聲音作為一種波,頻率在20 Hz~20 kHz之間的聲音是可以被人耳識別的粗悯。人們把頻率高于20000Hz的聲音稱為超聲波俄占,低于20Hz的稱為次聲波辐烂。
物理中聲音是由物體振動發(fā)生的,正在發(fā)聲的物體叫做聲源验残。物體在一秒鐘之內(nèi)振動的次數(shù)叫做頻率捞附,單位是赫茲,字母Hz.人的耳朵可以聽到20Hz-----20000Hz的聲音.最敏感是1000Hz-----3000Hz之間的聲音您没。正常人能夠聽見20Hz到20000Hz的聲音鸟召,人的聽力從12歲以后開始下降,而老年人的高頻聲音減少到10000Hz(或可以低到6000Hz)左右氨鹏。超聲波(高于20000Hz)和正常聲波(20Hz - 20000Hz)遇到障礙物后會向原傳播方向的反方向傳播欧募,而部分次聲波(低于20Hz)可以穿透障礙物,俄羅斯在北冰洋進行的核試驗產(chǎn)生的次聲波曾經(jīng)環(huán)繞地球6圈仆抵。超低頻率次聲波比其他聲波(10Hz以上的聲波)更具對人的破壞力跟继,一部分可引起人體血管破裂導(dǎo)致死亡,但是這類聲波的產(chǎn)生條件極為苛刻镣丑,能讓人遇上的幾率很低舔糖。人的發(fā)聲頻率在100Hz(男低音)到1萬Hz(女高音)范圍內(nèi)。
蝙蝠就能夠聽見頻率高達12萬赫茲的超聲波莺匠,它發(fā)出的聲波頻率也可達到12萬赫茲金吗。狗能夠聽見高達5萬赫茲的超聲波,貓能夠聽見高達6萬赫茲以上的超聲波,但是狗和貓發(fā)出的聲音辽聊,都在幾十到幾千赫茲的范圍內(nèi)(蜜蜂發(fā)出的聲音是翅膀振動導(dǎo)致)纪挎。蝴蝶翅膀扇動頻率很小,每秒大約5次跟匆。所以我們一般聽不到蝴蝶翅膀扇動的聲音异袄。
聲音的產(chǎn)生是由于物體的振動,聲音是物質(zhì)振動產(chǎn)生的波動玛臂,需要靠介質(zhì)傳播才能聽到烤蜕。在十八世紀時,科學家們就已經(jīng)從實驗中迹冤,證實了聲波需要空氣等介質(zhì)來傳遞的觀念讽营。約一千七百年前,意大利的科學家托里切利就提出了泡徙,聲音是以空氣為介質(zhì)來傳遞的觀念橱鹏。公元1827年,科學家通過實驗證明 堪藐,聲音能在水中傳遞莉兰,并同時測出聲音在水中的傳播速度。在空氣中傳播的聲波是縱波礁竞,連續(xù)振動的音叉糖荒,使周圍的空氣分子形成疏密相間的連續(xù)波形。在縱波中模捂,介質(zhì)分子的振動力向和波前進的方向平行捶朵。
由于聲音在不同介質(zhì)中,傳播的速度不同狂男,因而產(chǎn)生了聲音的反射與折射現(xiàn)象综看。聲波在行進中遇到障礙物,無法穿越而返回原介質(zhì)的現(xiàn)象并淋,稱為反射寓搬,這種聲波反射現(xiàn)象也稱為回音。
若聲音在不同介質(zhì)中傳遞县耽,因速度不同而使傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象句喷,稱為折射。例如 : “夜半鐘聲到客船”兔毙。夜晚時唾琼,由于高空附近溫度較高,聲速較快澎剥,使得聲波在行進時锡溯,會向下方偏折,因此位于寒山寺里的鐘聲,才會傳到江面上的客船祭饭。
衍射:聲波,光波等各種波在傳播時,如果被一個打小近于或小于波長的物體阻擋,就繞過這個物體,繼續(xù)進行,如果通過一個大小近于或小于波長的孔,則以孔為中心,形成環(huán)形波向前傳播,這種現(xiàn)象叫衍射芜茵。舊稱繞射。
