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文檔簡介
1、與聽力學有關的聲學知識,解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉科研究所李 興 啟,聽力學是一門邊緣學科,所謂邊緣科學,即是說是由許多門學科互相滲透的一門學科,比方說要研究聽力學的問題,首先涉及到的是聽覺系統(tǒng)的組織結構的問題(即組織學),如眾所周知的行波學說(感音學說)就與耳蝸的結構(從底→頂)分不開,耳蝸的結構是這學說的重要論據(jù),其次是生理學,即聽覺生理(包括中耳的傳音機理、內耳的感音機理及生物電信息的傳遞機理及中樞的綜合分析等生理過程,而實際上
2、這些研究都與聲學分不開,所以是生理聲學的研究,例如:中耳傳音中有聲導抗的研究問題,內耳的感音機制涉及聲學的頻率特性,能量轉換等問題,包括ERA,更是集中的反映。生理聲學作為聲學領域一個重要分支(研究聽覺的科學),第三是心理聲學,如:主觀的純音測聽,閾上功能測試(SISI試驗、ABLB試驗),言語測聽(言語識別率),都涉及到心理學的問題,(心理物理學的分支),即所謂的響度,音調等感覺都是人們對各種聲學特性的主觀感覺,電聲學(即指電子聲學儀
3、器的研究),聽力計、導抗計、ERA等都有電子學和聲學的問題,即通過電子學技術手段,產(chǎn)生各種不同聲學特性的聲波,如傳聲器、揚聲器、耳機,還有語言聲學、音樂聲學,當然需要基本的一些電子學知識但,聽力學(組織學、生理聲學、心理聲學、電聲學、臨床診斷學問題)都有聲學問題所以只要掌握基本的一些聲學知識,就不難入門,實際上英文Acoustic一詞緣于希臘字母,本意就有聲學的和聽覺的兩重意思,我們在講到聲音的概念時就必然聯(lián)系到聽,而講聽時,也必須
4、有聲的問題??梢韵胂瘢阂粋€聾子(全聾)無聽力,怎么會感到有聲呢,反之,在真空中無聲波傳播,聽力再好,您會聽到什么聲呢?所以在權威的聲學書中,都要講一些聽力學問題,而在講聽力學書里,也必然論述到一些聲學基本概念,聲 學 定 義,研究聲波的發(fā)生、傳播、接收和效應的科學物理聲學:用波動觀點,研究聲學問題的科學,振蕩、振動,一個物理量在觀察時間內不停地經(jīng)過最大值和最小值而變化總稱為振蕩振動是指物理量代表一個機械系統(tǒng)運動參量時的振蕩(而
5、振蕩是一般術語,振動只用于機械系統(tǒng),包括聲學系統(tǒng)),要點聲音是一種振動(擾動源引起周圍質點在平衡位置上的振動),空氣中80%氮氣,還有水蒸汽,氫,氧……波動形式——聲音(波),即振動在介質內的傳播,形成聲波(“麥浪”之例),聲波定義:某一擾動源擾動時使周圍媒質質點產(chǎn)生振動,并向四周傳播的過程,即形成聲波,質 點 速 度,媒質中甚小于波長而甚大于分子尺度的質點,因形成聲波時,而引起的相對于整個媒質的振動速度一般使用時,質點速度是指有
6、效質點速度(即均方根值)的簡稱,其次還有瞬時質點速度、平均質點速度、最大質點速度、峰值質點速度,使用時必須說明,橫波媒質中質點都垂直于傳播方向而運動的波縱波媒質中質點沿傳播方向運動的波平面波波陣面為與傳播方向垂直的平行平面的波球面波波陣面為同心球面的波,在空氣中傳播的聲波為球面波,次聲 —— 可聞聲 —— 超聲10-4-20Hz 20- 20kHz ≥20kHz-0.
