物理声学范文

物理声学范文（精选8篇）

物理声学 第1篇

1. 超声波与次声波的特性

1.1 超声波的特性

1.1.1 束射特性

因超声波的波长较短, 它能够和其他光线一样具有反射、折射与聚焦特性, 并且其也满足一些基本光学定律要求。当超声波传输到一种物质表面而发生反射时, 其会遵循几何光学定律, 即反射角等于入射角。而当其在两种不同的介质之间传播时, 它会因介质密度的不同而发生折射, 此时它的传播方向也就会随之发生改变, 当两种介质之间的密度差别越大时, 其发生折射的程度就会越大。

1.1.2 吸收特性

超声波在物质中进行传播时, 随着时间的推移, 其强度与能量会逐渐减弱, 其原因是物质会将其部分能量吸收。对于同一种物质而言, 其吸收率与超声波的频率成正比, 即超声波的频率越大, 其吸收率就越大。相关物理声学研究表明:对于特定频率的超声波而言, 其在气体中传播时所体现的吸收特性要强于液体与固体, 其中在固体中传播时该特性体现得最不明显。

1.1.3 能量传送特性

超声波能够在社会各个行业部门得到较为广泛的应用, 与其自身具有较大的能量有着非常大的关系。与普通的声波相比, 超声波具有更为强大的功率。然而之所以出现这样的现象, 是因为当超声波传达到某一物质中时, 它会使物质中的分子也随之振动, 并且振动的频率与声波一致, 也就是我们常说的共振。值得一提的是, 分子振动的频率决定了其振动速度, 即频率越高其速度也就越大。

1.1.4 声压特性

当声波传入到物体中时, 因引发物质分子产生的紧缩与稠密作用会使物质所受的压力产生变化, 这种因声波振动所产生的附加压力称为声压作用。因超声波所蕴含的能量较大, 其通常情况下会使物质分子体现出非常显著的声压作用, 例如当液体表面有超声波冲击时, 其表面压力可以达到好几个大气压力。液体在这种短暂的较强压力作用下, 会使其温度瞬间升高, 这种作用也会使悬浮在液体表面的固体物质遭到破坏, 也就是我们常说的空化现象, 超声波洗衣机便是这一现象的一个典型应用。

1.2 次声波的特性

次声波的频率通常在20Hz以下, 而且不容易生衰减, 同时也不易于被空气和水吸收。与超声波相比, 它也具有束缚与吸收特性, 同时其波长一般都比较长, 在传播过程中可以绕开较大的障碍物而发生衍射, 甚至有些次声波可以绕地球传播2到3周。但值得一提的是, 次声波的频率与人体器官的振动频率相近, 容易与人体器官发生共振现象, 所以对人体会有一定的伤害。但是其应用范围也比较广泛, 如医疗诊断、地震等自然灾害预测等。

2. 超声波与次声波的应用分析

2.1 超声波的应用分析

对于超声波的应用一般是利用其声波传播特性与其自身所蕴含的强大能量, 下面就以其在两个方面的应用对超声波的应用进行简要的分析。

2.1.1 在弹性模量测量中的应用

在各向同性的固体材料中, 可以按照应力与虎克定律将超声波传播的特征方程求出。对于同一种材料而言, 超声波的纵波与横波传播速度一般不同, 但它们都受到介质密度、泊松比、杨氏模量等参数的影响。同时, 通过测量超声波在物体材料中的传播速度也可将测量材料有关的弹性常数求出。

2.1.2 超声波在混凝土检测中的应用

利用超声波可以对混凝土内部的松散区域与漏洞进行检测, 其作用原理是, 当发射探头所发出的超声波在传播过程中遇到空洞时就会发生反射而使其能量衰减, 同时另一部分就会沿着孔壁继续传播, 这些声波最后被统一接收, 最终从超声仪上分析出不同混凝土层存在的差别。同时, 通过不同时间点数据变化情况, 以及超声波波形、振幅所发生的变化, 可以解算出混凝土内部空洞的大致尺寸。需要注意的是, 这一应用主要是用于判断其内部是否存在空洞或是缺陷, 之后再进行后续的操作。在开展具体的混凝土检测工作过程中, 需布置大量的测点。如材料两侧的测试面平行, 就可用对测法来进行测量, 当只有一对测试平行面时, 也可在对测的基础上进行交叉斜测, 并对可疑区域进行加密测量。

2.2 次声波的应用 (以在医学的典型应用为例)

在不超过人体正常所承受的频率范围内, 次声波可以使人精神饱满。在相对较弱的次声波外界作用下, 还可以使人体抗氧化系统酶活性增强。同时, 次声波在医学诊断与治疗方面也有着较为广泛的应用, 如利用次声波可以治疗近视、骨质疏松等症状。同时利用次声波也可以诊断出心脏等部位的某些疾病, 如颈动脉机能不全综合征等。其次, 次声波还具有催眠与镇定的作用, 在医学上可以用其进行硬膜外麻醉或局部麻醉, 效果显著, 并且非常安全。

参考文献

[1]路斌.哈特曼声波发声器声学传播特性及应用研究[J].石油大学学报:自然科学版, 2004, 28, (6) :123-125.

[2]散志华, 顾秀娟, 孙心平等.超声波的物理特性与超声波检查的适应征[J].中国医疗装备, 2011, 26, (5) :130-131.

初中物理声学例题解析 第2篇

答:因为蝴蝶在飞行时跃然不断地扇动翅膀,但翅膀每秒振动的次数小于20,所发出的声音的,频率小于20赫兹,为次声波,人耳听不到次声波.

02、假定前后2次声音传到人的耳朵里，如果两次声音到达人耳的先后时间间隔大于0.1秒，人耳就能区分这两次声音，也就是说，两次声音传到人耳的时间间隔不足0.1秒，人耳就只能停到一次声音。有人做了一个实验。请一位同学在装满水的直铁管上敲击一下，是铁管发出声音，其余同学沿铁管分别在不同位置将耳朵贴近铁管听，A说听到1次响声,B说听到2次响声,C说听到3次响声，已知声音在空气中的传播速度是340m/s,在水中的传播速度是1700m/s,在钢铁中的传播速度是5100m/s，请问A,B,C三位同学的位置到敲击点的距离各在什么范围内?

