸波：爆炸物引爆后在一定體積內(nèi)突然產(chǎn)生大量高壓熾熱氣體成為火球以超聲速膨脹一直到球內(nèi)

19、壓力相當(dāng)小于環(huán)境壓力為止收縮由于慣性和彈性第二次、三次的膨脹、收縮l振蕩的火球聲源向周?chē)椛浔úūê蟮臎_擊波雷擊的超高頻聲波可炸碎腎結(jié)石 一位日本人患嚴(yán)重的尿路結(jié)石，一天突然遇到雷擊（炸雷把腎結(jié)石給炸碎了，從尿道排出） 日本專(zhuān)家從中受到啟發(fā)，發(fā)明一種變頻的“碎石機(jī)”大氣中的聲衰減l球面波的發(fā)散引起的聲衰減l聲波的反射、衍射和散射l大氣環(huán)境條件： 大氣中的聲吸收 雨、雪、霧的影響（小于0.5 dB/100m） 風(fēng)和溫度梯度 草地、灌木林、樹(shù)木等地面效應(yīng)（1000Hz時(shí)，衰減23dB/100m）噪聲源的測(cè)量l基本測(cè)量系統(tǒng)傳聲器放大器濾波器放大器輸出整流器數(shù)字式表頭l傳聲器：將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的

20、電信號(hào)的電聲換能器，根據(jù)換能原理及元件可分為：炭粒式、電容（靜電）、駐極體、電磁、電動(dòng)（動(dòng)圈）、鋁帶、熱線(xiàn)、壓電（晶體、陶瓷），磁致伸縮、電子、半導(dǎo)體等傳聲器l振電壓：能把振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的換能器，所產(chǎn)生的電壓，耳蝸因聲音刺激而產(chǎn)生的電壓稱(chēng)為耳蝸振電壓lCM：耳蝸微音器效應(yīng)l聲級(jí)計(jì)（噪聲計(jì)）：予先進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)的包括：傳聲器、放大器、衰減器，適當(dāng)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)和具有規(guī)定動(dòng)態(tài)特性的指示儀表的儀器，用以測(cè)量噪聲的聲級(jí)l計(jì)權(quán)：A、B、C計(jì)權(quán)特性分別是40，70，100方等響曲線(xiàn)的反曲線(xiàn)，計(jì)權(quán)特性用讀數(shù)后的字樣表示，如dB(A) 等，用于飛機(jī)噪聲測(cè)量可用D計(jì)權(quán)，其特性是40PN dB等干擾曲線(xiàn)的反曲線(xiàn)。B、C已

21、少用“計(jì)權(quán)”網(wǎng)絡(luò)（Weight）權(quán)衡為什么要用“計(jì)權(quán)”測(cè)量聲學(xué)的儀器l從上述等響曲線(xiàn)看，人耳對(duì)1kHz4kHz敏感，對(duì)低頻高頻聲較差。越靈敏，意味著越易損害，如1kHz的120dB對(duì)人耳有疼的感覺(jué)，但對(duì)20Hz的120dB，聽(tīng)到聲就不大，所以在日常生活中低頻成分的聲對(duì)人的影響不大，如果不“計(jì)權(quán)”，所得的dB數(shù)，不能真正反映對(duì)人的影響l所以，測(cè)量?jī)x，根據(jù)等響曲線(xiàn)用一系列濾波器和衰減器組成（如果用普通聲級(jí)計(jì)測(cè)的聲壓級(jí)，往往主要是低頻的最強(qiáng)成分所決定的，如A計(jì)權(quán)，B、C曲線(xiàn)用模擬聽(tīng)覺(jué)生理主觀特性不明顯，故目前已趨于廢棄，D、E分別用于飛機(jī)噪聲測(cè)量，而對(duì)工業(yè)噪聲領(lǐng)域則主要采用A計(jì)權(quán)l(xiāng)用了“A計(jì)權(quán)”就能

