噪聲輻射
正文
噪聲源很多,從輻射聲波的機理來看,有點源(簡單聲源)、偶極子源和四極子源等基本類型。實際的聲源可以看成是這些聲源的疊加。研究點源、偶極子源和四極子源的輻射特性,對噪聲源輻射的研究,有普遍的和實際的意義。點源 在空間某點上質量流率隨時間改變時就形成點源。點源的聲輻射是無指向性的。設簡諧點源的運動為:
S(t)=Sωcosωt式中S(t)為源處的流體的體積變化率;Sω為源處的流體的體積速度最大值,叫點源強度;ω為圓頻率。簡諧點源的輻射聲功率為:
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偶極子源 由兩個無限接近(與波長相比較),強度相等,但相位相反的點源組成。偶極子源強度為一矢量,其值等於Sωd,d為負點源與正點源之間的距離。簡諧偶極子源的輻射功率為:
四極子源 由無限接近(與波長相比較)、強度相等但方向相反的兩個偶極子源組成。兩個偶極子的空間排列可有九種不同的情況,其中有兩種基本組成,一種稱為等軸四極子,一種稱為軸向四極子,它們的強度是Sωd2,這兩種四極子有不同的指向性。任意的四極子可以分解為六個等軸四極子和三個軸向四極子。簡諧四極子的輻射功率為:
氣流的起伏運動是氣動聲源,起伏強度同平均流速有關。點源、 偶極子源、 四極子源的輻射功率分別同
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無窮障板中的活塞 假設圓形活塞完全是剛性的,活塞上各點的振動相位完全相同。活塞周圍的障板能使活塞前面和活塞後面的輻射互相不產生影響。那末,活塞聲源在距其中心為r,與其法線(主軸)成θ角的點上產生的瞬時聲壓p(r,t)為:
kα≈100輻射角嘷,或稱波束角,是主軸兩邊聲壓從最大值降低10分貝的方向間的角度,單位是度。很多噪聲輻射可用這種活塞表示。
勻速運動源的噪聲輻射 以勻速直線運動的簡諧點源為例說明運動聲源的輻射。當Mα<1時,觀察者所接收到的頻率為:
運動點源的指向性不同於靜止時的均勻指向。在亞聲速的情況下,源前方和後方的聲壓的比值為
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參考書目
P.M.Morse,& K.U.Ingard,Theoretical acoustics,McGraw-Hill,New York,1968.