電聲技術(shù)知識基礎

1、Wdele電聲研究所 劉學光一、電聲技術(shù)應用廣泛1、民用：音樂、噪聲處理、語音識別、語音控制2、軍事：聲波武器、海洋聲吶3、醫(yī)療：超聲波治療，不同頻率聲波電針治療二、電聲技術(shù)人才奇缺1、技術(shù)人才資源緊張，2、大學里少有電聲以及聲學專業(yè)1、聲波2、聲波的范圍3、基本概念定義：聲波聲波當一物體振動時，就會激勵它周圍的空氣質(zhì)點振動。由于空氣具有可壓縮性（即具有彈性），在質(zhì)點相互作用下，四周空氣就產(chǎn)生了交替的壓縮與膨脹的過程，并且這種過程會漸漸向外傳播。這一傳播過程就稱聲波。一般說來，凡是具有彈性的物質(zhì)，例如液體和固體等也都能傳播聲波。聲波的頻率相當廣泛，人耳可能聽到的僅是頻率范圍很窄的一部分（頻率范

2、圍約2020 K赫），因而常稱這部分聲波為聲頻聲波。電聲學中主要研究的對象就是聲頻聲波。物體的振動使空氣產(chǎn)生擾動所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。聲波的速度：空氣：340m/s (1225km/h)。軟木：500煤油：1324海水：1531塑料：2132銅棒：3760鐵棒：5200鋁棒：5000聲波在固體中是以震動的形式傳遞；聲波在空氣中是以氣體的壓縮膨脹的形式傳遞。聲壓級聲壓級待測聲壓 P與參考聲壓 Pr的比值取常用對數(shù)再乘20，以分貝表示。其數(shù)學表示如下： 聲壓級 = 20log10 分貝（dB） 參考聲壓 Pr=210 帕聲強聲強衡量聲波在傳播過程中聲音強弱的物理量。聲場中某一點的聲強，即 單位時間內(nèi)，

3、在垂直于聲波傳播方向的單位面積上的平均聲功率，單位是 瓦/表示。prp-5聲功率聲功率指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能。符號為W，單位為瓦（w）。聲壓聲壓在靜止時空氣中存在均勻的大氣壓強，當聲波傳播時，空氣各部份產(chǎn)生壓縮和膨脹的周期性變化。壓縮時壓強增加，膨脹時壓強減小，即產(chǎn)生壓強隨時間作周期性的增加，這一變化部份的壓強，即總壓強與大氣壓強的差值就稱聲壓。聲壓是隨時間作周期性變化的，一般用儀器測得的通常是對時間的均方根值，即有效聲壓。習慣上常把有效聲壓簡稱聲壓。聲壓的單位為帕，過去也常用微巴作單位。 1帕（Pa）=1牛頓/ 1微巴（ b）=1達因/c 1帕=10微巴聲壓級：反應聲音強度，單位分

4、聲場：有聲波存在的區(qū)域自由場：邊界影響可以不計的聲場。阻尼：隨時間和距離而損耗的現(xiàn)象；反射：聲波在個表面間返回的過程散射：朝許多方向的不規(guī)則反射折射衍射。吸收：聲波通過煤質(zhì)時聲能減少的過程。直達聲：未經(jīng)反射直接到達接收點的聲音。超聲：大于20KHz的超聲波信號可聽聲：2020000Hz的音頻聲波次聲：頻率低于20HZ的聲波20Hz20Hz20kHz20kHz可聽聲次聲超聲聲頻20KHz可聽聲可聽聲可聽聲是人耳可以聽到的聲音。人耳對聲音能否聽到，取決于聲音的強度和頻率。頻率太低或太高時，人耳便聽不到?？陕犅暤念l率范圍一般選為2020 K赫。次聲次聲次聲是指低于人們聽覺的聲音，它的頻率在20赫以下

5、。超聲超聲當聲的頻率高到超過人耳聽覺的頻率極限20K赫時,人們就覺察不出聲的存在,因而稱這種高頻率的聲為超聲.頻率和振幅均相同、振動方向一致、傳播方向相反的兩列波疊加后形成的波。波在介質(zhì)中傳播時其波形不斷向前推進，故稱行波；上述兩列波疊加后波形并不向前推進，故稱駐波。共振的定義：兩個振動頻率相同的物體，當一個發(fā)生振動時，引起另一個物體振動的現(xiàn)象。共振是指一物理系統(tǒng)在特定頻率下，比其他頻率以更大的振幅做振動的情形；這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的周期振動便可產(chǎn)生很大的振動,人耳對聲音的感知度是不同的，對低頻和高頻的感知度比較低，對語音頻率感知度比較靈敏。所以在產(chǎn)品中要刻意提升低頻