7、5京赫(109)可聞聲的最小聲質點振動位移:1A=10-9厘米聲壓:0.0002達因/cm2即20 μPa特超聲:0.5京赫(109)-1012垓赫頻率再高就成為分子的熱運動,聲波的傳播特性(基本現(xiàn)象),外耳道長 2.5 cm,對波長為其4倍(10cm)的3440Hz產(chǎn)生共振,增益10dB聲波——是一種壓力波(因為,既然是質點在運動,根據(jù)力學原理,在傳播過程中做了功,即具有一定的能量,或者叫具有一定的壓力)聲波的傳遞過
8、程實際上是壓力波的傳遞過程,(如:打槍、放炮、二梯腳、敲鑼打鼓等……可以把人的鼓膜震破……),既然聲是一種波動(介質里的傳播過程),那么和電磁波一樣具有如下的參數(shù):頻率次數(shù)/秒(f)周期T=1/f (ms)聲速空氣340 m/s水1450 m/s海水1531 m/s象牙(乳突)3013 m/s波長?=c/f (c—聲速)相位 實際上是時
9、相,相位差,即時間差基頻 振動系統(tǒng)中的最低固有頻率,聲波的干涉與衍射,干涉:幾個振動的迭加將產(chǎn)生干涉,由于干涉現(xiàn)象,聲場中可產(chǎn)生駐波或定波(頻率相同或相近的聲波相加時所得的現(xiàn)象)衍射:聲波繞過障礙物而使傳播方向改變的現(xiàn)象,波長對障礙物大小的比值越大,衍射也越大,如果障礙物的尺寸遠大于波長,雖然還有衍射,但在障礙物背后的邊緣附近將形成一個沒有聲波的區(qū)域(聲影區(qū)),聲波的反射和折射,當聲波自一種媒質入射到另一種媒質時,若它們的
10、特性阻抗不同,就產(chǎn)生反射和折射反射:波陣面由兩種媒質之間的表面返回的過程,向表面的入射角等于反射角反射定街:入射角等于反射角 即?1=?1’,折射:因媒質中聲速的空間變化而引起的聲傳播方向改變的過程折射定律:入射角的正弦和折射角的正弦的比值等于兩媒質中聲速的比值,反射波的聲強:由反射系數(shù)大小決定 I1=反射波聲強 I0=入射波聲強
11、 聲反射系數(shù),折射波聲強:由折射系數(shù)大小決定 I2=折射波聲強 I0=入射波聲強 聲折射系數(shù),全反射和鏡反射全反射:聲波完全不傳到第二媒質而由分界處全部反射的現(xiàn)象(當入射角大于臨界角?k時,即發(fā)生全反射)鏡反射:如果分開兩種媒質的邊界具有無限平面的形狀,這種邊界的反射稱為鏡反射,聲波的散射由剛體障礙物所產(chǎn)生的散射密度與彈性不同的障礙物所產(chǎn)生的散射,
12、即聲朝許多方向的不規(guī)則反射、折射或衍射,透射內耳淋巴液聲阻抗:121000~1580000聲歐空氣阻抗:42聲歐后者傳入前者: 透入率 T=[4r/(r+1)2]4r=15520 (r+1)2?16×106 r=(R2/R1)=(161000/42)=3880 T=0.1%=1/1000 按聲能折算,約損失30dB,頻譜:把時間函數(shù)的幅值和相位分量表示為頻率的函
13、數(shù)的分布圖形譜級:1Hz帶寬中的平均聲壓級,基準量為:0dB=20μPa/ Hz聲發(fā)射:材料內部迅速釋放能量所產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波,頻譜:任何復雜的聲音都是由若干強度不同的頻率成分的特定的相位關系復合組成譜→借用于光譜(紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫)在中國很早就應用了譜的概念→(例家譜:孔子的家譜),所謂聲頻譜指聲音強度按不同的頻率分布的情況純音:指具有單一頻率的聲音500Hz1000Hz,,,,dB,1k
