气泡的声学特性分析

气泡的声学特性分析

首先，气泡对声波的散射是指气泡表面对入射声波的反射现象。当声

波遇到气泡表面时，它会被部分反射回去。散射的程度取决于气泡的大小、形状和界面条件。通常情况下，当入射波长与气泡半径相比较小时，散射

现象更为明显。

其次，气泡对声波的吸收。当声波通过气泡时，气泡也能吸收部分声能。这是因为气泡表面的波浪运动会导致内部液体的运动，从而引起能量

损耗。气泡对声波吸收的程度与气泡的大小和形状、液体的性质以及声波

的频率等因素相关。

气泡还具有谐振现象，即当声波频率与气泡固有频率相同时，气泡可

以谐振。这种谐振现象也被称为共振现象。当声波频率与气泡固有频率匹

配时，气泡内的液体会因气泡表面的波浪运动而振动加剧，从而增强声音

的传播效果。共振现象的出现通常取决于气泡的大小和形状。

此外，气泡的声学特性还与周围介质的性质有关。例如，当气泡处于

不同的液体中时，气泡的共振频率可能会发生变化。液体的性质也会影响

气泡对声波的吸收和散射程度。

综上所述，气泡的声学特性包括散射、吸收和谐振现象等。这些特性

受气泡的大小、形状、液体的性质以及声波的频率等因素的影响。对气泡

的声学特性的研究有助于理解声波在液体中的传播规律，以及在声学工程

和医学诊断等领域中的应用。

气泡的声学特性分析

气泡的声学特性分析 2.2.1 气泡的散射特性 上世纪50年代后期，海洋学者开始意识到了气泡研究对于海洋探测的重要性，自从Urick 和Hoover 在1956年发现了气泡对于声波的散射后，气泡的散射问题就一直是水声研究领域的经典问题错误!未找到引用源。。目标对声信号的散射能力根据不同性质、大小、形状的目标而不同，同时也与声波的入射方向有关 [9]。因此,对于水声探测来说，目标散射场特性的研究尤为重要。沿x 轴方向传播的平面声波入射到半径为R 的软球边界上，观察点(,)S r θ处的声场。如图2.1所示，x 轴方向为零度方向。 ) ,(t x p i θ (,) S r θx R O 图2.1 平面声波在软球球面上的散射 入射平面声波表达式为： )cos (0)(0),(θωωkr t j kx t j i e p e p t x p --== (2-1) 其中，λ为波长，c 为介质声速，ω为角频率，λπω2==c k 为波数，),(θr 为点S 的球坐标。 根据波动方程和软球应满足的边界条件，球面上的声压为零,即 0 (r )i s R p p +== (2-2) 声场关于x 轴对称，所以取满足以x 轴对称的球坐标系的波动方程的解为 (2)0(cos )()j t s m m m m p R P h kr e ωθ∞==∑ (2-3) 其中，m R 为常数， )()2(x h m 为第二类m 阶汉克尔（Hankel ）函数，为m 阶勒让德(Legendre)多项式，代表声波的传播方向为由球心向外。入射平面声波可以分解为球函数的和： ∑∞=+-=00)()(cos )12()(),,(m m m m t j i kr j P m j e p t r p θθω (2-4) 其中，)(kr j m 为m 阶球贝塞尔（Bessel ）函数。将(2-2)，(2-3)和(2-4)式合并，解出m a ，则s p 为：

气泡动力学特性的研究与应用

气泡动力学特性的研究与应用 随着科技的发展，气泡动力学逐渐成为了研究和应用的重要方向。气泡既是一种普遍存在于自然界中的物质，又是一种可用于工业生产和科学实验研究的重要手段。气泡的动力学特性研究既有理论意义，也有实际应用价值，本文将就此探讨。 一、气泡动力学特性的基本概念 气泡是一种空气或其它气体包裹在水（或其它液体）中的球形或半球形体。气泡通常是由于振荡、撞击、渗漏等原因形成。在自然界中，气泡广泛应用于海洋、人体生理、大气、地表水、燃烧和环保等领域。此外，气泡也是科学实验和工业生产中常用的物质。 气泡动力学特性研究的目的是解析气泡所受到的运动和外力作用的物理特性，如气泡在液体中的流动、振荡、破裂、生长等过程。气泡在液体中的运动主要受到重力、表面张力、动量和浮力等力的作用。气泡大小和形状、液体性质、气泡运动速度等因素都对气泡运动和特性产生影响。依据不同研究对象和方法，气泡动力学特性研究可以分为理论分析、实验和数值模拟三种不同形式。 二、气泡动力学特性的研究方法 （一）理论分析 气泡动力学特性的理论分析主要通过数学物理方程模型建立，通过求解方程得到特定气泡的运动和特性。气泡运动与物理特性耦合的物理方程组主要包括Navier-Stokes方程、质量守恒方程、气泡表面张力方程、以及边界条件等方程式。通过对方程解析求解，可以得到气泡育形、壁压、速度、流场等运动参数和字符参数。理论分析的优势在于可以给出简洁而通用的模型，能够预测和探索气泡特定运动特性，还可以为实验和数值模拟提供参数参考。不过，理论分析方法的不足之处在于常常需要解答很多数学问题来获得分析和预测结果，这需要特定的数学技术，难以解决实际工程和生产中的某些问题。