22、在一定程度消除聲學(xué)中常常作用甚小的低頻成分的影響，即將低頻成分的聲音壓低（設(shè)計(jì)的儀器對(duì)此不敏感）l壓低多少呢？則該據(jù)等響曲線(xiàn)而定，實(shí)際上就是根據(jù)等效曲線(xiàn)把各種頻率的實(shí)際聲壓級(jí)“拉平”（即拉到一個(gè)尺度上來(lái)）權(quán)衡一下，為什么測(cè)隔聲室的本底噪聲用“A”呢？，就是此道理聲學(xué)儀器(與聽(tīng)力學(xué)有關(guān)）l換能器插入式耳機(jī)：可以把部分裝在外耳道內(nèi)的小型耳機(jī)，也可稱(chēng)耳塞機(jī)氣導(dǎo)耳機(jī)（如TDH-39）：把電振蕩轉(zhuǎn)換成聲波，可與人耳密切地作聲耦合的電聲換能器骨導(dǎo)耳機(jī)：把電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)的換能器，密切耦合到人的乳頭部l揚(yáng)聲器：把電能轉(zhuǎn)換成為聲能并在空氣中輻射到遠(yuǎn)處的電聲換能器由于換能原理及元件不同可分為：電動(dòng)式（紙盒）

23、、永磁、恒磁、勵(lì)磁、感應(yīng)、電磁（舌簧工）、靜電、壓電（晶體、陶瓷）、電動(dòng)氣流、離子等揚(yáng)聲器l傳聲器：將聲信號(hào)轉(zhuǎn)移為相應(yīng)的電信號(hào)的電聲換能器（類(lèi)型基本同上）l指向性傳聲器：響應(yīng)隨入射聲波方向變化的傳聲器l用于聽(tīng)力計(jì)校準(zhǔn)的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器仿真耳：校準(zhǔn)耳機(jī)和聽(tīng)力計(jì)的設(shè)備，它使耳機(jī)受到的聲阻抗接近人耳的平均聲阻抗仿真口：裝在特制板上的揚(yáng)聲器，障板的設(shè)計(jì)使其指向性和輻射圖案與平均人口的指向性和輻射圖案相似。仿真乳突：模擬平均人的乳突部的力阻抗的設(shè)備，用來(lái)校準(zhǔn)加到乳突上的骨傳導(dǎo)接收器濾波器：把信號(hào)中各分量按頻率加以分離的設(shè)備，濾波器使一個(gè)或幾個(gè)頻帶中的信號(hào)分量通過(guò)時(shí)基本上不受衰減，對(duì)其它頻帶中的分量加以衰減按

24、其特性分為：低通、高通、帶通、帶阻等類(lèi)型l耦合腔：形狀和體積已規(guī)定的空腔（如2cc, 3cc），用以校準(zhǔn)耳機(jī)或傳聲器l聲分析儀：包括濾波器系統(tǒng)和用以讀出通過(guò)濾波器系統(tǒng)的相對(duì)信號(hào)能量的指示儀表設(shè)備，用以求得所加信號(hào)的能量對(duì)頻率的分布（分析速度較一般大為加快的系統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)分析儀）l聲級(jí)計(jì)（略）l聲級(jí)記錄儀：自動(dòng)記錄聲級(jí)變化的儀器l聽(tīng)力計(jì)：測(cè)量聽(tīng)力損失或聽(tīng)閾的設(shè)備為什么要用標(biāo)準(zhǔn)聽(tīng)力零級(jí)l怎樣來(lái)衡量和表達(dá)聲音的強(qiáng)弱，是聽(tīng)力學(xué)科中首先需要解決的問(wèn)題，正如象重量、長(zhǎng)度、高度的表示一樣，聲音的強(qiáng)弱，大小也涉及到如何計(jì)量和用什么單位來(lái)計(jì)量的問(wèn)題，是用市斤、kg或是用噸來(lái)表示呢？既然是一個(gè)計(jì)量問(wèn)題就涉及到一個(gè)標(biāo)