解:声音在空气水铁管中均能传播,且速度不同,它们分别是340m/s 1500m/s 5200m/s

(1)A只听到一次声音的是通过空气传播而来,设其距离声源为S1,则:

S1/340m/s-S1/5200m/s<0.1秒S1/340m/s-S1/1500m/s<0.1秒

解得:S1<36.4米

(2)B只听到两次声音的是分别通过空气和水传播而来,设其距离声源为S2,则:

S2/340m/s-S2/1500m/s>0.1秒S2/340m/s-S2/5200m/s<0.1秒

解得:44米>S2>36.4米

(3)C听到D三次声音的是分别通过空气水和铁管传播而来,设其距离声源为S3

S3/340m/s-S3/1500m/s>0.1秒S3/340m/s-S3/5200m/s>0.1秒

手机声学产品潜力大 第3篇

软硬件集成

消费者现在对声学产品的需求越来越高的。单纯制造或者设计麦克风本身, 可能在当今市场已经不够了, 我们要做的是把它和软件、数字信号处理进行集成, 在系统层面考虑怎样更好地提升性能。

例如从声学角度, 今天的手机和十年前的手机已经有了很大的区别, 比如我们现在可以使用语音识别技术, 把语音转化为文字, 来发送短信;我们可以进行电话的视频会议, 或者是来拍摄视频等, 这些都是因为听觉设备的进步。

在语音识别领域, 我们的目标主要是增加信号的清晰度。例如在非常嘈杂的环境里, 你可能要把手机非常贴近你的耳朵, 并且把音量调得越大越好, 但是有时即使已经是最大音量了, 你觉得还是不够响, 听得也不是很清楚, 在这方面做一些改进是楼氏的目标。因此, 我们不仅希望增加麦克风和扩音器的性能, 而且希望通过一些软件来增加这种信号辨别的清晰度。

手机上的麦克风在增多

有人认为智能手机市场趋于饱和, 的确, 相比三五年前, 现在的智能手机的增速确实是放缓的, 但是我们也处在一个非常特殊的市场位置, 我们之前的手机可能只有一个麦克风, 后来变成两到三个, 今后可能增长到四个、五个甚至是六个, 所以虽然整体智能手机的增速在放缓, 但是声学元素的增长还是在持续增加。

助听器与手机互联

在助听行业, 楼氏已经有超过60年的经验了。从长期来看, 现在面临两大机会, 第一个机会就是在欧美婴儿潮这一代人现在步入老龄化, 第二个机会是在新兴市场的中产阶级的财富积累日益增多, 他们也会有这方面的需求。当然这种变化应该不会发生在今年或者是明年这样短期的时间, 但是长期来说, 楼氏对医疗助听设备的发展是非常乐观的。

在楼氏最新推出的助听产品可以使用蓝牙, 并且可连到手机上的, 这样不仅可以听得更清楚, 而且可以使用这种设备打电话、播放流媒体音乐, 这样不仅仅是简单的一种医疗设备, 更多的是趋向于是一种消费设备。

去年中国业务增长了75%

物理声学 第4篇

一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）

1．关于声现象，下列说法错误的是 A．声音具有能量

B．声音是由物体振动产生的

C．通常情况下，声音在空气中传播得最快 D．声音是一种波

2．在敲响大古钟时，有同学发现，停止对大钟撞击后，大钟“余音未止”，其主要原因是 A．钟停止振动 C．钟还在振动

B．人的听觉发生“延长” D．声的回音

3．如图所示，一辆卡车以恒定不变的速度沿直线运动，它行驶至A处呜笛，在A处正前方440 m处有一峭壁，经过2.5 s它行至B处，并听到了反射回来的汽笛声。若声速为340 m/s，则该卡车的速度为

A．22 m/s B．12 m/s C．15 m/s D．17 m/s 4．强地震产生的次声波会对人体造成严重损害，使人恶心、神经错乱、甚至五脏破裂。与人耳能听到的声音相比，次声波具有较小的 A．传插速度 B．传播能量

C．振动幅度

D．振动频率

5．在探究物质结构的过程中，卢瑟福建立了原子的核式结构模型。下列实验中也用到此物理方法的是

A．比较音叉发声和不发声时的区别 B．测量硬币直径 C．用磁感线描述磁场 D．探究声音能否在真空中传播

6．如图，在探究实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的乒乓球，发现乒乓球被多次弹开。下列说法中正 确的是

A．音调越高，乒乓球被弹开的幅度越大 B．说明发声体在振动

C．便于分辨出音叉振动发声时的音色是否相同 D．我们听到的声音是通过固体传播的 7．下列与声现象有关的说法中正确的是 A．一切发声的物体都在振动

B．公路旁安装“声障墙”是在声源处减弱噪声 C．声和电磁波都能传递信息，且都可以在真空中传播 D．声音在空气中的传播速度为3×10m/s 8．下列有关声现象说法正确的是

A．只有房主本人说出暗语时才能打开的“声纹门锁”，是依据声音的音调来识别的 B．声能传递信息且可以在真空中传播 C．鼓乐声主要是由鼓内空气振动产生的

D．中考期间学校路段禁止鸣喇叭，这是在声源处减弱噪声 9．下列关于声现象说法中不正确的是

A．打鼓时，放在鼓面上的沙粒不停的跳动，说明发声体在不停的振动

B．放在钟罩内的闹钟正在响，把钟罩内的空气抽出一些后，铃声明显减少，说明声音的传播需要介质 C．贝多芬双耳失聪后，用棍子顶在琴盖上聆听自己演奏的琴声，说明固体能够传声 D．正在发声的音叉接触水面时，水面溅起水花，说明液体能够传声 10．关于声和电磁波的说法正确的是

