第三章 聲和超聲課件

ch3聲和超聲2009第三章

聲和超聲ch3聲和超聲2009第三章聲和超聲

掌握：聲壓、聲強(qiáng)、聲強(qiáng)級、聲壓級、

多普勒效應(yīng)

熟悉：聲阻、響度級、超聲診斷物理原理

了解：聽力曲線、超聲波的特性與作用、超聲診斷儀

ch3聲和超聲2009思考題：1.Pm和哪些因素有關(guān)？2.聲速和哪些因素有關(guān)？3.I和P的關(guān)系？4.SIL＝0dB是何含義？聽力曲線上的0dB是何含義？5.待測聲波和參考聲波處于同一媒質(zhì)中，

SIL和SPL的關(guān)系？6.多普勒效應(yīng)中，人動波源不動，相當(dāng)于

f＝c／λ中哪個(gè)物理量改變？波源動人不動，相當(dāng)于f＝c／λ中哪個(gè)物理量改變？ch3聲和超聲2009

聲波——能引起人聽覺的機(jī)械波，通常稱聲音?！?聲波機(jī)械波頻率：20Hz~20000Hz——聲波

>20000Hz——超聲波；

<20Hz——次聲波。ch3聲和超聲2009傳播形式：在氣體和液體中，縱波；在固體中，縱波和橫波。一、聲波的物理性質(zhì)用振動方向與波的傳播方向的關(guān)系來區(qū)分橫波和縱波；橫波的振動方向垂直與傳播方向，縱波的振動方向與傳播方向一致；同一種介質(zhì)中縱波比橫波的傳播速度大。ch3聲和超聲20094.媒質(zhì)不均勻，聲波非直線傳播。3.c固>c液>c氣；2.傳播速度：與媒質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與頻率無關(guān)；一、聲波的物理性質(zhì)ch3聲和超聲2009

聲壓——媒質(zhì)中有聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)和無聲波傳播時(shí)的原始壓強(qiáng)之差。二、描述聲波的物理量1.聲壓(SoundPressure)

聲音在空氣中傳播為縱波（疏密波），傳播時(shí)引起壓強(qiáng)的局部變化。ch3聲和超聲2009瞬時(shí)值幅值有效值ch3聲和超聲2009物理意義：1）在傳播空間聲壓按余弦規(guī)律變化；2）壓強(qiáng)波與聲波同頻率同速度；ch3聲和超聲20092、聲阻（acousticalimpedance）（1）定義：

Pm=

cVmZ=

c，單位：瑞利（N·S·m-3）

(V=IR)ΔZ↑→αir↑（2）強(qiáng)度反射系數(shù)ch3聲和超聲20093、聲強(qiáng)（soundintensity）定義:

能流密度單位：瓦／米2(聲音的傳播是能量的傳播過程)ch3聲和超聲2009聲強(qiáng)、聲壓的關(guān)系：聲強(qiáng)(soundintensity)就是聲音的強(qiáng)度，也就是能流密度，即單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向的單位面積上的平均能量。ch3聲和超聲2009同一媒質(zhì)中10-12w/m2

I1w/m2

ch3聲和超聲2009(人耳對聲音的強(qiáng)弱的辨別是相對的，不是同強(qiáng)度的絕對值成正比，而同強(qiáng)度的對數(shù)成正比。)§2聲強(qiáng)級聲壓級響度級一、聲強(qiáng)級(SoundIntensitylevel，SIL)ch3聲和超聲2009——以對數(shù)標(biāo)度度量聲強(qiáng)等級的物理量(以

I0＝10-12w/m2的1000Hz的純音為參考聲強(qiáng))一、聲強(qiáng)級(SoundIntensitylevel，SIL)定義：ch3聲和超聲2009引起聽覺的最小聲強(qiáng)——聽閾（thresholdofaudibility）

I0＝10-12w/m2

(0dB既不是聽不見也不是聲強(qiáng)為0；分貝不能代數(shù)加減)聽閾：SIL＝0dB痛閾：SIL＝120dB

引起痛覺的聲強(qiáng)——痛閾（thresholdoffeeling）

I＝1w/m2聽閾與痛閾是以1000Hz的純音為標(biāo)準(zhǔn)ch3聲和超聲2009【例1】一臺機(jī)器所產(chǎn)生的噪音為100分貝：若再增加一臺同樣的機(jī)器，其聲強(qiáng)級是多少？【解】ch3聲和超聲2009例2：有若干個(gè)相同的喇叭，每只聲強(qiáng)為10-11W/m2，求三只喇叭與一只喇叭的聲強(qiáng)級差，多少只喇叭是一只喇叭的聲強(qiáng)級的三倍。解：ch3聲和超聲2009例3：80db的聲波，其能流密度是多少？單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積上的平均能量是多少？解：聲強(qiáng)就是聲音的強(qiáng)度，也就是能流密度，即單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向的單位面積上的平均能量。ch3聲和超聲2009

(P0＝2×10-5Pa,空氣中1000Hz純音聽閾的聲壓)

二、聲壓級(SoundPressurelevel，SPL)