第三章 海洋的声学特性

第三章 海洋的声学特性 本章从声学角度讨论海洋、海洋的不均匀性和多变性，弄清声信号传播的环境，有助于海中目标探测、声信号识别、通讯和环境监测等问题的解决。 3.1 海水中的声速 声速：海洋中重要的声学参数，也是海洋中声传播的最基本物理参数。 海洋中声波为弹性纵波，声速为： s c ρβ1 = 式中，密度ρ和绝热压缩系数s β都是温度T 、盐度S 和静压力P 的函数，因此，声速也是T 、S 、P 的函数。 1、声速经验公式 海洋中的声速c （m/s ）随温度T （℃）、盐度S （‰）、压力P （kg/cm 2）的增加而增加。 经验公式是许多海上测量实验的总结得到的，常用的经验公式为： 较为准确的经验公式： STP P S T c c c c c ????++++=22.1449 式中，4734221007.510822.2104585.56233.4T T T T c T ---?-?+?-=? ()()2235108.735391.1-?--=-S S c S ? 4123925110503.310451.3100279.11060518.1P P P P c P ----?-?+?+?=? ()[ ][][]T P T T P T T T P PT P P T S c STP 31021012382546214310745.110286.910391.210644.6103302.110796.21009.21096.11061.210197.135----------?-?+?-+?-?+?-+?-?-?+?--=? 上式适用范围：-3℃

声场中双空化泡的运动特性

声场中双空化泡的运动特性 张鹏利;林书玉;乔辉;孟泉水 【摘要】空化泡的运动特性是声场作用下的动力学行为,受空化泡初始半径,声压幅值,驱动声压频率,液体特性等众多因素的影响,是个复杂工程.本文从双空化泡运动方程出发,考虑到液体粘滞系数、空化泡辐射阻尼项的影响,研究了不同初始半径、驱动声压频率、驱动声压幅值、液体粘滞系数下空化泡泡壁的运动情况,研究结果表明不同初始半径、外界驱动声压频率、驱动声压幅值、液体粘滞系数均会对空化泡的膨胀比和空化泡的溃灭时间有一定影响.%The movement characteristics of cavitation bubble is a kind of important dynamic behavior under the sound field.It is influenced by the cavitation bubble initial radius,pressure amplitude and driving frequency of sound pressure.Considering the liquid viscosity coefficient and the radiation damping effect of cavitation bubble,the movement of cavitation bubble wall with different initial radius,driving frequency and driving amplitude of sound pressure,and liquid viscosity coefficients is studied based on the double cavitation bubble motion equation.The results show that different initial radius,external driving frequency and driving amplitude of sound pressure,the liquid viscosity coefficients has a certain influence on expansion ratio and breaking time of cavitation bubble. 【期刊名称】《应用声学》 【年(卷),期】2017(036)002 【总页数】6页(P142-147)

声音在大气与海洋中的传播特性

声音在大气与海洋中的传播特性 声波是声音的传播形式。声波是一种机械波，由物体（声源）振动产生，声波传播的空间就称为声场。在气体和液体介质中传播时是一种纵波，但在固体介质中传播时可能混有横波。人耳可以听到的声波的频率一般在20Hz至20000Hz 之间。超声波是指振动频率大于20000Hz以上的，其每秒的 振动次数（频率）甚高，超生了人耳听觉的一般上限 （20000Hz）,人们将这种听不见的声波叫做超声波。 声波在大气和海洋中不是直线传播的，具原因在于声波的折射。声线是指与声波波阵面相垂直并指向声波传播方向的矢线，用来表示声波能量的传播路径。 一、大气中的声线 （一）大气中声线的一般规律 把大气分为若干层。设各层中的声速为常数，但各层的声速不同。i1,i2,i3分别代表声线的入射角；el,e2,e3 分别代表声线的折射角；01,02,03分别代表各层中的声速。

