反射系數(shù)和透射系數(shù)課件

環(huán)境噪聲控制工程環(huán)境噪聲控制工程1內(nèi)容組成緒論聲學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲測量技術(shù)環(huán)境噪聲影響評價(jià)噪聲控制技術(shù)噪聲控制技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容組成緒論2Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

聲音的產(chǎn)生和傳播聲波的描述聲波的傳播特性聲源的輻射特性Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲音的產(chǎn)生和傳播3一、聲音的產(chǎn)生和傳播聲波：依靠介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)向外傳播。（聲能向前推進(jìn)著的空氣振動(dòng)）聲音傳播的實(shí)質(zhì)：

是指物體振動(dòng)形式的傳播（聲振動(dòng)的傳播）。聲場：有聲波傳播的空間叫聲場。聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一、聲音的產(chǎn)生和傳播聲波：依靠介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)向外傳播。聲學(xué)基4Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

聲音的產(chǎn)生和傳播聲波的描述聲波的傳播特性聲源的輻射特性Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲音的產(chǎn)生和傳播5二、聲波的描述

描述聲波的基本物理量周期、頻率、波長、聲速聲音的物理量度聲波的類型聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)二、聲波的描述描述聲波的基本物理量聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)6

描述聲波的基本物理量周期（T)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)每往復(fù)一次所需要的時(shí)間，單位為秒（s）聲波頻率(f)一秒鐘內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)，單位為赫茲(Hz)頻率范圍(Hz)<2020-20000>20000聲音定義次聲<500500-2000>2000超聲低頻聲中頻聲高頻聲音頻聲二、聲波的描述描述聲波的基本物理量周期（T)頻率范圍(Hz)<2020-7

描述聲波的基本物理量波長(m)

聲波兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離叫做波長，或者說聲源每振動(dòng)一次，聲波的傳播距離。二、聲波的描述描述聲波的基本物理量波長(m)二、聲波的描述8

描述聲波的基本物理量聲速：振動(dòng)在媒質(zhì)中傳播的速度。

媒質(zhì)特性的函數(shù)，取決于該媒質(zhì)的彈性和密度。聲速會(huì)隨環(huán)境的溫度有一些變化。二、聲波的描述描述聲波的基本物理量聲速：振動(dòng)在媒質(zhì)中傳播的速度。媒質(zhì)特9

描述聲波的基本物理量媒質(zhì)名稱空氣水混凝土玻璃鐵鉛軟木硬木聲速3441372304836535182121933534267表21.1℃時(shí)聲速近似值（m/s）二、聲波的描述描述聲波的基本物理量媒質(zhì)空氣水混凝土玻璃鐵鉛軟木硬木聲速310二、聲波的描述

描述聲波的基本物理量周期、頻率、波長、聲速聲音的物理量度聲壓與聲壓級、聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級、聲功率與聲功率級、聲能密度、頻譜和頻程聲波的類型聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)二、聲波的描述描述聲波的基本物理量聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)11⑴聲壓靜態(tài)壓強(qiáng)1、聲壓和聲壓級二、聲波的描述⑴聲壓靜態(tài)壓強(qiáng)1、聲壓和聲壓級二、聲波的描述121、聲壓和聲壓級

a、瞬時(shí)聲壓：某一瞬間的聲壓。b、有效聲壓（pe）：在一定時(shí)間間隔中將瞬時(shí)聲壓對時(shí)間求方均根值即得有效聲壓。⑴聲壓二、聲波的描述1、聲壓和聲壓級a、瞬時(shí)聲壓：某一瞬間的聲壓。⑴聲壓二13

1、聲壓和聲壓級聲音種類聲壓聲音種類聲壓正常人耳能聽到最弱聲2X10-5織布車間2普通說話聲（1m遠(yuǎn)處）2X10-2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、球磨機(jī)20公共汽車內(nèi)0.2噴氣飛機(jī)起飛200日常生活中聲音的聲壓數(shù)據(jù)(Pa)二、聲波的描述1、聲壓和聲壓級聲音種類聲壓聲音種類聲壓正常人耳能聽到最弱14

