同濟(jì)建筑物理-聲學(xué)第1講

2的基一般常用聲壓p來(lái)描述聲波，在均勻的理想流體媒質(zhì)中的小振幅聲波的波動(dòng)方2p12c2t其中▽2稱(chēng) 算符，在直角坐標(biāo)系中

c為聲速t為時(shí)間。聲壓p是空間（x、y、z）和時(shí)間t的函數(shù)，記為p(x、y、z、t），1聲平面聲波：當(dāng)聲波的波陣面是垂直于方向的一系列平面時(shí)的聲波。若將振動(dòng)活塞置于均勻直管的始端，管道的另一端伸向無(wú)窮。當(dāng)活塞在平衡位置附近作小振幅的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在管內(nèi)同一截面上各質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)受到壓縮或擴(kuò)疏，具有相同的振幅和相位。這就是平面聲波。球面聲以將聲源看成一個(gè)點(diǎn)，稱(chēng)為點(diǎn)聲源。在各向同性的均勻媒質(zhì)中，從一個(gè)表面同步脹縮的點(diǎn)聲源發(fā)出的聲波是球面聲波，也就是在以聲源點(diǎn)為球心，以任何r值為半徑的球面上聲波的相位相同。特點(diǎn)：振幅P0隨距離r的增加而減少，二者成反比關(guān)系柱面聲波陣面是同軸圓柱面的聲波稱(chēng)為柱面聲波，其聲源一般可視為“線聲源”?？紤]最簡(jiǎn)單的柱面聲波，聲場(chǎng)與坐標(biāo)系的角度和軸向長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，僅與徑向半徑w關(guān)一長(zhǎng)串首尾相接的汽車(chē)看成不相干的線聲源，將大面積發(fā)出的低頻聲波視作2.4.就是代表波的方向且處處與波陣面垂直的曲線。平面聲波的方向總保持一個(gè)恒定方向，聲線為相互平行的一系列直線。簡(jiǎn)單的球面波的聲線是由聲源點(diǎn)s發(fā)出的半徑線（圖2.1。柱面波的聲線是由線聲源發(fā)出的徑向線。不計(jì)聲波的波動(dòng)特性，直接用聲線來(lái)加以處理，其分析方法與幾何光學(xué)中的光線2.5聲像當(dāng)聲波頻率較高，途徑中遇到的物體的幾何尺寸相對(duì)聲波波長(zhǎng)大很多時(shí)，?？蓵簳r(shí)拋開(kāi)聲波的波動(dòng)特性，直接用聲線來(lái)聲問(wèn)題，這與幾何光學(xué)中用光線來(lái)處理問(wèn)題十分相似。如圖2.2所示，一個(gè)點(diǎn)聲源S位于一個(gè)相當(dāng)大的墻面附近，在空R的總聲壓為兩者的疊加。若將看成無(wú)限大的剛性壁面，對(duì)入射聲波作完全的剛性反射。反射波就可看成從一個(gè)虛聲源S’發(fā)出的。剛性壁面的作用等效于產(chǎn)生一個(gè)虛聲源，好象光線在鏡面的反射一樣，稱(chēng)為鏡像原理。虛聲源S’稱(chēng)為聲源S的聲像。在R點(diǎn)接收到的聲波可由點(diǎn)聲源S發(fā)出的球面波和虛聲S’出的球面波之和求得：PPdPsAcostkr 11Acostkrr2r22.2式中，PdPr分別為直達(dá)聲和反射聲的聲壓，r1r2分別為SS’R的距當(dāng)物的幾何尺寸遠(yuǎn)大于聲波波長(zhǎng)時(shí)，即對(duì)于高頻聲波，就可以應(yīng)用聲像法來(lái)處理反射問(wèn)題。尤其是對(duì)一些不規(guī)則的反射面用波動(dòng)方法難以處理，而用聲像S’,只是虛聲源S’的強(qiáng)度不等于實(shí)際聲源S的強(qiáng)度，而需乘以復(fù)反射系數(shù)rp2.6強(qiáng)功聲波在媒質(zhì)中，一方面使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)能。另一方面又使媒質(zhì)不斷地壓縮擴(kuò)張，產(chǎn)生形變勢(shì)能。這兩部分能量之和就是聲波過(guò)程，使媒質(zhì)具有的聲能量?？臻g中存在聲波的區(qū)域稱(chēng)為聲場(chǎng)。聲場(chǎng)中單位體積媒質(zhì)所含有的聲能量稱(chēng)為聲能密度，記D，單位為焦（耳）每立方米，Jm3。瞬時(shí)聲強(qiáng)，它是一個(gè)矢量。對(duì)于穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)，聲強(qiáng)是指瞬時(shí)聲強(qiáng)在一定時(shí)間T內(nèi)的平均值。聲I，單位為瓦特每平方米，w/m2。將單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的聲能稱(chēng)為聲功率，單位為瓦，w對(duì)于在空間中的平面聲波聲能密度D o聲 I