最終版聲學(xué)基礎(chǔ)參考答案 上海海洋大學(xué)

聲學(xué)基礎(chǔ)參考答案一、 判斷題考點(diǎn)（10選5,每個(gè)3分）1骨導(dǎo)式傳聲器：2混響時(shí)間：在擴(kuò)散聲場中，當(dāng)聲源停止后從初始的聲壓級將低60dB所需的時(shí)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(shí)，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(xué)系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)類比線路圖，阻抗型和導(dǎo)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(diǎn)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(diǎn)的振動方向與傳播方向平行的波。如敲鑼時(shí)，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(gè)，每個(gè)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(qiáng)迫振動：一個(gè)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)以測定響度級與頻率及聲壓級的關(guān)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(guān)系曲線，通常稱為等吶曲線。響度級：實(shí)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(gè)標(biāo)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(shí)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(qiáng)級：在聲學(xué)中，用于度量聲強(qiáng)大小。，單位為dB（分貝）。聲強(qiáng)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(qiáng)；為參考聲強(qiáng).消聲室：當(dāng)房間的壁面接近完全吸聲時(shí)，平均吸聲系數(shù)：接近于1,混響時(shí)間T60趨于零，室內(nèi)聲場接近自由聲場，能近似實(shí)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(gè)小球源的輻射聲場，可以看成為該小球源以及一個(gè)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(gè)虛聲源的作用，即為鏡像原理。質(zhì)點(diǎn)振動系統(tǒng)：就是假設(shè)構(gòu)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(gè)物理性質(zhì)集中的系統(tǒng)，質(zhì)量塊的質(zhì)量認(rèn)為是集中在一點(diǎn)的，這就是說，構(gòu)成整個(gè)振動系統(tǒng)的質(zhì)量塊與彈簧，它們的運(yùn)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(shè)有一可作為質(zhì)點(diǎn)，其質(zhì)量為Mm的堅(jiān)硬物體系于彈性系數(shù)或勁度系數(shù)為Km的彈簧上，構(gòu)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(xì)絲?或細(xì)繩用一定方式把它張緊，并以張力作為彈性恢復(fù)力進(jìn)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(jì)算題1-5有一質(zhì)點(diǎn)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(shè)振動位移￡=上COS（氣t-伊），速度表達(dá)式為v=-o（）與sin（氣t-伊）。由于乩=0=%，Mt=o=。,代入上面兩式計(jì)算可得：￡?=￡qCOSObt；v=-sino振動能量￡=yMmvf= o

1-9假設(shè)一質(zhì)點(diǎn)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?yàn)槲灰剖鞘噶浚士梢杂檬噶繄D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(shè)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(xué)方程，并求出它們的等效彈性系數(shù)。解：串接時(shí)，動力學(xué)方程為Mm圭+K&K&5=0，等效彈性系數(shù)為dLKlm+K2mK_KlmK3mKlm+K2m并接時(shí)，動力學(xué)方程為，等效彈性系數(shù)為dt~K=K]m+J4-9(1)試導(dǎo)出空氣中由于聲壓p引起的絕對溫度的升高AT的表達(dá)式。(2)試問在20°C、標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)速度幅值，問水中聲強(qiáng)將比空氣中聲強(qiáng)大多少倍？解：水中平面波質(zhì)點(diǎn)速度幅值為％】，聲壓為P",聲強(qiáng)為L空氣中平面波質(zhì)點(diǎn)速度幅值V",聲壓為Pa”聲強(qiáng)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(shè)耳機(jī)再加一定電功率時(shí)在耳腔中能產(chǎn)生llOdB的聲壓，如果在耳機(jī)外加上的耳罩能隔掉20dB噪聲，問此時(shí)在耳腔中通話信號聲壓比噪聲大多少倍？解： 耳機(jī)內(nèi)信號聲壓p信=?心-iollo/2°,到達(dá)耳機(jī)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(jì)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(shè)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(yuǎn))”73dBP】ef4-28房間內(nèi)由n個(gè)人各自無關(guān)地朗讀，假如每個(gè)人單獨(dú)時(shí)在某位置均產(chǎn)生烏(dB)的聲音，那么n個(gè)人同時(shí)朗讀時(shí)在該位置上總聲壓級應(yīng)為多少？解：n各人同時(shí)朗讀的聲音是互不相關(guān)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(shè)一演講者在演講時(shí)輻射聲功率頁=1OAV，如果人耳聽音時(shí)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(shí)間（忽略空氣吸收）。41』人解：平