声学理论与工程应用PDF电子书下载

序言 3

第一篇 声学基础理论 3

1　声波方程与声波基本特性 3

1.1　噪声与声波 3

1.2　声压基本概念与度量 4

1.3　声波方程 6

1.3.1　流体的三个基本方程 6

1.3.2　一维声波方程 9

1.3.3　三维声波方程 10

1.4　平面声波基本特性 11

1.4.1　平面声波基本解 11

1.4.2　声波传播速度 12

1.4.3　声波的阻抗 13

1.5　声场的能量关系 14

1.5.1　声能量密度 14

1.5.2　声功率与声强 15

1.6　声学量的级与分贝单位 16

1.7　响度级与等响曲线 18

1.8　计权声级 19

1.9　声波的叠加 20

1.9.1　相干声波的叠加 21

1.9.2　不相干声波的叠加 22

1.9.3　噪声声压级的叠加 22

1.10　噪声的频谱 25

1.10.1　倍频程滤波 25

1.10.2　A声级修正 27

1.11　声波的反射、折射与透射 28

1.11.1　声学边界条件 29

1.11.2　垂直入射的反射与透射 29

1.11.3　斜入射的反射与折射 31

1.11.4　声波通过中间层的反射与透射 35

1.11.5　传声损失与质量作用定律 37

2.1.1　球面声场 39

2.1　脉动球源 39

2　声源的辐射 39

2.1.2　声波辐射与球源尺寸的关系 40

2.1.3　辐射声场规律 42

2.1.4　球面声场的能量关系 43

2.1.5　辐射阻抗 44

2.2　偶极声源 45

2.2.1　偶极辐射声场 45

2.2.2　辐射声功率 46

2.3　活塞式声源 48

2.3.1　点声源 48

2.3.2　活塞辐射声场 49

2.3.3　活塞声源辐射阻抗 54

2.4　无规相位活塞声源 54

3　声波在管道中传播 56

3.1　管中驻波 56

3.1.1　管中驻波声场 56

3.1.2　负载声阻抗率与吸声系数 58

3.2　阻抗转移公式 59

3.2.1　末端为刚性的输入阻抗 60

3.2.2　末端开放的输入阻抗 61

3.2.3　亥姆霍兹共鸣器 62

3.3　截面积突变管中的声透射 64

3.3.1　两根不同截面的管中声的传播 64

3.3.2　中间扩张管的传声特性 65

3.4.1　旁支对声波传输的影响 67

3.4　有旁支的管中声传播 67

3.4.2　共鸣器旁支 68

3.4.3　有限长封闭管旁支 69

3.4.4　内插管旁支 70

3.5　管中阻尼与声阻 71

3.5.1　管中黏滞运动 71

3.5.2　细管的声波传播特性 73

3.5.3　细管的声阻抗 75

3.5.4　毛细管声波传播特性 76

3.5.5　毛细管的声阻抗 77

3.5.6　微孔管的声阻抗 78

3.6　声波导理论及平面波截止频率 79

3.6.1　短形声波导管 79

3.6.2　平面声波截止频率 81

3.6.3　圆柱形声管平面波截止频率 82

4　室内声场 85

4.1　扩散声场与平均自由程 86

4.2　平均吸声量 87

4.3　混响时间公式 89

4.4　空气吸收对混响时间公式的修正 90

4.5　室内总声压级 93

4.6　声源指向性对室内声场的影响 95

4.7　无规分布噪声源的总声压级 96

4.8　室内驻波及简正波模式 97

4.8.1　室内驻波 98

4.8.2　简正频率的分布 99

5.1.1　吸声原理 105

5.1　共振式吸声结构 105

第二篇 噪声控制 105

5　吸声原理及应用 105

5.1.2　穿孔结构的设计 108

5.1.3　穿孔有效长度 110

5.1.4　声阻率比的控制 111

5.2　多孔吸声材料 115

5.2.1　吸声原理与规律 115

5.2.2　背面空腔的影响 119

5.2.3　无规入射的吸声系数 121

5.2.4　吸声尖劈 123

5.3　室内吸声降噪应用 128

5.3.1　吸声降噪原理 128

5.3.2　无规分布声源降噪处理 129

