機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械縱波，一般統(tǒng)稱為聲波.

可聞聲波20~20000Hz次聲波低于20Hz超聲波20000Hz聲強(qiáng)：聲波的能流密度.1貝爾（B）聲強(qiáng)級(jí)：人們規(guī)定聲強(qiáng)（即相當(dāng)于頻率為1000Hz的聲波能引起聽(tīng)覺(jué)的最弱的聲強(qiáng)）為測(cè)定聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn).如某聲波的聲強(qiáng)為I，則比值的對(duì)數(shù)，叫做相應(yīng)于I的聲強(qiáng)級(jí)

LI

.聲強(qiáng)：聲波的能流密度.能夠引起人們聽(tīng)覺(jué)的聲強(qiáng)范圍：分貝（dB）2幾種聲音近似的聲強(qiáng)、聲強(qiáng)級(jí)和響度3發(fā)射頻率接收頻率人耳聽(tīng)到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？

接收頻率——單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收到的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù).討論只有波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)才相等.4單位時(shí)間通過(guò)的波的個(gè)數(shù)，多普勒效應(yīng)

當(dāng)波源S和接收器R有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),接收器所測(cè)得的頻率不等于波源振動(dòng)頻率的現(xiàn)象。

參考系:媒質(zhì)1.波源和接收器都靜止

(VS=0,VR=0)波一發(fā)出就會(huì)脫離波源運(yùn)動(dòng)。波速與波源和接收器無(wú)關(guān)。即為收到的頻率每隔一周期畫(huà)一波面，間隔為，22R··S波源振動(dòng)頻率5A波源向觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者接收的頻率

新周期：2.接收器靜止,波源運(yùn)動(dòng)(VR=0,VS≠

0)63.波源靜止,接收器運(yùn)動(dòng)(VS

=0,VR≠

0)收到的頻率為遠(yuǎn)離則變大變小23接近則74.接收器、波源都運(yùn)動(dòng)收到的頻率為靠近運(yùn)動(dòng)，取上面符號(hào)遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)，取下面符號(hào)注意248若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動(dòng)9

當(dāng)時(shí)，所有波前將聚集在一個(gè)圓錐面上，波的能量高度集中形成沖擊波或激波，如核爆炸、超音速飛行等.5）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.1）交通上測(cè)量車速；2）醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度；3）天文學(xué)家利用電磁波紅移說(shuō)明大爆炸理論；4）用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)；多普勒效應(yīng)的應(yīng)用101）解

例1

A、B為兩個(gè)汽笛，其頻率皆為50Hz，A

靜止，B

以60m/s的速率向右運(yùn)動(dòng).在兩個(gè)汽笛之間有一觀察者O，以30m/s的速度也向右運(yùn)動(dòng).已知空氣中的聲速為330m/s，求：AOB1）觀察者聽(tīng)到來(lái)自A的頻率2）觀察者聽(tīng)到來(lái)自B的頻率3）觀察者聽(tīng)到的拍頻113）觀察者聽(tīng)到的拍頻2）解12

例2利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率為

的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來(lái)的波的頻率為.已知空氣中的聲速為，求車速.

解1）車為接收器2）車為波源車速13若波源速度超過(guò)波速(VS>u)☆超音速飛機(jī)要沖破聲障，并在空氣中激起沖擊波.沖擊波帶··SuVs··27若波源速度小于波速(VSu)14超聲波、次聲波*超聲波：頻率高，波長(zhǎng)短，定向傳播性好；穿透性好，在液體、固體中傳播時(shí)，衰減很小，能量高等。定位、測(cè)距、探傷、顯象，隨著激光全息的發(fā)展聲全息也日益發(fā)展，它在地質(zhì)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要的意義；由于能量大而集中可用來(lái)切削、焊接，鉆孔，清洗機(jī)件還可用來(lái)處理種子和催化。特點(diǎn)用途超聲波的傳播速度對(duì)于介質(zhì)的密度、濃度、成分、溫度、壓力的變化很敏感。利用這些可間接測(cè)量其他有關(guān)物理量。這種非聲量的聲測(cè)法具有測(cè)量精密度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)；15超聲的物理特性⒈指向性⒉反射、折射、散射和繞射⒊吸收與衰減⒋分辨力與穿透力⒌多普勒效應(yīng)16近場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)DθD聲源直徑θ擴(kuò)散角頻率高，波長(zhǎng)短，呈直線傳播1.超聲波的指向性172-1.超聲波的反射和折射反射