14、,f(Hz),關 于 噪 聲,環(huán)境噪聲:在某一環(huán)境下,由多個不同位置的聲源產(chǎn)生的總的噪聲背景噪聲:在發(fā)生、檢查、測量或記錄信號的系統(tǒng)中與信號存在與否無關的一切干擾 噪聲:紊亂、斷續(xù)或統(tǒng)計上隨機的振蕩不需要的聲音,可引伸為在一定頻段中任何不需要的干擾,如電波干擾,(包括“聲噪聲”、“電噪聲”),白噪聲:聲頻范圍(20-20kHz)各頻率能量均勻連續(xù)分布的聲音,,,,,,,20Hz,,20kHz,dB,f,粉紅噪聲:用正比頻率的頻帶
15、寬度測量時,頻譜連續(xù)且均勻的噪聲,若采用等帶寬的濾波通帶,以對數(shù)分布的頻率刻度為橫座標,這時粉紅噪聲的頻譜分布為每倍頻程下降3 dB的斜線(低頻成分較多,類似于光學中的粉紅色,故名),窄帶噪聲:白噪聲通過帶通濾波器產(chǎn)生臨界頻帶:當噪聲掩蔽純音時,在以純音頻率為中心的一定頻帶寬度內的噪聲總功率起作用,這個帶寬稱臨界頻帶或:寬帶連續(xù)譜噪聲一部分的頻帶寬度,頻帶中總聲功率等于寬頻帶噪聲中剛能聽到的,頻率為該頻帶中心頻率的純音功率,,,,,
16、0.5kHz,,1kHz,dB,f,,,,,,既然聲波具有頻率特性 可根據(jù)需要進行濾波→濾波器(即可根據(jù)需要讓某一頻率聲音通過,而相位鄰近:上、下頻率的聲音都濾掉),濾波器有倍頻程、1/2倍頻程、1/3倍頻程濾波器等倍頻程:上限的截止頻率等于下限截止頻率的兩倍,如:500Hz、1000Hz、2000Hz1/2倍頻程:上限截止頻率等于下限截止頻率的 21/2=1.4142,例:705-500=705/500=1.41倍
17、1/3倍頻程:上、下限截止頻率的比數(shù)是 21/3=1.26,例:31.5Hz之比25Hz為1.26倍,聲波的強度計量,聲強(度)聲強:指在單位時間內,聲波通過與其前進方向相垂直的單位面積上聲能,單位:爾格/秒·厘米2或瓦/米2,超聲波:毫瓦/厘米2對球面波:I0=P2/ρ0Cρ:氣體的密度即在0℃和1大氣壓時氣體的密度 P:聲壓 C:聲速,聲強級:為什么要用聲強級呢? A. 人能感
18、覺到的最小聲波壓力是20微巴 痛覺到的最大聲波壓力是20巴 二者之比是106,即1克/1噸之比 如果用能量來表示,相差之比為1012(億萬倍) 這對于電聲儀器是很難設計出這樣大范圍的刻度 B. 人耳主觀響度感覺 當壓力每改變10倍時,人感覺響度變化是大致相等的(大約變化1倍)所以,取對數(shù):IL=lg(I
19、/Io)貝爾,Bel的經(jīng)歷,電話發(fā)明家22歲發(fā)明電話,小時候不是門門5分的學生 dB=deciBel IL=10lg(I/I0) 強調:相對概念,如山高:高度,相對于海拔,海拔1000米 級——對數(shù)概念(一個量與同類基準量之比的對數(shù))聲壓級:因為,聲能量是由于聲波的壓力作用的 I=P2/?c
20、 SPL=10lg(P2/P02) [10lg(P2/ ?c)/(?c/ P02)] =20lg(P/P0),聲壓:有聲波時,媒質中的壓力超過靜壓力的值。一般使用時,聲壓是有效聲壓的簡稱(一段時間內的均方根值),其它:瞬時聲壓,平均聲壓,最大聲壓,峰-峰值聲壓)聲(波):彈性媒質中傳播的壓力、應力、質點位移,質點速度等的變化或幾種變化的綜合,參考聲壓:0.0002達因/
21、cm2 或20μP 0.0002微巴/cm2 (因為,1帕=106微帕) 2×10-5帕 (2×10-5牛頓/米2),同一點接受幾個聲源的聲波時,總聲壓級應是多少?若:P1=P2=P3時,每一個聲源的聲壓級為120dB,因為 dB是對數(shù),所以不能簡單相加——數(shù)學原則而I和P可算術相加,因此:
22、L1=10lg(NI1/I0)=10lg(I1/I0)+10lgN Lp=20lg(P/P0)+10lgN=120+10lg2 (如果N=2) =120+3=1236dB SPL=sound pressure level,多個聲源總聲壓級的計算方法,白噪聲的掩蔽效果與窄帶噪聲掩蔽效果如:80dB(白)帶寬