A．声波和电磁波都能传递信息且都可以在真空中传播 B．住宅安装双层玻璃窗这是在声音的传播过程中减弱噪声的 C．公共场合要“轻声慢语”指的是减小声音的音调

D．只有主人说出暗语时才能打开“声纹锁”，其辨别声音的主要依据是响度 11．噪声严重影响人们的生活和工作。下列控制噪声的方法中，可行的是 A．通过科学研究使噪声声源不发生振动

B．将所有的噪声声源隔离在真空容器中，以避免噪声干扰 C．高架道路两侧建起透明板墙

D．每个学生都戴防噪声耳罩来防止上课时周围环境噪声的干扰 12．下列有关声现象的说法中，正确的是

A．在街头设置噪声监测仪，属于在传播过程中减弱噪声 B．只要物体在振动，我们就一定能听到声音 C．声音在传播过程中音调会降低

D．听诊器是集中声音的能量，使传入人耳的声音更响

二、填空题（本题共6小题，每空1分，共20分）

13．遇到大风的天气，郊区路旁架设的高压线会嗡翁作响，这种声音是由于电线的_________而产生的，“震耳欲聋”是指_________；弦乐队在演奏前，演奏员都要调节自己的乐器——拧紧或放松琴弦，这样做主要是为了改变乐器的发出声音的_________________。

14．2017年5月5日，凝聚着国人梦想的国产大飞机C919首飞成功。C919首飞时，由于发动机的________而产生的轰鸣声是通过_______（填具体介质）传入人耳。C919返回首飞现场时，现场见证者心情越发激动，随着声音的_________（填声音的某个特征）越来越大，飞机开始着陆，最终首飞取得圆满成功。十年心血，终于破茧成蝶，现场C919研发专家们流下了激动和幸福的泪水，对于他们来说，C919发动机的轰鸣声属于_______（填“乐音”或“噪音”）。

15．蝙蝠发出的是人耳听不到的__________，它能准确地判断障碍物或捕捉目标的位置，是根据_____的原理，科学家利用这一原理发明了________系统，可探测海洋深度、海底沉船、绘制水下数千米的地形图等。

16．小强在家里看书，突然门外有人大声叫他，他一听便知道是同学小明，正所谓“闻其声而知其人”，这是依据声音的__________不同来判断的。小明说话“声音洪亮”，反映他说话声音的__________大，他在说话时声音比较低沉这是__________低的缘故。

17．如图所示，将一支点燃的蜡烛放在扬声器的前方，当扬声器发出较强的声音时，可以看到烛焰随着音乐的节奏晃动。扬声器的纸盆由于______发出声音，声音通过________传到烛焰处，烛焰的晃动说明声音具有__________。

18．声呐在海洋勘察和军事方面都是一种重要的仪器。从知识上看，它是一种能定向发射和接收___________（选填“超声波”或“次声波”）的设备，这种声波的频率范围是_____________，人耳______（选填“能”或“不能”）听到；科学工作者利用声呐系统探测该处海洋的深度，经过4 s，收到回波信号，则海洋中该处的深度为________米（已知声音在海水中传播的速度是1 500 m/s）。

三、实验探究题（本题共5小题，每空2分，共56分）

19．（12分）下面几幅图是课本中或课堂上常做的一些实验装置图，请在题中空格处填入相应的内容。

（1）如图（a），给密绕在铁钉上的导线通电，通过_______________________现象，说明____________________。

（2）图（b）中，导线的一端接电池一极，另一端与电池另一极时断时续接触，说明断断续续的电流可产生___________。

（3）图（c）所示，在密闭玻璃罩内放如下装置：装满水的杯子，杯口用塑料薄片覆盖并倒置悬挂；正在发声的音乐芯片；静置的小磁针。用抽气机不断抽去罩内空气，则玻璃杯中水和塑料片将____________________，音乐芯片的声音将______________，小磁针_________________。

20．（14分）如图所示，小明设计了下面几个实验探究声音的特征：

（1）为了探究音调与什么因素有关，你认为四幅图中不能够完成探究目的的是___________________。（2）如图A所示，硬纸板接触齿数不同的齿轮，齿数越多，_______（填“音调”“响度”或“音色”）越高。如图D所示，吹笔帽发出的声音是________振动产生的。

（3）如图B所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到________（填“钢尺”或“桌面被拍打”）振动的声音，若改用更大的力拨动钢尺，则听到声音的__________（填“音调”“响度”或“音色”）变大；逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，仔细聆听钢尺振动发出声音后，发现音调逐渐________（填“变高”或“变低”）了，观察发现此时钢尺振动慢了，当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺，却听不到声音，这时由于_______________________。

21．（12分）如图在8个相同的水瓶中，灌入质量不同的水，水面的高度不等。

（1）若用相同的力量敲击它们，就可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源是______（填“空气柱”或“瓶壁”）的振动，盛水越多，敲击时发出的声音的音调就越______。

（2）若用嘴依次吹瓶口，也可以发出不同的音调，此时发出的声音的声源是__________（填“空气柱”或“瓶壁”）的振动，瓶中的空气柱越短，振动的越快，频率_______，发出的声音的音调就越______。

（3）往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为________。

A．随着水位升高，音调逐渐升高 B．随着水位升高，音调逐渐降低

C．灌水过程中音调保持不变，音响越来越大 D．灌水过程中音调保持不变，音响越来越小

22．（6分）小明想比较几种材料（衣服、锡箔纸、泡沫塑料）的隔音性能，除了待检测的材料外，可利用的器材还有：音叉、机械闹钟、鞋盒。

（1）在本实验中适合做声源的是_______________。

（2）小明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料，他设想了下列两种实验方案，你认为最佳的方案是_______。