5.4　水中消声瓦的应用 130

5.4.1　声学设计与声学参数 131

5.4.2　声学参数与材料参数关系 136

5.4.3　吸声机理研究和探索简述 140

6.1　扩张管式消声器 145

6.1.1　简单扩张管式消声器 145

6　消声器原理及应用 145

6.1.2　连接式双扩张管方案 147

6.1.3　内插管式方案 149

6.1.4　消声的高频限止 151

6.1.5　减轻气流压降的措施 152

6.2　共振式消声器 153

6.3.1　消声原理 156

6.3　阻性式消声器 156

6.3.2　高频失效 159

6.3.3　片式消声器 160

6.3.4　气流对消声系数的影响 161

6.3.5　气流再生噪声 162

6.3.6　气流的压力损失 163

6.4　消声性能的评估与测量 165

7.1.1　隔声效果的测量 168

7　隔声原理及其应用 168

7.1　隔声效果的描述 168

7.1.2　建筑构件空气声隔声的实验室测量方法 169

7.1.3　材料空气声隔声性能的单值评价 172

7.2　单层均匀薄型构件的隔声 173

7.2.1　声波的反射和透射 173

7.2.2　整体振动的单层均匀柔性薄板的隔声 174

7.2.3　弯曲振动的单层均匀薄板的隔声 177

7.2.4　有限大小单层均匀薄板的总体隔声 181

7.2.5　单层均匀薄型布帘的隔声 182

7.2.6　单层均匀薄型构件的隔声量的工程计算方法 183

7.3　双层薄板的隔声 185

7.3.1　多层介质平面波传播的阻抗转移定理 185

7.3.2　无限大双层薄板隔声量的理论计算方法 187

7.3.3　实际双层薄板的隔声量的工程计算方法 190

7.3.4　双层薄板隔声设计的一些实际问题 193

7.4.1　弯曲薄板的隔声 194

7.4　弯曲薄板、复合板和多层板的隔声 194

7.4.2　复合板的隔声 196

7.4.3　多层板的隔声 198

7.4.4　各类轻型隔声结构的性能对比 198

7.5　组合结构的隔声和漏声的影响 199

7.5.1　组合结构的隔声 199

7.5.2　小孔和缝隙漏声的影响 200

7.6　隔声罩与隔声间 202

7.6.1　隔声罩隔声量的计算 202

7.6.2　隔声罩设计时的一些实际考虑 204

7.6.3　隔声间的隔声量计算 205

7.7　室外与室内隔声屏 206

7.7.1　声屏障的绕射声衰减 207

7.7.2　户外声屏障的插入损失 208

7.7.3　户外声屏障插入损失的ISO计算方法 210

7.7.4　室内声屏障的插入损失 211

7.8　管道隔声 212

7.8.1　管道本身的隔声量 213

7.8.2　管道外吸声材料的隔声量 214

7.8.3　密封管套和毡子的隔声量 214

7.9　结构固体声隔声 215

7.10　总体隔声设计 216

7.10.1　民用建筑隔声设计 216

7.10.2　工业建筑隔声设计 217

第三篇 结构声及其控制 221

8　结构声基础 221

8.1　结构中的声波 221

8.1.1　结构中的声波的波数、相速和群速 221

8.1.2　流体中的声波 222

8.1.3　结构中的纵向波 223

8.1.4　结构中的准纵向波 223

8.1.5　结构中的横向切变波 224

8.1.6　梁中的弯曲波 226

8.1.8　有限大小结构中的声波 228

8.1.7　薄板中的弯曲波 228

8.2　结构声波的辐射 230

8.2.1　无限大障板上圆形活塞的声辐射 230

8.2.2　无限大障板上矩形简支板的声辐射 231

8.2.3　无限大平板中弯曲波的声辐射 236

8.2.4　板的平均声辐射效率 240

8.2.5　弯曲板的声辐射 242

8.2.6　非均匀板和不规则形状物体的声辐射 244

8.3　结构声波的产生 244

8.3.1　受迫振动和阻抗 245

8.3.2　振动激励 246

8.3.3　声激励 249

