第一课 电子学和声学基础知识.ppt
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1、电子学和声学基础电子学和声学基础电子学和声学基础电子学和声学基础电电电电 子子子子 学学学学 基基基基 础础础础 知知知知 识识识识欧姆定律欧姆定律 在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比 电功率电功率(针对纯电阻电路成立)(针对非纯电阻电路成立)在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗。电阻与阻抗电阻与阻抗电阻电阻阻抗阻抗(其中a,b为实数)感抗感抗容抗容抗负载的串联与并联负载的串联与并联负载的串联负载的串联负载的并联负载的并联扬声器单元及扬声器单元及扬声器单元及扬声器单元及音箱音
2、箱1 1、连续功率、连续功率PRMS2 2、音乐功率、音乐功率 PM3 3、峰值功率、峰值功率P PPKPKP PPKPK=2P=2PMM=4P=4PRMSRMS功率放大器功率放大器1、连续FTC功率PFTC2、峰值功率PPKPPK=2PFTC声声声声 学学学学 基基基基 础础础础 知知知知 识识识识什么是声音?一、声音的基本性质一、声音的基本性质声源声源声音声音介质介质声场声场声音的产生与传播声音的产生与传播声音是人耳能感知到的弹性介质中的振动,声音由物体振动产生,正在发声的声音是人耳能感知到的弹性介质中的振动,声音由物体振动产生,正在发声的物体叫声源。物体叫声源。传播介质可以是气体,也可以
3、是固体或液体;指能够传播声音的媒质,声音必传播介质可以是气体,也可以是固体或液体;指能够传播声音的媒质,声音必须通过媒质传播,如气体、液体和固体。媒质的性质,包括该媒质的状态、温度、须通过媒质传播,如气体、液体和固体。媒质的性质,包括该媒质的状态、温度、压力等与声波传播速度和方式等有密切关系。如声音在气体中传播以辐射特性为主,压力等与声波传播速度和方式等有密切关系。如声音在气体中传播以辐射特性为主,在固体中传播以传导特性为主,而在液体中传播时以上两种特性均存在。在固体中传播以传导特性为主,而在液体中传播时以上两种特性均存在。声源的振动以声波的形式在介质中传播,传播所涉及的区域称为声场声源的振动
4、以声波的形式在介质中传播,传播所涉及的区域称为声场 声音的客观物理属性声音的客观物理属性声源:自然声源、电声声源声源:自然声源、电声声源介质:空气(温度,湿度,密度的影响)介质:空气(温度,湿度,密度的影响)声场:近场、远场声场:近场、远场 室外声场、室内声场室外声场、室内声场一、声音的基本性质一、声音的基本性质1 1、周期(、周期(T T):单位:):单位:S S2 2、频率(、频率(f f):单位:):单位:HzHz f=1/T f=1/T人耳可以听到的声音频率范围:人耳可以听到的声音频率范围:2020kHz2020kHz次声波:低于次声波:低于20Hz20Hz的声波的声波超声波:高于超声
5、波:高于20kHz20kHz的声波的声波3 3、波长(、波长():单位:):单位:mm4 4、声速(、声速(c c):单位:):单位:m/sm/s常温下(常温下(15 15 o oCC)空气中的声)空气中的声速为速为340m/s340m/s;(21 21 o oCC)时为时为344m/s344m/st t:相对空气温度(:相对空气温度(o oCC)5 5、声速、波长和频率之间的关系:、声速、波长和频率之间的关系:c=n c=n f=f=f(n=1)f(n=1)与媒质密度、弹性、温度有关与媒质密度、弹性、温度有关一个波长波谷波峰m 声波的频率、波长与速度声波的频率、波长与速度 E E0 0=E+
6、E+E=E+E+EE E0 0 :总声能:总声能EE:反射声能:反射声能EE:吸收声能:吸收声能 EE:透射声能:透射声能 声波的透射与吸收声波的透射与吸收1 1、声波的反射,折射、声波的反射,折射条件:尺寸大于波长的光滑的界面条件:尺寸大于波长的光滑的界面当波传播到两种介质的分界面时,当波传播到两种介质的分界面时,一部分反射形成反射波,一部分反射形成反射波,另外一部分进入介质中形成折射波。另外一部分进入介质中形成折射波。声波的反射、折射声波的反射、折射3 3、声波的衍射、声波的衍射2 2、声波的散射、声波的散射 声波的散射与衍射、干涉声波的散射与衍射、干涉4 4、声波的干涉:同相加强,反相抵