A．让人站在距鞋盒一定距离处，比较所听见声音的响度

B．让人一边听声音，一边后退，直至听不见为止，比较此处距鞋盒的距离

（3）通过实验得到的现象如表所示，则待测材料隔音性能由好到差的顺序为______________________ __________。

23．（12分）小李等同学“探究声音产生”的装置如图所示，将系在细线上的乒乓球靠近音叉。

（1）当小李同学用小锤敲击音叉时，既能听到音叉发出的声音，又能观察到_________________________，通过实验现象得出的结论是_________________________。（2）乒乓球在实验中起什么作用？

答：_________________________，便于观察，这种方法叫做_________________（填“等效法”“控制变量法”“转换法”或 “类比法”）。（3）若实验过程中小李同学加大敲击音叉的力度：

①听到和看到的现象会有什么变化？

答：_________________________________________________________________。②根据实验现象的变化，你又总结出什么结论？

答：__________________________________________________________________。参考答案

一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）1．【答案】C 2．【答案】C 3．【答案】B 4．【答案】D 5．【答案】C 6．【答案】B 7．【答案】A 8．【答案】D 9．【答案】D 10．【答案】B 11．【答案】C 12．【答案】D

二、填空题（本题共6小题，每空1分，共20分）13．【答案】振动 响度 音调 14．【答案】振动 空气 响度 乐音 15．【答案】超声波 回声定位 声呐 16．【答案】音色 响度 音调 17．【答案】振动 空气 能量

18．【答案】超声波 大于20 000Hz 不能 3000

三、实验探究题（本题共5小题，每空2分，共56分）

19．【答案】（1）铁钉吸引回形针 通电导体周围有磁场（2）电磁波（3）下落 越来越小 仍指南北（或仍静止）

20． 【答案】（1）D（2）音调（3）空气 钢尺 响度 变低 钢尺振动太慢了，频率小于20 Hz，发出次声波，人耳听不到。

成语 (四字词语) 中的声学 第5篇

1.“震耳欲聋、引吭高歌、低声耳语、大呼小叫、窃窃私语、大吹大擂、响彻云霄”等成语 (四字词语) :说明发声的物体振幅的大小影响其响度的大小, 研究的是“响度”的问题。

2.“尖声细语、沉闷嘶哑、细声细语、瓮声瓮气、尖锐刺耳”等成语 (四字词语) :说明发声的物体振动的频率影响其音调的高低, 研究的是“音调”的问题。

3.“闻其声, 知其人”“悦耳动听”等成语 (四字词语) :说明不同的发声体的音色不同, 研究的是“音色”的问题。

4.“隔墙有耳、千里传音”等成语 (四字词语) :说明声音的传播需要介质, 固体、气体等可以传声。千里传声还能说明此声音可能是次声波和声音能传递信息等知识。

5.“万籁俱寂、哑口无言、忍气吞声”等成语 (四字词语) :说明声源振动停止, 发声停止, 或在声源处减弱声音。而雪后的“万籁俱寂”还能说明雪能吸音。

6.“掩耳盗铃”等成语 (四字词语) :说明减弱噪声的途径是在人耳处减弱。

7.“打草惊蛇”等成语 (四字词语) :说明介质可以传声, 蛇通过感知地面振动感知声音的, 还有蛇是靠颌骨这种固体传声的知识。

8.“余音绕梁、三日不绝、长啸一声、山鸣谷应、轰鸣不断、空谷传声”等成语 (四字词语) :说明声音不断的反射, 和回声的知识有关。

高师《基础和声学》教学初探 第6篇

关键词：和声,教学改革

《基础和声学》是高校音乐教育专业的一门必修课和基础理论课，与《基本乐理》、《曲式与作品分析》、《复调》、《钢琴即兴伴奏》以及《歌曲写作与改编》等课程紧密相联，相辅相成，在整个教学中占有非常重要的地位。通过对本门课程的学习，可以使学生了解多声部音乐常见的和声现象及其规律，掌握和声基础理论和基本用法，提高和声写作与和声分析的能力，对学生学习其他音乐理论课程和专业课起着重要的作用。但笔者在教学的过程中却有这样的感觉：作为高师基础理论课程，《基础和声学》的教学总是处于一种“进度缓慢”状态：学生对这门课程不够重视，学习兴趣普遍不高，教学进度缓慢，甚至不能按时完成教学计划。另外，即便部分学生学得不错，也难以在实践中灵活运用，形成理论与实践脱节的现象。形成上述情况的原因是什么?今后的教学中该如何改进?这正是笔者在这篇文章中所要分析和探讨的问题。

一、形成“进度缓慢”的原因分析

（一）教学方式较为落后

目前，绝大多数的和声教学都是以教师讲解为主，钢琴示范与学生练习为辅，形成了“理论黑板练习弹奏”的单一教学模式，由于学生在入学前并不了解和声及其相关的知识，所以，教师在黑板上所写的谱例，很难在学生心中形成“立体式”的音响，而教师在钢琴上弹奏的和声也是转瞬即逝，加上学生在写作中，注意力始终集中在怎样避免平行五度、平行八度、声部交叉等所谓规则上，所以，和声对于学生来讲，始终是一个“模糊”的概念听觉上没有音响的优劣对比，大脑中没有清晰的和声思维模式，因此，久而久之，学生便逐渐失去了学习的兴趣，我认为这是和声教学质量难以提高的关键原因之一。

（二）教学目的不很明确

笔者以为，和声的教学应充分体现“承上启下”的作用。所谓“承上”，是指在《基本乐理》中就已经涉及到和声的基础知识，如：三和弦、七和弦及调式调性等，学生有了这些基础后，学习和声就会相对容易些;所谓“启下”，是指和声是《曲式与作品分析》、《复调》、《钢琴即兴伴奏》等课程的基础，所以，教师在授课时除了讲解理论知识外，还应有针对性地与上述课程相结合，给学生构建一个立体的音乐思维模式。然而实际情况却往往不能尽如人意，即教师难以实施心中的教学构想。其表现如下：