⑵聲壓級該聲音的聲壓與參考聲壓的比值取以10為底的對數(shù)再乘20。

1、聲壓和聲壓級聲壓級單位：分貝。

二、聲波的描述⑵聲壓級1、聲壓和聲壓級聲壓級單位：分貝。二、聲波的描152、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(1)聲強(qiáng)在聲傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的聲能量。單位是瓦每平方米。二、聲波的描述2、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(1)聲強(qiáng)二、聲波的描述16(2)聲強(qiáng)級該聲音的聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng)的比值取以10為底的對數(shù)再乘10。2、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級聲強(qiáng)級單位：分貝。二、聲波的描述(2)聲強(qiáng)級2、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級聲強(qiáng)級單位：分貝。二、聲波的描述17聲壓級和聲強(qiáng)級的關(guān)系：--媒質(zhì)特性阻抗二、聲波的描述聲壓級和聲強(qiáng)級的關(guān)系：--媒質(zhì)特性阻抗二、聲波的描述183、聲功率和聲功率級(1)聲功率

聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量，單位是瓦。意義：衡量聲源聲能量輸出大小的基本物理量；聲功率可用于鑒定各種聲源。二、聲波的描述3、聲功率和聲功率級(1)聲功率二、聲波的描述19聲功率與聲強(qiáng)的關(guān)系球面輻射時(shí)：波陣面面積二、聲波的描述聲功率與聲強(qiáng)的關(guān)系球面輻射時(shí)：波陣面面積二、聲波的描述20(2)聲功率級聲功率級單位：分貝。3、聲功率和聲功率級二、聲波的描述(2)聲功率級聲功率級單位：分貝。3、聲功率和聲功率級二、21聲功率級聲壓級(聲強(qiáng)級)的關(guān)系：二、聲波的描述聲功率級聲壓級(聲強(qiáng)級)的關(guān)系：二、聲波的描述22[例1]聲壓級Lp增加20dB，求聲壓的變化量。[例2]當(dāng)聲壓為原來聲壓的（a）加倍；（b）減半（c）十倍；（d）十分之一時(shí)，分別求聲壓級變化。[例3]聲壓增加20%，求聲壓級Lp的變化量。二、聲波的描述[例1]二、聲波的描述23[例4]測得離點(diǎn)聲源較遠(yuǎn)的5米處的聲壓級為75分貝，求該聲源的聲功率W。[例5]已知大功率小型鼓風(fēng)機(jī)的聲功率為140分貝，設(shè)測點(diǎn)離鼓風(fēng)機(jī)距離遠(yuǎn)大于聲波波長，鼓風(fēng)機(jī)可視為點(diǎn)聲源，求離鼓風(fēng)機(jī)分別為5米、10米和100米遠(yuǎn)處的聲壓級。二、聲波的描述[例4]二、聲波的描述244、聲能密度定義：聲場中單位體積媒質(zhì)所含有的聲能量。對于在自由空間內(nèi)傳播的平面聲波而言：二、聲波的描述4、聲能密度定義：二、聲波的描述255、頻程和頻譜(1)頻譜圖以頻率為橫軸，以聲壓為縱軸，繪出的圖。二、聲波的描述5、頻程和頻譜(1)頻譜圖二、聲波的描述26常見噪聲的頻譜圖二、聲波的描述常見噪聲的頻譜圖二、聲波的描述275、頻程和頻譜(2)頻程為方便起見，通常將寬廣的音頻變化范圍劃分為若干個(gè)較小的頻段，稱為頻段或頻程。二、聲波的描述5、頻程和頻譜(2)頻程二、聲波的描述28二、聲波的描述

描述聲波的基本物理量聲音的物理量度聲波的類型聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)二、聲波的描述描述聲波的基本物理量聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)29

聲波的類型波陣面:是指空間同一時(shí)刻相位相同的各點(diǎn)的軌跡曲線。根據(jù)波振面的形狀可將聲波分為不同的類型。聲線：常稱為聲射線，就是子聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的直線。(在各向同性的媒質(zhì)中，聲線就是代表波的傳播方向且處處與波陣面垂直的直線。)聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲波的類型波陣面:是指空間同一時(shí)刻相位相同的各點(diǎn)的聲學(xué)基礎(chǔ)30二、聲波的描述聲波的類型類型波陣面聲線聲源類型平面聲波垂直于傳播方向的平面相互平行的直線平面聲源球面聲波以任何值為半徑的球面由聲源發(fā)出的半徑線點(diǎn)聲源柱面聲波同軸圓柱面線聲源發(fā)出的半徑線線聲源聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)二、聲波的描述聲波的類型類型波陣面聲線聲源類型31反射系數(shù)和透射系數(shù)課件32反射系數(shù)和透射系數(shù)課件33Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲音的產(chǎn)生和傳播聲波的描述聲波的傳播特性聲源的輻射特性Chapter2聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲音的產(chǎn)生和傳播34三、聲波的傳播特性聲場聲波的反射、透射、折射聲波的散射與衍射聲波的疊加聲波在傳播中的衰減聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)三、聲波的傳播特性聲場聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)35聲場的概念聲場是指傳播聲波的空間。按聲場的性質(zhì)可以將聲場分為：自由聲場擴(kuò)散聲場半自由聲場

