理論聲學-Theoretical-Acoustics課件

1、2022-3-24理論聲學(1) 緒論1理論聲學理論聲學Theoretical AcousticsTheoretical Acoustics課程編號課程編號：31117Z 學時學時: 60 學分學分: 3時間：星期一,四 第3、4節(jié) 地點：N313 張海瀾 中國科學院聲學研究所62565811 http:/ 2022-3-24理論聲學(1) 緒論2主要參考書主要參考書 馬大猷，現(xiàn)代聲學理論基礎，科學出版社馬大猷，現(xiàn)代聲學理論基礎，科學出版社(2004)。 杜功煥、朱哲民、龔秀芬著，聲學基礎聲學基礎(第2版)，南京大學出版社(2001年)。 Allan D. Pierce, Acoustics,

2、 McGraw-Hill Book Company P.M.莫爾斯、K.U.英格特著，理論聲學理論聲學(上、下兩冊)，科學出版社(1984、1986年)。 Dan Russell /drussell/Demos.html,2022-3-24理論聲學(1) 緒論3緒論 我們生活在聲音的世界里 自然界中的聲音 人類活動產(chǎn)生的聲音，音樂，語言，噪聲2022-3-24理論聲學(1) 緒論4聲和音的概念聲(1)人耳能夠感覺到的聲波的作用(2)任何彈性介質中傳播的擾動, 機械波音能引起有音調的感覺的聲波，有意義的聲大音希聲，大象無形大音希聲，大象無形 老子第四

3、十一章老子第四十一章2022-3-24理論聲學(1) 緒論5聲學(Acoustics) 研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應的科學, 關于聲音的學問 聲學的研究方法和物理其他分支有共同之處 2022-3-24理論聲學(1) 緒論6聲信息未見其人，先聞其聲 幾乎所有的物體可以用聲波探測幾乎所有的物體可以用聲波探測 聲波是海洋遠距離探測的唯一手段聲波是海洋遠距離探測的唯一手段 語音是人與人之間交流最有效的手段語音是人與人之間交流最有效的手段 人與機器之間交流的手段人與機器之間交流的手段2022-3-24理論聲學(1) 緒論7聲學技術應聲學科學原理改造人類的物質環(huán)境2022-3-24理論聲學(1) 緒論

4、8聲學藝術音樂(Music)利用聲音與人類的主觀反應的關系，滿足人類的精神生活需要2022-3-24理論聲學(1) 緒論9聲波的定性描述 2022-3-24理論聲學(1) 緒論10聲是彈性介質中傳播的機械波 彈性介質: 空氣 水 (流體) 固體 真空中沒有聲波 2022-3-24理論聲學(1) 緒論11描述聲波的基本概念 連續(xù)介質連續(xù)介質 無限多連續(xù)分布的物質點 包含大量分子的小體積元 聲場聲場 存在聲音的空間 聲壓聲壓 聲場中聲音產(chǎn)生的壓力擾動 單位：Pa(帕) N/m2 bar(巴) = 100kPa2022-3-24理論聲學(1) 緒論12振動振動 頻率頻率 單位時間里波動的次數(shù) 單位

5、Hz次/秒 赫茲 周期周期 波動一次的時間 波長波長 波動一次傳播的距離 聲速聲速 聲速等于波長乘以頻率 振幅振幅2022-3-24理論聲學(1) 緒論13A4=440Hz聲音的頻譜 2022-3-24理論聲學(1) 緒論142022-3-24理論聲學(1) 緒論15聲學的歷史 聲學是研究聲的科學 是物理學的一個分支 它有悠久的歷史 又充滿了發(fā)展活力 2022-3-24理論聲學(1) 緒論16燦爛的古代聲學 最早的聲音的研究：自然的聲音、人類的聲音、語言、音樂、樂器，房間的聲學特性 聲波和水波的類比，大量聲學現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和應用，共振、天壇 大量出土的古代樂器，編鐘，調音 樂律：三分損益法 202