首先，学生人数增加，教师不堪重负。和声课基本上是以行政班为单位进行教学，以一个班4 05 0人为例，大部分院校一个年级有两个班，有的甚至三至四个班，而和声课的特点是教师要面对面地为学生批改作业，帮助学生判断和声写作的对错与优劣，以求达到最佳教学效果。但目前面对众多的学生，巨大的作业批改量让教师难以应对。

其次，由于和声课知识点繁多且环环相扣，因此学习的的连贯性很强，学生初学时，一旦前面的章节没有完全掌握，后面章节学起来就非常困难，久而久之，就会拖延教学进度。

再次，新的人才培养方案中，和声课的教学时数大大缩减，在课堂上把理论知识讲完就很不容易了，课堂练习和改题环节得不到保证，这样很容易导致学生理论脱离实际，学了和声后，不知该如何运用。

二、对《基础和声学》教学的几点建议

（一）解决学生的学习心态问题

教好和声课，除了教师自身不断学习、不断提高外，更重要的是帮助学生树立信心，调动学生的学习积极性，因为笔者在教学中发现，为数不少的学生是怀着“畏惧”的心理来学习和声的，觉得这门功课很难，总怕学不好，这样的心态显然不会有好的学习效果。

（二）教学改革建议

1. 基本乐理教学中应适当增加涉及和声学知识的比重

在关于调式调性及和弦解决这两部分，一定要让学生扎实、切实掌握到位。笔者在授课过程中发现，部分同学在做高音旋律题时，最基本的调式调性判断不准确，这样势必影响和声的写作;

2. 视唱练耳教学中应增加和弦听辨的内容

由于和声学的课时有限，不可能把大量的钢琴弹奏放到课堂中，所以，建议在《视唱练耳》的教学中大量增加和弦连接、和弦解决的听辨训练，以培养学生良好的听觉能力，只有各门课程间相互协调、相互补充，和声的教学才能良性发展，最终促进各门理论课程的共同提高。

3. 改进传统教学方式

和声中的规则比较多，要想很好掌握这些规则，除了大量练习、分析相关的作品外，还要进行音乐欣赏，在音乐作品中感受和弦的色彩与魅力，而传统的教学中理论讲解黑板钢琴弹奏是做不好的，所以，笔者建议教师可把讲授的内容做成P P T课件，充分利用多媒体辅助手段，让学生把同一个内容的知识点、相关的作品分析和作品欣赏紧密结合在一起，这样会增加学生在音响方面的感受，大大提高教学效率。

4. 适当增加课时

从教学角度考虑，课时应适当增加。由于教学计划的不断调整，和声课从原来的每周四节缩减至每周两节，这大大影响了教学。和声课上讲解完各种知识点后，要有时间进行一些课堂练习和辅导，这样仅仅两节课的时间显然是不够的，这些教学过程如果省略，教学任务就无法顺利完成，学生不可能很好地掌握所讲知识。所以，合理增加课时是保证教学质量的一个重要条件。

结语：高校音乐教育专业的和声教学改革是一个复杂的系统工程，不是一朝一夕就可完成的易事，需要各方面及全体专业教师的共同努力。笔者2007年参加在河南举行的全国高师院校教学研讨会上与兄弟院校的同行进行交流时感到，大家对目前和声教学的现状都有同感，看法比较一致，这一点值得欣慰，这说明大家都认识到了这个问题。在此，诚望我的这篇短文能为和声课的教学改革产生一些积极的影响。

参考文献

《和声写作基础知识》张玉林,张明著大连出版社。

《和声学》杜晓十主编,高等教育出版社。

演出场所的声学特点分析 第7篇

随着社会文明的日益提升, 人们对各类剧场、音乐厅等演出场所声音质量的要求越来越高。为了保证演出场所具备良好的视听效果, 应有良好的音乐明晰度以及良好的空间感, 由此设计到了演出场所的音质设计, 包括容积、混响时间、噪音控制等其他要求。

二、演出场所的声学的要求1.混响时间

混响时间是对演出场所音质影响最大的一个指标。混响时间控制得好, 则声音清晰、丰满、有气魄、有深度感、有空间感。而过长的混响时间以及过短的混响时间都会对室内的音质产生不良的影响。过长的混响时间会造成音质浑浊, 明晰度降低, 有回声感;而过短的混响时间会导致音质干涩, 缺乏质感与空间感。因此对于演出场所, 混响时间有以下几种选择方案:

(1) 选择音乐丰满与语言清晰各自要求混响时间的折中值;

(2) 以电声为主的演出场所采用人工混响, 然后对不同的用途进行调节;

(3) 以自然色为主的演出场所采用可调混响结构;

(4) 以主要的用途来确定混响时间。

对于一般的演出场所, 不希望混响时间过长, 取值范围在1.3s-1.5s之间, 并且混响时间正比于厅堂的容积, 当厅堂总的吸声量不变时, 容积越大, 混响时间越长。一般考虑到资金限制以及建设目的单一的专业演出场所利用率不高, 地方政府更热衷于建设一个能同时适应音乐、歌舞、戏剧的演出场所。对于不同的使用目的, 为了获得良好的音质, 混响时间也各不相同, 从0.8-2.2s, 跨度达到3倍。

2.噪声控制

噪声控制也是演出场所声学设计的一个重要方面, 当人耳倾听一个声音时, 如果同时存在另一个声音, 会对人耳所听声音的效果产生影响, 也就是说噪音会随所听声音产生掩蔽。因此在剧目演出过程中背景噪声会对演出声音产生掩蔽。在实际环境中, 只有当演出声音高出背景噪声10分贝以上, 观众才能获得良好的听闻下过。演出时演员以及音箱的声音的声级是起伏的, 下限在40分贝左右。因此演出场所的背景噪声应当小于等于30分贝。