①在声速随高度减小的情况下： C1>C2>C3>……， 则：i1>i2>i3>……， 即：声波向上传播时，声线向上弯曲 ②在声速随高度增大的情况下： C1

的白天，午后最明显。此时地面上只能在较小范围内听到O 点发生的声音，在图的阴影区就听不到。 气温随高度降低时的声线分布 地面有逆温时的声线分布 当生现逆温时，即温度随高度增加，则声速随高度增大, 声波向上传播时，声线逐渐向下弯曲。这种情况通常由现在夏季的夜间和清晨，从远由发生的声音可以听得比较清楚。

水中气泡阵列的多重声散射和禁带效应

水中气泡阵列的多重声散射和禁带效应 「水中气泡阵列：多重声散射与禁带效应」——深入了解水中气泡阵列，开启关于声波传播的新世界。 水中气泡阵列的多重声散射和禁带效应是一种非常有趣的现象，它不仅会产生禁带现象，也会产生一种多重声散射现象。本文将介绍水 中气泡阵列，它的多重声散射和禁带效应以及它们对声学性能的影响。 一、水中气泡阵列 水中气泡阵列，也称为气泡叠加结构，是由大量气泡组成的一种复杂 结构。这样的气泡结构可以改变水面的声学特性，诸如反射，吸收和 散射等，从而使声波在室内传播更有效。 二、多重声散射 水中气泡阵列可以有效地产生多重声散射现象。当声波到达气泡阵列时，由于气泡的尺寸和密度不一样，它们似乎可以分辨出来，从而影 响声波的散射，这就是禁带效应。这种散射现象还可以通过气泡间的

相互作用，来形成多重声波叠加效应，从而影响声场模式和传播路径。 三、禁带效应 水中气泡阵列能够产生禁带效应。在禁带效应中，穿过气泡阵列时， 声波会发生衰减，因为气泡会吸收某些频率的声波能量，从而对声波 的传播有所影响。这种衰减效应使得声波在气泡阵列中出现禁带，而 这些禁带的频率可以通过测量来确定。 四、房间的声学性能 水中气泡阵列在整个房间的声学性能中起着重要作用。多重声散射和 禁带效应对房间的声学特性都有很大的影响。由于两者都能改变声波 在房间内传播的方式，从而产生良好的声学环境。因此，水中气泡阵 列的多重声散射和禁带效应在房间的声学设计中起着至关重要的作用。 总的来说，水中气泡阵列的多重声散射和禁带效应在房间的声学设计 中是十分重要的。当声波穿过气泡阵列时，由于气泡的尺寸和密度的

气泡固有频率

气泡固有频率 气泡固有频率是指在液体中形成的气泡自然振荡的频率。当气泡受到外力扰动或液体中存在一定的流动时，会引起气泡内部液体的振动，从而产生固有频率。气泡固有频率的大小与气泡本身的尺寸、液体的性质以及环境条件等因素有关。 气泡固有频率与气泡的尺寸密切相关。一般来说，气泡的固有频率与其半径的倒数成正比。也就是说，气泡的固有频率越高，气泡的尺寸越小。这是因为较小的气泡具有更高的表面张力和更大的内部压力，从而导致气泡内部液体的振动速度增加，固有频率也相应增加。 液体的性质也会对气泡的固有频率产生影响。一般来说，粘度较高的液体会导致气泡的固有频率较低，而粘度较低的液体则会使气泡的固有频率较高。这是因为粘度较高的液体阻碍了气泡内部液体的振动，使得固有频率减小；而粘度较低的液体则减小了阻力，使得固有频率增加。 环境条件也会对气泡的固有频率产生影响。例如，气泡在静止的液体中与在流动液体中的固有频率是不同的。在静止的液体中，气泡的固有频率较低；而在流动液体中，气泡的固有频率较高。这是因为流动液体会带走气泡周围的液体，减小了气泡的质量，从而导致固有频率增加。

气泡固有频率在很多领域都有重要的应用。例如，在声学中，气泡固有频率可以用于测定液体中气泡的尺寸和浓度。在医学中，气泡固有频率可以用于检测血液中的气泡，从而帮助诊断疾病。在材料科学中，气泡固有频率可以用于研究材料中的气泡分布和形态。 气泡固有频率是气泡自然振荡的频率，与气泡尺寸、液体性质和环境条件等因素有关。了解气泡固有频率对于研究气泡的形态和特性以及应用于相关领域具有重要意义。通过进一步研究气泡固有频率的特性和应用，可以推动气泡科学的发展，促进相关领域的进步和创新。

