最終版聲學基礎參考答案 上海海洋大學

聲學基礎參考答案一、 判斷題考點（10選5,每個3分）1骨導式傳聲器：2混響時間：在擴散聲場中，當聲源停止后從初始的聲壓級將低60dB所需的時間，用符號T60表示。3吸聲系數(shù):材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能之比，叫吸聲系數(shù)（a）。4聲波吸收：聲波在非理想媒介中傳播時，會出現(xiàn)聲波隨距離而逐漸衰減的物理現(xiàn)象，產(chǎn)生了將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿暮纳⑦^程，稱為媒介中的聲衰減。5類比線路圖：力學系統(tǒng)、聲學系統(tǒng)類比線路圖，阻抗型和導納型類比線路圖的相互轉(zhuǎn)化老版P130 3.46超聲波：高于20kHz的聲波7聲壓級：老版P1944.78次聲波：低于20Hz的聲振動9橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波。突起的部分為波峰，凹下部分叫波谷。10縱波：縱波是質(zhì)點的振動方向與傳播方向平行的波。如敲鑼時，鑼的振動方向與波的傳播方向就是平行的，聲波是縱波。二、 名詞解釋（14選6個，每個6分）橫振動：指振動方向與傳播方向垂直的振動。例如某弦在張力的作用下在與弦垂直方向做往返振動，振動的傳播沿著弦長方向，這種振動方式稱為橫振動。強迫振動：一個振動系統(tǒng)受到阻力作用后振動不能維持甚久，它要漸漸衰減到停止，因此要使振動持續(xù)不停，就要不斷從外部獲得能量，這種受到外部持續(xù)作用而產(chǎn)生的振動稱為強迫振動。可聽閾：人耳剛剛能聽到的聲音，其響度級即零響度級曲線稱為可聽閾等響曲線：人們曾做過很多實驗以測定響度級與頻率及聲壓級的關系。一般人對不同頻率的純音感覺為同樣響的響度級與頻率的關系曲線，通常稱為等吶曲線。響度級：實用上為了定量地確定某一聲音的輕與響的程度，最簡單的方法就是把它和另一個標避的聲音（通常為1000Hz純音）相比較，調(diào)節(jié)1000Hz純音的聲壓級，使它和所研究的聲音聽起來有同樣的響，這時1000Hz純音的聲壓級就被定義為該聲音的響度級，響度級的單位稱為方。聲強級：在聲學中，用于度量聲強大小。，單位為dB（分貝）。聲強級用符號SIL表示，其定義為P194公式（4-7-2）式中I為待測聲強；為參考聲強.消聲室：當房間的壁面接近完全吸聲時，平均吸聲系數(shù)：接近于1,混響時間T60趨于零，室內(nèi)聲場接近自由聲場，能近似實現(xiàn)這種條件的房間稱消聲室。（老版書，P4268.1.4）鏡像原理：對于剛性壁面前一個小球源的輻射聲場，可以看成為該小球源以及一個在對稱位置上的“虛源”（即鏡像）所產(chǎn)生的合成聲場，也就是說剛性壁面對聲源的影響等效于一個虛聲源的作用，即為鏡像原理。質(zhì)點振動系統(tǒng)：就是假設構成振動系統(tǒng)的物理如質(zhì)量塊、彈簧等，不論其集合大小如何，都可以看成是一個物理性質(zhì)集中的系統(tǒng)，質(zhì)量塊的質(zhì)量認為是集中在一點的，這就是說，構成整個振動系統(tǒng)的質(zhì)量塊與彈簧，它們的運動狀態(tài)都是均勻的。這種振動系統(tǒng)也叫集中參數(shù)系統(tǒng)。10單振子：設有一可作為質(zhì)點，其質(zhì)量為Mm的堅硬物體系于彈性系數(shù)或勁度系數(shù)為Km的彈簧上，構成一簡單的振動系統(tǒng)，簡稱單振子。11理想振動弦：是指具有一定質(zhì)量、并有一定長度、性質(zhì)柔順的細絲?或細繩用一定方式把它張緊，并以張力作為彈性恢復力進行振動的彈性體。其自身勁度與張力相比很小。12室內(nèi)混響：房間中從聲源發(fā)出的聲波能量，在傳播過程中由于不斷被壁面吸收而逐漸衰減。聲波在各方向來回反射，而乂逐漸衰減的現(xiàn)象稱為室內(nèi)混響。三、計算題1-5有一質(zhì)點振動系統(tǒng)，己知其初位移為go，初速度為零，試求其振動位移、速度和能量。解：設振動位移￡=上COS（氣t-伊），速度表達式為v=-o（）與sin（氣t-伊）。由于乩=0=%，Mt=o=。,代入上面兩式計算可得：￡?=￡qCOSObt；v=-sino振動能量￡=yMmvf= o

