理論聲學(xué) 緒論

1、2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論1理論聲學(xué)理論聲學(xué)theoretical acousticstheoretical acoustics2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論2主要參考書主要參考書 馬大猷，現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)，科學(xué)出版社馬大猷，現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)，科學(xué)出版社(2004)。 杜功煥、朱哲民、龔秀芬著，聲學(xué)基礎(chǔ)聲學(xué)基礎(chǔ)(第2版)，南京大學(xué)出版社(2001年)。 allan d. pierce, acoustics, mcgraw-hill book company p.m.莫爾斯、k.u.英格特著，理論聲學(xué)理論聲學(xué)(上、下兩冊(cè))，科學(xué)出版社(1984、1986年)。 dan russe

2、ll /drussell/demos.html,2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論3緒論 我們生活在聲音的世界里 自然界中的聲音 人類活動(dòng)產(chǎn)生的聲音，音樂，語言，噪聲2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論4聲和音的概念聲(1)人耳能夠感覺到的聲波的作用(2)任何彈性介質(zhì)中傳播的擾動(dòng), 機(jī)械波音能引起有音調(diào)的感覺的聲波，有意義的聲大音希聲，大象無形大音希聲，大象無形 老子第四十一章老子第四十一章2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論5聲學(xué)(acoustics) 研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的科學(xué), 關(guān)于聲音的學(xué)問 聲學(xué)的研究方法和物理其他分支有共同

3、之處 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論6聲信息未見其人，先聞其聲 幾乎所有的物體可以用聲波探測(cè)幾乎所有的物體可以用聲波探測(cè) 聲波是海洋遠(yuǎn)距離探測(cè)的唯一手段聲波是海洋遠(yuǎn)距離探測(cè)的唯一手段 語音是人與人之間交流最有效的手段語音是人與人之間交流最有效的手段 人與機(jī)器之間交流的手段人與機(jī)器之間交流的手段2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論7聲學(xué)技術(shù)應(yīng)聲學(xué)科學(xué)原理改造人類的物質(zhì)環(huán)境2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論8聲學(xué)藝術(shù)音樂(music)利用聲音與人類的主觀反應(yīng)的關(guān)系，滿足人類的精神生活需要2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論9聲波的定性描述 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論10聲是彈性介

4、質(zhì)中傳播的機(jī)械波 彈性介質(zhì): 空氣 水 (流體) 固體 真空中沒有聲波 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論11描述聲波的基本概念 連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì) 無限多連續(xù)分布的物質(zhì)點(diǎn) 包含大量分子的小體積元 聲場(chǎng)聲場(chǎng) 存在聲音的空間 聲壓聲壓 聲場(chǎng)中聲音產(chǎn)生的壓力擾動(dòng) 單位：pa(帕) n/m2 bar(巴) = 100kpa2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論12振動(dòng)振動(dòng) 頻率頻率 單位時(shí)間里波動(dòng)的次數(shù) 單位 hz次/秒 赫茲 周期周期 波動(dòng)一次的時(shí)間 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 波動(dòng)一次傳播的距離 聲速聲速 聲速等于波長(zhǎng)乘以頻率 振幅振幅2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論13a4=440hz聲音的頻譜 2022-2

5、-9理論聲學(xué)(1) 緒論142022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論15聲學(xué)的歷史 聲學(xué)是研究聲的科學(xué) 是物理學(xué)的一個(gè)分支 它有悠久的歷史 又充滿了發(fā)展活力 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論16燦爛的古代聲學(xué) 最早的聲音的研究：自然的聲音、人類的聲音、語言、音樂、樂器，房間的聲學(xué)特性 聲波和水波的類比，大量聲學(xué)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，共振、天壇 大量出土的古代樂器，編鐘，調(diào)音 樂律：三分損益法 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論17chinese traditional instrument 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論182022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論19經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)

