【西北工业大学】声学原理与技术作业集

应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业

班号： 姓名： 学号： 成绩：

1．质点振动学

一、判断题

1. 振动体系的固有频率与外力无关。( ) 2. 无阻尼自由振动的频率为系统固有频率。( ) 3. 稳态振动的振幅由初始条件决定。( ) 4. 自由振动的振幅由初始条件决定。( ) 5. 阻尼振动的频率等于系统固有频率。( )

6. 一传声器工作时，其输出信号与音膜振动速度成正比，为了使接收到的声音信号不失真，则传声器的工作频率应选择弹性控制区。( )

二、填空题

1. 声波按频率可分为_________________________________________________，人耳可听见的频率范围是：______________________ 。

2. 一传声器的等效质量为m，等效弹性系数为K，则其固有振动角频率为?0=___________。现有一单频声波（角频率为??）入射到该传声器上，则这时传声器的振动角频率为_______________。

3. 一质点自由振动系统的振动频率为?，其位移振幅为A，则其加速度振幅为____________。

4. 一质点振动系统的力学阻抗为Rm?jXm，发生共振时，力学阻抗为_______。

三、问答题

1. 稳态振动速度与外力的关系是什么？

1

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2. 振动系统和电路系统有哪些类似性？

四、应用题

1. 垂直悬挂的弹簧振子，静止时弹簧伸长量为l0，求固有频率?0

2. 换能器振动端的位移振幅为1?m, 频率为1000Hz, 求其速度振幅和加速度振幅。

3. 质量为1kg的物体A挂在质量可忽略的弹簧上，当再加上0.2kg的物体B时，弹簧又伸长0.02m，现在把物体B突然撤去，就引起A的振动。已知A物体振动的位移幅值每过１秒衰减为原来的1e，求A的位移随时间变化的表达式(重力加速度取10 m/s2)。

2

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4. 有一质点振动系统，固有频率为50Hz, 如果外力频率为300Hz, 求系统的弹性抗与质量抗之比。

5. 求解无阻尼受迫振动问题，并讨论其共振情况。

3

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6. 画出下列振动系统的类比线路，并求出刚体速度的表达式。 (1) C2 m C1 F ???? R (2) mC 2 m1 F ???? ???? R2

R1

成 绩：批阅教师：

4

年 月 日

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2．弹性体振动学

一、选择题

1. 下图所示的弦的振动模式中，弦的长度l与振动波长?的关系是：( )

A. l??； B. l?C. l?3?； 23?； D. l?3?. 4二、问答题

1. 弹性体振动的固有频率和质点振动的固有频率有何异同？

2. 两端固定的弦（棒）的长度与振动波长的关系是什么？波腹、波节位置如何？

5

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4. 120dB的平面声波在空气中和水中的峰值声压分别是多少？

5. 已知一维平面驻波的声压表达式为：p(x,t)?p0cos(kx)ej?t，已知介质的特性阻抗为

??c，试求平面驻波的声阻抗率Za和声强I 。

6. 一束声波垂直入射到空气和未知介质界面上，如果一半能量的声波被反射，求未知介质的特性阻抗。

成 绩： 批阅教师：

年 月 日

11

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4．声波的辐射

一、选择题

1. 下面哪一个是无限大障板上平面活塞辐射的指向性图案：( )

(a)

(b)

(c)

二、填空题

1. 一声源的辐射阻抗为Zr?R?jX，辐射角频率为?，则其同振质量为：_____________。 2. 一扬声器的振膜可视为质点振动系统，其等效质量为m，等效弹性系数为K，则其固有振动角频率为?0 = ___________.如果该扬声器以角频率?工作时的声辐射阻抗Rr?jXr不可忽略，则这时振膜的固有角频率为?0 = ______________.

2. 一强度为Q 的点声源，当向无界空间辐射时，辐射声场的速度势?可以表达为：________________；如果将该点声源镶嵌在无限大平面障板上，则辐射声场的速度势?可以表达为：________________。

三、问答题

1. 声辐射阻抗的定义？

2. 细管中平面活塞的声辐射阻抗是多少？

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四、应用题

1. 求半径为a的脉动球源的声辐射阻抗，并讨论其高频和低频近似表达式。已知球源脉动角频率为?，媒质声阻抗率为?c.

2. 如图，弹性系数为K的弹簧左端固定，右端连接一质量为m的活塞，活塞在外力

F?F0ej?t作用下在无限长矩形管中振动。活塞和矩形管的横截面都是边长为a的正方

形，活塞和管壁的摩擦力忽略不计。管中充有理想流体，其密度和声速分别为??和c。取水平向右方向为x方向，原点O取活塞的平衡位置。

m K F0ej?ta O

x

a

（1）??满足什么条件时，矩形管中只有唯一的一维平面波存在？ （2）求活塞的声辐射阻抗Zr。 （3）求活塞振动的力学阻抗Zm。

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（4）求活塞振动速度v。

（5）活塞共振时矩形管中声场的声压表达式。 成 绩：批阅教师：14

年 月 日

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5．声波的散射和接收

一、判断题

1. 接收面上声压等于被测点的声压。( ) 2. 接收面的方向不影响测量结果。( ) 3. 接收声压可能与接收面的方向有关。( ) 4. 接收面上声压与被测声波频率无关。 ( )

二、问答题

1. 接收面上的实际声压与信号声压的关系是什么？

2. 为了避免接收失真，对接收器尺寸有何要求？

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声波接收的基本原理有哪些？其指向性有何特点？ 成 绩：批阅教师：16

年 月 日

3.

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6．声波的吸收

一、问答题

1. 声波在传播过程中衰减的原因有哪些？

2. 介质对声波的吸收机制有哪些？

3. 经典吸收理论中，吸收系数与频率的关系如何？

成 绩：批阅教师：17

年 月 日

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7．超声技术概要

一、问答题

1. 超声波的特点有哪些？

2. 超声换能器有哪些类型？

3. 举几个超声应用的例子。

成 绩：批阅教师：18

年 月 日

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