23、6000Hz窄帶80dB帶寬200Hz 20lg(P/P0)=每周(Hz)的能量因為:80dB(SPL)=20lg(P/P0)+10lg×帶寬寬度所以:白噪聲每Hz的能量為:80-10lg6000=80-37.8=42.2dB(SPL)窄帶噪聲每Hz的能量為: 80-10lg200=80-23=57dB(SPL)因此,窄帶噪聲的掩蔽效果比白噪聲好。,
24、各種 dB的表示,SPL (sound pressure level)—聲壓級SL(sensantive level)—感覺級,即聽閾上dB數(shù)HL (Hearing level)—聽力級(與HTL相當)標準聽力級nHL(HTL) (normal Hearing level)—正常聽力級聲學零級聽力零級nRL (normal response level)—正常反應級peSPL (peak equivalent SPL)—
25、(峰值等效聲壓級),聲音的物理量與聽覺主觀屬性的關系,響度:聽覺判斷聲音的強弱屬性,根據(jù)它可以把聲音排成由輕到響的序列(單位:宋),與聲壓、頻率、波形有關,主要與聲壓有關。等響線:典型聽者認為響度相同的純音的聲壓級與頻率關系的曲線。響度級:等于根據(jù)人耳判斷為等響的1000Hz純音(從聽者正面?zhèn)鱽淼模?0μPa的聲壓級分貝數(shù),單位:方,響度級(單位:方)為什么要用響度級A. 聲壓和聲壓級是純粹的物理量,然而人耳來“度量”時,聲音
26、:強弱如何?B. 人耳感覺的強度不僅依懶于聲壓,而且決定于它的頻率 如:人耳對100Hz和1000Hz的純音,在同一聲壓0.02微巴時,判斷起來不是等響的,只有當100Hz的聲壓達0.25微巴時,和1000Hz的0.02微巴才等響,也就是說人耳對1000Hz的聲音比對100Hz敏感,那么對每個不同頻率的聲音,其等響的強度是多少,可得出一系列等響曲線,等響曲線定義;在等響條件下,聲的頻率和聲壓級之間關系曲線,條件
27、正常聽覺受試者(18~25歲)雙耳測聽連續(xù)純音,面對聲源自由聲場條件(即無聲反射),音調:聽覺判斷聲音高低的屬性,根據(jù)它可以把聲音排成由低到高的序列。音調高低主要決定于聲音的頻率,也與聲壓及波形有關一個聲音的音調可與另一聲壓級是指定值的純音比較,如二者音調在一般正常人耳判斷相同,純音的頻率即可用來描述這聲音的音調,沖擊:機械系統(tǒng)中的一種瞬態(tài)運動,隨之具有力、位移、速度、或加速度的非周期性突然變化沖擊脈
28、沖:加速度在一短時間內由一恒值升起和衰變的重大擾動,沖擊脈沖一般是把加速度作為時間的函數(shù)沖擊波:大振幅的聲波→形成鋸齒波→波陣面就成為間斷面→任何間斷面都稱為沖擊波沖擊在媒質中的傳播,其特點是經(jīng)過沖擊而有顯著的空氣壓力、密度和溫度的突然變化,爆炸波:爆炸物引爆后→在一定體積內突然產(chǎn)生大量高壓熾熱氣體成為火球→以超聲速膨脹一直到球內壓力相當小于環(huán)境壓力為止→收縮→由于慣性和彈性→第二次、三次的膨脹、收縮振蕩的火球→聲源→向周圍輻射爆
29、炸波→爆炸后的沖擊波,雷擊的超高頻聲波↓可炸碎腎結石 一位日本人患嚴重的尿路結石,一天突然遇到雷擊(炸雷把腎結石給炸碎了,從尿道排出) 日本專家從中受到啟發(fā),發(fā)明一種變頻的“碎石機”,大氣中的聲衰減,球面波的發(fā)散引起的聲衰減聲波的反射、衍射和散射大氣環(huán)境條件:大氣中的聲吸收雨、雪、霧的影響(小于0.5 dB/100m)風和溫度梯度草地、灌木林、樹木等地面效應(1000Hz時,衰減23dB/
