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
Ⅰ
ρ1c1
Ⅱ
ρ2c2
0 x
p1 u1
p1=p2 u1=u2
p1= pi +pr
u1= ui +ur
p2= pt
u2= ut
pi
pr pt
Ⅰ
ρ1c1
Ⅱ
ρ2c2
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
Ⅱ
ρ2c2
pi
pr
pt
0θi
θr θt
sinθi sinθtsinθr= =
c1 c1 c2
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
2
0
2
0
2
0
2
0
I
ΔLL
ρc
4 0 0
1 0 l gL
ρ c I
p
1 0 l g
p
p
1 0 l g
/I
ρc
p
1 0 l g
I
I
1 0 l gL
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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=p12+p22+…+p n2
n=2时 Lp1＝ 10lg（ p12/po2）
Lp2＝ 10lg（ p22/po2）
p12 ＝ po2.10 0.1 Lp1 p22 ＝ po2.10 0.1 Lp2
pT2=p12+p22 ＝ po2.（ 10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2）
LpT＝ 10lg（ pT2/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/r1)
（ 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
W
I
?
??
全空间
22 r
W
S
W
I
?
??
半空间
?
?
?
?
?
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???
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?
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SI
W
W
W
IS
W
I
I
L I
1
lg10
1
lg10lg10
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
8
2
a 10φ
df
7, 4A ???
20℃ 时
? ? ? ? 810
1
,20
,??
??
?
?
Tf
CA
TA aa
?
?
?
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
1、垂直入射声波的反射和透射
p2 u2
pi
pr pt
Ⅰ
ρ1c1
Ⅱ
ρ2c2
0 x
p1 u1
p1=p2 u1=u2
p1= pi +pr
u1= ui +ur
p2= pt
u2= ut
pi
pr pt
Ⅰ
ρ1c1
Ⅱ
ρ2c2
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
Ⅱ
ρ2c2
pi
pr
pt
0θi
θr θt
sinθi sinθtsinθr= =
c1 c1 c2
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
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ppp
0
2
0
2
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ρ c I
p
1 0 l g
p
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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=p12+p22+…+p n2
n=2时 Lp1＝ 10lg（ p12/po2）
Lp2＝ 10lg（ p22/po2）
p12 ＝ po2.10 0.1 Lp1 p22 ＝ po2.10 0.1 Lp2
pT2=p12+p22 ＝ po2.（ 10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2）
LpT＝ 10lg（ pT2/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/r1)
（ 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
W
I
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全空间
22 r
W
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I
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半空间
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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
8
2
a 10φ
df
7, 4A ???
20℃ 时
? ? ? ? 810
1
,20
,??
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Tf
CA
TA aa
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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
