声波的反射、透射、折射和衍射

1 、垂直入射声波的反射和透射

p2 u2

pi

pr

pt

Ⅰρ1c1

Ⅱρ2c2

0 x

p1 u1

p1=p2 u1=u2

p1= pi +pr

u1= ui +ur

p2= pt

u2= ut

pi

prpt

Ⅰρ1c1

Ⅱρ2c2

0 x

当 ρ1c1 ＜＜ ρ2c2 时， Ⅱ硬，刚性反射体

pi= pr , 相位相同， p1≈2pi ， u1= ui +ur =0 ，

当 ρ1c1 ＞＞ ρ2c2 时， Ⅰ硬，刚性反射体

pi= pr , 相位相反 p1≈0 ， u1= ui +ur =2 ui ，

驻波没有透射声波

反射系数和透射系数

2 、斜入射声波的入射、反射和折射Ⅰ

ρ1c1

Ⅱρ2c2

pi

prpt

0θi

θr θt

sinθi sinθtsinθr= =c1 c1c2

3 、声波的散射与衍射如果障碍物表面的起伏程度与波长相当，或者障碍物的大小与波长差不多，入射声波就会向各个方向散射。入射声波绕过障碍物传到其背面形成声波的衍射（低频声）4 、声像同光线在镜面的反射一样，当障碍物的几何尺寸远大于声波波长时，即对于高频声波用声像法来处理声波的反射问题。

级的概念

人说话 10-5 w 火箭发射 109 w

对数标度1 、分贝的定义

由于对数的宗量是无量纲的，因此用对数标度时必须选定基准量，然后对被量度量与基准量的比值求对数，这个对数值称为被量度量的“级”。

对数以 10 为底，级的单位为贝尔（ B ） , 贝尔分为 10 档，每一档的单位为分贝（ dB ）， 1B=10dB

对数以 e=2.71828 为底，级的单位

为奈培（ Np ） ,

1 Np ＝ 8.686dB

2 、声压级、声强级和声功率级

LI ＝ 10lg （ I/Io ）

空气中 Io ＝ 10-12 W/m2

声强级

Lp ＝ 10lg （ p2/po2 ） =20lg(p/

po)空气中 po ＝ 20μPa

声压级

c

pI

2

ppp

0

20

20

2

0

2

0I

ΔLLρc

40010lgL

ρcI

p10lg

p

p10lg

/Iρc

p10lg

I

I10lgL

LI≈Lp

LW ＝ 10lg （ W/Wo ）

空气中 Wo ＝ 10-12 W

声功率级

对于给定的声源，其声功率是不变的

3 、级的叠加 ( 声波不发生干涉 )

pT2=p1

2+p22+…+pn

2

n=2 时 Lp1 ＝ 10lg （ p12/

po2 ）Lp2 ＝ 10lg （ p2

2/po

2 ）p12 ＝ po

2.10 0.1 Lp1 p22 ＝ po

2.10 0.1 Lp2

pT2=p1

2+p22 ＝ po

2. （ 10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2 ）LpT ＝ 10lg （ pT

2/po2 ）

＝ 10lg （ 10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2 ）LpT ＝ 10lg （ 10 0.1 Lpi ）∑

n

i=1

4 、级的相减LpT ＝ 10lg （ 10 0.1 LpB + 10 0.1 LpS ）

LpS ＝ 10lg （ 10 0.1 LpT - 10 0.1 LpB ）

声波在传播中的衰减随距离的发散衰减 Ad

空气吸收的附加衰减 Aa

地面吸收的附加衰减 Ag

声屏障衰减 Ab

气象条件对声传播的影响 Am

总衰减 A ＝ Ad +Aa + Ag + Ab + Am

随距离的发散衰减 Ad ： Ad ＝ 20lg(r2/r

1) （假设以声源为中心的 球面对称地向各个方向辐射声能）

24 r

W

S

WI

全空间

22 r

W

S

WI

半空间

SI

W

W

W

IS

W

I

ILI

1lg10

1lg10lg10

0

0

000

空气中 Wo ＝ 10-12 W

Io ＝ 10-12 W/m2

LI=LW-10lgS=LW-10lg(4πr2)

=LW-20lgr-11 全空间

LI=LW-10lgS=LW-10lg(2πr2)

=LW-20lgr-8 半空间

空气吸收的附加衰减 Aa

82

a 10φ

df7.4A 20℃时

8101

,20,

Tf

CATA a

a

β ＝ 4×10-6

地面吸收的附加衰减 Ag

当地面是非刚性表面时，短距离，声能的衰减可以忽略， 70 米以上时不可忽略在厚草地或穿过灌木丛传播时衰减Ag ＝（ 0.18lgf-0.31 ） d

穿过树木或森林的声衰减Ag ＝ 0.01 f 1/3 d

声屏障衰减 Ab

声屏障衰减与声源及接受点相对屏障的位置、屏障的高度及结构，以及声波的频率密切相关。

气象条件对声传播的影响 Am

雨、雪、雾等对声波的衰减量大约每1000 米不到 0.5dB ，因此可以忽略，风和温度梯度对声波的传播影响很大。

声源的辐射

声压大小、空间分布、时间特性、频率特性等都与声源的辐射性质密切相关

作业： P36 － P37

习题 1—6 ， 8—13