待測聲波和參考聲波相對于同一媒質(zhì)時(shí)，聲強(qiáng)級(SIL)與聲壓級(SPL)相同。ch3聲和超聲2009三、響度級(Loudnesslevel)

單位：方(phon)

大?。?000Hz的純音的聲強(qiáng)級——度量人耳對聲音主觀感覺

(強(qiáng)度和頻率）的量值聽野10-12w/m2

I1w/m2

20HZ

f

20000HZch3聲和超聲2009聲強(qiáng)級（dB）聽閾ch3聲和超聲20090方曲線為聽閾曲線120方曲線為痛閾曲線ch3聲和超聲2009

據(jù)《武漢晚報(bào)》4月27日報(bào)道，一種噪音聽來聲音不大，對人傷害卻不小。武漢市環(huán)保局有關(guān)人土提醒市民，低頻噪音污染也要小心提防。漢口楊汊湖小區(qū)—棟樓里的10多戶居民，近來睡不安神，可檢查噪音，分貝又未超標(biāo)，大家百思不得其解。經(jīng)環(huán)保人士多方勘查，謎底才解開：原來，—居民把喂魚的供氧器懸掛在墻上，其震動發(fā)出的低頻噪聲，攪得四鄰不安。斫口一家人搬入一套環(huán)境幽雅的新房后，竟然精神恍惚，頭疼欲裂。后來查清，是樓底變電房持續(xù)不斷的低頻噪音在“搗鬼”。人耳可聞的聲音范圍在20-20000赫茲之間，其中500赫茲以下的噪音被稱作低頻噪音。低頻噪音形式很多，包括“的士’發(fā)動引擎時(shí)的突突聲、迪廳傳出的跳舞者的腳步聲、打樁機(jī)發(fā)出的機(jī)器聲、蜜蜂發(fā)出的“嗡嗡”聲等。由于低頻噪音在空氣中傳播速度較慢，對入耳的刺激不大，難被人發(fā)現(xiàn)。其實(shí)，低頻噪音多由震動發(fā)音，與人的生理頻率接近，若長期接觸，入易與之共振，引起神經(jīng)、心臟不適最嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致內(nèi)出血。蜜蜂發(fā)出的“嗡嗡”聲等。由于低頻噪音在空氣中傳播速度較慢，對入耳的刺激不大，難被人發(fā)現(xiàn)。ch3聲和超聲2009四、聽力曲線參考聲強(qiáng)：正常人的聽閾值ch3聲和超聲2009

聽力曲線的0分貝表示某種頻率聲音的聲強(qiáng)和其聽閾值（正常人的統(tǒng)計(jì)平均值）相等。

正常人的聽力曲線必定在0分貝附近。ch3聲和超聲2009§3多普勒效應(yīng)(DopplerEffect)

波源或觀察者或兩者相對媒質(zhì)運(yùn)動時(shí)，觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率不同的現(xiàn)象——多普勒效應(yīng)。

波源頻率f（定義）：

單位時(shí)間內(nèi)波源所發(fā)出的波數(shù)。

觀察者接受到的頻率f′（定義）：單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的波數(shù)。ch3聲和超聲20091.vS＝0，vO≠0，O→S運(yùn)動：

觀察者每秒接收到的波數(shù)為：

即觀察者接受到的頻率：ch3聲和超聲20092.vO=0，vS≠O，S→O運(yùn)動：

ch3聲和超聲2009

規(guī)律：觀察者運(yùn)動，單位時(shí)間內(nèi)接收波數(shù)變化；波源運(yùn)動，波長變化；

3.波源和觀察者都運(yùn)動

兩者靠近→f↑；兩者遠(yuǎn)離→f↓。ch3聲和超聲2009§3超聲波（UltrasonicWave）超聲波——頻率高于20KHz，不能引起人耳聽覺的聲波一、超聲波的發(fā)生與接收（自學(xué)）ch3聲和超聲2009二、超聲波的特性

1.方向性好；

2.穿透性強(qiáng)；

3.反射顯著；

4.功率較大。三、超聲波對物質(zhì)的作用

1.機(jī)械作用；

2.熱作用；

3.空化作用。ch3聲和超聲2009四、超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用（超聲診斷儀）ch3聲和超聲2009信號顯示方式：幅度調(diào)制和輝度調(diào)制

診斷原理：超聲波→聲阻不同的界面→回波(echo)→幅度（輝度）ch3聲和超聲2009幾種不同功能的超聲診斷儀：

1.A型超聲診斷儀ch3聲和超聲2009

2.B型超聲診斷儀ch3聲和超聲2009

3.M型超聲診斷儀屏幕顯示ch3聲和超聲20094.多普勒超聲診斷儀（D型)ch3聲和超聲2009ch3聲和超聲2009

本章小結(jié)1.聲波：20Hz~20000Hz

2.聲壓

3.聲阻Z＝ρc（瑞利）

4.強(qiáng)度反射系數(shù)

ΔZ↑→αir↑，反射波越強(qiáng)。ch3聲和超聲20095.聲強(qiáng)

6.聲強(qiáng)級

I0＝10-12w/m2（1000Hz的純音）7.聲壓級ch3聲和超聲20098.響度級＝1000Hz