什麼是聲波?

2021-01-16 模態空間

聲波在傳播過程中，引起介質中的質點波動，使介質各部分產生壓縮或膨脹的周期性變化，因此，質點運動必然存在振動位移、振動速度等物理量，而壓縮或膨脹必然導致壓強的變化，所以，聲波在傳播時，有幾個可以測量的物理量，如質點振動位移、振動速度、聲壓等。但最常用的測量量是聲壓。


1）聲壓 聲波引起的壓強變化是疊加在大氣壓之上，因此，測量的聲壓是變化的聲壓與靜壓強之差，聲壓變化的平均值為零，所以，平均聲壓不是一個有用的參量。而人耳對瞬時聲壓波動也沒有響應，但對動態聲壓的均方根值（RMS）有響應，且平均響應時間間隔約為35ms。因此，聲壓測量的是有效聲壓。


2）質點振動位移 質點振動的位移是相對於平衡位置的位移，通常，空氣中聲波振動的幅度非常小，大約在10-7mm到數毫米之間，位移下限對應於聽閾，上限對應於痛閾。因為振動位移太小，而位移又很難直接測量到。


3）質點振動速度 振動速度是指聲波的傳播引起小部分介質波動的速度，而非聲速，振動速度遠小於聲速。測量質點振動速度的應用之一是測量聲強。我們知道聲強大小也等於聲壓與質點速度的乘積，因此，有一種聲強探頭稱為聲壓-粒子速度探頭（Pressure-(Particle) Velocity probe，P-V探頭）如下圖所示，則是通過測量粒子的振動速度來測量聲強。

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