30、100m),噪聲源的測量,基本測量系統(tǒng)傳聲器→放大器→濾波器→放大器→輸出→整流器→數(shù)字式表頭,傳聲器:將聲信號轉換為相應的電信號的電聲換能器,根據(jù)換能原理及元件可分為:炭粒式、電容(靜電)、駐極體、電磁、電動(動圈)、鋁帶、熱線、壓電(晶體、陶瓷),磁致伸縮、電子、半導體等傳聲器,振電壓:能把振動能轉換為電能的換能器,所產(chǎn)生的電壓,耳蝸因聲音刺激而產(chǎn)生的電壓稱為耳蝸振電壓CM:耳蝸微音器效應,聲級計(噪聲計):予先進行過校準的包
31、括:傳聲器、放大器、衰減器,適當計權網(wǎng)絡和具有規(guī)定動態(tài)特性的指示儀表的儀器,用以測量噪聲的聲級,計權:A、B、C計權特性分別是40,70,100方等響曲線的反曲線,計權特性用讀數(shù)后的字樣表示,如dB(A) 等,用于飛機噪聲測量可用D計權,其特性是40PN dB等干擾曲線的反曲線。B、C已少用,“計權”網(wǎng)絡(Weight)——權衡,為什么要用“計權”——測量聲學的儀器從上述等響曲線看,人耳對1kHz-4kHz敏感,對低頻-高頻聲較差。越
32、靈敏,意味著越易損害,如1kHz的120dB對人耳有疼的感覺,但對20Hz的120dB,聽到聲就不大,所以在日常生活中低頻成分的聲對人的影響不大,如果不“計權”,所得的dB數(shù),不能真正反映對人的影響,所以,測量儀,根據(jù)等響曲線用一系列濾波器和衰減器組成(如果用普通聲級計測的聲壓級,往往主要是低頻的最強成分所決定的,如A計權,B、C曲線用模擬聽覺生理主觀特性不明顯,故目前已趨于廢棄,D、E分別用于飛機噪聲測量,而對工業(yè)噪聲領域則主要采用A
33、計權,用了“A計權”就能在一定程度消除聲學中常常作用甚小的低頻成分的影響,即將低頻成分的聲音壓低(設計的儀器對此不敏感)壓低多少呢?則該據(jù)等響曲線而定,實際上就是根據(jù)等效曲線把各種頻率的實際聲壓級“拉平”(即拉到一個尺度上來)——權衡一下,為什么測隔聲室的本底噪聲用“A”呢?,就是此道理,聲學儀器(與聽力學有關),換能器插入式耳機:可以把部分裝在外耳道內的小型耳機,也可稱耳塞機氣導耳機(如TDH-39):把電振蕩轉換成聲波,可與人
34、耳密切地作聲耦合的電聲換能器骨導耳機:把電振蕩轉換成機械振動的換能器,密切耦合到人的乳頭部,揚聲器:把電能轉換成為聲能并在空氣中輻射到遠處的電聲換能器由于換能原理及元件不同可分為:電動式(紙盒)、永磁、恒磁、勵磁、感應、電磁(舌簧工)、靜電、壓電(晶體、陶瓷)、電動氣流、離子等揚聲器傳聲器:將聲信號轉移為相應的電信號的電聲換能器(類型基本同上)指向性傳聲器:響應隨入射聲波方向變化的傳聲器,用于聽力計校準的聲學測量儀器仿真耳:校
35、準耳機和聽力計的設備,它使耳機受到的聲阻抗接近人耳的平均聲阻抗仿真口:裝在特制板上的揚聲器,障板的設計使其指向性和輻射圖案與平均人口的指向性和輻射圖案相似。仿真乳突:模擬平均人的乳突部的力阻抗的設備,用來校準加到乳突上的骨傳導接收器濾波器:把信號中各分量按頻率加以分離的設備,濾波器使一個或幾個頻帶中的信號分量通過時基本上不受衰減,對其它頻帶中的分量加以衰減按其特性分為:低通、高通、帶通、帶阻等類型,耦合腔:形狀和體積已規(guī)定的空腔
36、(如2cc, 3cc),用以校準耳機或傳聲器聲分析儀:包括濾波器系統(tǒng)和用以讀出通過濾波器系統(tǒng)的相對信號能量的指示儀表設備,用以求得所加信號的能量對頻率的分布(分析速度較一般大為加快的系統(tǒng)稱為實時分析儀),聲級計(略)聲級記錄儀:自動記錄聲級變化的儀器聽力計:測量聽力損失或聽閾的設備,為什么要用標準聽力零級,怎樣來衡量和表達聲音的強弱,是聽力學科中首先需要解決的問題,正如象重量、長度、高度的表示一樣,聲音的強弱,大小也涉及到如何計量
