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振幅|汽车音响必备知识：声音是如何产生和传播的？

【振幅|汽车音响必备知识：声音是如何产生和传播的？】
北京联盟_本文原题：汽车音响必备知识：声音是如何产生和传播的？

只要不是自幼失聪者 ， 对声音都会有一个具体概念 。 但就大多数人来说 ， 声音的物理特性却是陌生的 。 下面 ， 就由我来为大家简单讲解一下声音是如何产生和传播的 。
▌ 振动与频率
物体在外力影响下 ， 沿着直线或曲线并经过其平衡位置所作的往返运动 ， 称为振动 。 振动体往返振动一次 ， 称作一个全振动过程 。 振动体在毎秒钟完成的全振动次数 ， 称为频率 ， 常用单位称为赫兹 ， 简称赫（Hz) 。 10次/秒即l0Hz ， 1000次/秒即1KHz 。 频率的高低决定于振助的快慢 ， 每秒钟振动的次数越多 ， 频率越高 ， 反之亦然 。 我们日常所习惯的“高频音”、“低频音”的称呼 ， 是个相对的概念 。 高频大约为1kHz以上的声音 ， 低频大约为440Hz以下的声音 。
振幅|汽车音响必备知识：声音是如何产生和传播的？
本文插图

▌ 声波与波速 物体的振动 ， 会以一定的速度在媒介质（如固体、气体、液体）内传播开来 。 这种传播过程 ， 称为声波扩散 。 声波传播速度因媒介质密度不同而异 。 例如在15℃的空气中声音的速度每秒钟344m(米） ， 在水中每秒钟l437m ， 在颅骨中每秒钟3013m 。 ▌ 振幅与衰减振动 物体在振动过程中偏离平衡位置时的最大值 ， 称为振幅 。 振幅的大小决定于使物体振动的外力 。 在弹性限度内 ， 外力越大 ， 振幅也越大 。 物体在振动过程中 ， 因克服磨擦和自身弹性所产生的阻力 ， 造成能量损失 ， 而使振幅随时间逐渐减小直至消失 ， 这是振动的衰减现象 。 绝大多数物质的振动都存在衰减现象 ， 只有在能量得到补充的情况下 ， 振动才能持续 。 声音的大小同振幅的大小有关 。
▌ 振动曲线、正弦波、波长 用图形的方法来描述振动或波动状态的图像 ， 称为振动曲线或波动曲线 。 在现代条件下 ， 这种曲线通常使用仪器来获得 。振动曲线如果随时间按三角函数正弦的规律变化的 ， 称为简谐振动 ， 其波形为正弦波 。 正弦波是一切振动中最基本的波型 ， 轻轻敲击音叉时产生的振动 ， 就属于这种类型 。
正弦波凸起的最高点 ， 称作波峰；凹下去的最低点 ， 称作波谷 。 图中横轴自左至右代表的传播方向 ， 波峰或波谷至横轴之间的距离表示振幅 。 横轴上从平衡位置出发每经过一次波一次波谷再回到平衡位置 ， 代表波长 。不同频率的声波 ， 其波长也不同 ， 频率越高 ， 波长越短 ， 频率同波长的计算方式：V/f=h ， 其中：f=频率 ， V=波速344m/s ， h=波长 ， 例如200Hz的波长为1.72m 。 波长不同对人耳辨别声音位置影响很大 。 ▌ 位移、相位、相位差 振动体在振动过程中 ， 或者媒介质在声波传播的过程中所发生的位置的移动 ， 称为位移 。 用来表示振动（波动）在某一时刻位移状态的一个量称为相位 。 这个量通常用角度来表示 ， 称为相位角 ， 简称相 。
振动体处于平衡位置（即未发生振动时的位置）时 ， 相位角一般处于0 ， 如果是简谐振动 ， 当位移达到最大值时 ， 相位角为90°或270° ， 相位相同之点 ， 称作同相点；相位相反之点 ， 称作反相点 。 例如两个频率一致的音叉 ， 如果同时被击会产生完全一致的振动 ， 它们的声波相位也完全一致 。 如果击动的时间有先后 ， 那么两个音叉所产生的声波就会出现相位差 。 上图是两个l000HZ的正弦波 。 这两个正弦波在时间上相差1/4周期 ， 当b波开始时 ， a波的振幅已达到最大值 ， 当b波振幅达到最大值时 ， a波走到平衡位置 。 因此 ， 两波的相位差为90° 声波的相位差对听觉的响度感、方位感有重要影响 。 ▌ 受迫振动与共振 一件物体受到外力后发生振动 ， 在外力突然消除后 ， 由于物体自身内部的弹性作用而继续进行振动 ， 这种振动称为自由振动 ， 自由振动的频率称为固有频率 。 A物体的自由振动 ， 激起B物体也按A的频率来振动 ， 这时 ， B的振动称为受迫振动 ， 或称强迫振动 。 例如在提琴上拨弦后琴弦自身按其固有频率产生自由振动 ， 当琴弦的自由振动通过琴马传输给提琴的共鸣箱 ， 引起共鸣箱按琴弦的频率来振动 ， 这时 ， 共鸣箱的振动就是受迫振动 。实验证明 ， 自由振动的频率如果同受迫振动体的固有频率相一致或十分接近时 ， 振幅（音量）会迅速达到它可能的最大值 。 这种现象叫做共振 ， 又称谐振 ， 在声学上就叫做共鸣 。 其音响称共鸣音 。 当然 ， 我们还要注意到：如果自由振动的频率同受迫振动体的固有频率很不一致 ， 则振幅减小甚至失音 。


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