6、精密的測(cè)量，數(shù)學(xué)的應(yīng)用 波動(dòng)方程為標(biāo)志的理論體系 應(yīng)用于各種具體問題 1643年伽利略建立音高和頻率的關(guān)系 1713年泰勒提出弦的振動(dòng)方程，伯努力、達(dá)朗貝爾、歐拉建立了波動(dòng)方程2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論20經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì) 1660年波義爾實(shí)驗(yàn)證明聲不能在真空中傳播 聲速測(cè)量，1635年賈森地測(cè)得聲速480m/s，1740年得到比較準(zhǔn)確的值 1850年克希霍夫完成板的理論 1687年牛頓推導(dǎo)聲波速度公式(等溫)，1816年拉普拉斯得到絕熱聲速公式 拉普拉斯測(cè)量水中聲速2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論21經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì) 1581年明朝王子朱載堉創(chuàng)立十二平均律 亥姆

7、霍茲1862年出版音的感覺 瑞利出版聲學(xué)理論2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論222022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論232022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論24 “許多人看了瑞利的聲學(xué)原理以后覺得聲學(xué)的所有問題都已經(jīng)研究過了，以后也許只有工程技術(shù)問題了，但實(shí)際上完全不是這樣。20世紀(jì)，特別是20世紀(jì)下半葉，聲學(xué)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，面貌一新?！?關(guān)定華關(guān)定華：“神秘的聲音世界” 2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論25現(xiàn)代聲學(xué)：20世紀(jì)大發(fā)展 非線性聲學(xué)、混沌 海洋、大氣和地球的聲學(xué) 超聲檢測(cè)、處理、超聲電子學(xué) 建筑聲學(xué)，噪聲控制，語言聲學(xué) 生理聲學(xué)和心理聲學(xué) 形成交叉學(xué)科2022-2-9理

8、論聲學(xué)(1) 緒論26技術(shù)的發(fā)展 實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ) 1880年居里發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)，石英 1842年焦耳發(fā)現(xiàn)磁致伸縮 20世紀(jì)初電子管，隨后的半導(dǎo)體、集成電路、計(jì)算機(jī) 人耳非常靈敏，但卻不精確2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論27聲學(xué)理論的發(fā)展 聲波的波長(zhǎng)和物體的尺度相當(dāng) 簡(jiǎn)單模型，理論復(fù)雜，學(xué)院色彩 技術(shù)發(fā)展要求更精確的理論 實(shí)際條件下復(fù)雜的聲學(xué)現(xiàn)象 近年來計(jì)算聲學(xué)的發(fā)展 泛函分析進(jìn)入本科和研究生教材 瞬態(tài)問題對(duì)實(shí)際和學(xué)術(shù)非常重要2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論28聲學(xué)基礎(chǔ)聲學(xué)基礎(chǔ)海洋學(xué)海洋學(xué)電工和電工和化工化工機(jī)械機(jī)械工程工程建筑建筑工程工程地球和地球和大氣物理大氣物理醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)生理學(xué)生理學(xué)心理

9、學(xué)心理學(xué)語言語言音樂音樂表演表演藝術(shù)藝術(shù)室內(nèi)室內(nèi)聲學(xué)聲學(xué)劇院劇院音質(zhì)音質(zhì)樂律樂律樂器樂器聽覺聽覺振動(dòng)振動(dòng)沖擊沖擊噪聲噪聲地震學(xué)地震學(xué)大氣聲大氣聲學(xué)學(xué)生物生物聲學(xué)聲學(xué)心理心理聲學(xué)聲學(xué)通訊通訊水聲水聲學(xué)學(xué)電聲學(xué)電聲學(xué)聲和超聲和超聲工程聲工程藝術(shù)工程地學(xué)生命科學(xué)2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論29水聲公共實(shí)驗(yàn)室 建于1958年換能器與基陣校準(zhǔn)水聲設(shè)備調(diào)試近程傳播實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室主體改造投資逾500萬元2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論30音頻聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室 主體建筑建成于1964、1985年,國(guó)內(nèi)外少有 大量的聲場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器設(shè)備改造投資逾400萬元2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論31pneumatic loudspeaker2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論32equipment made in china2022-2-9理論聲學(xué)(1) 緒論33i