2.3.1声学基础2.ppt

第三节人的听觉特性 1 人耳的听觉过程 物体振动 空气的压力变化 声波 耳膜按声波频率振动 中耳把振动放大 耳神经转成脉冲信号 送入大脑 2 时差效应 哈斯效应 哈斯实验 B A A B同时发声 听不出两个声源 认为声源在A B之间 A先发声 B滞后5 35ms后发声 声音比A单独发生强不知B发声 A先发声 B滞后35 50ms后发声 认为声源在AB也发声 A先发声 B滞后50ms后发声 听到两个声音 B处发声像回声 物理错觉 时差效应 如果两个声音的时差小于50ms 人耳就分辨不出是两个声音 认为后面声音是之前声音的延续 感到的是音色和响度的变化 混响过程 在直达声到达后50ms之内到达的反射声可以加强直达声 哈斯效应图 三 双耳效应 人耳可以根据听到声音的时间差 强度差和相位差来判断声源的方向和远近 确定声源的位置 双耳辨别声源的能力 称为 双耳效应 方位感 水平方向 5 15 竖直方向 60 分辨范围 室内音质设计时需考虑 方位感 问题 四 掩蔽效应 由于某个声音的存在而使人耳对其它声音的辨认能力降低 为了听清其它声音需提高这些声音的可闻阈 提高的分贝数为 掩蔽量 1 被掩蔽声和掩蔽声频率相近时 掩蔽量最大 2 掩蔽声的声压级越大 掩蔽量越大 3 低频声容易掩蔽高频声 高频声难以完全掩蔽低频声 特征 第四节声音的计量和表示 一 声压 声强 声功率 1 声功率 声源在单位时间内向外辐射的声能 表示为W单位 w uw 声源的声功率是指在全部可听频率范围内辐射的功率 或在某个有限频率范围内辐射的声功率 注意频率范围 声源的声功率属于声源本身的特性 不随环境条件的不同而改变 2 声强 单位时间内垂直声波传播方向上单位面积上通过的声能 表示为I单位 w m2 用以衡量声音的强弱 计算式 I 声强w m2 W 声功率w S 声能通过的面积m2 球面波 平面波 声强不变与距离无关 3 声压 某介质中瞬时的压强相对于无声波时压强的改变量 表示为P单位 Pa 瞬时声压 每一瞬间的声压 有效声压 某段时间内瞬间声压的平均值 通常指有效声压 4 声压和声强的关系 P 有效声压 pa 空气密度Kg m3 c 空气中的声速 m s 二 级的概念和声量级表示 人耳对声音频率的听闻范围20 20000Hz 对于1000Hz的声音 人耳听到的下限声强为10 12w m2 相应的声压为2 10 5Pa 上限的声强为1w m2 相应的声压为20Pa 人对声音大小的感觉近似与声压或声强的对数值成正比 采用对数方式将声音的大小分级 1 声强级 声音的声强 w m2 基准声强 10 12w m2 声强级 BL 贝尔 基准声强为人耳对1000Hz声音的可听下限相应的声强级为0dB 常用 分贝 单位 2 声压级 2 声功率级 声压级 声强级 声功率级是相对比值 无量纲 其数值与所规定的基准值有关 三 声压级的叠加 几个声源同时发声 总声强 总声压 声压级 声强级的叠加呢 需按照对数运算规律 例如 m个声压相等的声音若每个声压级为 则总声压为 而总声压级为 若m 2 声压增加为原来的1 414倍而声压级只比原来增加3dB 声压级的计算 方法1 套用公式 若两个声压级为LP1和LP2 则总的声压级 注意 1 若LP1 LP2 则颠倒式中的LP1和LP2 2 若三个声压级叠加 先叠加任意两个再与第三个叠加 可推广至n个叠加 3 两个声强级与声功率级的叠加与该式雷同 方法2 查表 声压级的差值和增值的关系 找出两个声压级之差 从表中查出附加值 加到较高声压级上 若两个声压级之差超过10dB 附加值忽略不计 例如 某通风机房有三台通风机 声压级分别为91dB 93dB 95dB 问该机房的总声压级 9593 差2 附加值2 1 97 1 91 98 1 四 响度级 声压和声强反映声音大小的客观量 响度反映声音大小的主观量 声压越大 声音越响 但不成正比关系 单位 宋 song 将待测声音与1000Hz纯音比较 如果两者感觉一样响 则1000Hz纯音的声压级为待测声音的 响度级 单位 方 fang 根据大量健康人的实验统计 绘制了纯音等响曲线 纯音等响曲线 1 不同频率 不同声压级的纯音可以一样响 2 若低频声和高频声一样响则声压级 低频声 高频声 3 人耳对2000 5000Hz的声音最敏感 4 人耳对声音响度的承受范围 10 130方 纯音等响曲线适用于纯音 复音的响度级需计算 说明 测量声音响度级时使用的仪器 声级计 读数为 声级 单位是分贝 声级计中设有三个A B C D计权网络 A网络参考40方等响曲线 对500Hz以下的声音有较大的衰减 模拟人耳对低频不敏感的特性 C网络在可听范围内几乎不衰减 模拟人耳对85方以上纯音的响应 可代表总声压级 B网络介于A