25、準(zhǔn)問(wèn)題，如時(shí)間：是格陵威治天文臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，在電視臺(tái)是北京時(shí)間點(diǎn)分l醫(yī)生、聽(tīng)力工作者和聽(tīng)力計(jì)的制造者，迫切需要一個(gè)公認(rèn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如山東和北京如何比較聽(tīng)力曲線(xiàn)，國(guó)外國(guó)內(nèi)比較，配助聽(tīng)器查三條曲線(xiàn)，拿到國(guó)外去配（根據(jù)ISO）l有了標(biāo)準(zhǔn)就可以統(tǒng)一衡量，互相比較，使全世界聽(tīng)力測(cè)定結(jié)果表達(dá)統(tǒng)一和一致性l所以重點(diǎn)介紹零級(jí)（0和級(jí)兩個(gè)概念）聽(tīng)力（主觀感覺(jué)為前提） 標(biāo)準(zhǔn)（正常人的主觀感覺(jué)為標(biāo)準(zhǔn)）聽(tīng)力零級(jí)的概念和定義l簡(jiǎn)單地說(shuō)：聽(tīng)力零級(jí)就是聽(tīng)力表上的0dB的等效聲壓級(jí)數(shù)值（參考?jí)海?10-5帕，20Pa）l條件：用耳機(jī)測(cè)量；單耳聽(tīng)覺(jué)；隔聲室內(nèi)進(jìn)行l(wèi)定義：等效聽(tīng)閾聲壓級(jí)；標(biāo)準(zhǔn)等效聽(tīng)閾聲壓級(jí)l聽(tīng)力零級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：加上兩個(gè)條件

26、（不同耳機(jī)、不同仿真耳、民族、實(shí)驗(yàn)室不同）l零級(jí)相當(dāng)于的聲壓級(jí)（即等效聲壓級(jí)）聽(tīng)力計(jì)零級(jí)校準(zhǔn)l環(huán)境要求：隔聲；溫差影響不超過(guò)2dB（溫度30時(shí)）；濕度 3090%，不應(yīng)超過(guò)2dB；電源電壓要穩(wěn)定（即穩(wěn)壓）l檢測(cè)校準(zhǔn)程序常規(guī)檢查：外觀，各種開(kāi)關(guān)，功能是否好壞頻率檢測(cè)：頻率計(jì)（或用示波器），精度：3%耳機(jī)校準(zhǔn)：真耳法：（生理校準(zhǔn)法），以10名以上1825歲聽(tīng)力正常青年人，按規(guī)定的方法測(cè)示聽(tīng)閾，各個(gè)頻率的平均聽(tīng)閾即為0 dB（HL）仿真耳法 l插入式耳機(jī)校準(zhǔn)：用2 ml耦合腔（IEC 126）或堵耳模擬器（IEC 711）l高頻耳機(jī)校準(zhǔn)：將耳機(jī)扣在IEC 318仿真耳上TDH-39系列耳機(jī)的基準(zhǔn)等效

27、閾聲壓級(jí)（0.5 dB近值取取數(shù)） 基準(zhǔn)等效聽(tīng)閾聲壓級(jí)(基準(zhǔn)聲壓為：20Pa頻率(Hz)IEC 303IEC 318125 45.0 45.0250 25.0 27.0500 11.5 13.51000 7.0 7.51500 6.5 7.52000 9.0 9.03000 10.0 11.54000 9.5 12.06000 15.5 16.08000 13.0 15.5聽(tīng)力學(xué)中常用的刺激聲l純音(pure tone)：?jiǎn)我簦▎晤l率聲）l短純音(tone burst)：比純音短的聲（包括上升、下降和平臺(tái)三部分時(shí)間）l短聲（click)：由一電脈沖（方波或正弦波）沖擊耳機(jī)產(chǎn)生的聲，為一寬頻帶噪

28、聲，能量主要集中在3-4kHzl濾波短聲(filtered click)：短聲通過(guò)1/3倍頻程濾波器后出來(lái)的準(zhǔn)正弦波，其主要頻率決定于帶通濾波的中心頻率l短音(tone pip)：用計(jì)算機(jī)調(diào)控的與濾波短聲相似的一組67個(gè)準(zhǔn)正弦波上組A、B：濾過(guò)短聲及短音，左為聲學(xué)波形，右為頻譜，B的頻率及A的帶通中心頻率均為2kHz。C: 短純音，左為波形示意，f為 500 Hz，上升下降時(shí)間為 10ms。下組：短純音的頻譜。左：自上而下信號(hào)時(shí)程依次為20、50、100、200、400 ms及持續(xù)純音，上升下降時(shí)間均為10ms；右：自上而下上升下降時(shí)間依次為0、2.5、10、20、50ms。信號(hào)時(shí)程均為100