3.其他要求

演出场所内观众厅没有回声、没有声音聚焦等音质缺陷;风格造型尽量做到既美观又实用, 在保证效果的前提下还要尽量节省投资。

三、演出场所的声学设计

(一) 实现可变混响时间的方法

为了满足可变混响时间的要求, 通常首先选用混响时间较短的房间作为基础, 这样就可以在需要的情况下采用人工手段调节剧场的混响时间, 已获得更好的观众厅声场效果。通常有建声方法以及电声方法两种。

1. 建声方法

建声方法是指在剧场前期设计以及施工期间预埋或者预设可变式的机械调整结构, 用这种结构来改变墙壁、天花板等剧场材质表面的吸声系数、反射结构, 或者通过改变室内容积来达到改变室内混响时间的目的。

(1) 改变吸声量

可以通过调节观众厅墙面或者天花板等的表面吸声系数来实现可变混响时间。这种方法可以分为:幕帘式、百叶式、旋转式、空腔式等。

a.幕帘式

如图1所示, 通过展开或闭合幕帘, 可以改变界面的吸声系数, 这是调节混响时间最为简单的形式。幕帘可以直接暴露在观众厅内, 也可以放置在透声的饰面结构中。

b.百叶式

如图2所示, 在墙面或者天花板上配置吸声材料或结构, 在其外面设置活动百叶, 通过百叶的开闭, 实现混响时间的变化。百叶的材质不宜采用轻薄的塑料, 必须有一定的质量与厚度, 否则容易在声波的激发下, 引起共振。百叶在闭合时缝隙应当尽量小, 不然会对低频的调幅量造成影响。

c.旋转式

通过旋转的圆柱体 (一半圆弧面吸声、另一半反射) 改变吸声性能。这种方式不仅调幅量较大, 而且由于内部空腔较大, 具有较宽的可调吸声频率范围。如图3所示。

d.空腔式

如图4所示, 在侧墙上设置一定数目的腔体, 腔体内放置有强吸声结构或材料, 通过开闭腔体开口上的盖板, 达到调节观众厅内混响时间的目的。另外还可以在腔体内部设置一些低频的吸声材料或结构, 这样实现低频的较大幅度调节。

(2) 盖板容积

混响时间与观众厅的容积之间呈正比, 因此可以通过分隔观众空间、设置混响室、升降吊顶等方法改变观众厅的容积, 从而有效改变观众厅的混响时间。

a.设置活动吊顶

设置活动吊顶, 可以在不改变容座, 只改变厅内空间的基础上实现对混响时间的调控。但是该项技术实施起来要求比较高, 且构造复杂, 需要在进行土建时计算好吊顶升降行程与混响时间之间的关系, 将吊顶设计为高度可调的形式。

b.分隔观众厅

在观众厅内设置升降隔断, 改变观众厅容积的同时减少观众容量, 达到调节混响时间的目的。当隔断下降时, 可以将整个楼座或者部分的楼座封闭, 缩小了观众厅的规模, 这样可以满足不同的演出需求。

c.设置混响室

在观众席的周围设置混响室, 通过控制混响室的开闭来改变观众厅的混响时间。这种方法最大的优点是可调控的幅度大, 且操作简便。但是混响室造价高, 且占用空间较大, 这些是需要改进的。不过, 混响室的作用不仅仅局限在对混响时间的调节, 还可以实现对其他影响主观听觉的因素的调节。另外混响室的门最好用混凝土建造, 以免发生共振。

2. 电声方法

电声方法就是采用电声系统设备, 通过电声声场控制技术控制混响时间。其原理是在观众厅的墙壁、顶面等地方设置若干传声器以及扬声器, 用电子控制系统将传声器获得的声音信号经特殊的运算处理后通过扬声器回放出去, 如果回放时间稍微延长, 房间的混响时间会增长。常见的电声有以下几种:

a.AR (Assisted Resonance) 方式

AR方式即为受援共振方式, 是一帧直接反馈方式, 由许多通路组成。为了防止各个通路相互交错, 需要使用滤波器。将传声器与扬声器装置在大厅的顶部, 距离约为20cm, 当个人乐队前来演奏时, 为使其声音比AR系统的声音要更早到达观众, 可以将传声器移动到大厅的后部, 将扬声器装置在大厅的前方。该方式可以将混响时间增长1.5倍, 且方便调节, 对扬声器和传声器也无严格的选择要求。

b.ACS (Acoustic Control System) 方法

ASC即为声学控制系统, 即利用原信号与脉冲信号响应的卷积来达到混响的目的。在实际情况种, 演奏者到观众席的听音点可被看成一个线性系统, 声源即为系统的输入信号, 系统又包括传声器到扬声器的电声系统以及扬声器经实际厅堂辐射到听众的声学系统, 听众听到的声音为系统的输出信号, 而系统的单位脉冲响应即为厅堂的脉冲响应。实际应用中, 测出声源与听音点传声器之间的脉冲响应就可以利用计算机制作出相同声音波形的信号, 改变脉冲响应参数就可以获得不同的音响效果。该方式采用波阵面的思路, 将传声器、扬声器按照直线排列, 将传声器设置于舞台的上方, 指向声源, 而扬声器面向观众席, 这样扬声器到传声器的声音反馈比较小, 可以保证系统的稳定性, 扩大混响时间调节范围。

(二) 控制背景噪音的方法

根据国家标准《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》, 在通风、空调、调光等设备正常工作的条件下, 要求室内的背景噪声不超过NR-35。因此, 对电气设备、通暖等进行设计时, 应当选用噪声小的电器设备, 对振动大的设备进行必要的隔震处理, 对风管进行消声处理

(三) 设置吸声材料, 减少回声

在舞台后排的天花吊顶以及舞台后墙上设置强吸声材料, 可以有效消除天花板以及舞台后墙形成的声音聚焦以及回声, 提高传声的增益。

四、结语

由此可见, 提高演出场所声音质量主要从控制混响时间、减少噪音、减少回声与聚焦等角度来进行, 通过建声与电声相配合, 严格按照设计规范选用演出场所电器设施, 配置吸声材料等手段, 就可以达到良好的效果。

参考文献

[1]冯文华.以音乐演出为主的多功能剧院音质设计研究[D].湖南大学 2009.