1、聲場（SoundField）三、聲波的傳播特性聲場的概念1、聲場（SoundField）三、聲波的傳播特36自由聲場:可以忽略邊界影響，由各向同性的均勻介質(zhì)形成的聲場。1、聲場（SoundField）三、聲波的傳播特性自由聲場:1、聲場（SoundField）三、聲波的傳播特37自由聲場（FreeSoundField）消聲室自由聲場（FreeSoundField）消聲室381、聲場（SoundField）擴(kuò)散聲場（混響聲場）：如果室內(nèi)各處的聲壓級幾乎相等，聲能密度也處處相等，那么這樣的聲場就叫做擴(kuò)散聲場半自由聲場(半擴(kuò)散聲場):三、聲波的傳播特性1、聲場（SoundField）擴(kuò)散聲場（混響聲場）：三、39三、聲波的傳播特性聲場聲波的反射、透射、折射聲波的散射與衍射聲波的疊加聲波在傳播中的衰減三、聲波的傳播特性聲場402、聲波的反射、透射、折射piptpr法線三、聲波的傳播特性2、聲波的反射、透射、折射piptpr法線三、聲波的傳播特性41★

聲波的反射定律與折射定律入射聲波、反射聲波與折射聲波的傳播方向應(yīng)該滿足Snell定律：a.反射定律：b.折射定律：三、聲波的傳播特性★聲波的反射定律與折射定律入射聲波、反射聲波與折射聲波的傳42★聲波的反射定律與折射定律與折射定律有關(guān)的討論由折射定律可知：聲波的折射是由聲速?zèng)Q定的。三、聲波的傳播特性★聲波的反射定律與折射定律與折射定律有關(guān)的討論三、聲波的傳播43思考題

1、為什么聲音在晚上要比晴朗的白天傳播的遠(yuǎn)一點(diǎn)？三、聲波的傳播特性思考題

1、為什么聲音在晚上要比晴朗的白天傳播的遠(yuǎn)一點(diǎn)？44思考題2.為什么逆風(fēng)傳播的聲音難以聽清？三、聲波的傳播特性思考題2.為什么逆風(fēng)傳播的聲音難以聽清？三、聲波的傳播特性45★反射系數(shù)和透射系數(shù)a、聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)聲壓的反射系數(shù)的定義為反射聲壓與入射聲壓的比值。聲壓的透射系數(shù)為透射聲壓與入射聲壓的比值。三、聲波的傳播特性★反射系數(shù)和透射系數(shù)a、聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)三、聲波的46a.聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)在邊界上，兩面的聲壓與法向的質(zhì)點(diǎn)速度應(yīng)該連續(xù)，即：★反射系數(shù)和透射系數(shù)三、聲波的傳播特性聲阻抗率a.聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)在邊界上，兩面的聲壓與法向的質(zhì)點(diǎn)47b.聲強(qiáng)的反射系數(shù)和透射系數(shù)：★反射系數(shù)和透射系數(shù)三、聲波的傳播特性b.聲強(qiáng)的反射系數(shù)和透射系數(shù)：★反射系數(shù)和透射系數(shù)三、聲波48★當(dāng)聲波垂直入射時(shí)的反射系數(shù)和透射系數(shù)聲強(qiáng)的反射系數(shù)和透射系數(shù)可以表示為：三、聲波的傳播特性★當(dāng)聲波垂直入射時(shí)的反射系數(shù)和透射系數(shù)聲強(qiáng)的反射系數(shù)和透射49★吸聲系數(shù)定義：我們將入射聲波在界面上失去的聲能（包括透射到媒質(zhì)2中去的聲能）與入射聲能之比。rp的數(shù)值與入射方向有關(guān)，因此α也與入射的方向有關(guān)。三、聲波的傳播特性★吸聲系數(shù)定義：rp的數(shù)值與入射方向有關(guān)，因此α也與入50三、聲波的傳播特性聲場聲波的反射、透射、折射聲波的散射與衍射聲波的疊加聲波在傳播中的衰減三、聲波的傳播特性聲場513、聲波的散射與衍射聲波的散射在聲波傳播過程中，遇到的障礙物表面較粗糙或者障礙物的大小與波長差不多，則當(dāng)聲波入射時(shí)，就產(chǎn)生各個(gè)方向的反射現(xiàn)象。聲波的散射既與障礙物的形狀有關(guān)，又與入射聲波的頻率有關(guān)。三、聲波的傳播特性3、聲波的散射與衍射聲波的散射三、聲波的傳播特性523、聲波的散射與衍射聲波的衍射：在聲波傳播過程中，遇到的障礙物或孔洞時(shí)，如果聲波的波長比障礙物尺寸大得多，聲波會(huì)繞過障礙物而使傳播方向改變的現(xiàn)象。三、聲波的傳播特性3、聲波的散射與衍射聲波的衍射：三、聲波的傳播特性53三、聲波的傳播特性聲波的衍射三、聲波的傳播特性聲波的衍射54三、聲波的傳播特性聲場聲波的反射、透射、折射聲波的散射與衍射聲波的疊加聲波在傳播中的衰減三、聲波的傳播特性聲場55聲波的干涉現(xiàn)象:兩列聲波的頻率、振動(dòng)方向、相位（具有恒定相位差的）相同聲波，合成聲仍是同一頻率的振動(dòng)，在空間某一些位置的振動(dòng)始終加強(qiáng)，在另一些位置的振動(dòng)始終減弱現(xiàn)象。相干波：能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的聲波。相干聲源：產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的聲源。不相干波多個(gè)聲源在同一聲場中，頻率或相位不相同，若在離聲源相同距離處某一點(diǎn)上產(chǎn)生的振動(dòng)，時(shí)而加強(qiáng)，時(shí)而減弱，其效果與他們沒有相互發(fā)生作用是一樣。4、聲波的疊加聲波的干涉現(xiàn)象:4、聲波的疊加56能量的疊加聲壓的疊加**級的運(yùn)算