6、2-3-24理論聲學(1) 緒論17Chinese Traditional Instrument 2022-3-24理論聲學(1) 緒論182022-3-24理論聲學(1) 緒論19經(jīng)典聲學，17-19世紀 精密的測量，數(shù)學的應用 波動方程為標志的理論體系 應用于各種具體問題 1643年伽利略建立音高和頻率的關系 1713年泰勒提出弦的振動方程，伯努力、達朗貝爾、歐拉建立了波動方程2022-3-24理論聲學(1) 緒論20經(jīng)典聲學，17-19世紀 1660年波義爾實驗證明聲不能在真空中傳播 聲速測量，1635年賈森地測得聲速480m/S，1740年得到比較準確的值 1850年克?；舴蛲瓿砂宓睦?/p>

7、論 1687年牛頓推導聲波速度公式(等溫)，1816年拉普拉斯得到絕熱聲速公式 拉普拉斯測量水中聲速2022-3-24理論聲學(1) 緒論21經(jīng)典聲學，17-19世紀 1581年明朝王子朱載堉創(chuàng)立十二平均律 亥姆霍茲1862年出版音的感覺 瑞利出版聲學理論2022-3-24理論聲學(1) 緒論222022-3-24理論聲學(1) 緒論232022-3-24理論聲學(1) 緒論24 “許多人看了瑞利的聲學原理以后覺得聲學的所有問題都已經(jīng)研究過了，以后也許只有工程技術問題了，但實際上完全不是這樣。20世紀，特別是20世紀下半葉，聲學有了突飛猛進的發(fā)展，面貌一新。” 關定華關定華：“神秘的聲音世界”

8、 2022-3-24理論聲學(1) 緒論25現(xiàn)代聲學：20世紀大發(fā)展 非線性聲學、混沌 海洋、大氣和地球的聲學 超聲檢測、處理、超聲電子學 建筑聲學，噪聲控制，語言聲學 生理聲學和心理聲學 形成交叉學科2022-3-24理論聲學(1) 緒論26技術的發(fā)展 實驗是基礎 1880年居里發(fā)現(xiàn)壓電效應，石英 1842年焦耳發(fā)現(xiàn)磁致伸縮 20世紀初電子管，隨后的半導體、集成電路、計算機 人耳非常靈敏，但卻不精確2022-3-24理論聲學(1) 緒論27聲學理論的發(fā)展 聲波的波長和物體的尺度相當 簡單模型，理論復雜，學院色彩 技術發(fā)展要求更精確的理論 實際條件下復雜的聲學現(xiàn)象 近年來計算聲學的發(fā)展 泛函分

9、析進入本科和研究生教材 瞬態(tài)問題對實際和學術非常重要2022-3-24理論聲學(1) 緒論28聲學基礎聲學基礎海洋學海洋學電工和電工和化工化工機械機械工程工程建筑建筑工程工程地球和地球和大氣物理大氣物理醫(yī)學醫(yī)學生理學生理學心理學心理學語言語言音樂音樂表演表演藝術藝術室內室內聲學聲學劇院劇院音質音質樂律樂律樂器樂器聽覺聽覺振動振動沖擊沖擊噪聲噪聲地震學地震學大氣聲大氣聲學學生物生物聲學聲學心理心理聲學聲學通訊通訊水聲水聲學學電聲學電聲學聲和超聲和超聲工程聲工程藝術工程地學生命科學2022-3-24理論聲學(1) 緒論29水聲公共實驗室 建于1958年換能器與基陣校準水聲設備調試近程傳播實驗儀器設備與實驗室主體改造投資逾500萬元2022-3-24理論聲學(1) 緒論30音頻聲學實驗室 主體建筑建成于1964、1985年,國內外少有 大量的聲場實驗和標準測量儀器設備改造投資逾400萬元2022-3-24理論聲學(1) 緒論31Pneumatic loudspeaker2022-3-24理論聲學(1) 緒論32Equipment Made in China2022-3-24理論聲學(1)