基于修正SSA的含气泡海面声散射特性研究

基于修正SSA的含气泡海面声散射特性研究 基于修正SSA的含气泡海面声散射特性研究 引言： 近年来，气泡对海洋生态系统和声学传播具有重要影响，因此研究含气泡海面的声散射特性具有重要意义。本文旨在通过修正奇异谱分析（SSA）方法，对含气泡海面的声散射特性展开深入研究，为海洋声学工程领域的相关应用提供理论支持。 一、研究背景 海洋声学是一门研究水声传播和声波相互作用的学科，具有广泛的应用领域，例如水声通信、海底勘探、水下目标检测等。气泡存在于海洋中，其在声波传播中起到了重要作用。气泡的产生主要源自于波浪破碎和生物活动等因素。气泡在声学传播中引起反射、散射和吸收等现象，对声场的传播衰减和参数的测量产生影响。 二、修正奇异谱分析方法 修正奇异谱分析（Modified Singular Spectrum Analysis，MSSA）是一种基于矩阵分解的时间序列分析方法，常用于提取序列中的成分信息。对于含有气泡的声场，传统的SSA方法无法准确地提取出气泡引起的声散射信号。 本文中，我们基于修正SSA方法，对含气泡海面的声散射特性进行研究。首先，收集不同含气泡浓度和波高的海洋声数据，然后利用修正SSA方法提取出含气泡海面声散射信号的频率、振幅和相位等特征参数。 三、研究结果与分析 通过对实验数据的分析，我们得出以下结论： 1. 含气泡海面声散射特性与气泡浓度和波高呈正相关关系。

气泡浓度越大、波高越高，声散射信号的频率、振幅和相位等特征参数越大。 2. 随着声波频率的增加，气泡对声散射的贡献逐渐减小。在 一定的频率范围内，声散射信号的幅度会增大，而超过频率阈值后则减小。 3. 不同气泡形态对声散射特性的影响不同。球形气泡相对于 非球形气泡具有更强的声散射效应。 四、应用与展望 通过研究含气泡海面的声散射特性，可以应用于海洋声学工程的相关领域，如海底目标探测、水声通信等。此外，还可以探索气泡在海洋生态系统中的影响机制，为保护海洋生态环境提供科学依据。 然而，本文的研究仍存在一些不足之处，例如实验数据的采集方法可以进一步改进，气泡形态的分类和定量分析仍需深入研究。未来的工作可以结合数值模拟和更加精细化的实验设计，进一步探索和验证含气泡海面声散射特性的影响因素。 结论： 本文基于修正SSA方法对含气泡海面声散射特性进行了研究，并得出了一些重要的结论。研究结果对于海洋声学的应用具有重要意义，同时也为理解海洋生态系统中气泡对声学传播的影响提供了参考。未来的研究可以进一步完善本文所用方法，并拓展对气泡形态和海洋生态系统影响机制的研究 通过研究含气泡海面的声散射特性，本文发现气泡浓度和波高与声散射信号的频率、振幅和相位等特征参数呈正相关。随着声波频率的增加，气泡对声散射的贡献逐渐减小，声散射信号的幅度在一定频率范围内增大，而超过频率阈值后则减小。

含气泡流体的声学特性研究

含气泡流体的声学特性研究关于气泡流体的声学特性研究，一直是物理学家所关注的热门课题。研究表明，相比于其他介质，气泡流体具有独特的声学特性。因此，研究这些气泡流体的声学特性是物理学家们非常重要的工作。 气泡流体由气泡，空气或其他气体和液体组成，其结构可分为两个部分：气体和液体相。因此，气泡流体也叫双相流体。当气泡声波通过气泡流体时，它们会受到不同的耦合效应而发生变化，因此气泡流体的特性会大大不同于单纯的液体或者气体介质。为了解释气泡流体的声学特性，物理学家们采用不同的理论和实验方法。 有些物理学家假定气泡流体是一个等效介质，采用理论分析来研究气泡流体的声学特性。例如，J.L.Black认为，气泡颗粒介质可以看作是一个有效表面，将有效表面贴在液体中，然后求解气泡颗粒介质的声波传播。 另一种实验方法是采用实验设备来模拟气泡流体的特性，可以直接确定气泡尺寸和浓度，因而更好的研究声学特性。通常，实验室采

用这种方法会用测速表、声压计、激光条件监测等仪器来测量气泡流 体的声学特性，以确定结果的准确性。 在实验和理论分析的基础上，物理学家们对气泡流体的声学特性 有了一系列积极的研究成果。研究表明，气泡流体的声学行为有时与 单纯的液体或气体不同。例如，当用非均匀气泡流体填充某种容器时，声压峰会出现，这与单纯的液体或气体无关。此外，当气泡的大小变 化时，气泡流体的容量系数会发生变化，使得声速降低，这有利于减 少噪声污染。 总之，气泡流体是一种有趣、复杂、多变的介质，它有着独特的 声学特性，由于有多种混合成分，因此非常耐久。为了解决气泡流体 介质的声学问题，物理学家们不断借助理论和实验方法设计新的实验，达到更好的理解和改善性能。

