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第六章_声学性能

作者:PokerStar时间:2020-07-19 19:01

  第六章_声学性能_物理_自然科学_专业资料。第六章 材料的声学性能 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性波,在弹性介质中传播,是纵波 弹性波:由机械振动引起 电磁波:由电磁振动引起 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性

  第六章 材料的声学性能 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性波,在弹性介质中传播,是纵波 弹性波:由机械振动引起 电磁波:由电磁振动引起 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性波,在弹性介质中传播,是纵波 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性波,在弹性介质中传播,是纵波 第一节、声波的基本性质和物理量 声波是弹性波,在弹性介质中传播,是纵波 第一节、声波的基本性质和物理量 1、超声波和次声波 某些生物的听觉频率范围 次声波 可听声 1000Hz 蝙蝠 超声波 120000Hz 150Hz 60Hz 猫 海豚 65000Hz 150000Hz 20Hz 15Hz 1Hz 大象 人类 20000Hz 50000Hz 20000Hz 狗 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 声呐: ? 利用超声波定向性好、在水中传播距离远等特 点制成声呐装置。利用声呐发出的超声波碰到 水下物体反射形成的回声可以发现潜艇、鱼群 等水下目标并测出它们的位置,还可以测绘海 底形状 1、超声波和次声波 声呐:1912年4月,号称“坚固无 比,永不沉没”的“泰坦尼克号” 竟然在首次航行中毁于冰山一角, 震惊世界。海难促使人们思考: 如何提前知道冰山和礁石的位置, 防止海难呢?两年后,法国科学 家朗之万根据超声波定向性好的 优点发明了声呐( sonar) 。基本 原理是:定向发出超声波,超声 波碰到水下物体形成回声,根据 回声声波的时间可以测算出物体 的位置。声呐并不是人类的“专 利”,蝙蝠、海豚、鲸都有各自 的声呐。它们依靠声呐捕食、行 动甚至表达感情。 1、超声波和次声波 超声波定位: 蝙蝠觅食、利用声呐探测海洋深度、“B超”。 1、超声波和次声波 利用超声波可以制造倒车雷达 1、超声波和次声波 《扬子晚报》报道,英国7岁男孩卢卡 斯· 默里出生时就双目失明,然而,在 美国加州41岁盲人丹尼尔· 基什的帮助 下,卢卡斯通过3天的密集训练,学会 了一种神奇的“回声定位法”——通 过弹舌头发出响亮的“嗒嗒”声,然 后辨别声音撞上前方物体后返回的 “回声”,然后在大脑中建立一幅虚 拟的景物画面。 蝙蝠男孩 如今,双眼皆盲的卢卡斯能够像蝙蝠或海豚一样靠回声来“视 物”。不仅在车水马龙的大街上也能行走自如,甚至能打篮球、玩 攀岩等高难度运动,而他也因此被人们称为“蝙蝠男孩”。 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 超声波碎石机 主要适应症:肾结石 输尿管结石 膀胱结石 尿道结石 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 超声波塑料焊接机 压电陶瓷或磁致伸缩材料 在高电压窄脉冲作用下, 可得到较大功率的超声波, 可以被聚焦,能用于集成 电路及塑料的焊接。 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 超声波加湿器 超声波加湿器采用超声波 高频振荡原理将水雾化为 1—5微米的超微粒子,通 过风动装置,将水雾扩散 到空气中,从而达到均匀 加湿空气的目的。 1、超声波和次声波 超声波清洗: ·超声波能使清 洗液产生剧烈振动, 有去污作用,人们 据此制成了超声波 清洗器 1、超声波和次声波 核爆炸 次声 导弹发射 1、超声波和次声波 火山 次声 地震 风 暴 与 海 啸 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 1、超声波和次声波 ?次声波的危害 1980年,一艘名叫“马尔波罗”的帆船在由新西兰驶往 英国的途中突然神秘地失踪;20年后,却在火地岛附近 被人发现。船上的一切都原封不动、完好如初。就连已 死多年的船员也都各就各位,保持着工作状态。科学家 对他们的神秘死亡引起了极大的关注,经过长期研究, 终于发现,他们是死于海上风暴产生的次声。 1、超声波和次声波 次声波 海啸是由海底地震引起的突发性灾 害性天气。2004年12月26日印度洋 海啸造成周边国家30万人伤亡。灾 后发现在海水淹没区一公里以外的 地方有许多人被压在倒塌的房屋内, 救灾行动也因为许多遇害者五脏破 裂,肢体不全而进展缓慢。