1.聲阻抗(z)=介質(zhì)密度(ρ)×聲速(c)△Z＞0.1%即可產(chǎn)生反射

2.聲阻抗差大，反射強(qiáng)折射兩種介質(zhì)內(nèi)聲速不同可產(chǎn)生折射現(xiàn)象結(jié)果：導(dǎo)致入射聲束的偏轉(zhuǎn)18超聲波的入射、反射和折射示意圖大界面

折射波

入射波

反射波

19超聲特性反射與折射(reflection&refraction)

超聲波入射到比波長(zhǎng)大的界面且有一定聲阻差時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射。如遇兩聲速不同的介質(zhì)時(shí)可引起傳播方向的改變，即為折射。界面：兩個(gè)介質(zhì)的分界面聲阻差：兩個(gè)介質(zhì)聲阻抗的差值入射角：聲波入射到界面的角度202-2.超聲波的散射遇界面遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的微小粒子，超聲波將產(chǎn)生散射，人體內(nèi)的散射源為紅細(xì)胞和臟器內(nèi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。212-3.超聲波的繞射

目標(biāo)大小約為1～2λ或稍小，超聲波將繞過(guò)該靶目標(biāo)繼續(xù)前進(jìn)，很少發(fā)生反射。22⒊超聲波的吸收與衰減聲衰減定義：是指聲能隨著傳播距離而減弱的現(xiàn)象衰減量=頻率×深度頻率高，衰減重原因：吸收損耗、聲束擴(kuò)散、反射和折射23⒋超聲波的分辨力與穿透力頻率高，分辨好，穿透差頻率低，分辨低，穿透強(qiáng)對(duì)應(yīng)的臨床應(yīng)用：檢測(cè)淺表器官，采用高頻探頭檢測(cè)深部臟器，采用低頻探頭24縱向分辨力(longitudinalresolution)：為區(qū)別聲束軸線上兩個(gè)物體的距離，與超聲的頻率有關(guān)。

橫向分辨力(transverseresolution)：是區(qū)分處于與聲束軸線垂直平面兩個(gè)物體的能力，與聲束的寬度有關(guān)。超聲儀的分辨力是指能夠分辨有一定間距的界面的能力。25

探頭頻率越高，分辨力越高。頻率與穿透性(penetrability)呈反比。縱向分辨力(longitudinalresolution)26二,超聲波超聲波是頻率高于20000Hz的聲波,波長(zhǎng)極短.2,特點(diǎn)能流密度大方向性好穿透力強(qiáng)聲納:定位,測(cè)距,探傷,顯象超聲波探傷:能在不透明的材料中傳播,可以用來(lái)檢查金屬零件內(nèi)部的缺陷醫(yī)學(xué)B超:用以探測(cè)人體內(nèi)部的病變焊接:由于能量大而集中可用來(lái)切削,焊接,鉆孔,清洗機(jī)件還可用來(lái)處理種子和催化.非聲學(xué)量的聲學(xué)測(cè)量:超聲波的傳播速度對(duì)于介質(zhì)的密度,濃度,成分,溫度,壓力的變化很敏感,利用這些可間接測(cè)量其他有關(guān)物理量.空化作用:超聲波可以引起液體的疏密變化,使液體時(shí)而受壓,時(shí)而受拉.形成近似真空的小空穴.超聲延時(shí):近來(lái)在超聲延時(shí)方面有新的發(fā)展,因?yàn)樗牟ㄋ俦入姶挪ㄋ俚?二超聲波27次聲波頻率