ch3声和超声2009

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 声和超声,Sound and ultrasonic sound,第三章 声和超声,掌握：,声压、声强、声强级、声压级、,多普勒效应,熟悉：,声阻、响度级、超声诊断物理,原理,了解：,听力曲线、超声波的特性与作,用、超声诊断仪,思考题：,1.P,m,和哪些因素有关？,2.,声速和哪些因素有关？,3.I,和,P,的关系？,4.SIL,0dB,是何含义？听力曲线上的,0dB,是,何含义？,5.,待测声波和参考声波处于同一媒质中，,SIL,和,SPL,的关系？,6.,多普勒效应中，人动波源不动，相当于,f,c,中哪个物理量改变？,波源动人不动，相当于,f,c,中哪个,物理量改变？,声波,能引起人听觉的机械波，,通常称声音。,1,声波,机械波频率：,20Hz 20000Hz,声波,20000 Hz,超声波；,c,液,c,气,；,2.,传播速度：与媒质的性质和温度有,关，与频率无关；,一、,声波的物理性质,声压,媒质中有声波传播时的压,强和无声波传播时的原始,压强之差。,二、,描述声波的物理量,1.,声压,(Sound Pressure),声音在空气中传播为纵波（疏密,波），传播时引起压强的局部变化。,瞬时值,幅值,有效值,物理意义：,1,）在传播空间声压按余弦,规律变化；,2,）压强波与声波同频率,同速度；,2,、声阻（,acoustical impedance,）,（,1,）定义：,P,m,=,c,V,m,Z=,c,，,单位：瑞利（,NSm,-3,）,(V=I R),Z,ir,（,2,）,强度反射系数,3,、声 强（,sound intensity,）,定义,:,能流密度 单位：瓦米,2,(,声音的传播是能量的传播过程,),声 强、声压的关系：,声强,(sound intensity),就是声音的强度，也就是能流密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积上的平均能量。,同一媒质中,10,-12,w/m,2,I,1,w/m,2,(,人耳对声音的强弱的辨别是相对的，,不是同强度的绝对值成正比，而同强度的,对数成正比。,),2,声强级 声压级 响度级,一、,声强级,(Sound Intensity level,，,SIL),以对数标度度量声强等级的物理量,(,以,I,0,10,-12,w/m,2,的,1000 Hz,的纯音为参,考声强,),一、,声强级,(Sound Intensity level,，,SIL),定义：,引起听觉的最小声强,听阈（,threshold of audibility,）,I,0,10,-12,w/m,2,(0dB,既不是听不见也不是声强为,0,；分贝不能代数加减,),听阈：,SIL,0dB,痛阈：,SIL,120dB,引起痛觉的声强,痛阈（,threshold of feeling,）,I,1 w/m,2,听阈与痛阈是以,1000 Hz,的纯音为标准,【,例,1,】,一台机器所产生的噪音为,100,分,贝：若再增加一台同样的机器，其声强级,是多少？,【,解,】,例,2,：,有若干个相同的喇叭，每只声强为,10,-11,W/m,2,，,求三只喇叭与一只喇叭的声强级差，多少只喇叭是一只喇叭的声强级的三倍。,解：,例,3,：,80db,的声波，其能流密度是多少？单位时间内垂直通过单位面积上的平均能量是多少？,解：,声强就是声音的强度，也就是能流密度，即单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积上的平均能量。,(P,0,210,-5,Pa,空气中,1000Hz,纯音,听阈的声压,),二、声压级,(Sound Pressure level,，,SPL),待测声波和参考声波相对于同一媒,质时，声强级,(SIL),与声压级,(SPL),相同。