聲波在介質(zhì)中傳遞的速度倡蝙,稱為聲速( 或音速)九串。聲速往往因介質(zhì)種類、狀態(tài)等因素而影響其行進的速度寺鸥。在空氣中傳播的聲速猪钮,因空氣的溫度、濕度胆建、密度…等不同而不同烤低。溫度愈高,聲速愈快笆载。濕度較大時扑馁,聲速也較快。物體移動的速度凉驻,超過當時空氣的傳聲速度時檐蚜,稱為超音速。
聲音還會因外界物質(zhì)的阻擋而發(fā)生折射沿侈,例如人面對群山呼喊,就可以聽得到自己的回聲市栗。另一個以折射為例:晚上的聲音傳播的要比白天遠缀拭,是因為白天聲音在傳播的過程中,遇到了上升的熱空氣填帽,從而把聲音快速折射到了空中蛛淋;晚上冷空氣下降,聲音會沉著地表慢慢的傳播篡腌,不容易發(fā)生折射褐荷。
白噪聲是一種功率譜密度為常數(shù)的隨機信號或隨機過程。即嘹悼,此信號在各個頻段上的功率是一樣的叛甫。由于白光是由各種頻率(顏色)的單色光混合而成,因而此信號的這種具有平坦功率譜的性質(zhì)被稱作是“白色的”杨伙,此信號也因此被稱作白噪聲其监。
相對的,其他不具有這一性質(zhì)的噪聲信號被稱為有色噪聲限匣。白噪聲從我們耳朵的頻率響應(yīng)聽起來是明亮的“咝”聲(每高一個八度抖苦,頻率就升高一倍。因此高頻率區(qū)的能量也顯著增強)。白噪聲可以用于放大器或者電子濾波器的頻率響應(yīng)測試锌历。因為這個聲音頻譜范圍廣贮庞,能量均衡,也被某些音響發(fā)燒友用做煲箱信號究西。
簡單說來窗慎,粉紅噪音的頻率分量功率主要分布在中低頻段。從波形角度看怔揩,粉紅噪音是分形的捉邢,在一定的范圍內(nèi)音頻數(shù)據(jù)具有相同或類似的能量。從功 率(能量)的角度來看商膊,粉紅噪音的能量從低頻向高頻不斷衰減伏伐,曲線為1/f,通常為每8度下降3分貝晕拆。粉紅噪音是最常用于進行聲學測試的聲音藐翎。
分貝是用來表示聲音強度的單位,記為dB实幕。人們?nèi)粘I钪杏龅降穆曇袅吡停粢月晧褐当硎荆捎谧兓秶浅4罄ケ樱梢赃_六個數(shù)量級以上末贾,同時由于人體聽覺對聲信號強弱刺激反應(yīng)不是線形的,而是成對數(shù)比例關(guān)系整吆。所以采用分貝來表達聲學量值拱撵。
聲功率是指單位時間內(nèi),聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量表蝙。在噪聲監(jiān)測中拴测,聲功率是指聲源總聲功率。單位為W府蛇。
聲強是指單位時間內(nèi)集索,聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量。單位為 W / m2汇跨。
響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念务荆,它不僅取決于聲音的強度(如聲壓級),還與它的頻率及波形有關(guān)穷遂。(后面還會講講人耳聽覺效應(yīng))
聲壓級為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評價量蛹含,有關(guān)人員在噪聲測量儀器——聲級計中設(shè)計了一種特殊濾波器,叫計權(quán)網(wǎng)絡(luò)塞颁。通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級浦箱,已不再是客觀物理量的聲壓級吸耿,而叫計權(quán)聲壓級或計權(quán)聲級,簡稱聲級酷窥。
聲壓級以符號SPL表示咽安,其定義為將待測聲壓有效值與參考聲壓的比值取常用對數(shù),再乘以20蓬推。當響度較小時妆棒,人耳對高低音感覺不靈敏,而響度較大時沸伏,高低音感覺逐漸靈敏糕珊,而對2000Hz~5000Hz之間的聲音最為敏感。