6、，叫做等響度。 人耳對聲音的方位、響度、音調(diào)及音色的敏感程度是不同的，存在較大的差異。1. 方位感人耳對聲音傳播方向及距離、定位的辨別能力非常強。人耳的這種聽覺特性稱之為“方位感”。2. 響度感 對微小的聲音，只要在這里稍有增加人耳即可感覺到，但是當聲音在這里增加到某一值后，即使再有較大的增加，人耳的感覺卻無明顯的變化。通常把可聽聲按倍頻關(guān)系分為3份來確定低、中、高音頻段。即：低音頻段20Hz160Hz、中音頻段160Hz2500Hz、高音頻段2500Hz20kHz。3 音色感 是指人耳對音色所具有的一種特殊的聽覺上的綜臺性感受。4 聚焦效應人耳的聽覺特性可以從眾多的聲音中聚焦到某一點上。如我

7、們聽交響樂時，把精力與聽力集中到小提琴演奏出的聲音上，其它樂器演奏的音樂聲就會被大腦皮層抑制，使你聽覺感受到的是單純的小提琴演奏聲。這種抑制能力因人而異，經(jīng)常做聽力鍛煉的人抑制能力就強，我們把人耳的這種聽覺特性稱為“聚焦效應”。多做這方面的鍛煉，可以提高人耳聽覺對某一頻譜的音色、品質(zhì)、解析力及層次的鑒別能力。三、電聲學概述概述電聲原理與技術(shù)是在聲學理論基礎上,主要研究聲音信號的產(chǎn)生、傳播及加工處理,并研究影響音質(zhì)的因素及環(huán)境條件的一門應用技術(shù)學科.電聲原理與技術(shù)綜合了物理聲學、聽音心理、建筑聲學、現(xiàn)代電子技術(shù)及計算機技術(shù)的相關(guān)知識，是一門實踐性極強的學科。電聲學總的發(fā)展趨勢是：電聲器件和電聲設

8、備朝著高保真、立體聲、高抗噪能力、高效率、高通話容量的方向發(fā)展；還要經(jīng)行音質(zhì)評價的研究、改善錄放技術(shù)以及音響加工技術(shù)；提高檢測聲信號的能力仍是聲測技術(shù)的主攻方向。1、與計算機技術(shù)結(jié)合，數(shù)字處理，例如數(shù)字音頻技術(shù)、有源降噪技術(shù)。2、不僅僅包括可聽音，還包括聽不到但能夠感受到的聲音，如：次聲波，超聲波 。3、在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民用有著廣闊的前景。研究電聲換能原理，對聲信號采集分析處理應用的科學。電變聲，聲變電的演示。電聲器件的基本參數(shù)：靈敏度聲電相互轉(zhuǎn)換的效率。1、轉(zhuǎn)換效率：電變聲或者聲變電的轉(zhuǎn)換比例2、失真：電聲轉(zhuǎn)換后的結(jié)果比導入值發(fā)生了畸變的現(xiàn)象。電失真主要是波形：削頂，畸變，諧波。聲失真主

9、要是聽感：破音噪聲生硬刺耳等。3、音效：聲音所產(chǎn)生的效果；4、音效主觀評價：依賴人的聽感對電聲系統(tǒng)進行的聲音音質(zhì)的評價。1、揚聲器2、傳聲器3、蜂鳴器4、壓電器件客觀規(guī)則指標：客觀規(guī)則指標：失真度： 諧波失真“3%”；相位失真： 低音模糊，影響中頻聲像空位。抖晃失真： 音調(diào)失真的均方根：錄音機0.1%，Hi-Fi0.005%錄像機： 0.3%, 現(xiàn)盤機：0.001%頻響： 優(yōu)質(zhì)1200KHZ瞬態(tài)響應： 是指音響系統(tǒng)對實變信號的跟隨能力。（反映音質(zhì)的透明度、層次感） 實質(zhì)上反映肪沖信號的交次諧波失真大小。轉(zhuǎn)換率用V/US表示；一般 的放大器的轉(zhuǎn)換率10V/US信噪比： 信號與噪聲電平的分貝差, 用S/N或SNR (dB)表示,