當(dāng)n個(gè)聲源互不干涉時(shí)：能量的疊加**級的運(yùn)算

當(dāng)n個(gè)聲源互不干涉時(shí)：57**級的運(yùn)算

1、級的疊加（公式法）

當(dāng)n個(gè)聲源互不干涉時(shí)：當(dāng)n=2時(shí)，**級的運(yùn)算1、級的疊加（公式法）當(dāng)n=2時(shí)，581、級的疊加（公式法）**級的運(yùn)算1、級的疊加（公式法）**級的運(yùn)算591、級的疊加（公式法）當(dāng)n個(gè)聲源時(shí)表示為聲壓級**級的運(yùn)算1、級的疊加（公式法）當(dāng)n個(gè)聲源時(shí)表示為聲壓級**級的運(yùn)算60[例6]

測量某機(jī)器發(fā)出的噪聲，各頻帶的聲壓級數(shù)據(jù)如表中所列，測量時(shí)采取包絡(luò)面測量方法，包絡(luò)面面積為，求聲源的總聲功率級。頻帶中心頻率(HZ)631252505001K2K4K8K測量聲壓級(dB)

83.288.685.585.081.978.073.072.4

**級的運(yùn)算[例6]**級的運(yùn)算611、級的疊加（查表、圖法）

**級的運(yùn)算1、級的疊加（查表、圖法）**級的運(yùn)算621、級的疊加（查表、圖法）

**級的運(yùn)算1、級的疊加（查表、圖法）**級的運(yùn)算63△Lp△Lp64**級的運(yùn)算1、級的疊加公式法查表、圖法**級的運(yùn)算1、級的疊加65

求出總聲壓的有效值當(dāng)n個(gè)聲源發(fā)生干涉(相干波）時(shí)：先求出瞬時(shí)聲壓求出總聲壓級**級的運(yùn)算求出總聲壓的有效值當(dāng)n個(gè)聲源發(fā)生干涉(相干波）時(shí)：求出總662、級的相減儀器測的噪聲聲源真實(shí)噪聲背景噪聲**級的運(yùn)算2、級的相減儀器測聲源真實(shí)噪聲背景噪聲**級的運(yùn)算672、級的相減**級的運(yùn)算2、級的相減**級的運(yùn)算682、級的相減

2、級的相減69[例7]

在廠房內(nèi)測得某機(jī)器的聲壓級為94分貝，廠房內(nèi)背景噪聲聲壓級是88分貝，求這一機(jī)器的實(shí)際聲壓級。**級的運(yùn)算[例7]**級的運(yùn)算70三、聲波的傳播特性聲場聲波的反射、透射、折射聲波的散射與衍射聲波的疊加聲波在傳播中的衰減聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)三、聲波的傳播特性聲場聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)715、聲波在傳播中的衰減擴(kuò)散引起的衰減（Ad）空氣吸收引起的附加衰減（Aa）地面吸收的附加衰減（Ag）聲屏障衰減（Ab）氣象條件的影響（Am）三、聲波的傳播特性5、聲波在傳播中的衰減擴(kuò)散引起的衰減（Ad）三、聲波的傳播特72⑴擴(kuò)散引起的衰減擴(kuò)散衰減的定義：由于波陣面的擴(kuò)展而引起的聲強(qiáng)隨距離而減弱的現(xiàn)象。從S1處傳播到S2處時(shí)的發(fā)散衰減可表示為：三、聲波的傳播特性⑴擴(kuò)散引起的衰減擴(kuò)散衰減的定義：從S1處傳播到S2處時(shí)的73★