水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动

水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动 引言： 水下强声波脉冲是指在水中传播的具有高能量和高频率的声波信号，其产生的脉冲负压和空化气泡运动是水下声学研究中的重要现象。本文将从产生机理和运动特点两个方面进行阐述。 产生机理： 水下强声波脉冲的产生与水中声学特性和声波源的特点密切相关。当声波源发出高能量、高频率的声波信号时，声波在水中传播会引起水分子的运动，产生水中的压力变化。当声波源发出的声波信号达到一定的能量密度时，水分子的运动会变得剧烈，导致水中出现负压区域，即产生强声波脉冲负压。 强声波脉冲负压的产生可以通过水中声波传播过程中的非线性效应来解释。在水中传播的声波信号会引起水分子的局部压缩和稀薄，从而形成声波的正负半周期。当声波信号能量密度较高时，声波的负半周期会导致水分子的剧烈运动，形成负压区域。这种负压区域的产生是由声波信号的强度和频率决定的，能量密度越高、频率越高，负压区域越明显。 空化气泡运动： 水下强声波脉冲负压的产生会引起水中的空化现象，即水中出现空化气泡。空化气泡是由于水分子在负压作用下发生相变，形成气体

空腔。空化气泡的运动特点与声波的传播和水分子的运动密切相关。 空化气泡在强声波脉冲作用下呈现出复杂的运动方式。当声波脉冲产生的负压作用到达一定程度时，水分子会发生剧烈的运动，形成空化气泡。这些空化气泡会在负压作用下迅速膨胀，然后在正压作用下迅速收缩，形成气泡的脉冲运动。这种脉冲运动会使空化气泡在水中快速扩散和聚集，形成空化云团。 空化气泡的运动特点还与声波的频率和能量密度有关。当声波的频率较高时，空化气泡的脉冲运动会更加剧烈，形成更多的气泡云团。而当声波的能量密度较高时，空化气泡的脉冲运动会更加强烈，气泡云团的扩散和聚集速度也会增加。 结论： 水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动是水下声学研究中的重要现象。产生机理主要是由声波信号的能量密度和频率决定，负压区域的形成与声波的非线性效应密切相关。空化气泡的运动特点与声波的传播和水分子的运动密切相关，频率和能量密度的增加会使空化气泡的脉冲运动更加剧烈和迅速。深入研究水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动对于水下声学应用和海洋工程具有重要意义。

ADCP测试受气泡特性的影响分析

ADCP测试受气泡特性的影响分析 濮兴啸;梁朝阳;刘海峰;徐洋 【摘要】水中气泡对声传播产生重要影响.文章依据声纳方程,通过对含气泡的海水水体声波散射的研究,计算分析了气泡半径、密度、浓度等特性要素与后向散射强 度的相关关系,为声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测试和气泡发生装置的设计提供一定的理论基础. 【期刊名称】《气象水文海洋仪器》 【年(卷),期】2016(033)002 【总页数】3页(P42-44) 【关键词】气泡特性;声波散射;ADCP 【作者】濮兴啸;梁朝阳;刘海峰;徐洋 【作者单位】中国白城兵器试验中心,白城137000;中国白城兵器试验中心,白城137000;中国白城兵器试验中心,白城137000;中国白城兵器试验中心,白城137000 【正文语种】中文 【中图分类】P47 声学多普勒剖面流速仪(ADCP)是一种先进的声学测流仪器，作为一类计量仪器， 其需要开展实验室条件下的测试、检定和校准。ADCP的测速依据多普勒频移原理，因此，测试水体中必须有足够的反射物来反射声波，其才能接收到反射声信号，而且信号强度必须达到被检定仪器正常工作的要求。在水槽中测试剖面仪反射物反射

