第六章材料的聲學(xué)性能第一節(jié)、聲波的基本性質(zhì)和物理量聲波是彈性波，在彈性介質(zhì)中傳播，是縱波彈性波：由機(jī)械振動(dòng)引起電磁波：由電磁振動(dòng)引起第一節(jié)、聲波的基本性質(zhì)和物理量聲波是彈性波，在彈性介質(zhì)中傳播，是縱波第一節(jié)、聲波的基本性質(zhì)和物理量聲波是彈性波，在彈性介質(zhì)中傳播，是縱波第一節(jié)、聲波的基本性質(zhì)和物理量聲波是彈性波，在彈性介質(zhì)中傳播，是縱波第一節(jié)、聲波的基本性質(zhì)和物理量1、超聲波和次聲波次聲波可聽(tīng)聲超聲波1Hz大象20000Hz15Hz狗50000Hz20Hz人類20000Hz60Hz貓65000Hz150Hz海豚150000Hz1000Hz蝙蝠120000Hz某些生物的聽(tīng)覺(jué)頻率范圍1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波聲吶：利用超聲波定向性好、在水中傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)制成聲吶裝置。利用聲吶發(fā)出的超聲波碰到水下物體反射形成的回聲可以發(fā)現(xiàn)潛艇、魚(yú)群等水下目標(biāo)并測(cè)出它們的位置，還可以測(cè)繪海底形狀聲吶：1912年4月，號(hào)稱“堅(jiān)固無(wú)比，永不沉沒(méi)”的“泰坦尼克號(hào)”竟然在首次航行中毀于冰山一角，震驚世界。海難促使人們思考：如何提前知道冰山和礁石的位置，防止海難呢？?jī)赡旰?，法?guó)科學(xué)家朗之萬(wàn)根據(jù)超聲波定向性好的優(yōu)點(diǎn)發(fā)明了聲吶（sonar)?；驹硎牵憾ㄏ虬l(fā)出超聲波，超聲波碰到水下物體形成回聲，根據(jù)回聲聲波的時(shí)間可以測(cè)算出物體的位置。聲吶并不是人類的“專利”，蝙蝠、海豚、鯨都有各自的聲吶。它們依靠聲吶捕食、行動(dòng)甚至表達(dá)感情。1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波超聲波定位：蝙蝠覓食、利用聲吶探測(cè)海洋深度、“B超”。利用超聲波可以制造倒車?yán)走_(dá)

1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波蝙蝠男孩《揚(yáng)子晚報(bào)》報(bào)道，英國(guó)7歲男孩盧卡斯·默里出生時(shí)就雙目失明，然而，在美國(guó)加州41歲盲人丹尼爾·基什的幫助下，盧卡斯通過(guò)3天的密集訓(xùn)練，學(xué)會(huì)了一種神奇的“回聲定位法”——通過(guò)彈舌頭發(fā)出響亮的“嗒嗒”聲，然后辨別聲音撞上前方物體后返回的“回聲”，然后在大腦中建立一幅虛擬的景物畫面。

如今，雙眼皆盲的盧卡斯能夠像蝙蝠或海豚一樣靠回聲來(lái)“視物”。不僅在車水馬龍的大街上也能行走自如，甚至能打籃球、玩攀巖等高難度運(yùn)動(dòng)，而他也因此被人們稱為“蝙蝠男孩”。

七歲的默里1、超聲波和次聲波超聲波碎石機(jī)主要適應(yīng)癥：腎結(jié)石輸尿管結(jié)石膀胱結(jié)石尿道結(jié)石1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波壓電陶瓷或磁致伸縮材料在高電壓窄脈沖作用下，可得到較大功率的超聲波，可以被聚焦，能用于集成電路及塑料的焊接。超聲波塑料焊接機(jī)1、超聲波和次聲波超聲波加濕器超聲波加濕器采用超聲波高頻振蕩原理將水霧化為1—5微米的超微粒子，通過(guò)風(fēng)動(dòng)裝置，將水霧擴(kuò)散到空氣中，從而達(dá)到均勻加濕空氣的目的。1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波超聲波清洗：

·超聲波能使清洗液產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，有去污作用，人們據(jù)此制成了超聲波清洗器1、超聲波和次聲波核爆炸導(dǎo)彈發(fā)射次聲1、超聲波和次聲波火山地震風(fēng)暴與海嘯次聲1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波1、超聲波和次聲波1980年，一艘名叫“馬爾波羅”的帆船在由新西蘭駛往英國(guó)的途中突然神秘地失蹤；20年后，卻在火地島附近被人發(fā)現(xiàn)。船上的一切都原封不動(dòng)、完好如初。就連已死多年的船員也都各就各位，保持著工作狀態(tài)?？茖W(xué)家對(duì)他們的神秘死亡引起了極大的關(guān)注，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，終于發(fā)現(xiàn)，他們是死于海上風(fēng)暴產(chǎn)生的次聲。