当地人 认为这些现象是由于“海怪”上岸 造成的。——法国《费加罗报》 1、超声波和次声波 1992年11月24日,桂林上空发生了一起空难,141人死亡。 当事件的原因经多方解释而未肯定之时,中国声学研究所 的专家,提出了存在着因“次声波”的作用而致使飞机坠 毁的可能性。桂林属半丘陵地带,气团依山势走向而上下 浮动,引起气流震动,会产生一种“山背波”的次声波, 当飞机遇到这种危害极大的由次声波引起的晴空湍流时, 如同落入一个风旋涡中,在挤压力、冲力等多种强劲外力 的作用下,将造成飞机失控、产生机毁人亡的恶果。还有 研究结果表明,次声波对飞机的影响还有一种“生物效 应”。该理论认为,当次声波的频率接近人体频率时,就 有可能产生“共振”,飞机驾驶员无法承受这种强烈的效 应,就有致命的危险。也就是说,此次空难的凶手很可能 就是这种次声波。 1、超声波和次声波 次声波武器 按照感官刺激分类,目前研制出来的次 声武器可分为两种。一种是神经型次声武器, 它通过发射频率与人脑的“阿尔法节律”相 近(约5Hz)的次声波,刺激人的神经,使 人晕眩头痛、精神错乱。另一种是器官型次 声武器,通过发射频率与人体内脏固有频率 相当(4~8Hz)的次声波,使人出现恶心呕 吐、胃痛、呼吸困难等症状。 相对于传统概念的武器,次声波武器具 有隐蔽性强、传播速度快、传播距离远、穿 透力强、不污染环境和破坏设施等特点,从 而被列为新概念武器家族的重要成员,势必 成为未来战场上的武器新宠。 1、超声波和次声波 早在上世纪60年代,发达国家就 竞相研究次声波武器。1972年法国国 家实验中心制成一台强次声发生器, 首次试验就使5公里以内的人员受到 伤害。上世纪 80年代法国科学家加 弗罗制出了一种“大哨笛”次声发生 器,声压级为160dB,能对人体器官 产生损伤,当时法国报纸称它为“次 声枪”。1979年苏联秘密进行次声炸 弹试验,由于当时对其威力估计不足, 法国科学家加夫雷奥 又缺乏良好防护,造成数名现场人员 声波武器鼻祖 死亡。 1、超声波和次声波 美国更是不甘落后。美国陆军武器研究室研制出一种可 延伸至17米长的喇叭型声炮,发射功率达20kW(千瓦)。 上世纪70年代,美警方开发了使人“僵化”或失去战斗 力的次声武器,来控制骚乱。据称美国干涉波黑内战时, 曾秘密用过这些非致命次声武器,仅几秒钟就使塞军阵 地陷入一片混乱,有人昏倒,有人呕吐不止。 远程声波设备目前已经广泛用于反暴乱和反恐行动 ,图为装备LRAD的美军“斯特赖克”装甲车 2、声音的强度 2、声音的强度 2、声音的强度 2、声音的强度 2、声音的强度 2、声音的强度 分贝(decibel)是 量度两个相同单位 之数量比例的单位, 主要用于度量声音 强度,常用dB表示 . 2、声音的强度 2、声音的强度 2、声音的强度 第二节、材料的声学性能 第二节、材料的声学性能 多孔材料 第二节、材料的声学性能 多孔材料 多孔吸声材料的吸声机理是:当声波入射到材料表面时, 一部分在材料表面反射掉,另一部分则透入到材料内部 向前传播。由惠更斯原理可知,声波的振动带动相邻质 点的振动,相邻的质点又将振动传递给与它相邻的质点, 如此这样声波在多孔材料内传播下去。在传播过程中, 引起孔隙的空气运动,与形成孔壁的固体筋络发生摩擦, 由于粘滞性和热传导效应,将声能转变为热能而耗散掉。 声波在刚性壁面反射后,经过材料回到其表面时,一部 分声波透射到空气中,一部分又反射回材料内部,声波 通过这种反复传播,使能量不断转换耗散,如此反复, 直到平衡,由此使材料“吸收”了部分声能。 第二节、材料的声学性能 多孔材料 影响多孔吸声材料特性的因素 (1)材料内部应该具有大量的间隙和小孔(吸声性能较好的材 料孔隙率一般在70%-90%之间),材料中孔隙体积与材料总 体积之比,即孔隙率要高,而且这些孔隙在材料内部的分布 要尽可能均匀,并尽可能细小,这样可使材料内部筋络总表 面积大,对于声能的吸收是非常有好处的。 (2)材料内部的孔洞应呈现向外敞开的趋势,易于声波进入孔 洞内部。当材料不具备敞开孔洞,仅有凹凸表面时,吸声能 力会下降。 (3)材料内部的微孔应该是相互贯通的,而不应是独立密闭的, 单独的气孔和密闭间隙起不到吸声作用。 第二节、材料的声学性能 共振吸声材料 第二节、材料的声学性能 共振吸声材料 共振结构是利用共振器的特点,更有效地 把声能变成热能消耗。共振吸声结构一般 吸声频带窄,在共振频率附近,吸声系数 很高,可接近于1,但偏离共振峰,吸声 系数迅速下降,因此它是中、低频的吸声 材料,唯有微穿孔板结构具有宽频带吸声 的趋势,并弥补共振吸声结构吸声频率带 窄的不足。 第三节、声学性能的测试及应用 弹性常数测定 根据弹性动力学理论可知,在材料中,超声波纵波、横波 及表曲波的传播速度,取决于材料的密度和材料的弹性常 数。 纵波波速 横波波速 第三节、声学性能的测试及应用 弹性常数测定 第三节、声学性能的测试及应用 弹性常数测定 纵波速度 横波速度

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