声学基础试题

2020-05-23 15:00

一、 名词解释(3分×4=12分)

自由振动――系统只在弹性力作用下的振动。 临界入射――入射角等于临界角时的声波斜入射。

声功率――单位时间内通过垂直于声传播方向的面积S的平均声能量。 体应变――在外力作用下,介质体积的变化率。 二、 填空(1分×23=23分)

1、 对于强迫振动系统而言,当外力频率__等于___系统固有频率时,系统的

振动速度出现__共振现象__。

2、自由振动系统的固有频率__f0?12?Km__。 Mm 3、由于阻尼力的作用,使得衰减振动系统的固有频率__低于__自由振动系统的固有频率。

4、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时,应满足边界条件。即分界面两侧介质内声场的__声压_________、____质点振动速度____在分界面上____连续_______。

5、声波在两种流体分界面上产生反射、折射时,声功率的反射系数与折射系数之和___1_____。

6、声波在两种流体分界面上产生临界斜入射的条件是___入射波速度v1小于折射波速度v2__,临界入射角为___??arcsin(v1v2)___。

7、一维情况下理想流体媒质中的三个基本方程分别为__运动方程_、 ____连续性方程__、____物态方程_____。

8、媒质的特性阻抗(即波阻抗)等于_媒质声波速度与媒质密度的乘积。 9、两个同相小球源的指向特性__D(?)?sin(2k?)__。

2sin(k?)10、辐射声波波长为λ,间距为l的n个同相小球源组成的声柱的主声束的角宽度_??2arcsin(?nl)__。

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11、均匀各向同性线弹性介质的正应力与正应变的关系___Tii????2??ii_;切应力与切应变的关系__Tjj???jj_。

12、根据质点振动特点,薄板中的兰姆波可分为___对称型_和____非对称型两类。

13、根据瑞利波和兰姆波的周期方程可知,瑞利波的速度与频率___无关__,是无频散波;而兰姆波相速度与频率___有关__,是__频散波_。

三、 判断并改错(2分×7=14分)

1、

在无限大介质中传播的波称为瑞利波。错误 沿无限大自由表面传播的波称为瑞利波。

2、

当考虑弹簧质量时,自由振动系统的固有频率增大。错误 当考虑弹簧质量时,自由振动系统的固有频率降低。

3、

对于强迫振动系统而言,当外力频率等于系统固有频率时,系统的振动位移出现共振现象。 错误

对于强迫振动系统而言,当外力频率等于系统固有频率时,系统的振

动速度出现共振现象。

4、

衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数Rm、振子质量Mm成反比。错误

衰减振动的衰减系数δ与系统所受的阻力系数成正比,与振子质量成反比。 5、

声场对小球源的反作用力与小球源的辐射阻抗、表面质点振动速度的关系为 Fr??Zru 正确

6、

声波在两种流体分界面上发生反射、折射时,声强的反射系数与折射系数之和等于1。 错误

声波在两种流体分界面上发生反射、折射时,声功率的反射系数与折射系数之和等于1。

或 声波在两种流体分界面上发生反射、折射时,声强的反射系数与折射系数之和不一定等于1。

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或 声波在两种流体分界面上发生垂直入射时,声强的反射系数与折射系数之和等于1。 7、

横波在介质中传播时,介质质点的振动方向与波的传播方向垂直。正确。

四、 简答题(5分×2+6分=16分) 1、 简述瑞利波的特点。

瑞利波具有以下特点

1)、沿无限大自由表面传播;

2)、质点振动轨迹为椭圆。垂直声波传播传播方向和沿声波传播方向。

位移幅度随距表面距离的增加,按负指数规律减小。

3)、声场能量集中分布在距表面一定深度范围内,此范围大小与声波波长成正比。

4)、瑞利波速度与频率无关。是非频散波。

5)、瑞利波速度与介质的横波速度、泊松比有关。瑞利波速度略低于介质的横波速度。

2、 简述声偶极辐射声场的声压分布特点。

1)、声偶极辐射声场的声压 p??jkAlcos?j(?t?kr) r与单个小球源的辐射声压相比,偶极子声源的辐射声压不仅与单个小球源的辐射声压有关,还与kl及θ有关。

2)、声偶极辐射声场的声压指向性D(?)?(pa)??cos(?)

(pa)??03)、声偶极辐射声场的声压分布与观察点的位置即方位、距偶极声源中心点的距离有关。当θ=0o或180o时,D(?)?1,合成声压最大;当θ=90

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o或270o时,D(?)?0,合成声压为零。

3、 根据下图,分析小球源1的辐射声功率随两个小球间的距离与波长的比值

而起伏变化的规律。

由上图小球源1的辐射阻与其单独存在时的辐射阻比值和源距/波长的关系可以看出:

1)、小球源1的辐射声功率随两个小球间的距离与波长的比值而起伏变化。当源距/波长满足m?0.5?l??m,小球源1的辐射声功率小于其单独存在时辐射声功率。而当源距/波长满足m?l??m?0.5时,小球源1的辐射声功率大于其单独存在时辐射声功率。

2)、当两个小球间的距离与波长的比值比较小时,小球源1的辐射声功率是其单独存在时辐射声功率的2倍。

3)、当两个小球间的距离与波长的比值比较大时,小球源1的辐射声功率等于其单独存在时的辐射声功率。

五、1、(5分)有一质点振动系统,固有频率为fo,质量为Mm,弹性系数为Km。现在此质量上再附加一已知质量m,此时系统固有频率为f1。求系统的质量Mm和弹性系数Km。(不计弹簧质量)

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