Компьютерный практикум по электроакустике. Вологдин Э.И. - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУТ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

4.Методические указания
4.1. Основные характеристики звуковых колебаний
Звук – это колебания молекул воздуха, возникающие под действием атмосферных
явлений (например, раскаты грома) или колеблющихся физических тел, таких как:
голосовые связки, струна, мембрана и др... Слух человека воспринимает звуковые
колебания только в частотном диапазоне 20…..20000 Гц. Неслышимый звук ниже частоты
20 Гц называется инфразвуком, а выше 20 кГц – ультразвуком. В вакууме воздух
отсутствует, поэтому колебания физических тел звука не вызывают.
Звуковое поле – это пространство, в котором происходит распространение звуковых
колебаний. Звуковые колебания в воздушной среде являются продольными колебаниями
вдоль линии распространения звука. Они представляют собой периодические сгущения и
разрежение воздушной среды, в виде зон с повышенным и пониженным давлением,
которые называются звуковыми волнами. Направление распространения звуковых волн
называется звуковым лучом. Фронт волны – это поверхность, соединяющая смежные
точки звукового поля с одинаковой фазой. Он может быть плоским или сферическим в
зависимости от источника колебаний.
Скорость распространения звуковой волны в воздухе определяется равенством
atm
s
P
C
γ ⋅
=
ρ
, (1)
где
атм
P −
атмосферное давление,
ρ −
плотность воздушной среды ρ =1,29…1,2 [кг/м
3
],
γ −
показатель адиабаты. При распространении звука в свободном воздушном
пространстве процессы сжатия и расширения воздуха всегда носят адиабатический
характер и
1,4γ =
*. В замкнутом объеме эти процессы могут быть как адиабатическими,
так и изотермическими, при этом показатель адиабаты может меняться от 1,4 до 1.
*Вспомним из курса физики, что показатель адиабаты равен отношению теплоемкости газа при
постоянном давлении к теплоемкости газа при постоянном объеме. Связь между давлением
P
и объемом
газа
k
V
определяется равенством
k
PV const
γ
=
.
При нормальном атмосферном давлении
Па и температуре 17
°
С скорость
звука в воздухе равна 340 м/с. Из формулы (1) следует, что с понижением атмосферного
давления скорость звука быстро уменьшается и в вакууме она равна нулю.
Длина звуковой волны
λ
– это расстояние между соседними фронтами,
находящимися в одинаковой фазе. Она определяется равенством
s
C
F
λ =
, (2)
где
F −
частота звуковых колебаний. В слышимом диапазоне звуковых частот длина
звуковой волны меняется от 17 м до 1,7 см. Эти цифры надо хорошо помнить, потому что
размеры электроакустических преобразователей всегда сопоставляются с длиной волны
звука. Запомните хотя бы, что для 100 Гц длина волны 3,4 м, тогда для 1000 Гц – 34,0 см и
для 10000 Гц – 3,4 см.
Звуковое давление. При прохождении звуковой волны давление в каждой точке среды
в моменты сгущения молекул воздуха становится больше атмосферного, а в моменты
разрежения – меньше. В случае синусоидальных звуковых колебаний можно говорить об
амплитудном
m
P
и эффективном значении давления
P
, которые отличаются в 1,41
70

Страницы