强度小于35 dB时，都会带来显著误差。在国外，美国ADCP制造厂商流速检测是在一个宽度为15.5 m、深度为6.7m的很大、很长的静水槽内进行的，在水体中安放了声波反射物。目前，国内现有的在用流速仪检定水槽并不能用来检测ADCP，ADCP流速检定校准的专用水槽应较宽、较深，以能测到数个剖面单元流速，减少盲区影响，水槽设计应符合声学水槽要求，槽内水体中应有悬浮颗粒或气泡存在[1]。目前，国内已开始论证规划建设这样的专用水槽，专用水槽将充分考虑了上述因素的影响，在考虑水体反射物时，有两种方式可供选择，一是播撒悬浮颗粒物(如石灰粉末)，另一种方式是产生气泡。由于气泡的共振特性和干净清洁，相对于其他悬浮粒子物质，在水中气泡作为声波散射物质更有效。气泡特性的变化将引起后散射强度的变化，以致ADCP接收到的回声强度将有变化。本文将研究气泡特性的变化与后散射强度的相关关系，分析其对ADCP测试的影响。 1.1 气泡对声波衰减的声纳方程 水体中释放小气泡群时，声波会产生很大的衰减，气泡对声波的吸收包括气泡与海水的热传导作用和粘滞力作用。气泡对声波的吸收作用和散射作用，共同构成了气泡对声波的衰减作用。关于声波在有气泡的液体中传播产生衰减的回声信号级声纳方程表示为[2]： 式中：RL是回声信号级；SL是声源级；V是声透射体积，与距离有关；Sv体积后向散射强度；TL是传播损失可以通过下式计算[3]： 式中：R是声波发生器到散射气泡群的距离；αw是海水对声波的吸收系数。 1.2 气泡对声波的散射作用 小气泡(r0≤λ)的谐振频率为： 式中：γ是气体等压比热和等容比热的比值，在标准状态下的空气，γ=1.41，在海水中，取ρ=1 025 kg/m3，并假设ADCP检定水槽最深处为7 m，气泡内压力Pib=P0+2τ/a，是静水压力和表面张力之和。对于半径a<100 μm的小气泡，

液体内含气泡时的传声特性研究

液体内含气泡时的传声特性研究 姚文苇 【摘要】利用球贝塞尔函数及汉克儿函数,气液交界处的质点振动速度和应力的连续条件,研究了声波在气-液两相介质内的传播特性.基于波数与区域半径乘积小于1的条件下,求解了两相介质内声传播的参数,即等效弹性系数、等效密度、声速及衰减系数;并得到声速及衰减系数随气泡体积比的变化曲线.结果表明,气泡的存在使声速下降,衰减系数增大,气泡的半径大小对其有一定的影响;声波频率偏低时,气泡对声速影响较明显;频率较高时,声波的能量损失较大.所得的结论与文献中的结果的相似,其结果将为含气泡液体内声传播的应用提供重要的理论依据. 【期刊名称】《科学技术与工程》 【年(卷),期】2014(014)028 【总页数】4页(P188-190,219) 【关键词】等效波数;等效密度;声特性;气泡 【作者】姚文苇 【作者单位】陕西学前师范学院,西安710100 【正文语种】中文 【中图分类】TB525 液体中附着在固体杂质、微尘或容器表面上及细缝中的气泡，或在液体中由于涡流或声波等物理作用，在液体和液-固界面形成微小泡核［1—3］。液体中的气泡会

改变声波在液体内传播时的压力分布，从而使其声学特性参数(如弹性系数和密度)有所变化。国际上很多学者研究利用声衰减和声色散的性质对海洋远距离气象实时监控及预测;生物医学领域利用它对血流及生物组织超声成像。高永慧等［3］、赵晓亮［4］分别研究了两相介质中声波透射、声波传播的特性参数及在高黏度介质(如硅树脂和糖浆)中声波的传播性质。通常两相介质声波的传播易受气泡的位置状况和大小分布的影响，同时声源的位置及形状及容器的参数等因素也会产生一定的效应［5］，从而使得声波的传播呈现非线性特征，给定量研究增大了难度。最近，王成会等［6］利用气泡液体内的振动方程，结合声波空化效应，研究了两相介质内的传播;王勇等［7］对声波动方程进行线性化处理，在满足的基础上，探讨气泡的含量和大小、声波的频率对介质内传声特性的影响;姚文苇［8］基于声压的贝塞尔函数研究了气泡对液体中声波传播速度的影响，李灿苹等［9］探讨了气泡对海水中声波传播速度的影响。本文考虑液体黏滞作用及交界面处的表面张力等因素，利用气泡与液体的交界处声波传播引起的应力与质点振动速度的连续条件，深入研究声波在液体中含气泡时的传播特性。 1 声波在液体中的传播 当一列自由行进的声波在传播路径上遇到一气泡时，气泡对声波的影响，很大程度上表现为气泡对声的散射效应，而作为散射问题看来，气泡又可看成一个极易压缩的弹性球，这时在介质中除了原来的声波外，还会出现一列从气泡向四周散射的散射波。设液体中平面波的传播方向沿z 轴，z=rcosβ(r 为半径，β 表示极角)，把 入射波改为用球坐标来表示，并以勒让德多项式展开速度势函数 式(1)中，ω 为质点振动的角频率，k 为波数，t 为时间变量。其中jl(kr)表示球贝 塞尔函数，Pl表示勒让德多项式。 考虑液体的黏滞作用和气液分界面处的表面张力，由于气泡在液体内受到的压力可