37、和用什么單位來計量的問題,是用市斤、kg或是用噸來表示呢?既然是一個計量問題就涉及到一個標準問題,如時間:是格陵威治天文臺的標準,在電視臺是北京時間×點×分,醫(yī)生、聽力工作者和聽力計的制造者,迫切需要一個公認的國際標準(如山東和北京如何比較聽力曲線,國外-國內比較,配助聽器查三條曲線,拿到國外去配(根據(jù)ISO))有了標準就可以統(tǒng)一衡量,互相比較,——使全世界聽力測定結果表達統(tǒng)一和一致性,所以重點介紹零級(0
38、和級兩個概念)聽力(主觀感覺為前提) 標準(正常人的主觀感覺為標準),聽力零級的概念和定義簡單地說:聽力零級就是聽力表上的0dB的等效聲壓級數(shù)值(參考壓:2×10-5帕,20μPa)條件:用耳機測量;單耳聽覺;隔聲室內進行定義:等效聽閾聲壓級;標準等效聽閾聲壓級,聽力零級標準:加上兩個條件(不同耳機、不同仿真耳、民族、實驗室不同)零級→相當于的聲壓級(即等效聲壓級),聽力計零級校準,環(huán)境要求:隔聲;
39、溫差影響不超過2dB(溫度30℃時);濕度 30~90%,不應超過2dB;電源電壓要穩(wěn)定(即穩(wěn)壓),檢測校準程序常規(guī)檢查:外觀,各種開關,功能是否好壞頻率檢測:頻率計(或用示波器),精度:±3%耳機校準:真耳法:(生理校準法),以10名以上18~25歲聽力正常青年人,按規(guī)定的方法測示聽閾,各個頻率的平均聽閾即為0 dB(HL)仿真耳法,插入式耳機校準:用2 ml耦合腔(IEC 126)或堵耳模擬器(IEC 711)
40、高頻耳機校準:將耳機扣在IEC 318仿真耳上,TDH-39系列耳機的基準等效閾聲壓級(0.5 dB近值取取數(shù)) 基準等效聽閾聲壓級(基準聲壓為:20μPa頻率(Hz)IEC 303IEC 318125 45.0 45.0250 25.0 27.0500 11.5 13.51000 7.0 7
41、.51500 6.5 7.52000 9.0 9.03000 10.0 11.54000 9.5 12.06000 15.5 16.08000 13.0 15.5,,,,,聽力學中常用的刺激聲,純音(pure tone):單音(單頻率聲)短純音(tone burst):比純
42、音短的聲(包括上升、下降和平臺三部分時間)短聲(click):由一電脈沖(方波或正弦波)沖擊耳機產(chǎn)生的聲,為一寬頻帶噪聲,能量主要集中在3-4kHz濾波短聲(filtered click):短聲通過1/3倍頻程濾波器后出來的準正弦波,其主要頻率決定于帶通濾波的中心頻率短音(tone pip):用計算機調控的與濾波短聲相似的一組6~7個準正弦波,上組A、B:濾過短聲及短音,左為聲學波形,右為頻譜,B的頻率及A的帶通中心頻率均為2kH
43、z。C: 短純音,左為波形示意,f為 500 Hz,上升下降時間為 10ms。下組:短純音的頻譜。左:自上而下信號時程依次為20、50、100、200、400 ms及持續(xù)純音,上升下降時間均為10ms;右:自上而下上升下降時間依次為0、2.5、10、20、50ms。信號時程均為100 ms。聲級標度均為40 dB。,圖 調幅純音與調頻純音的頻譜A: 調幅純音,fa 8kHz; fam 273 Hz,調幅深度為-66.7%,箭頭示
44、fam位置。B:調頻純音,f0 8kHz,ffm 273 Hz,調頻深度5%。經(jīng)Z00m擴展。C: 調頻純音, f0 8kHz,ffm 10 Hz,調頻深度1%。經(jīng)Z00m擴展。D: 矩形波調頻純音,f0 1kHz,調頻深度10Hz,經(jīng)Zoom擴展;左側小圖為未經(jīng)Zoom擴展的頻譜包絡,峰位置為1kHz。聲級標度均為20dB。,ABCD,上組B-E:用50μs寬矩形波沖擊TDH 49型耳機、4219型仿真口、普通揚聲器、普通