[2]项端祈.剧院建筑的声学设计[J]. 演艺设备与科技. 2005 (01) .

厅堂声学缩尺模型试验综述 第8篇

关键词：厅堂声学,缩尺模型,综述

国际上常用的预测厅堂音质的手段有计算机仿真模拟和声学缩尺模型试验。当剧场形状非常复杂, 以几何声学为基础的计算机仿真模拟不能精细的获得声学指标时, 声学缩尺模型是一个非常实用的工具。在重要厅堂设计中, 例如中国国家大剧院、新巴黎交响音乐厅、广州歌剧院、台湾卫武营艺术中心音乐厅等大型厅堂, 都应用了声学缩尺模型进行音质辅助设计。[1]

1. 缩尺模型的发展历程

早期:赛宾等人使用不同的物理模型 (水槽、光学模型等) 来尝试做缩尺模型试验。主要来分析早期反射声以二维角度在房间传播的情况。[2]

30年代:1934年F.Spondok制作三个典型房间1:5缩尺模型, 在模型内用变速录音方法研究混响时间。[2]

50年代:1950年澳大利亚的R.W.Muncey提出缩尺模型的理论基础, 提到了声学缩尺模型的模拟条件:尺度缩小n倍的模型应与原型有完全相同的边界形状, 且模型内表面在频率nf上的声阻抗应与原型相应部位在频率f上的声阻抗相等。1950年美国H.C.Hardy和F.G.Tyzzer用l:20和1:16的模型分别研究了容量为3000座和2500座的多功能剧场, 测量频率为2k Hz-30k Hz, 测试指标有混响时间、声场分布及脉冲响应等, 模型有效避免了可能出现的若干声学缺陷。[3]1952年德国E.Meyer和L.Bohn用缩尺模型研究了直方体、三角体及半圆柱体等形体内的扩散问题。之后, Meyer和H.Kuttruff利用长、宽、高分别为0.94m、0.75m、0.62m及0.91m、0.80m、0.7lm的两个小室模型, 研究了改进房间内低频扩散的措施。1956年Muncey和AF.B.Niekson制作1:4缩尺模型, 采用对比方法分别在原型和模型内进行声学测试, 重点关注混响时间、频率特性、脉冲响应等, 其结果表明声学缩尺模型是可行的。法国R.Lamoral在1956年以研究二、三次反射声为目的, 在1:30的新R.T.F大厅和Gaumont剧院缩尺模型中进行了脉冲响应测量, 声源脉冲宽度为lms, 脉冲间隔为10ms。苏联学者曾在柴可夫斯基音乐厅1:40缩尺模型内进行试验, 测量项目主要是混响时间和反射声分布, 测试频率为20k Hz。[4]

60年代:1962年南非J.P.A.Lochner进行了脉冲响应测试, 重点计算语言清晰度。1965年美国V.O.Knudser使用缩尺模型来研究观众厅天花板及侧向反射板的反射、透射和衍射。1965年日本学者伊藤毅等研究了包括全频带、中高频及低频的几种典型模型吸声材料。1968年英国Salford大学的B.F.Dav使用1:10观众厅模型研究观众厅内的人数、座椅分布以及观众衣着对厅堂吸声的影响。[5,6]

70年代:1971年澳大利亚L.W.Hegvold选择1:8厅堂缩尺模型来测试观众衣着变化与厅堂吸声的关系 (各种条件下观众的吸声系数) , 并对缩尺观众的制作提出了相应的方法。[7]1972年, 橘秀树、石井圣光尝试将实际吸声构造应用于缩尺模型, 发现两者的吸声特性符合很好。1976年, 木村翔制作1:8厅堂缩尺模型对22种实际材料和座椅的吸声特性进行模拟, 频率范围800Hz-40k Hz, 通过填充氮气或干燥空气来解决模型中高频声吸收过量的问题[8]。1979年, M.Barron和C.B.Chinoy采用对比试验的方法, 探求简洁快速的制作细节, 证明了l:50模型在测量混响时间、早期/晚期能量比、早期衰减时间等指标时的可用性。[9]

80年代:1980年英国M.Barron用l:8和l:50模型研究了厅堂内部声音扩散的情况, 并认为缩尺模型是研究扩散问题的唯一工具。此外, 用缩尺人工头来测定IACC的工作已经开始。1981年新加坡有学者尝试使用电火花, 其测试效果与理论点声源相当接近。1981年英国出现用于1:8模型的语言声声源, 声源由一个小高频扬声器加30mm长黄铜管组成, 覆盖频率为2k Hz-32k Hz, 指向性与人嘴符合较好。[8]

90年代:向宁等学者将M序列信号用于缩尺模型试验中, 制作了1:10缩尺人工头进行双耳脉冲响应测量。南京大学倪其育、孙广荣等学者利用半波长干涉的简单原理制作高频“∞”字形指向性传声器, 并通过信号处理技术, 制作成简易的早期反射声测试系统, 在缩尺模型试验中实现早期侧向反射声系数LF测量。[2]美国Beranek等人在东京城市剧院 (TOC) 和东京新国家剧院 (NNT) 的声学设计中都进行了缩尺模型试验。[10,11]

21世纪初:2007年我国颁布了《厅堂缩尺模型试验规范》GB/T50412-2007, 对厅堂缩尺模型试验方法和测试条件等进行了限定。国内外众多音乐厅和歌剧院均采用缩尺模型试验运用于建筑声学设计中, 通过缩尺模型试验更全面的对厅堂缩尺进行预测、设计和检验。

2. 缩尺比例模型的理论基础[9]

缩尺模型的理论基础源于缩尺模型试验的相似性原理, 包括几何相似性原理、物理相似性原理、物理场相似原理, (其中有模型与实际厅堂的尺寸关系、波长关系、频率关系、声场关系) 。在此以几何尺寸、时间、温度、力、电流这五个物理量作为基本物理量, 他们在实际厅堂与缩尺模型之间的比例称为“基本相似比”, 其他物理量的相似比可以从这五个基本相似比推导出来, 因而称之为“诱导相似比”。