声波在不同介质中的传播特性分析

声波在不同介质中的传播特性分析 声波是一种机械波，其传播是通过介质分子之间的振动传递能量实现的。不同 介质对声波传播的特性会产生重要影响，因此我们需要分析不同介质中声波传播的特点。 一、空气中的声波传播特性 空气是最常见的介质之一，也是人类日常生活中声音传播的主要介质。在空气 中传播的声波具有以下特性： 1. 音速：空气中的声波传播速度随温度、湿度和气压的变化而变化。一般情况下，声波在20摄氏度的空气中的速度约为343米/秒。 2. 衍射：声波在遇到障碍物时会发生衍射现象。当声波遇到某个障碍物时，会 围绕障碍物传播，使声音传播到阻挡物背后。 3. 吸收：空气对声波具有一定的吸收作用。高频声波在空气中的传播速度比低 频声波要快，因此高频声波更容易受到空气的吸收，传播距离较短。 二、液体中的声波传播特性 液体是另一种常见的介质，如水和油。液体的特性对声波的传播有以下影响： 1. 音速：声波在液体中的传播速度通常比在空气中更快。水中的声速约为 1500米/秒，相对于空气中的传播速度更快。 2. 声阻抗：液体对声波具有较高的阻抗，使得声波传播时发生反射或折射。反 射会造成声波在液体中的传播损失。 3. 吸收：液体对声波的吸收作用较小，因此声波在液体中的传播距离相对较远。 三、固体中的声波传播特性

固体是另一个常见的介质，如金属和岩石。固体的特性对声波的传播有以下影响： 1. 音速：固体中的声波传播速度通常比液体和气体更快。金属中的声速可以达到6000米/秒以上，相对于液体和气体更快。 2. 传播方向：固体中的声波传播具有定向性。固体中的分子排列有序，导致声波在固体中传播时具有方向性，可以沿着固体内部传播。 3. 衍射：固体中的声波也可以发生衍射现象，但相对空气和液体而言衍射效果较弱。 总结起来，不同介质中声波的传播特性存在一定差异。在空气中，声波的传播速度较快，但容易受到吸收的影响；在液体中，声波的传播速度较快，吸收较小，但会受到声阻抗的影响；在固体中，声波的传播速度最快，具有定向性，但衍射效果较弱。因此，了解不同介质中声波的传播特性，对于设计和优化声波传感器、声学设备以及理解声音的传播机制都具有重要意义。

第12章材料和结构的声学特性

第12 章材料和结构的声学特性建筑声环境的形成及其特性，一方面取决于声源的情况，另一方面取决于建筑环境的情况。而建筑环境，一方面是指建筑空间，另一方面是指形成建筑空间的物质实体——按照各种构造和结构方式“结合”起来的材料以及在建筑空间中的人和物。材料和结构的声学特性是指他们对声波的作用特性。 12.1 吸声材料和吸声结构 应用场所：早前：音乐厅（一般不做吸声处理）、剧院、礼堂、录音室、播音室等。 后来：教室、车间、办公室、会议室等。 作用：1、缩短和调整混响时间 2、控制反射声 3、消除回声 4、改善音质，改变声场分布 5、用于控制噪声 12.1.1 吸声系数和吸声量 1）吸声系数 用以表征材料和结构吸声能力的基本参量通常采用吸声系数，以“a”表示， 定义为： a在0到1之间，数值越大，吸声能力越好。 吸声系数与频率有关，工程上通常采用125、250、500、1000、2000、4000Hz 六个频率来表示某一种材料和结构的吸声频率特性。有时也把250、500、1000、2000Hz 四个频率吸声系数的算术平均值（取为0.05 的整数倍）称为“降噪系数” （NRC）。 2）吸声量 用以表征某个具体吸声构件的实际吸声效果的量是吸声量，它与构件的尺寸大小有关。A=a *S 12.1.2 吸声材料和吸声结构的分类 1）吸声材料的选用原则： （1 ）、吸声系数高； （2）、吸声频带宽； （3）、材料的耐久性好。 （4）、材料的装饰性、防火防腐、防虫 驻、质轻、防潮等。 2）分类 吸声材料按吸声机理分为： （1 ）靠从表面至内吸声材料部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料， 以吸收中高频声波为主，有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品以及多孔结构的开孔型泡沫塑料和膨胀珍珠岩制品。 （2）靠共振作用吸声的柔性材料（如闭孔型泡沫塑料，吸收中频）、膜状材 料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中频）、板状材料（如胶合板、硬质纤维板、石棉水泥板和石膏板，吸收低频）和穿孔板（各种板状材料或金属板上打孔而制得，吸收中频）。以上材料复合使用，可扩大吸声范围，提高吸声系数。用装饰吸声板贴壁或吊顶，多孔材料和穿孔板或膜状材料组合装于墙面，甚至采用浮云式悬挂，都可改善室内音质，控制噪声。多孔材料除吸收空气声外，还

