声学基础 第3版PDF电子书下载

1 质点振动学 1

1.1 质点振动系统的概念 1

1.2 质点的自由振动 2

1.2.1 自由振动方程 2

1.2.2 自由振动的一般规律 3

1.2.3 自由振动的能量 5

1.2.4 双弹簧串接与并接系统的振动 6

1.2.5 弹簧质量对系统固有频率的影响 7

1.2.6 振动问题的复数解 8

1.3 质点的衰减振动 9

1.3.1 衰减振动方程 9

1.3.2 衰减振动的一般规律 10

1.3.3 衰减振动的能量 11

1.4 质点的强迫振动 12

1.4.1 强迫振动方程 12

1.4.2 强迫振动的一般规律 12

1.4.3 质点的稳态振动 13

1.4.4 强迫振动的能量 17

1.4.5 振动控制：电声器件的工作原理 18

1.4.6 隔振原理 21

1.4.7 拾振原理 24

1.5 周期力的强迫振动 27

习题1 31

2 弹性体振动学 36

2.1 弦的振动 36

2.1.1 弦的振动方程 37

2.1.2 弦振动方程的一般解 38

2.1.3 自由振动的一般规律——弦振动的驻波解 39

2.1.4 弦振动的能量 43

2.2 棒的振动 45

2.2.1 棒的纵振动方程 45

2.2.2 棒的纵振动的一般规律 46

2.2.3 棒的横振动方程 53

2.2.4 棒的横振动的边界条件 55

2.2.5 棒的横振动的一般规律 56

2.3 膜的振动 60

2.3.1 膜的振动方程 60

2.3.2 圆膜对称振动的一般解 61

2.3.3 圆膜对称自由振动的一般规律 62

2.3.4 圆膜振动的等效集中参数 63

2.3.5 圆膜的强迫振动 65

2.3.6 媒质对膜振动的影响 68

2.3.7 圆膜振动的非对称振动 70

2.4 板的振动 71

2.4.1 板的振动方程 71

2.4.2 周界钳定圆形板对称振动的一般规律 72

2.4.3 圆板振动的等效集中参数 74

习题2 75

3 电-力-声类比 78

3.1 电路中的基本概念 79

3.2 力学元件与基本力学振动系统 81

3.3 声学元件与基本声学振动系统 84

3.4 电-力-声线路类比 87

3.4.1 电路图的分析 88

3.4.2 力学系统的类比线路图 88

3.4.3 声学系统的类比线路图 91

3.4.4 阻抗型和导纳型类比线路图的互相转换 94

3.4.5 变量器 95

3.5 电-力-声类比线路应用举例 97

习题3 104

4 声波的基本性质 107

4.1 概述 107

4.2 声压的基本概念 108

4.3 理想流体媒质中的声波方程 110

4.3.1 理想流体媒质的三个基本方程 110

4.3.2 小振幅声波一维波动方程 113

4.3.3 三维声波方程 115

4.3.4 速度势 116

4.4 特殊形式的声波方程 118

4.5 平面声波的基本性质 119

4.5.1 波动方程的解 120

4.5.2 声波传播速度 122

4.5.3 声阻抗率与媒质特性阻抗 123

4.6 声场中的能量关系 124

4.6.1 声能量与声能量密度 124

4.6.2 声功率与声强 126

4.7 声压级与声强级 127

4.8 响度级与等响曲线 128

4.9 从平面声波的基本关系检验线性化条件 129

4.10 声波的反射、折射与透射 131

4.10.1 声学边界条件 131

4.10.2 平面声波垂直入射时的反射和透射 132

4.10.3 平面声波斜入射时的反射与折射 135

4.10.4 声波通过中间层的情况 140

4.11 隔声的基本规律 144

4.11.1 单层墙的隔声 144

4.11.2 双层墙的隔声 145

4.12 声波的干涉 147

4.12.1 叠加原理 148

4.12.2 驻波 148

4.12.3 声波的相干性 149

4.12.4 具有无规相位的声波的叠加 150

习题4 152

5 声波在管中的传播 155

5.1 均匀的有限长管 156

5.1.1 管内声场 156

5.1.2 阻抗图 157

5.1.3 声负载的吸声系数 159

5.1.4 共振吸声结构 159

5.2 突变截面管 161

5.2.1 声波在两根不同截面的管中传播 161

5.2.2 中间插管的传声特性 162

5.2.3 扩张管式消声器 163

5.3 有旁支的管 164

5.3.1 旁支对传声的影响 164

5.3.2 共振式消声器 165

5.4 管中输入阻抗（声传输线阻抗转移公式） 166

5.5 截面积连续变化的管（声号筒） 170

5.5.1 号筒中声场的一般解 170

5.5.2 指数形号筒的传声特性 171

5.6 声波在管中的粘滞阻尼 175

5.6.1 管中粘滞运动方程 175

5.6.2 细管中声波传播特性 177

5.6.3 细管的声阻抗 179

5.6.4 毛细管中声波传播特性 180

5.6.5 毛细管的声阻抗 181

5.6.6 微孔管的声阻抗 182

5.7 声波导管理论 183

5.7.1 矩形声波导管 183

5.7.2 圆柱形声波导管 189

5.8 非刚性壁管 192

5.8.1 非刚性壁管中声波方程的解 192

