生活中的聲音

生活中的聲音第一頁，共十六頁，2022年，8月28日卷首語

同學(xué)們，當你們有一本書時，你們就能乘坐著書之帆船，在知識的大海里航行;當你們擁有知識時，你們就能乘坐著知識之帆船，在智慧的大海里航行;當你們擁有智慧時，你們就能乘坐著智慧之帆船，在人生的大海里航行。教育家說∶書是智慧的鑰匙；政治家說∶書是時代的生命；經(jīng)濟家說∶書是致富的信息；文學(xué)家說∶書是人類的補品；史學(xué)家說∶書是進步的階梯；奮斗者說∶書是人生的向?qū)?；探索者說∶書是通向彼岸的船；迷惘者說∶書是心中的啟明星；學(xué)生們說∶書是不開口的老師；求知者說∶書是饑餓時的“美餐”。關(guān)于三個、書的名言：書是我們時代的生命?！獎e林斯基讀萬卷書，行萬里路?！獎⒁妥x書百遍，其義自見?！度龂尽窌谷藗兂蔀橛钪娴闹魅恕！透B柯書中橫臥著整個過去的靈魂?！ㄈR爾人的影響短暫而微弱，書的影響則廣泛而深遠?！障＝鹇曇簦芏斓囊粋€詞，但這兩個詞，又好像帶著無盡的奇幻的色彩，現(xiàn)在就讓我們跟隨這本書，一起去了解聲音這個美麗的世界吧返回第二頁，共十六頁，2022年，8月28日目錄第一章：首頁第二章：卷首語第三章：目錄第四章：聲音是什么

第五章：聲源重量第六章：聲音的特征

第七章：看得見與看不見的聲音第八章：聲音的特征

第九章：次聲波的應(yīng)用第十章：超聲波的應(yīng)用

第十一章：聲音的速度

第十二章：噪聲

第十三章：發(fā)生、頻率、波長和聲速

第十四章：等效連續(xù)音級第十五章：傳播第十六章：尾頁

返回第三頁，共十六頁，2022年，8月28日聲音是什么聲音是由物體振動產(chǎn)生，正在發(fā)聲的物體叫聲源。聲音以聲波的形式傳播。聲音只是聲波通過固體或液體、氣體傳播形成的運動。聲波振動內(nèi)耳的聽小骨，這些振動被轉(zhuǎn)化為微小的電子腦波，它就是我們覺察到的聲音。內(nèi)耳采用的原理與麥克風捕獲聲波或揚聲器的發(fā)音一樣，它是移動的機械部分與氣壓波之間的關(guān)系。自然，在聲波音調(diào)低、移動緩慢并足夠大時，我們實際上可以“感覺”到氣壓波振動身體。因此我們用混合的身體部分覺察到聲音。1.[Sound]2．使人產(chǎn)生聽覺的振動3．一種由物體振動而發(fā)生的波造成的聽覺印象4.某些起與人的語言相同作用的工具或表達手段代法律的莊嚴的聲音5.指由物體振動而發(fā)生的聲波通過聽覺所產(chǎn)生的印象。6．古指音樂、詩歌。7．指說話的聲氣和口音。8.比喻意見、論調(diào)。聲音返回第四頁，共十六頁，2022年，8月28日聲源先從聲源開始。用鼓槌捶擊軍鼓，鼓槌捶擊在鼓頭的穹形鼓皮上，鼓皮振動，振動的鼓皮然后就推動空氣，產(chǎn)生從鼓頭和鼓體發(fā)出并散開的壓力波。因此，“壓力波”從聲源向外發(fā)出并散開。為了證明這一點，向公園內(nèi)的池塘或家中的水槽內(nèi)拋入一個石頭，看看落入水中的物體產(chǎn)生的水波是如何從被干擾的波源散開的。另外注意，如果拋入水槽或象碗一樣的封閉容器中，波紋/振動是如何碰到邊緣、然后從壁上反彈回的。觀察封閉容器內(nèi)的波紋/水波，就給了你一些聲音是如何在封閉的屋子里移動，從墻壁上反彈回的概念。另外注意，石頭/石塊越大，產(chǎn)生波紋的間距就遠遠比小物體的要大。重量聲音沒有質(zhì)量，也就是沒有重量。聲音不是物體，只是一個名稱，聲音是一種縱波，波是能量的傳遞形式，它有能量，所以能產(chǎn)生效果，但是它不同于光(電磁波),光有質(zhì)量有能量有動量，聲音在物理上只有壓力，沒有質(zhì)量。返回第五頁，共十六頁，2022年，8月28日