29、 ms。聲級(jí)標(biāo)度均為40 dB。圖 調(diào)幅純音與調(diào)頻純音的頻譜A: 調(diào)幅純音，fa 8kHz； fam 273 Hz，調(diào)幅深度為-66.7%，箭頭示fam位置。B：調(diào)頻純音，f0 8kHz，ffm 273 Hz，調(diào)頻深度5%。經(jīng)Z00m擴(kuò)展。C: 調(diào)頻純音， f0 8kHz，ffm 10 Hz，調(diào)頻深度1%。經(jīng)Z00m擴(kuò)展。D: 矩形波調(diào)頻純音，f0 1kHz，調(diào)頻深度10Hz，經(jīng)Zoom擴(kuò)展；左側(cè)小圖為未經(jīng)Zoom擴(kuò)展的頻譜包絡(luò)，峰位置為1kHz。聲級(jí)標(biāo)度均為20dB。ABCD上組BE：用50s寬矩形波沖擊TDH 49型耳機(jī)、4219型仿真口、普通揚(yáng)聲器、普通耳機(jī)所產(chǎn)生短聲的頻譜。A：同B，但

30、相位相反；FH: 同E，但矩形波依次，增至100、200、1000s，短聲的波形示于兩旁，其中EH的放大比依次為2.4:1.4: 1:1。聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)40dB。時(shí)間標(biāo)度2 ms。中組：重復(fù)短聲（500次/秒）及其頻譜：M：TDH49型耳機(jī)。N：普通耳機(jī)：聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)同上。下組：?jiǎn)沃苷也ǘ搪?。F自上而下依次為0.5、2、8kHz；左頻譜。右電信號(hào)（虛線(xiàn)）及聲學(xué)波形。聲級(jí)標(biāo)度同上。l聲音的調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相因?yàn)轭l率、強(qiáng)度和相位是聲音最基本的參數(shù)，用f辨別閾(f)、強(qiáng)度辨別閾(I)和相位辯別閾()可較全面地反映聽(tīng)覺(jué)的基本辨別功能音 樂(lè) 聲 學(xué)l音品、音色：聽(tīng)覺(jué)區(qū)別具有同樣的響度和音調(diào)的兩個(gè)聲音所以不同的屬性

31、（主要由刺激譜決定，也和波形，聲壓、頻率及聲音的時(shí)間特性有關(guān)）l音質(zhì)：建筑聲學(xué)中，指房間傳聲的質(zhì)量，決定于混響、聲場(chǎng)分布和噪聲級(jí)在語(yǔ)言的評(píng)價(jià)中，則決定于語(yǔ)音清晰度在音樂(lè)中，則靠音樂(lè)的欣賞價(jià)值來(lái)決定l音調(diào)：聽(tīng)覺(jué)判斷聲音高低的屬性，可排成由低高的順序，主要決定于頻率，也與聲壓和波形有關(guān)有關(guān)建筑聲學(xué)(隔聲室)一些基本概念l回聲：其大小和時(shí)差，都大到足以和直達(dá)聲區(qū)別開(kāi)的反射聲，或由于其它原因返回的聲l混響聲源停止后，聲音由于多次反射或散射而延續(xù)的現(xiàn)象聲源停止后，由于多次反射或散射而延續(xù)的聲音l混響時(shí)間：聲音已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后停止聲源，平均聲能密度自源始值衰變至其百萬(wàn)分之一（60dB）所需要的時(shí)間l混響室

32、：混響時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)得使聲場(chǎng)盡量擴(kuò)散的房間l自由聲場(chǎng)：均勻而各向同性的媒質(zhì)中，邊界影響可不計(jì)時(shí)的聲場(chǎng)（即離聲源距離變化一倍，聲衰6dB）l擴(kuò)散聲場(chǎng)：(彌散聲場(chǎng))，聲場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)聲強(qiáng)相同l隔聲量：墻或間壁一面的入射聲與另一面的透射聲能相差的分貝數(shù)，隔聲量等于隔聲系數(shù)的常用對(duì)數(shù)乘以-10l隔聲系數(shù)：經(jīng)過(guò)墻或間壁的透射聲能與和入射聲能之比，隔聲系數(shù)是聲音入射角的函數(shù)l固體聲：建筑中經(jīng)過(guò)固體（建筑建構(gòu)）傳播而來(lái)的機(jī)械振動(dòng)引起的噪聲l聲反饋：由于擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器輸出能量的一部分反饋到傳聲器而引起的嘯叫聲或衰變聲l聲反射系數(shù)：自表面反射到入射方面的聲能強(qiáng)度與入射聲能強(qiáng)度之比條件：(1) 表面應(yīng)為無(wú)限表面的一部分，