5.8.2 管中主波的传播 193

5.9 一维电声传输线类比 194

5.9.1 电传输线方程 194

5.9.2 电声传输线类比 195

5.9.3 不均匀传输线 196

5.9.4 传输线中反射系数 196

习题5 198

6 声波的辐射 202

6.1 脉动球源的辐射 202

6.1.1 球面声场 202

6.1.2 声辐射与球源大小的关系 203

6.1.3 声场对脉动球源的反作用——辐射阻抗 205

6.1.4 辐射声场的性质 207

6.2 声偶极辐射 208

6.2.1 偶极辐射声场 208

6.2.2 等效辐射阻 210

6.3 同相小球源的辐射 211

6.3.1 两个同相小球源的辐射声场 211

6.3.2 指向特性 212

6.3.3 自辐射阻抗和互辐射阻抗 214

6.3.4 互易原理 216

6.3.5 镜像原理 217

6.3.6 声柱 217

6.3.7 不相干小球源的线阵 221

6.4 点声源 222

6.5 无限大障板上圆形活塞的辐射 223

6.5.1 远声场特性 223

6.5.2 辐射的指向特性 225

6.5.3 近声场特性 227

6.5.4 声场对活塞声源的反作用——活塞辐射阻抗 231

6.6 有限束超声辐射场 235

6.6.1 有限束超声场方程 235

6.6.2 有限束超声场举例（活塞、高斯型与贝塞尔型超声场） 237

6.7 球形声源的辐射 239

6.7.1 波动方程及其解的形式 239

6.7.2 辐射声场与球源线度的关系 242

6.7.3 球源辐射的声强和声功率 245

习题6 248

7 声波的接收与散射 252

7.1 声波的接收原理 252

7.1.1 压强原理 252

7.1.2 压差原理 254

7.1.3 压强与压差复合原理 256

7.1.4 多声道干涉原理 257

7.1.5 声强计原理 259

7.2 声波的散射 260

7.2.1 刚性圆球的散射声场 261

7.2.2 刚性圆球上的总声压 263

7.2.3 液体中气泡的声散射 265

习题7 268

8 室内声场 270

8.1 用统计声学处理室内声场 270

8.1.1 扩散声场 270

8.1.2 平均自由程 271

8.1.3 平均吸声系数 272

8.1.4 室内混响 273

8.1.5 空气吸收对混响时间公式的修正 275

8.1.6 稳态平均声能密度 276

8.1.7 总稳态声压级 277

8.1.8 声源指向性对室内声场的影响 278

8.2 用波动声学处理室内声场 279

8.2.1 室内驻波 279

8.2.2 简正频率的分布 280

8.2.3 驻波的衰减 283

8.2.4 法向声阻抗率与扩散声场吸声系数的关系 284

8.2.5 各类波的混响时间 286

8.2.6 声源的影响 288

习题8 290

9 声波的吸收 292

9.1 媒质的粘滞吸收 292

9.1.1 理想媒质运动方程的回顾 292

9.1.2 粘滞媒质运动方程 293

9.1.3 粘滞媒质运动方程的解 294

9.1.4 声速及吸收系数 294

9.2 媒质的热传导声吸收 298

9.3 声吸收经典公式的讨论 298

9.4 分子弛豫吸收简单理论 300

9.5 生物媒质中的超声衰减 305

习题9 306

10 非线性声学基础 307

10.1 非线性一维流体动力学方程及其解 308

10.2 非线性物态方程与非线性参量 310

10.2.1 非线性物态方程 310

10.2.2 非线性参量 310

10.3 声波的非线性传播与波形畸变 312

10.3.1 波形的畸变 312

10.3.2 间断距离 313

10.3.3 贝塞尔-富比尼解：畸变波形的谐波分析 313

10.3.4 波形畸变的图解分析 315

10.4 有限振幅声波的相互作用 316

10.4.1 非线性波动方程 317

10.4.2 非线性波动方程的近似解 317

10.4.3 两个不同频率声波的相互作用 318

10.5 粘滞媒质中有限振幅波的传播 320

10.5.1 伯格斯方程 321

10.5.2 伯格斯方程的解 322

10.5.3 粘滞媒质中的二次谐波声压特性 323

10.6 非线性振动 324

10.6.1 具有非线性恢复力无阻尼的强迫振动 325

10.6.2 具有非线性恢复力有阻尼的强迫振动 328

10.6.3 跳跃现象 329

10.6.4 分谐频振动 330

习题10 331

11 固体中声波传播的基本特性 332

11.1 固体的基本弹性性质 332

11.1.1 固体中的应变分析 332

11.1.2 固体中的应力分析 334

11.1.3 广义虎克定律 335

11.1.4 拉密常数与杨氏模量、泊松比的关系 336

11.2 固体中声波的传播 337

11.2.1 固体中的声波方程 338

11.2.2 声波的反射与折射 340

11.2.3 声表面波 344

11.2.4 薄板中的兰姆波 348

习题11 350

附录 351

A 媒质的声学常数 351

B 常用数学公式 352

C 一些特殊函数的图和表 358