（一）響度（loudness）：人主觀上感覺聲音的大小（俗稱音量），由“振幅”（amplitude）和人離聲源的距離決定，振幅越大響度越大，人和聲源的距離越小，響度越大。（單位：分貝dB）（二）音調(diào)（pitch）：聲音的高低（高音、低音），由“頻率”（frequency）決定，頻率越高音調(diào)越高（頻率單位Hz（hertz），赫茲[/url，人耳聽覺范圍20～20000Hz。20Hz以下稱為次聲波，20000Hz以上稱為超聲波）例如，低音端的聲音或更高的聲音，如細弦聲。頻率是每秒經(jīng)過一給定點的聲波數(shù)量，它的測量單位為赫茲，是以一個名叫海里奇R.赫茲的音響奇人命名的。此人設(shè)置了一張桌子，演示頻率是如何與每秒的周期相關(guān)的。1千赫或1000赫表示每秒經(jīng)過一給定點的聲波有1000個周期，1兆赫就是每秒鐘有1,000,000個周期，等等。（三）音色（Timbre）：又稱音品，波形決定了聲音的音色。聲音因不同物體材料的特性而具有不同特性，音色本身是一種抽象的東西，但波形是把這個抽象直觀的表現(xiàn)。音色不同，波形則不同。典型的音色波形有方波，鋸齒波，正弦波，脈沖波等。不同的音色，通過波形，完全可以分辨的。（四）樂音：有規(guī)則的讓人愉悅的聲音。噪音：從物理學(xué)的角度看，由發(fā)聲體作無規(guī)則振動時發(fā)出的聲音；從環(huán)境保護角度看，凡是干擾人們正常工作、學(xué)習(xí)和休息的聲音，以及對人們要聽的聲音起干擾作用的聲音。（五）音調(diào)，響度，音色是樂音的三個主要特征，人們就是根據(jù)他們來區(qū)分聲音。聲音特性返回第六頁，共十六頁，2022年，8月28日聽得見與聽不見的聲音正常人能夠聽見20Hz到20000Hz的聲音，而老年人的高頻聲音減少到10000Hz（或可以低到6000Hz）左右。人們把頻率高于20000Hz的聲音稱為超聲波，低于20hz的稱為次聲波。超聲波（高于20000Hz）和正常聲波（20Hz-20000Hz）遇到障礙物后會向原傳播方向的反方向傳播，而部分次聲波（低于20Hz）可以穿透障礙物，俄羅斯在北冰洋進行的核試驗產(chǎn)生的次聲波曾經(jīng)環(huán)繞地球6圈。超低頻率次聲波比其他聲波（10Hz以上的聲波）更具對人的破壞力，一部分可引起人體血管破裂導(dǎo)致死亡，但是這類聲波的產(chǎn)生條件極為苛刻，能讓人遇上的幾率很低。人的發(fā)聲頻率在100Hz（男低音）到10000Hz（女高音）范圍內(nèi)。蝙蝠就能夠聽見頻率高達120000赫茲的超聲波，它發(fā)出的聲波頻率也可達到120000赫茲。蝙蝠發(fā)出的聲音，頻率通常在45000赫茲到90000赫范圍內(nèi)。狗能夠聽見高達50000赫茲的超聲波，貓能夠聽見高達60000赫茲以上的超聲波，但是狗和貓發(fā)出的聲音，都在幾十到幾千赫茲的范圍內(nèi)。蝴蝶翅膀扇動頻率很小，每秒大約5次。所以我們一般聽不到蝴蝶翅膀扇動的聲音。返回第七頁，共十六頁，2022年，8月28日單個正弦波周期“周期”表示一個波周期從0dB/靜音至全部打開又返回的一個全周期。上面所示為正弦波的一個單周期。中線為0dB,即靜音。波高為音量，從左至右為時間?！安ㄩL”為從左至右的峰—峰距離。與用于廣播或電視信號等，還有其它的一樣，頻率進一步分為VHF（甚高頻）和UHF（超高頻）。人在年輕時可以聽到約20Hz到20,000Hz(20KHz)的頻率范圍，這是消費類CD的額定頻率范圍。人的聽力從12歲以后開始下降，經(jīng)常性處于聲壓級極大的情況下會導(dǎo)致我們聽力的靈敏度下降。因此，聲音具有音量/振幅和頻率/音調(diào)，另外還有基于時間的聲音結(jié)構(gòu)。聲音達到最大音量有多快，可持續(xù)多長時間以及聲音消失直到聽不到時需多長時間。所使用的最基本術(shù)語有：（一）“上升”：聲波從靜音達到最大振幅或音量所需的時間。（二）“衰變”：聲波達到最大振幅/音量后消失為靜音所需的時間。聲音的“音量-時間”形狀特性叫作“振幅包絡(luò)”。簡單包絡(luò)：“上升”達到最大音量并不是立即完成的。聲音然后緩緩地衰變。將上述振幅/音量包絡(luò)用正弦波表示的結(jié)果聲波的包絡(luò)：在實際生活中，聲音是混雜的，含有以不同振幅包絡(luò)層迭的許多頻率。返回第八頁，共十六頁，2022年，8月28日次聲波的應(yīng)用1．通過研究自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生的機理，更深入地研究和認識這些自然現(xiàn)象的特征與規(guī)律。例如，利用極光所產(chǎn)生的次聲波，可以研究極光活動的規(guī)律。2．利用所接收到的被測聲源產(chǎn)生的次聲波，可以探測聲源的位置、大小和研究其他特性。例如，通過接收核爆炸、火箭發(fā)射或者臺風產(chǎn)生的次聲波，來探測出這些次聲源的有關(guān)參量。3．預(yù)測自然災(zāi)害性事件。許多災(zāi)害性的自然現(xiàn)象，如火山爆發(fā)、龍卷風、雷暴、臺風等，在發(fā)生之前可能會輻射出次聲波，人們就有可能利用這些前兆現(xiàn)象來預(yù)測和預(yù)報這些災(zāi)害性自然事件的發(fā)生。4．次聲波在大氣層中傳播時，很容易受到大氣介質(zhì)的影響，它與大氣層中的風和溫度分布等因素有著密切的聯(lián)系。