《質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)學(xué)及聲學(xué)基礎(chǔ)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、第一章質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)學(xué)及聲學(xué)基礎(chǔ)揚(yáng)聲器是發(fā)聲的器件，它是一個(gè)用以輻射聲波的振動(dòng)系統(tǒng)。因此，了解質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)學(xué)及聲學(xué)基礎(chǔ)，對於硏究揚(yáng)聲器及其系統(tǒng)是十分必要的。下面對質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)學(xué)及聲學(xué)作個(gè)簡要的介紹?！?-1質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)是指質(zhì)點(diǎn)圍繞其平衡位置進(jìn)行的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示的力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)裝置，包括一個(gè)彈性元件K和一個(gè)質(zhì)量元件Mm。在理想狀態(tài)下，假設(shè)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)不受外力作用，Mm在其平衡位置作位移爲(wèi)K=l/Co圖1?1x的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以得出：f(Hz)—振動(dòng)頻率：表示系統(tǒng)每分鐘振動(dòng)的次數(shù)；g(Hz)—圓頻率：或稱角頻率，3=2?！?，其中

2、花二3.1415926；C(m/Kg)—系統(tǒng)順性：表示系統(tǒng)的柔軟性，系統(tǒng)越容易振動(dòng)，說明它的順性就越大；K(Kg/m)—系統(tǒng)勁度：與順性C相反，K=l/C；Mm(Kg)—系統(tǒng)等效質(zhì)量；可見，系統(tǒng)自由振動(dòng)的頻?率，只與系統(tǒng)本身的參數(shù)(Mm、C)有關(guān)，而與初始條件無關(guān),不同的參數(shù)的系統(tǒng)具有不同的固有頻率。今后我們會看到，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的固有頻率'將會對揚(yáng)聲器的低頻響應(yīng)產(chǎn)生極大的影響。以上所講到的是理想狀態(tài)下的質(zhì)點(diǎn)自由振動(dòng)系統(tǒng)，而實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)，會受到各種阻尼力的作用，系統(tǒng)的能量會不斷損耗，系統(tǒng)的振動(dòng)幅度會不斷減小，至到停止，這種振

3、動(dòng)稱爲(wèi)阻尼振動(dòng)。爲(wèi)了使一個(gè)實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)能夠持續(xù)不斷的振動(dòng)，就必須有一個(gè)外部力作用於系統(tǒng)上，使得阻尼系統(tǒng)能夠不斷地從外界獲取能量。揚(yáng)聲器的振動(dòng)系統(tǒng)，受電動(dòng)力的策動(dòng)而發(fā)牛振動(dòng)就是一個(gè)例子，這種振動(dòng)稱爲(wèi)受迫振動(dòng)。§1-2聲學(xué)的基本介紹1-2-1聲音的本質(zhì)人類生存的空間，充滿著各種各樣的聲音。那麼聲音的本質(zhì)是甚麼呢？聲音是怎樣傳送到人的耳朵的呢？從物理學(xué)的觀點(diǎn)來說，聲音是_種波動(dòng)。比如人說話，物體的碰撞，揚(yáng)聲器的振動(dòng)等，都會發(fā)出聲音'這祓“發(fā)也聲音”其實(shí)就是聲源的振動(dòng)使鄰近的空氣產(chǎn)生壓縮或膨脹，鄰近空氣的壓縮或膨脹再推動(dòng)遠(yuǎn)一些的

4、牢氣產(chǎn)牛壓縮或膨脹……如此源源不斷地使牢氣產(chǎn)牛稀疏和稠密的變化，如圖1?2所示，直到人的耳朵，人就感受到聲音的存在了°圖1?2的宏觀移動(dòng))，就是聲波僂播的本質(zhì)?？梢姡@種振動(dòng)能量的驅(qū)(而丕是媒質(zhì)1-2-2聲波波長頻率聲速聲波傳播中二個(gè)相鄰的壓縮或膨脹區(qū)之間的距離稱爲(wèi)波長入，單位米5)；聲波的頻率f即系統(tǒng)在一秒鐘內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)，單位爲(wèi)赫玆(Hz)。人耳並不是對所有頻率的振動(dòng)都能感受到，二般說來丄A耳JS能聽到丄歸越妲互的音頻聲。低於20Hz的聲音叫次聲，扃於20KHz的聲音叫超聲，次聲和超聲人耳都不能聽到。聲音低播的速度如何呢