1-9假設一質(zhì)點振動系統(tǒng)的位移由下式表示￡=g]COS嗎t(yī)+s2COSWjt(%>W])試證明8=/cosgt+但)，L ~~~ ; 玲s)a=W+k+2&i玲czhot),伊+a = ,zhv=-w>.zhU)解：因為位移是矢量，故可以用矢量圖來表示。由余弦定理知,="：+8?+2衍$2cos(zlwt)其中，Jw=w2-o勺="：+8?+2衍$2cos(zlwt)其中，Jw=w2-o由三角形面積知,-￡ys2sinzlwt=上勺勺sin/2 2ZA.弓siiizhvt得 smcp= 得瞬=/勺如物-sin-Jwts2siudwtJ(￡i+Jcosiwt)。s2siiidwt￡]+￡：2coszhU(P=(P=s2siiiAvtg]cosdvvt即可證。1-12設有如圖1?2?3和圖1-2-4所示的彈簧串接和并接兩種系統(tǒng)，試分別寫出它們的動力學方程，并求出它們的等效彈性系數(shù)。解：串接時，動力學方程為Mm圭+K&K&5=0，等效彈性系數(shù)為dLKlm+K2mK_KlmK3mKlm+K2m并接時，動力學方程為，等效彈性系數(shù)為dt~K=K]m+J4-9(1)試導出空氣中由于聲壓p引起的絕對溫度的升高AT的表達式。(2)試問在20°C、標準大氣壓的空氣里，80dB的平面聲波引起的溫度變化幅值為多少？解:(1)對理想氣體有耳V=^R舄又P二耳+APT=qf+A1M貝IJ(耳+AP)V=一響+AT),=舄即AT=些舄耳+M%+AT 耳(2) SPL=20log10 (dB)Pref由題得80=201og10^貝ljPe=0.2R即P=0.2屈Plrf貝ljAP=0.2^RAT=—T=°2吃x(273+20)=8.2xlO^KPl.OlxlO54-12如果在水中與空氣中具有同樣的平面波質(zhì)點速度幅值，問水中聲強將比空氣中聲強大多少倍？解：水中平面波質(zhì)點速度幅值為％】，聲壓為P",聲強為L空氣中平面波質(zhì)點速度幅值V",聲壓為Pa”聲強為L則Ydf，又玲=%小，珠=膈*2則旦1=竺又I=lpava玲小2.土=型=思=1.48。，1。七3566倍IlPalP04154-13欲在聲級為120dB的噪聲環(huán)境中通電話，假設耳機再加一定電功率時在耳腔中能產(chǎn)生llOdB的聲壓，如果在耳機外加上的耳罩能隔掉20dB噪聲，問此時在耳腔中通話信號聲壓比噪聲大多少倍？解： 耳機內(nèi)信號聲壓p信=?心-iollo/2°,到達耳機的噪聲聲壓p噪=馬注-io(12(b2O)/2°所以P信/P噪=10“°仞/1(?°°/2。=3.164-25試計算入射聲波與反射聲波振幅相等的平均駐波聲場中的平均能量密度。解：入射聲波與反射聲波頻率相同，設入射聲波為Pi=PaeJ3f),反射聲波為Px= 。合成的聲場為p=Pi+Pr=2pacoskxeJ￡yto平均聲能量密度€=(2P-C0SkX)2=匹co—kx2p0cjPoco4-27某測試環(huán)境本底噪聲聲壓級40dB,若被測聲源在某位置上產(chǎn)生的聲壓級70dB,試問置于該位置上的傳聲器接收到的總聲壓級為多少？如本底噪聲也為70dB，總聲壓級乂為多少？P- 送解：(1)Lp=1。也受=>P「=P兩，?10近P"~40TO所以Pe2=Ple2+P2e2=Ref2?(10訶+10場)p2 40 70總聲壓級飪=101g=^=101g(10頁+10訶)”70dB%-p2 70 70(2)總聲壓級Lp=101g=y=101g(10仍+10遠)”73dBP】ef4-28房間內(nèi)由n個人各自無關地朗讀，假如每個人單獨時在某位置均產(chǎn)生烏(dB)的聲音，那么n個人同時朗讀時在該位置上總聲壓級應為多少？解：n各人同時朗讀的聲音是互不相關的，滿足能量疊加原理.由(4-12-14)得該位置上總聲壓級為SPL=101og10(1010+1O10+??.101。)h=101og10(n1010)=101o&o(n)+Lj(dB).6一5設一演講者在演講時輻射聲功率頁=1OAV，如果人耳聽音時感到滿意的最小有效聲壓R=O?lPa，求在無限空間中聽眾離開演講者可能的最大距離。解：輻射聲功率軻=4力"-^，代入數(shù)值得:因此，最大距離為1.82mo81有一lxXlyXlz=10nix7mx4m的矩形房間，己知室內(nèi)的平均吸聲系數(shù)kyzw=o.2,試求該房間的平均n由程，房間常數(shù)與混響時間（忽略空氣吸收）。41』人解：平