因此，可以通過測定自然或人工產(chǎn)生的次聲波在大氣中的傳播特性，探測出某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。這種方法的優(yōu)點在于可以對大范圍大氣進行連續(xù)不斷的探測和監(jiān)視。5．通過測定次聲波與大氣中其他波動的相互作用的結(jié)果，探測這些活動特性。例如，在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進性干擾，可以通過測定次聲波的特性，進一步揭示電離層擾動的規(guī)律。6．人和其他生物不僅能夠?qū)Υ温暡óa(chǎn)生某些反應(yīng)，而且他（或它）們的某些器官也會發(fā)出微弱的次聲波。因此，可以利用測定這些次聲波的特性來了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動情況。返回第九頁，共十六頁，2022年，8月28日分貝人們?nèi)粘Ｉ钪杏龅降穆曇?，若以聲壓值表示，由于變化范圍非常大，可以達六個數(shù)量級以上，同時聲音功率由于人體聽覺對聲信號強弱刺激反應(yīng)不是線形的，而是成對數(shù)比例關(guān)系。所以采用分貝來表達聲學(xué)量值。所謂分貝是指兩個相同的物理量（例A1和A0）之比取以10為底的對數(shù)并乘以10（或20）。N=10lg(A1/A0)分貝符號為"dB"，它是無量綱的。式中A0是基準量（或參考量），A是被量度量。被量度量和基準量之比取對數(shù)，這對數(shù)值稱為被量度量的"級"。亦即用對數(shù)標度時，所得到的是比值，它代表被量度量比基準量高出多少"級"。1．利用超聲波的巨大能量還可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎．2．清理金屬零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻煩事．如果在放有這些物品的清洗液中通入超聲波，清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢，能夠很快清洗干凈．3．用超聲波探測金屬、陶瓷混凝土制品，甚至水庫大壩，檢查內(nèi)部是否有氣泡、空洞和裂紋4．人體各個內(nèi)臟的表面對超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣．平常說的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變．超聲波的應(yīng)用返回第十頁，共十六頁，2022年，8月28日空氣（15℃）：340m/s，空氣（25℃）：346m/s，水（常溫）：1500m/s,海水（25℃）1530m/s，鋼鐵：5200m/s，冰：3160m/s軟木：500m/s，松木：3320m/s尼龍：2600m/s水泥：4800m/s聲音在空氣中的傳播速度還與壓強和溫度有關(guān)。聲音的傳播需要物質(zhì)，物理學(xué)中把這樣的物質(zhì)叫做介質(zhì)。聲音在空氣中的速度隨溫度的變化而變化，溫度每上升/下降5℃，聲音的速度上升/下降3m/s。聲音的傳播最關(guān)鍵的因素是要有介質(zhì)，介質(zhì)指的是所有固體，液體和氣體，這是聲音能傳播的前提。所以，真空不能傳聲。物理參量有聲源離觀察者的距離，聲源的震動頻率，傳播介質(zhì)有關(guān)。聲音的傳播速度隨物質(zhì)的堅韌性的增大而增加，物質(zhì)的密度減小而減少.如：聲音在冰的傳播速度比聲音在水的傳播速度快.冰的堅韌性比水的堅韌性強，但是水的密度大于冰.這減少了聲音在水與冰的傳播速度的差距.格式可寫為：c=ρ*Cc：聲速C：堅韌性(coefficientofstiffness)ρ：密度聲音的速度返回第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日發(fā)生、頻率、波長和聲速頻率：聲源在一秒中內(nèi)振動的次數(shù)，記作f。單位為Hz。頻率周期：聲源振動一次所經(jīng)歷的時間，記作T，單位為s。T=1/f波長：沿聲波傳播方向，振動一個周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點間距離，記為λ，單位為m。聲速：聲波每秒在介質(zhì)中傳播的距離，記作c，單位為m/s。聲速與傳播聲音的介質(zhì)和溫度有關(guān)。在空氣中，聲速（c）和溫度（t）的關(guān)系可簡寫為：c=331.4+0.607t常溫下，聲速約為345m/s。函數(shù)模型：純音的函數(shù)模型是y=Asinωx.我們聽到的聲音的函數(shù)是y=sinx+1/2*sin2x+1/3*sin3x+1/4*sin4x+…頻率f、波長λ和聲速c三者之間的關(guān)系是：c=λf當物體在空氣中振動，使周圍空氣發(fā)生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動頻率在20-20000Hz之間，人耳可以感覺，稱為可聽聲，簡稱聲音，噪聲監(jiān)測的就是這個范圍內(nèi)的聲波。頻率低于20Hz的叫次聲，高于20000Hz的叫超聲，它們作用到人的聽覺器官時不引起聲音的感覺，所以不能聽到。返回第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日等效連續(xù)聲級

