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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