33、邊緣效應(yīng)另計(jì)；(2) 各種入射角的概率應(yīng)相同l吸聲材料：由于它的多孔性、薄膜作用或共振作用，而對(duì)入射聲能具有吸收作用的材料l吸聲系數(shù)：入射聲能被表面或媒質(zhì)吸收的百分?jǐn)?shù)表3-23 各種構(gòu)件的隔聲量平均 不同中心頻率的隔聲量(dB)構(gòu)件名稱(chēng)隔聲量(dB) 125 250 500 1000 2000 4000兩面嵌0.77mm厚鐵45.3 37.2 37.2 39.6 47.9 53.5 59.7皮的10mm木板墻24cm空斗隔墻45.5 39.9 39.9 41.6 46.5 50.7 54.512cm磚墻44.3 34.4 39.3 43.2 49.1 51.2 49.514cm振動(dòng)磚墻35.7

34、 21.2 32.0 35.0 39.9 41.5 44.810cm煤屑混凝土墻33.7 25.0 27.6 33.8 37.0 38.8 40.2雙層玻璃窗44.3 30.0 36.0 45.0 56.0 55.0 44.05mm蜂窩板24.3 15.0 18.0 22.0 26.0 30.0 35.01mm鋁板29.0 14.0 21.0 26.5 27.0 40.5 45.025mm木板34.7 22.0 28.0 31.0 42.0 42.5 42.5輕結(jié)構(gòu)隔聲門(mén)40.3 27.3 33.1 39.7 44.4 46.4 50.7雙層混凝土墻49.3 36.0 41.0 42.0 51

35、.0 56.0 70.0單層混凝土墻39.5 26.0 36.0 38.0 41.0 45.0 51.0輕質(zhì)水渣墻50.8 41.0 39.0 47.0 56.0 54.0 68.0l基音：周期性聲波中，相應(yīng)于基頻的成分l囀音：頻率作正弦式調(diào)制的純音，常用在混響測(cè)量中，小兒行為測(cè)聽(tīng)中l(wèi)基頻：一個(gè)包括很多不同頻率成分的復(fù)合信號(hào)中最主要的頻率，稱(chēng)為主頻，而在周期性運(yùn)動(dòng)中，主頻就是基頻傳聲過(guò)程中的阻尼現(xiàn)象l阻尼；能量隨時(shí)間或距離而損耗的現(xiàn)象l粘性阻尼：振動(dòng)系統(tǒng)中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受大小與質(zhì)點(diǎn)的速度成正比而方向相反的阻力引起的能量消耗l臨界阻尼：使被移動(dòng)的系統(tǒng)回復(fù)到原有位置而無(wú)振蕩的最小阻尼l阻尼比：具有粘性

36、阻尼的機(jī)械系統(tǒng)中，系統(tǒng)實(shí)有阻尼與臨界阻尼之比l阻抗：一個(gè)擬力的量（力、壓力、力短、電壓、溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度）和相應(yīng)的擬速度的量（速度、體積速度、角速度、電流、熱流或磁場(chǎng)強(qiáng)度）的復(fù)數(shù)比值，阻抗的導(dǎo)數(shù)為導(dǎo)納l聲阻抗聲壓/體積速度（聲體積速度又稱(chēng)“體積流量”volune flow rate）聲壓的單位為Pa體積速度的單位為m3/S聲阻抗的單位：PaS/m3l聲阻任何裝置(如中耳傳聲裝置)，如果其中的空氣流量正比于作用的聲壓或作用于兩端的聲壓差，并且相位相同，即可用純阻來(lái)表示(如細(xì)網(wǎng)，用小直徑管子)l聲質(zhì)量(mass)具有剛性管壁，兩端開(kāi)口的管子，如果它足夠短，使得其中的空氣似乎是無(wú)顯著壓縮而運(yùn)動(dòng)著的整體