A計權(quán)聲級能夠較好地反映人耳對噪聲的強度與頻率的主觀感覺，因此對一個連續(xù)的穩(wěn)態(tài)噪聲，它是一種較好的評價方法，但對一個起伏的或不連續(xù)的噪聲，A計權(quán)聲級就顯得不合適了。例如，交通噪聲隨車流量和種類而變化；又如，一臺機器工作時其聲級是穩(wěn)定的，但由于它是間歇地工作，與另一臺聲級相同但連續(xù)工作的機器對人的影響就不一樣。因此提出了一個用噪聲能量按時間平均方法來評價噪聲對人影響的問題，即等效連續(xù)聲級，符號“Leq”或“LAeq.T”。它是用一個相同時間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的A聲級來表示該段時間內(nèi)的噪聲的大小。例如，有兩臺聲級為85dB的機器，第一臺連續(xù)工作8小時，第二臺間歇工作，其有效工作時間之和為4小時。顯然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3dB。因此，等效連續(xù)聲級反映在聲級不穩(wěn)定的情況下，人實際所接受的噪聲能量的大小，它是一個用來表達隨時間變化的噪聲的等效量。LAeq.T=10lg[1/T∫T0100.1LPAdt]式中：LPA——某時刻t的瞬時A聲級（dB）；T——規(guī)定的測量時間（s）如果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，其累積分布在正態(tài)概率紙上為一直線，則可用下面近似公式計算：LAeq.T≈L50+d2/60,d=L10-L90其中L10，L50，L90為累積百分聲級，其定義是：L10——測量時間內(nèi)，10%的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的平均峰值。L50——測量時間內(nèi)，50%的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的平均值。L90——測量時間內(nèi)，90%的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的背景值。累積百分聲級L10、L50、和L90的計算方法有兩種：其一是在正態(tài)概率紙上畫出累積分布曲線，然后從圖中求得；另一種簡便方法是將測定的一組數(shù)據(jù)（例如100個），從大到小排列，第10個數(shù)據(jù)即為L10，第50個數(shù)據(jù)即為L50，第90個數(shù)據(jù)即為L90。返回第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日噪聲聲音的本質(zhì)是波動。受作用得空氣發(fā)生振動，當震動頻率在20-20000Hz時，作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。聲源可以是固體、也可以是流體（液體和氣體）的振動。聲音的傳媒介質(zhì)有