平面聲源的擴(kuò)散衰減當(dāng)平面聲源輻射平面波時(shí)：因此從S1處傳播到S2處時(shí)的發(fā)散衰減：三、聲波的傳播特性★平面聲源的擴(kuò)散衰減當(dāng)平面聲源輻射平面波時(shí)：因此從S174

★點(diǎn)聲源的擴(kuò)散衰減點(diǎn)聲源輻射的一般為球面波，波陣面面積為：

因此從r1處傳播到r2處時(shí)的發(fā)散衰減：三、聲波的傳播特性★點(diǎn)聲源的擴(kuò)散衰減點(diǎn)聲源輻射的一般為球面波，波陣面面積為75★線聲源的擴(kuò)散衰減r0≤L/π，線聲源視為無限長線聲源：r0>L/π，線聲源視為點(diǎn)聲源。LAr0三、聲波的傳播特性★線聲源的擴(kuò)散衰減r0≤L/π，線聲源視為無限長線聲源：L76★

矩形面聲源的擴(kuò)散衰減r0≤a/π，聲源輻射平面聲波，聲壓不衰減。a/π≤r0<b/π,面聲源視為無限長線聲源來計(jì)算。r0>b/π，面聲源視為點(diǎn)聲源。abAr0a<b三、聲波的傳播特性★矩形面聲源的擴(kuò)散衰減r0≤a/π，聲源輻射平面聲波，聲77⑵空氣吸收引起的附加衰減Aa空氣吸收(經(jīng)典吸收)：

因空氣的粘滯性和熱傳導(dǎo)，在壓縮和膨脹過程中，使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗。弛豫吸收：

是指空氣分子轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí)存在固有頻率，當(dāng)聲波的頻率接近這些頻率時(shí)要發(fā)生能量交換，使聲能耗散。能量交換的過程都有滯后現(xiàn)象。三、聲波的傳播特性⑵空氣吸收引起的附加衰減Aa空氣吸收(經(jīng)典吸收)：三、聲78[例8]點(diǎn)聲源在空氣相對濕度20%、氣溫20℃下輻射噪聲，已知：距聲源20m處的500Hz和4000Hz的聲壓級均為100dB，問120m、800m處兩頻率的聲壓級各位多少？三、聲波的傳播特性聲壓衰減常數(shù)dB/m[例8]點(diǎn)聲源在空氣相對濕度20%、氣溫20℃下輻射噪聲，已79⑶地面吸收的附加衰減Ag①當(dāng)?shù)孛媸欠莿傂员砻鏁r(shí)：地面吸收將會(huì)對聲傳播產(chǎn)生附加衰減，但短距離（30-50m）其衰減可以忽略，而在70m以上應(yīng)予以考慮。②聲波在厚的草地上面或穿過灌木叢傳播時(shí):在頻率為1000Hz時(shí)的附加衰減較大，可高達(dá)25dB/100m。附加衰減量的近似計(jì)算公式為：三、聲波的傳播特性聲波的頻率，Hz傳播距離，m⑶地面吸收的附加衰減Ag①當(dāng)?shù)孛媸欠莿傂员砻鏁r(shí)：三、聲波80

⑶地面吸收的附加衰減Ag③聲波穿過樹木或者森林時(shí)，不同樹林的衰減相差很大，在1000赫茲時(shí)：濃密的常綠樹樹冠23dB／100m地面上稀疏的樹干3dB／100m各種樹林平均的附加衰減大致為：三、聲波的傳播特性⑶地面吸收的附加衰減Ag③聲波穿過樹木或者森林時(shí)，不同81⑷聲屏障衰減Ab當(dāng)聲源與接收點(diǎn)之間存在密實(shí)材料形成的障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的附加衰減，這樣的障礙物稱為聲屏障。三、聲波的傳播特性⑷聲屏障衰減Ab當(dāng)聲源與接收點(diǎn)之間存在密實(shí)材料形成的障礙物82

⑷聲屏障衰減Ab聲波遇到屏障時(shí)會(huì)產(chǎn)生反