頻域掩蔽毅糟,一個強純音會掩蔽在其附近同時發(fā)聲的弱純音红选,這種特性稱為頻域掩蔽。
時域掩蔽姆另,除了同時發(fā)出的聲音之間有掩蔽現(xiàn)象之外喇肋,在時間上相鄰的聲音之間也有掩蔽現(xiàn)象,并且稱為時域掩蔽迹辐。
時間掩蔽蝶防,同步掩蔽效應(yīng)和不同頻率聲音的頻率和相對音量有關(guān),時間掩蔽則僅僅和時間有關(guān)明吩。
特殊的心理聲學效應(yīng)──余音间学、掩蔽、非線性印荔、雙耳效應(yīng)菱鸥。在工業(yè)生產(chǎn)上,噪聲的掩蔽效應(yīng)是廣泛存在的躏鱼。這一掩蔽效應(yīng)經(jīng)常使操作人員聽不到事故的前兆和警戒信號(行車信號、危險報警信號等)而發(fā)生工傷事故殷绍。另外染苛,由于噪聲掩蔽了指令信號而引起誤操作亦會導(dǎo)致事故的發(fā)生。
人的頭骨在振動主到。你的聲音來自喉嚨的下部茶行,借助肺部排出的空氣通過你的聲帶,產(chǎn)生振動而發(fā)聲登钥。這聲音然后被喉頭部分放大畔师,再被你的嘴唇舌頭組織成文字,通過周圍的環(huán)境回響出去牧牢,進入聽者的耳朵看锉,刺激他們的鼓膜及內(nèi)耳結(jié)構(gòu)姿锭,將模擬波形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺罱K傳遞給大腦理解伯铣。然而呻此,內(nèi)耳不僅僅拾取外部來源的聲音。身體內(nèi)部的振動也能夠激發(fā)這些聽覺結(jié)構(gòu)腔寡。當你說話時焚鲜,聲帶的快速顫動實際上帶動你的顱腔振動》徘埃“當你說話時忿磅,聲音在你的喉嚨里振動,順帶振動你的皮膚凭语,顱骨和口腔葱她,我們把這些也當作聲音。但聲音在骨頭里傳播可不像在空氣里傳播一樣容易叽粹。其中增加的阻力導(dǎo)致聲波頻率下降览效,降低了你聽到的音調(diào),從而造成一種反饋現(xiàn)象虫几,刺激鼓膜既接受從空氣中傳來的聲音锤灿,也接受顱骨振動產(chǎn)生的刺激。這個效果導(dǎo)致你無法真正聽到你自己的聲音辆脸。因為你的耳朵一般處于你嘴的后面但校,從嘴里吐出的聲音必須首先擊中某個物體才能反彈回你的耳朵里。這也導(dǎo)致聲波的能量損失啡氢,也就是頻率和音調(diào)状囱,結(jié)果就是相比于其他人直接聽到你嘴里的發(fā)聲,你聽到的是扭曲的倘是,略低的聲音亭枷。這兩種聲音(內(nèi)部的和外部的)被你大腦整合成一種聽覺信號,也就是“自己的聲音”搀崭,不過其實是帶了重低音的叨粘。
計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是一種特殊濾波器,當含有各種頻率通過時瘤睹,它對不同頻率成分的衰減是不一樣的升敲。A、B轰传、C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的主要差別是在于對低頻成分衰減程度驴党,A衰減最多,B其次获茬,C最少港庄。A倔既、B、C攘轩、D計權(quán)的特性曲線等效連續(xù)聲級叉存、噪聲污染級和晝夜等效聲級。加權(quán)概念是指濾波器響應(yīng)的相對整形度帮,因而模仿在某一響度級的人耳歼捏。A、B笨篷、C和D四種被用來簡化并加到等響曲線區(qū)域上瞳秽,這些區(qū)域?qū)γ枋鋈硕鷮φ鎸嵤澜鐟?yīng)用的頻響最有意義。