45、耳機所產(chǎn)生短聲的頻譜。A:同B,但相位相反;F-H: 同E,但矩形波依次,增至100、200、1000μs,短聲的波形示于兩旁,其中E-H的放大比依次為2.4:1.4: 1:1。聲級標準40dB。時間標度2 ms。中組:重復短聲(500次/秒)及其頻譜:M:TDH49型耳機。N:普通耳機:聲級標準同上。下組:單周正弦波短聲。F自上而下依次為0.5、2、8kHz;左頻譜。右電信號(虛線)及聲學波形。聲級標度同上。,聲音的調頻、調幅、調相
46、因為頻率、強度和相位是聲音最基本的參數(shù),用f辨別閾(△f)、強度辨別閾(△I)和相位辯別閾(△?)可較全面地反映聽覺的基本辨別功能,音 樂 聲 學,音品、音色:聽覺區(qū)別具有同樣的響度和音調的兩個聲音所以不同的屬性(主要由刺激譜決定,也和波形,聲壓、頻率及聲音的時間特性有關)音質:建筑聲學中,指房間傳聲的質量,決定于混響、聲場分布和噪聲級在語言的評價中,則決定于語音清晰度在音樂中,則靠音樂的欣賞價值來決定音調:聽覺判斷聲音高低的
47、屬性,可排成由低→高的順序,主要決定于頻率,也與聲壓和波形有關,有關建筑聲學(隔聲室)一些基本概念,回聲:其大小和時差,都大到足以和直達聲區(qū)別開的反射聲,或由于其它原因返回的聲混響聲源停止后,聲音由于多次反射或散射而延續(xù)的現(xiàn)象聲源停止后,由于多次反射或散射而延續(xù)的聲音混響時間:聲音已達到穩(wěn)定狀態(tài)后停止聲源,平均聲能密度自源始值衰變至其百萬分之一(60dB)所需要的時間,混響室:混響時間長,設計得使聲場盡量擴散的房間自由聲場:均
48、勻而各向同性的媒質中,邊界影響可不計時的聲場(即離聲源距離變化一倍,聲衰6dB)擴散聲場:(彌散聲場),聲場內各點聲強相同,隔聲量:墻或間壁一面的入射聲與另一面的透射聲能相差的分貝數(shù),隔聲量等于隔聲系數(shù)的常用對數(shù)乘以-10隔聲系數(shù):經(jīng)過墻或間壁的透射聲能與和入射聲能之比,隔聲系數(shù)是聲音入射角的函數(shù)固體聲:建筑中經(jīng)過固體(建筑建構)傳播而來的機械振動引起的噪聲,聲反饋:由于擴聲系統(tǒng)揚聲器輸出能量的一部分反饋到傳聲器而引起的嘯叫聲或衰
49、變聲聲反射系數(shù):自表面反射到入射方面的聲能強度與入射聲能強度之比條件:(1) 表面應為無限表面的一部分,邊緣效應另計;(2) 各種入射角的概率應相同,吸聲材料:由于它的多孔性、薄膜作用或共振作用,而對入射聲能具有吸收作用的材料吸聲系數(shù):入射聲能被表面或媒質吸收的百分數(shù),表3-23 各種構件的隔聲量平均 不同中心頻率的隔聲量(dB)構件名稱隔聲量(dB) 125
50、 250 500 1000 2000 4000兩面嵌0.77mm厚鐵45.3 37.2 37.2 39.6 47.9 53.5 59.7皮的10mm木板墻24cm空斗隔墻45.5 39.9
51、 39.9 41.6 46.5 50.7 54.512cm磚墻44.3 34.4 39.3 43.2 49.1 51.2 49.514cm振動磚墻35.7 21.2 32.0 35.0
52、 39.9 41.5 44.810cm煤屑混凝土墻33.7 25.0 27.6 33.8 37.0 38.8 40.2雙層玻璃窗44.3 30.0 36.0 45.0 56.0 55.0
53、 44.05mm蜂窩板24.3 15.0 18.0 22.0 26.0 30.0 35.01mm鋁板29.0 14.0 21.0 26.5 27.0 40.5 45.025mm木板34.7 22
54、.0 28.0 31.0 42.0 42.5 42.5輕結構隔聲門40.3 27.3 33.1 39.7 44.4 46.4 50.7雙層混凝土墻49.3 36.0 41.0 42.