,三、响度级,(Loudness level),单位：方,(,phon,),大小：,1000Hz,的纯音,的声强级,度量人耳对声音主观感觉,(,强度和频率）,的量值,听野,10,-12,w/m,2,I,1,w/m,2,20 H,Z,f,20000,H,Z,声强级,（,dB,）,听阈,0,方曲线为听阈曲线,120,方曲线为痛阈曲线,据,武汉晚报,4,月,27,日报道，一种噪音听来声音不大，对人伤害却不小。武汉市环保局有关人土提醒市民，低频噪音污染也要小心提防。,汉口杨汊湖小区,栋楼里的,10,多户居民，近来睡不安神，可检查噪音，分贝又未超标，大家百思不得其解。经环保人士多方勘查，谜底才解开：原来，,居民把喂鱼的供氧器悬挂在墙上，其震动发出的低频噪声，搅得四邻不安。,斫口一家人搬入一套环境幽雅的新房后，竟然精神恍惚，头疼欲裂。后来查清，是楼底变电房持续不断的低频噪音在,“,捣鬼,”,。,人耳可闻的声音范围在,20-20000,赫兹之间，其中,500,赫兹以下的噪音被称作低频噪音。低频噪音形式很多，包括,“,的士,发动引擎时的突突声、迪厅传出的跳舞者的脚步声、打桩机发出的机器声、蜜蜂发出的,“,嗡嗡,”,声等。由于低频噪音在空气中传播速度较慢，对入耳的刺激不大，难被人发现。,其实，低频噪音多由震动发音，与人的生理频率接近，若长期接触，入易与之共振，引起神经、心脏不适最严重的甚至导致内出血。,蜜蜂发出的,“,嗡嗡,”,声等。由于低频噪音在空气中,传播速度较慢，对入耳的刺激不大，难被人发现。,四、听力曲线,参考声强：,正常人的听阈值,听力曲线的,0,分贝表示某种频率声,音的声强和其听阈值（正常人的统计平,均值）相等。,正常人的听力曲线必定在,0,分贝附近。,3,多普勒效应,(Doppler Effect),波源或观察者或两者相对媒质运动,时，观察者接收到的频率与波源发出的,频率不同的现象,多普勒效应。,波源频率,f,（,定义）：,单位时间内波源所发出的波数。,观察者接受到的频率,f,（,定义）：,单位时间内观察者接收到的波数。,1.v,S,0,，,v,O,0,，,OS,运动：,观察者每秒接,收到的波数为：,即观察者接受到的频率：,2.,v,O,=0,，,v,S,O,，,SO,运动：,规律：观察者运动，单位时间内接收波数,变化；波源运动，波长变化；,3.,波源和观察者都运动,两者靠近,f,；,两者远离,f,。,3,超声波（,Ultrasonic Wave,）,超声波,频率高于,20KHz,，,不能,引起人耳听觉的声波,一、超声波的发生与接收（自学）,二、超声波的特性,1.,方向性好；,2.,穿透性强；,3.,反射显著；,4.,功率较大。,三、超声波对物质的作用,1.,机械作用；,2.,热作用；,3.,空化作用。,四、超声波在医学上的应用,（超声诊断仪）,信号显示方式：幅度调制和辉度调制,诊断原理：,超声波声阻不同的界面回波,(echo),幅度（辉度）,几种不同功能的超声诊断仪：,1.A,型超声诊断仪,2.B,型超声诊断仪,3.M,型超声诊断仪,屏幕显示,4.,多普勒超声诊断仪（,D,型,),本章小结,1.,声波：,20Hz 20000 Hz,2.,声压,3.,声阻,Z,c,（,瑞利）,4.,强度反射系数,Z,ir,，,反射波越强。,5.,声强,6.,声强级,I,0,10,-12,w/m,2,（,1000 Hz,的纯音）,7.,声压级,8.,响度级,1000Hz,的纯音,的声强级（方）,9.,等响曲线,f,、,I,不同，但响度感觉同。,10.,听力曲线,频率不同的各点以正常人的听阈值,为参考声强。,11.,多普勒效应,规律：,观察者运动，单位时间内接收波数变化；,波源运动，波长变化；,两者靠近,f,；,两者远离,f,。,12.,超声诊断仪,信号显示方式（幅度调制和辉度调制）,;,A,、,B,、,M,、,D,型超声诊断仪的工作特点,