5、?對理想氣體，C(m/s)—即聲音傳播的速度，簡稱聲速；7—定壓比熱與定容比熱的比値，空氣中7二1.402；Po(Pa)—空氣靜壓力，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下P。二1.013N/m2；p(Kg/m3)一空氣密度，0°C時(shí)，Q二l?293Kg/m'。如此可計(jì)算出，0°C時(shí)聲音在空氣中傳播的速度爲(wèi)331.6米/秒。溫度改變時(shí)，聲音的速度也會發(fā)生改變，通常對空氣媒質(zhì)可按下式計(jì)算:c(t°C)=331.6+0.6tt—溫度這樣可計(jì)算出，常溫下(20°C)時(shí)聲音在空氣中傳播的速度爲(wèi)344米/秒。聲音在不同媒質(zhì)中傳播的速度也是不一樣的。聲速，波長

6、，頻率三者的關(guān)系爲(wèi):c=Af1-2-3聲壓.大氣靜止時(shí)的壓力稱爲(wèi)大氣壓力。當(dāng)有聲波存在時(shí)，使局部空氣產(chǎn)生壓縮或膨脹，就在原大氣壓上又附加了一個(gè)壓力，這個(gè)附加的壓力就稱爲(wèi)聲（音）壓，以P表示。聲壓的大小表示了聲波的強(qiáng)弱。目前國際上採用“帕斯卡"（簡稱“帕”，Pa）。日常?；钪兴龅降穆曇舻囊魤河卸啻竽兀e例說明：正常人耳能聽到最弱的聲音2x10「5Pa普通談話聲2x10-2Pa交響樂演奏聲（相距5~10米處）0.3Pa織布車間2Pa柴油機(jī)/鋼鐵廠20Pa噴氣式飛機(jī)起飛200Pa1-2-4聲音的特征人對聲音的感覺一般表現(xiàn)爲(wèi)三個(gè)

7、特征：即響度丄宣調(diào)和査色。通俗講，響度就是聲音的大小，它一般與振

8、帳（聲強(qiáng)度）有關(guān)，聲壓越大，響度就越大。但是不同頻率的聲音對響度的影響也不一樣，頻率過低或過高，響度都會變小。音調(diào),即聲音的高低，它與聲音的頻率有關(guān)，頻率越高，音調(diào)就越高，聲音聽礫就越尖銳。音色,即聲音的好壞，它與聲音的頻讃成份有關(guān)。人對聲色的判定，與個(gè)人的好惡有關(guān)。1-2-5級和分貝我們經(jīng)常聽到多少多少“分貝（dB廠’，那么“分貝”究竟是怎樣的一個(gè)槪念呢？我們所能聽到的聲音，聲壓的範(fàn)圍是很大的，從剛可聽到的聲壓大小到最I(lǐng)-強(qiáng)的聲壓，可相差1億倍以上。顯然，

9、這么寬的變化範(fàn)圍用線性的標(biāo)度表示很不方便。並且，人耳對聲音的感受也不直接正比於聲壓或聲強(qiáng)的大小，而是近似止比於聲壓或聲強(qiáng)的對數(shù)値?；兑陨蟽蓚€(gè)原因，在聲學(xué)中普遍使用對數(shù)標(biāo)度來量度聲壓或聲強(qiáng)的大小。注意的是對數(shù)的宗量是一個(gè)無量綱的量，即沒有單位，義們把它稱爲(wèi)“級”，用“分貝（dB）”表示。爲(wèi)此，表示聲音的