55、0 51.0 56.0 70.0單層混凝土墻39.5 26.0 36.0 38.0 41.0 45.0 51.0輕質水渣墻50.8 41.0 39.0 47.0 56.0 54.0
56、 68.0,,,,,基音:周期性聲波中,相應于基頻的成分囀音:頻率作正弦式調制的純音,常用在混響測量中,小兒行為測聽中基頻:一個包括很多不同頻率成分的復合信號中最主要的頻率,稱為主頻,而在周期性運動中,主頻就是基頻,傳聲過程中的阻尼現(xiàn)象,阻尼;能量隨時間或距離而損耗的現(xiàn)象粘性阻尼:振動系統(tǒng)中的質點運動受大小與質點的速度成正比而方向相反的阻力引起的能量消耗臨界阻尼:使-被移動的系統(tǒng)回復到原有位置而無振蕩的最小阻尼阻尼比:
57、具有粘性阻尼的機械系統(tǒng)中,系統(tǒng)實有阻尼與臨界阻尼之比,阻抗:一個擬力的量(力、壓力、力短、電壓、溫度、電場強度……)和相應的擬速度的量(速度、體積速度、角速度、電流、熱流或磁場強度)的復數(shù)比值,阻抗的導數(shù)為導納,聲阻抗=聲壓/體積速度(聲體積速度又稱“體積流量”volune flow rate)聲壓的單位為Pa體積速度的單位為m3/S聲阻抗的單位:Pa·S/m3,聲阻任何裝置(如中耳傳聲裝置),如果其中的
58、空氣流量正比于作用的聲壓或作用于兩端的聲壓差,并且相位相同,即可用純阻來表示(如細網(wǎng),用小直徑管子……)聲質量(mass)具有剛性管壁,兩端開口的管子,如果它足夠短,使得其中的空氣似乎是無顯著壓縮而運動著的整體,則它的作用可視為聲質量聲順(acoustic compliance)沒有加速的空氣壓縮可視為聲順(體積位移對聲壓之比,單位m3/Pa),聲阻:任何運動都會受摩擦的阻力所對抗,摩擦(friction)使動能轉換成熱能而耗散
59、,與摩擦相關的阻力對抗運動,限制運動的速度,與速度同相,與頻率無關聲抗:加力于簡諧振蕩器(如振動音叉、振動空氣等),一部分能量貯存“彈性—質量系統(tǒng)”中成為熱能這種與勢能相關的成分即聲抗,與頻率有關,且決定于系統(tǒng)的質量與勁度(彈性),質量聲抗等于角加速度乘質量(Xa=2πfm),質量聲抗與頻率成正比,頻率每增大一倍頻程,質量聲抗增加一倍。在很低的頻率時可以忽略不計。勁度聲抗等于聲順乘角加速度的倒數(shù)(與頻率成反比,低頻時較大,f 增加一
60、倍頻程,勁度聲抗減少一半),(-Xa)=1/聲順2πfc),因為,聲阻抗是由三部分組成:⑴聲阻(acoustic resistance,Ra)與摩擦有關;⑵質量聲抗(mass acoustic reactance,Xa)與質量有關;⑶勁度聲抗(stiffness acoustic reactance,-Xa)與勁度有關聲導納:聲阻抗的倒數(shù),聲導納的實數(shù)部分是聲導,虛數(shù)部分是聲納,中英文詞匯對照表,acoustic admittance
61、 聲導納 acoustic compliance 聲順 acoustic conductance 聲導acoustic emission 聲發(fā)射acoustic fatigue 聲疲勞acoustic filter 聲濾波器acoustic impedance 聲阻抗acoustic inertance 聲狃,acoustic mass 聲質
62、量(Ma)acoustic reactance 聲抗acoustic saturation 聲飽和acoustic susceptance 聲納acoustic ohm 聲歐acoustical transmittivity 聲透射系數(shù)acoustics 聲學、音質ambient noise 環(huán)境噪聲anechoic room (chamber)
63、消聲室artificial ear 仿真耳,artificial mastoid (cranial bone) 仿真乳突artificial mouth 仿真口audiogram 聽力圖audiometer 聽力計audiometry 測聽技術auditory fatigue 聽覺疲勞auditory sensation area
64、 聽覺區(qū)域aural critical band 臨界頻帶aural harmonics 聽覺諧波basic frequency 主頻,bel 貝耳bioacoustics 生物聲學bone conduction headphone(receiver) 骨導接受器bone-conduction microphone 骨導傳聲器
65、Capacitor (condenser) microphone 電容傳聲器critical band 臨界頻帶damping 阻尼deafness 失聰;聾度decibel (dB) 分貝definition 清晰度,difference limen 差閾differencial threshold 差
66、閾diffraction 衍射,繞射diffuse sound field 擴散聲場dipole 偶極子distortion 畸變ear muff 耳罩ear plug 耳塞ear protector(defender) 護耳器earphone 耳機,echo 回聲echo chamber
67、混響室electroacoustics 電聲學equal-loudness contour 等響曲線excess pressure 聲壓explosive wave 爆炸波filter 濾波器hearing aid 助聽器hearing conservation 聽力保護hearing level 聽力級,hearin
68、g loss 聽力損失hearing loss for speech 語言聽力損失impairment of hearing 聽力損失, 耳聾impairment of hearing for conversational speech 語言聽力損傷impedance 阻抗impulsive noise 脈沖噪聲infarsound
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