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声场的定义与影响因素分析

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:在1.1什么是声波一节中描述声波时仅仅将其表示为时间的函数,但实际上声波在弹性介质中传播占据了一定的空间。因而,声波波动方程既是时间的函数,也是位置的函数,是一个场量。声音在弹性介质中传播时,会受到诸多因素的影响,在这仅以空气为例进行说明。静止的大气实际上对声波起到了低通滤波器的作用,它会衰减高频分量,改变声波的频谱,减弱其强度,从而改变它的传播特性。因此,声音的传播受到声场环境的影响。

声场的定义与影响因素分析

在1.1什么是声波一节中描述声波时仅仅将其表示为时间的函数,但实际上声波在弹性介质中传播占据了一定的空间。因此,声波的运动方程不仅是时间的函数,同时也是空间的函数,也就是说声波在弹性介质中传播具有一定的时空性。声波在时间和空间上(一个方向)的表达式如下:

Ψ(x,t)Asin(ωt±kx

式中 A——声波的幅值;

ω——圆频率;

k——波数。(www.xing528.com)

表达式中的负号表示声波沿x正方向传播,正号表示声波沿x负方向传播。上式仅仅是一个方向的位置坐标,在空间上实际是三个方向的坐标。

声波在空气中传播时,弹性粒子并不随声波一起向前运动,只是在该粒子原始的平衡位置上下波动。因此,对于特定的粒子而言,它的波动方程仅是时间的函数。但是粒子的振动会引起周围其他粒子的振动,那么,考虑不同的粒子振动时,它又是位置的函数。因而,声波波动方程既是时间的函数,也是位置的函数,是一个场量。

声音在弹性介质中传播时,会受到诸多因素的影响,在这仅以空气为例进行说明。声音在空气中传播时,球面声波除了强度会随着距离的平方减弱以外,还受到诸多因素的影响,如大气温度梯度会改变声波的传播方向,风会使声波产生折射,与风向有关的扰动会使声场发生畸变,空气的黏滞性会引起声能的吸收等。静止的大气实际上对声波起到了低通滤波器的作用,它会衰减高频分量,改变声波的频谱,减弱其强度,从而改变它的传播特性。因此,声音的传播受到声场环境的影响。

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