37、，則它的作用可視為聲質(zhì)量l聲順(acoustic compliance)沒(méi)有加速的空氣壓縮可視為聲順（體積位移對(duì)聲壓之比，單位m3/Pa）l聲阻：任何運(yùn)動(dòng)都會(huì)受摩擦的阻力所對(duì)抗，摩擦（friction）使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能而耗散，與摩擦相關(guān)的阻力對(duì)抗運(yùn)動(dòng)，限制運(yùn)動(dòng)的速度，與速度同相，與頻率無(wú)關(guān)l聲抗：加力于簡(jiǎn)諧振蕩器(如振動(dòng)音叉、振動(dòng)空氣等)，一部分能量貯存“彈性質(zhì)量系統(tǒng)”中成為熱能這種與勢(shì)能相關(guān)的成分即聲抗，與頻率有關(guān)，且決定于系統(tǒng)的質(zhì)量與勁度(彈性)l質(zhì)量聲抗等于角加速度乘質(zhì)量（Xa=2fm）,質(zhì)量聲抗與頻率成正比，頻率每增大一倍頻程，質(zhì)量聲抗增加一倍。在很低的頻率時(shí)可以忽略不計(jì)。l勁度聲抗等

38、于聲順乘角加速度的倒數(shù)（與頻率成反比，低頻時(shí)較大，f 增加一倍頻程，勁度聲抗減少一半），（-Xa）=1/聲順2fc） 因?yàn)?，聲阻抗是由三部分組成：聲阻（acoustic resistance,Ra）與摩擦有關(guān)；質(zhì)量聲抗（mass acoustic reactance,Xa）與質(zhì)量有關(guān)；勁度聲抗（stiffness acoustic reactance,-Xa）與勁度有關(guān) 聲導(dǎo)納：聲阻抗的倒數(shù)，聲導(dǎo)納的實(shí)數(shù)部分是聲導(dǎo)，虛數(shù)部分是聲納中英文詞匯對(duì)照表lacoustic admittance 聲導(dǎo)納 lacoustic compliance 聲順 lacoustic conductance 聲導(dǎo)la

39、coustic emission 聲發(fā)射lacoustic fatigue 聲疲勞lacoustic filter 聲濾波器lacoustic impedance 聲阻抗lacoustic inertance 聲狃lacoustic mass 聲質(zhì)量（Ma）lacoustic reactance 聲抗lacoustic saturation 聲飽和lacoustic susceptance 聲納lacoustic ohm 聲歐lacoustical transmittivity 聲透射系數(shù)lacoustics 聲學(xué)、音質(zhì)lambient noise 環(huán)境噪聲lanechoic room (ch

40、amber) 消聲室lartificial ear 仿真耳lartificial mastoid (cranial bone) 仿真乳突lartificial mouth 仿真口laudiogram 聽(tīng)力圖laudiometer 聽(tīng)力計(jì)laudiometry 測(cè)聽(tīng)技術(shù)lauditory fatigue 聽(tīng)覺(jué)疲勞lauditory sensation area 聽(tīng)覺(jué)區(qū)域laural critical band 臨界頻帶laural harmonics 聽(tīng)覺(jué)諧波lbasic frequency 主頻lbel 貝耳lbioacoustics 生物聲學(xué)lbone conduction headphon

41、e(receiver) 骨導(dǎo)接受器lbone-conduction microphone 骨導(dǎo)傳聲器lCapacitor (condenser) microphone 電容傳聲器lcritical band 臨界頻帶ldamping 阻尼ldeafness 失聰；聾度ldecibel (dB) 分貝ldefinition 清晰度ldifference limen 差閾ldifferencial threshold 差閾ldiffraction 衍射，繞射ldiffuse sound field 擴(kuò)散聲場(chǎng)ldipole 偶極子ldistortion 畸變lear muff 耳罩lear plug

42、 耳塞lear protector(defender) 護(hù)耳器learphone 耳機(jī)lecho 回聲lecho chamber 混響室lelectroacoustics 電聲學(xué)lequal-loudness contour 等響曲線(xiàn)lexcess pressure 聲壓lexplosive wave 爆炸波lfilter 濾波器lhearing aid 助聽(tīng)器lhearing conservation 聽(tīng)力保護(hù)lhearing level 聽(tīng)力級(jí)lhearing loss 聽(tīng)力損失lhearing loss for speech 語(yǔ)言聽(tīng)力損失limpairment of hearing 聽(tīng)力損失, 耳聾limpairment of hearing for conversational speech 語(yǔ)言聽(tīng)力損傷limpedance 阻抗limpulsive noise 脈沖噪聲linfarsound 次聲linfrasonic 次聲的linsert earphone 插入式耳機(jī)linterference (wave interference) 干涉linternal ear