现代音响技术课件.ppt

第1章音响技术基础1.1声学基础迫使其周围的空气质点往复移动，使空气中产生附加的交变压力，这一压力波称为声波。产生声波的物体称为声源。传播声波的物体称为媒质。声波所波及的空间范围称为声场。
扬声器发声时，会引起周围空气的振动而产生声波，其传播方向与空气质点振动方向相同。因此，可以说声波是一种纵波。
声音是声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受。所以我们说，声音是由声源振动、声波传播和听觉感受这三个环节所形成的。
2.声速、波长和频率
声波可以在空气、液体及固体等媒质中传播，但不能在真空中传播。
声波在媒质中每秒钟传播的距离称为声速，用符号c表示，单位为m/s。声速与媒质的密度、弹性等因素有关，而与声波的频率、强度无关。当温度改变时，由于媒质特性的变化，声速也发生变化。
在温度为15℃时，声波在空气、水和钢中的声速分别为340m/s、1450m/s和5100m/s。温度升高时，声速略有增加。
声波在一个周期T内传播的距离称为波长，用符号λ表示，单位为m。声波在每秒钟周期性振动的次数称为频率，用符号f表示，单位为Hz，周期T和频率f互为倒数。
声速、波长和频率之间的关系为
1.1.2声音的特性参数
研究声音的目的是为了研究音响技术，研究音响技术是为了满足人们的听觉要求。而听觉不但取决于声音的特性，而且也与人的心理因素有关。由于每个人诸方面的差异，对声音这一客观现象的判断和感觉也有所不同，如对听觉的频率范围、对不同频率的感受程度以及对响度的反应等均有差异。所以，对声音进行定性分析是复杂的，而对声音进行精确的定量分析更是相当困难的。因此，我们有必要讨论与音响技术有关的声学参量。1.频率与倍频程
频率的概念在前面已做了论述，这里不再赘述。频率与声音的对应关系是：频率低，相应的音调就低，声音就越低沉；频率高，相应的音调就高，声音就越尖锐。人耳可以听到的声音，即可闻声的频率范围通常是20Hz~20kHz，其频率称为声频或音频。频率低于20Hz的叫次声，高于20kHz的叫超声，次声和超声都是人耳听不到的，但有的动物却可以听到，这两种声频通常对人体有害。
倍频程是用来比较两个声频大小的，两个不同频率的声音作比较时，起决定意义的是两个频率的比值，而不是它们的差值。
倍频程定义为两个声音的频率或音调之比的对数(以2为底)，其公式为
式中，f1为基准频率；f2为欲求其倍频程数的信号频率；n为倍频程数。n可正可负，也可以是分数或整数。例如，n=1、1/3，则分别称为“倍频程”和1/3倍频程”。在音乐中，5·与5之间或者5与5·之间，频率正好相差一倍，我们称这两个频率间相差1个倍频程即“八度音程”；而5·与5·之间频率相差两个倍频程。
两个频率相差1个倍频程，意味着其频率之比为21(即两倍的关系)；两个频率相差2个倍频程，意味着其频率之比为22(即四倍的关系)……依次类推，相差n个倍频程，意味着两个频率之比为2n。按倍频程数均匀划分频率区间，相当于对频率按对数关系加以标度。
2.声阻抗与特性阻抗
媒质在波振面某个面积上的声阻抗是这个面积上的声压与通过这个面积的体积速度的复数比值。其单位是声欧，它的倒数称为声导纳。声阻抗的实部称为声阻，虚部称为声抗。
媒质中某点的声压和质点速度的复数比值称为声阻抗率，其单位是Pa·s/m，它的实部是声阻率，虚部是声抗率。声场中声阻抗Za定义为表面上的平均有效声压p与经过有效体积速度U之比，即
在理想介质中，声阻抗也具有损耗的意思，不过它代表的不是把电量转化成热量，而是把能量从一处向另一处的转移，即传播损耗。
平面波在传播过程中的声抗率可用下式计算
平面自由行波在媒质中某点的有效声压与通过该点的有效质点速度的比值称为特性阻抗。
媒质的特性阻抗等于媒质密度与声速的乘积。
平面声波的声阻抗率，在数值上恰好等于介质的特性阻抗，即平面波阻抗处处与介质的特性阻抗相匹配。
3.声压与声压级
声波的强度可用声压、声压级来定量描述。
大气静止时存在着一个压力，称为大气压强，简称气压。当有声波存在时，局部空间产生压缩或膨胀，在压缩的地方压力增加，在膨胀的地方压力减小。于是就在原来的静态气压上附加了一个压力的起伏变化。这个由声波引起的交变压强称为声压。
声压的大小表示声波的强弱。声场中某一瞬时的声压值，称为瞬时声压。在一定时间内最大的瞬时声压值称为峰值声压，声压随时间的变化是按谐振规律变化的。峰值声压也就是声压的幅值。在一定时间间隔内，瞬时声压对时间取均方根值，称为有效声压。声压的国际单位是Pa,1Pa=1N/m2，1个大气压为105Pa。声压与大气压相比是极其微弱的，有时也用μbar作单位，1μbar=0.1Pa=0.1N/m2。正常人能听到的最弱声音约为2×10-5Pa，称其为基准声压，用符号Pr表示。
声振动的能量范围很大，从最弱