层状含气泡非饱和多孔介质的声反射与声透射

层状含气泡非饱和多孔介质的声反射与声透射 华健;郑广赢;黄益旺;王飞 【摘要】为了得到声波从水入射到含气泡非饱和多孔介质层的反射和透射规律,气泡对多孔介质声学特性的影响以及层状固体介质对声波的反射和透射一直是水声领域重要的研究课题.分析了基于气泡振动修正的Biot波动方程和弹性模量,将介质层中三种透射波的平面波解代入修正后的Biot波动方程,通过分析平面波垂直入射的边界条件推导了声波的反射系数和透射系数.数值分析表明,气泡的大小、含量以及介质层的厚度是影响声波在层状多孔介质声学特性的重要因素.当入射声波频率很低时,介质层尺度相比波长而言很小,呈现很好的透声性能;声波频率很高时,波长很小,透射系数和反射系数都呈现振荡趋势;而当声波频率在气泡共振频率附近时,气泡的共振引发层状多孔介质的高衰减,使得声波很难穿透.%Both the influence of bubbles on porous medium acoustic characteristics and the reflection and transmis-sion of acoustic waves at the layered solid are important problems. In order to obtain the acoustic reflection and transmission coefficients of the layered gassy unsaturated porous medium,the Biot wave equation and elastic moduli based on bubble vibration correction are introduced, and the solutions of three transmission waves are substituted into the wave equation. The reflection and transmission coefficients of the acoustic wave from water to water - lay-ered porous medium are given according to the boundary conditions of a plane wave perpendicularly incident. Nu-merical results show that bubble size,volume concentration and thickness are important factors that affect the prop-agation of sound waves in the layered porous medium. When the incident wave frequency is

声学知识点总结终极版

建筑声学复习要点 第3.1章建筑声学基本知识 一、声音的基本性质 •声音：人耳感受到的“弹性”介质中振动或压力的迅速而微笑的起伏变化。 “弹性介质”：收到振动波干扰后，介质的质点即回到其原来的位置。 •人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz。 •介质的密度越大，声音的传播速度越快，声音在空气中的传播速度为340 m/ So •声源：受外力作用而产生震动的物体。声波是纵波。 声波在空气中传播时，传播的只是能量，空气质点并不传到远方。 •声源的指向性指声源辐射声音强度的空间分布。 频率越高、声源尺寸比辐射波长大得越多，声源的指向性越强。 •波阵面：声波同一时刻所到达的各点的包络面。 声线：表示声波的传播方向和途径。 •声波可分为球面波、平面波和柱面波。 .声音的频率越高，或声源尺寸比声波波长大得越多，声音的方向性越强。 •声源因其尺寸与波长之比可分为点、线和面声源 点声源：发出振动的物体尺寸与声波波长相比小于1/4。一发出球面波 线声源：很多靠近的声源沿直线排列。一发出柱面波 面声源：很多距离很近的声源放置在一个平面上。一发出平面波•声波在传播过程中会发生： 1反射（镜像反射和扩散反射） 2衍射（声波绕过障蔽边缘进入声影区的现象） 3干涉（相同频率、相位的两列波在叠加区域内引起的振动加强和削弱的现象） T小的材料就是隔声材料，a> 0.2的材料就是吸声材料。 二、声音的物理性质与计量 1.声音的物理性质： •频率：声源在单位时间内完成全振动的次数。 •周期：物体完成一次全振动的时间。 元音较低频，决定每个人的语音品质； 辅音较高频，决定人们的语言清晰度。 •频谱：表示声音各组成频率的声压级分布。一决定音色 •基音：最低频率的声音，其频率称为基频。一决定音色或音质（基音与谐音） 谐音：除基音以外的声音，其频率成为谐频。 •谐频是基频的整数倍，乐声只含基频、谐频，是断续的线状谱；噪声频谱是连续的曲线。 ・声音分纯音、复音和复合音 •纯音：单一频率的声音。 •频带：两个频率极限值之间的连续频率。 频带宽度：频率上限值与下限值之差。 声学设计和测量中常用倍频带和1/3倍频带，倍频带的中心频率有11个 2.声音的计量： 声功率W：声源在单位时间内向外辐射的声能。 •声强I：单位时间内，每单位面积波阵面通过的声功率。W/m2 •声压p：由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏。N/m2 *某点声强与该点声压平方成正比