当缩尺模型与实际厅堂的几何相似比为1:n时, 即Lm=L/n时, 时间相似比为tm=t/n, 频率为fm=nf, 声速为cm=c, 波长为λm=λ/n。声波在介质 (空气) 中传播过程的衰减系数为mm=nm。

当模型中的混响时间为

模型的比例为1/n时, 则可得到实际厅堂的混响时间为公式中, V-房间容积, m3;S-室内总表面积, m2;ɑ-为室内平均吸声系数。

模型内的混响时间、声场均匀度、清晰度、扩散度等指标在三维尺度和时间尺度上均缩小n倍, 在n倍频率上选择模型内的装修材料的吸声系数对应实际装修材料的吸声系数。[10,11]

3. 缩尺模型试验的应用

3.1 界面材料

在界面材料与结构方面重点关注部分有: (1) 建筑顶棚与墙面的建造材料的声学性能; (2) 观众厅和舞台附加的各种吸声材料的声学性能; (3) 座椅和观众吸声特性[12]。70年代外国曾有学者提出几种实用的典型模型材料并对的吸声进行研究。后来研究人员在研究薄板共振型、共振腔型、穿孔型、多孔型等吸声材料和吸声结构吸声机理的基础上, 尝试将实际吸声结构缩尺用于模型, 测试频率为800Hz-40k Hz, 模型比例为1:10, 测试结果表明, 二者吸声特性吻合良好。还有人对22类实际材料及椅子的吸声特性进行详细模拟, 给出一套较为完整数据, 试验采用模型比例为1:10, 频率范围是1k Hz-40k Hz。[13]研究人员在一系列对比试验中证明了即使界面的声阻抗不能完全模拟, 但吸声系数是完全可以模拟的。有学者研究了观众的吸声特性, 对观众的人数、座椅分布、衣着对厅堂吸声的影响等。还有学者测试观众衣着变化与厅堂吸声的关系, 并对缩尺观众制作提出相应方法。[8]

3.2 声传播介质模拟

模型进行混响时间测试时, 关键因素之一是空气吸收。高频信号衰减往往超过它所对应的频率在实际厅堂内的衰减。可以在模型内实用干燥空气或氮气, 以改善模型内传播介质特性。1976年有学者在分析缩尺模型中空气吸收机理的基础上, 提出氮气置换法, 后在横滨市金泽区公会堂的模型试验中证明了可行性。然而, 氮气充填法存在一些制约因素: (1) 模型的密封系统要求高; (2) 模型中含氮量监控程序复杂; (3) 压缩氮气容器的运输、存贮不易; (4) 操作人员存在吸入氮气的危险。[14]2010年法国Xu-acoustique声学顾问公司在台湾卫武营艺术中心音乐厅声学设计中, 考虑缩尺模型内的高频空气吸收, 采用空气干燥方法消除过量空气吸收。使用Dessica/Dehu Tech DT450型干燥剂和TEAM10冷却装置制作了1:10缩尺模型混响室和混响室的密封罩 (使用一定厚度的PVC薄膜) 。模型测量前, 所用材料均在这个模型混响室中进行了吸声系数测量。[15]

关于空气吸收, 也可以在测量结果进行分析计算过程中根据测试时的温度及湿度进行修正。

3.3 声学测试物理量

缩尺模型声学测量主要针对厅堂的脉冲响应、混响时间和声场不均匀度。通常厅堂缩尺模型评价物理指标还包括:早期衰变时间EDT、清晰度D50、明晰度C50和C80、强度指数G、侧向反射因子LF、双耳互相关系数IACC等。[15,16]

3.4 声学测试仪器系统

声学模型试验需要具备的基本测量仪器设备包括:声源系统, 要求为无指向性声源, 可为电声源, 也可为电火花等;接收系统包括无指向性传声器、8字形指向性传声器、传声放大器、电荷放大器等;采样分析系统, A/D卡, 分析测试软件等。

1) 声源

对缩尺模型所用的声源有三方面的要求:一是不具有明显的指向性;二是要能产生所希望的高频信号, 且在测试频率范围具有较稳定的频谱特性, 即具有可重复性;三是要有足够的声压级, 以获得所需信噪比。模型试验中所用声源可分为稳态声源和脉冲声源两类。[12]

用于模型试验的脉冲声源通常采用电火花发生器。电火花是一种无指向性的声源, 电火花发生器有钨丝电极构成, 它使用一个次级触发电极, 来使产生火花的电容器充足电, 主火花可由一个4μF的高能型电容器充电至2k V来供电。使用脉冲声法测量短延时反射声序列分布和使用脉冲响应反向积分法测量混响时间, 所用的声源信号应为高压放电脉冲声。使用声源切断法测量混响时间和使用声压级对比法测量声场分布时, 所用的声源信号应为球形无指向扬声器。[17]

2) 接收及分析系统

接受及分析系统设备包括:传声器、传声放大器、数据采集卡、分析计算软件等。

传声器要求接近于无指向性, 尺寸一般为1/4英寸或1/8英寸[8]。传声器接收的信号经过放大, 由数据采集卡采集记录, 然后进一步由测量软件对信号进行分析计算, 获得混响时间、声压级等物理指标。

目前模型试验测试信号分析处理计算机软件较多, 常用的基于ISO3382标准的建筑声学测试软件有Dirac。Dirac根据脉冲响应获得主要声学参数[17], 包括混响时间T, C50、强度指数G等。脉冲响应测量采用MLS信号、扫频信号或外部脉冲信号来进行。软件通过对传声器拾取MLS或扫频的录音信号进行解卷积处理来获得脉冲响应并根据ISO3382标准算声学参数, 若采用外部脉冲信号 (发令枪) 则无须解卷积处理就能得到脉冲响应。

4. 结语