8.4　结构声波的分析方法 250

8.4.1　耦合分析法 250

8.4.2　统计能量法 253

8.4.3　数值计算法 256

8.4.4　阻抗分析法 261

8.4.5　机械四端参数法 262

8.5　流体对结构振动的影响 265

8.5.1　压力场 265

8.5.2　波阻抗 269

8.5.3　振动板上的流体负载 271

8.5.4　结构共振频率的变化 272

9.1　船舶结构振动与噪声及其控制概述 274

9.1.1　船舶结构振动与噪声 274

9　结构声控制 274

9.1.2　船舶结构振动与噪声控制 276

9.2　隔振原理 277

9.2.1　单自由度系统隔振 277

9.2.2　复合隔振系统 279

9.2.3　多自由度系统隔振 280

9.2.4　常用隔振器介绍 281

9.2.5　隔振系统的工程设计 286

9.2.6　柔性支撑隔振 289

9.3.1　无阻尼动力吸振器 290

9.3　吸振原理 290

9.3.2　有阻尼动力吸振器 292

9.3.3　复式动力吸振器 295

9.3.4　非线性动力吸振器 295

9.3.5　多自由度动力吸振器 296

9.4　减振原理 297

9.4.1　阻尼减振机理 297

9.4.2　阻尼减振材料 299

9.4.3　阻尼减振基本结构及应用 301

9.5　有源结构声控制 304

9.5.1　有源噪声与振动控制概述 304

9.5.2　有源振动控制 307

9.5.3　有源结构声控制 310

9.5.4　自适应有源噪声控制算法和系统 313

9.6　箱装体设计 316

9.6.1　箱装体的构成 317

9.6.2　箱装体的设计原则 317

10.1　消声室 321

第四篇 声学工程测量 321

10　测量的声学环境及条件 321

10.2　混响室 323

10.3　测量传声器的选择 323

11　吸声系数及声阻抗率比的测量 326

11.1　驻波管法 326

11.1.1　吸声系数的测量 327

11.1.2　声阻抗率比的测量 329

11.1.3　驻波管的设计 330

11.1.4　工作频率范围 330

11.1.5　探管传声器的应用 330

11.2　混响室法 331

11.2.1　测量原理 331

11.2.2　测量技术要点 332

12　噪声源声功率的测量 335

12.1　概述 335

12.2.1　测量原理 336

12.2　消声室和半消声室精密法 336

12.2.2　测量技术要点 337

12.3　近似半自由声场的工程法 340

12.3.1　测量原理 340

12.3.2　测量技术要点 340

12.4　混响室精密法 342

12.4.1　测量原理 342

12.4.2　测量技术要点 343

13　声强计及其应用 345

13.1　声强计及其测量 345

13.1.1　声能量与声强概述 345

13.1.2　声强测量原理 349

13.1.3　声强测量仪器 354

13.1.4　声强测量应用 356

13.2　用声强法测声功率级 358

13.2.1　离散点测量方法 358

13.2.2　扫描测量方法 363

13.2.3　测量实例 366

14　声全息技术用于噪声源定位、振模分析及结构声强测量 369

14.1　概述 369

14.2　广义声全息的数理模型 371

14.2.1　狄里克雷（Dirichlet）边界条件下的解 372

14.2.2　狄里克雷条件下的声全息重建 375

14.2.3　其他声参量的重建 376

14.2.4　诺依曼（Neumann）边界条件下的解 377

14.2.5　声全息的数字重建 378

14.2.6　声全息重建的空间分辨率 379

14.2.7　声全息重建的空间频率域滤波函数 381

14.3　声全息测量的应用 383

14.3.1　空气中噪声源的定位与识别 383

14.3.2　声源振动模式的测量 386

14.3.3　结构声强的测量与分析 389

主要参考文献 394

附录 396