7、消、声波的干涉:同相加强,反相抵消 影响声音在空气中传播的因素影响声音在空气中传播的因素声传播的温度效应声传播的湿度效应声传播的空气吸收 温度对声波的影响温度对声波的影响声波从声速高的地方向声速低的地方折射声能在整个频率范围内的分布:频谱与包络声能在整个频率范围内的分布:频谱与包络 声音的频谱声音的频谱钢琴的频谱由上图可以看出低频的能量密度较大,中高频能量密度较小由上图可以看出低频的能量密度较大,中高频能量密度较小f fmm:中心频率;中心频率;f f2 2 :频带的上限频率;频带的上限频率;f f1 1 :频带的下限频率频带的下限频率 n=1,n=1,一倍频程;一倍频程;n=1/3,1/3
8、n=1/3,1/3 倍频程倍频程 以恒定百分比增量为频率间隔以恒定百分比增量为频率间隔f fmm=1000=10001010k k/10/10(k k=0=0,1 1,2 2,3 3)f f2 2/f f1 1=2=2n n 倍频程倍频程中心频率中心频率fm下限频率下限频率f1上限频率上限频率f2634489125891772501773545003547081000708141620001416283240002832566480005664113281 1倍频程的中心频率和截止频率倍频程的中心频率和截止频率1/31/3倍频程的中心频率和截止频率倍频程的中心频率和截止频率中心频率中心频率fm
9、下限频率下限频率f1上限频率上限频率f2中心频率中心频率fm下限频率下限频率f1上限频率上限频率f26356718007088928071891000891112210089112125011221413125112141160014121779160141178200017782240200178224250022382820250224282315028173550315282355400035474469400355447500044655626500447563630056217082630562708800070778916指向性指向性频率越高指向性越强频率越高指向性越强 例如人在讲
10、话时,正面声音最大,背面声音最小。例如人在讲话时,正面声音最大,背面声音最小。与波长相比,声源尺度越大,其指向性越强。与波长相比,声源尺度越大,其指向性越强。声源的指向性声源的指向性1 1、音强(响度):声音的强弱、音强(响度):声音的强弱2 2、音调(音高)、音调(音高):与频率和强度有关:与频率和强度有关3 3、音色:与谐波成分有关、音色:与谐波成分有关 声音的三要素声音的三要素其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音,故又称为声音位三个物理量的任何复杂的声音,故又称为声音“三要素三要素
11、”;人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。在人耳的声域范围内,声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、在人耳的声域范围内,声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。1 1、声功率、声功率2 2、声强、声强3 3、声压、声压平方反比平方反比 声功率、声强、声压声功率、声强、声压二、声音的计量二、声音的计量 声级声级1 1、声功率级、声功率级2 2、声强级、声强级3 3、声压级、声压级闻阈声强闻阈声强 1010-12-12 W/mW/m2 2,相应的声压,相应的声压
12、2 21010-5-5 PaPa1000Hz1000Hz痛阈声强痛阈声强 1 W/m1 W/m2 2,相应的声压,相应的声压 20 Pa20 PaWW0 0:1010-12-12 WWI I0 0:1010-12-12 W/mW/m2 2p p0 0:2 21010-5-5 PaPa常见的绝对电平表示方法:常见的绝对电平表示方法:dBw dBw 取取1W1W作基准值的绝对功率电平作基准值的绝对功率电平 dBV dBV 取取1V1V作基准值的绝对电压电平作基准值的绝对电压电平 dBu dBu取取0.775V0.775V作基准值的绝对电压电平作基准值的绝对电压电平0dB120dB 实验表明,人们对
13、声音强弱的实验表明,人们对声音强弱的感觉并不直接同声压或声强成比例。感觉并不直接同声压或声强成比例。例如,当声强增加至例如,当声强增加至2 2倍时,我们倍时,我们只觉得声音加强了只觉得声音加强了0.30.3倍;当声强分倍;当声强分别增至别增至1010倍、倍、100100倍、倍、10001000倍时,倍时,我们的感觉是声音增强了我们的感觉是声音增强了1 1倍、倍、2 2倍、倍、3 3倍这种关系恰好同数学中的对数倍这种关系恰好同数学中的对数关系相符。关系相符。为了方便,声学中用声强的对为了方便,声学中用声强的对数量(叫做声强级)来表示声音的数量(叫做声强级)来表示声音的大小。对数的底取大小。对数的
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