次聲波的危害1、超聲波和次聲波次聲波海嘯是由海底地震引起的突發(fā)性災(zāi)害性天氣。2004年12月26日印度洋海嘯造成周邊國(guó)家30萬(wàn)人傷亡。災(zāi)后發(fā)現(xiàn)在海水淹沒(méi)區(qū)一公里以外的地方有許多人被壓在倒塌的房屋內(nèi)，救災(zāi)行動(dòng)也因?yàn)樵S多遇害者五臟破裂，肢體不全而進(jìn)展緩慢。當(dāng)?shù)厝苏J(rèn)為這些現(xiàn)象是由于“海怪”上岸造成的?！▏?guó)《費(fèi)加羅報(bào)》1、超聲波和次聲波1992年11月24日，桂林上空發(fā)生了一起空難，141人死亡。當(dāng)事件的原因經(jīng)多方解釋而未肯定之時(shí)，中國(guó)聲學(xué)研究所的專家，提出了存在著因“次聲波”的作用而致使飛機(jī)墜毀的可能性。桂林屬半丘陵地帶，氣團(tuán)依山勢(shì)走向而上下浮動(dòng)，引起氣流震動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生一種“山背波”的次聲波，當(dāng)飛機(jī)遇到這種危害極大的由次聲波引起的晴空湍流時(shí)，如同落入一個(gè)風(fēng)旋渦中，在擠壓力、沖力等多種強(qiáng)勁外力的作用下，將造成飛機(jī)失控、產(chǎn)生機(jī)毀人亡的惡果。還有研究結(jié)果表明，次聲波對(duì)飛機(jī)的影響還有一種“生物效應(yīng)”。該理論認(rèn)為，當(dāng)次聲波的頻率接近人體頻率時(shí)，就有可能產(chǎn)生“共振”，飛機(jī)駕駛員無(wú)法承受這種強(qiáng)烈的效應(yīng)，就有致命的危險(xiǎn)。也就是說(shuō)，此次空難的兇手很可能就是這種次聲波。

1、超聲波和次聲波次聲波武器按照感官刺激分類，目前研制出來(lái)的次聲武器可分為兩種。一種是神經(jīng)型次聲武器，它通過(guò)發(fā)射頻率與人腦的“阿爾法節(jié)律”相近（約5Hz）的次聲波，刺激人的神經(jīng)，使人暈眩頭痛、精神錯(cuò)亂。另一種是器官型次聲武器，通過(guò)發(fā)射頻率與人體內(nèi)臟固有頻率相當(dāng)（4～8Hz）的次聲波，使人出現(xiàn)惡心嘔吐、胃痛、呼吸困難等癥狀。

相對(duì)于傳統(tǒng)概念的武器，次聲波武器具有隱蔽性強(qiáng)、傳播速度快、傳播距離遠(yuǎn)、穿透力強(qiáng)、不污染環(huán)境和破壞設(shè)施等特點(diǎn)，從而被列為新概念武器家族的重要成員，勢(shì)必成為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的武器新寵。

1、超聲波和次聲波早在上世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家就競(jìng)相研究次聲波武器。1972年法國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)中心制成一臺(tái)強(qiáng)次聲發(fā)生器，首次試驗(yàn)就使5公里以內(nèi)的人員受到傷害。上世紀(jì)

80年代法國(guó)科學(xué)家加弗羅制出了一種“大哨笛”次聲發(fā)生器，聲壓級(jí)為160dB，能對(duì)人體器官產(chǎn)生損傷，當(dāng)時(shí)法國(guó)報(bào)紙稱它為“次聲槍”。1979年蘇聯(lián)秘密進(jìn)行次聲炸彈試驗(yàn)，由于當(dāng)時(shí)對(duì)其威力估計(jì)不足，又缺乏良好防護(hù)，造成數(shù)名現(xiàn)場(chǎng)人員死亡。法國(guó)科學(xué)家加夫雷奧聲波武器鼻祖1、超聲波和次聲波美國(guó)更是不甘落后。美國(guó)陸軍武器研究室研制出一種可延伸至17米長(zhǎng)的喇叭型聲炮，發(fā)射功率達(dá)20kW（千瓦）。上世紀(jì)70年代，美警方開(kāi)發(fā)了使人“僵化”或失去戰(zhàn)斗力的次聲武器，來(lái)控制騷亂。據(jù)稱美國(guó)干涉波黑內(nèi)戰(zhàn)時(shí)，曾秘密用過(guò)這些非致命次聲武器，僅幾秒鐘就使塞軍陣地陷入一片混亂，有人昏倒，有人嘔吐不止。

遠(yuǎn)程聲波設(shè)備目前已經(jīng)廣泛用于反暴亂和反恐行動(dòng),圖為裝備LRAD的美軍“斯特賴克”裝甲車2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度分貝（decibel）是量度兩個(gè)相同單位之?dāng)?shù)量比例的單位，主要用于度量聲音強(qiáng)度，常用dB表示.2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度2、聲音的強(qiáng)度第二節(jié)、材料的聲學(xué)性能多孔材料第二節(jié)、材料的聲學(xué)性能多孔材料多孔吸聲材料的吸聲機(jī)理是:當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，一部分在材料表面反射掉，另一部分則透入到材料內(nèi)部向前傳播。由惠更斯原理可知，聲波的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，相鄰的質(zhì)點(diǎn)又將振動(dòng)傳遞給與它相鄰的質(zhì)點(diǎn)，如此這樣聲波在多孔材料內(nèi)傳播下去。在傳播過(guò)程中，引起孔隙的空氣運(yùn)動(dòng)，與形成孔壁的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌?。聲波在剛性壁面反射后，?jīng)過(guò)材料回到其表面時(shí)，一部分聲波透射到空氣中，一部分又反射回材料內(nèi)部，聲波通過(guò)這種反復(fù)傳播，使能量不斷轉(zhuǎn)換耗散，如此反復(fù)，直到平衡，由此使材料“吸收”了部分聲能。第二節(jié)、材料的聲學(xué)性能多孔材料影響多孔吸聲材料特性的因素(1)材料內(nèi)部應(yīng)該具有大量的間隙和小孔（吸聲性能較好的材料孔隙率一般在70%-90%之間），材料中孔隙體積與材料總體積之比，即孔隙率要高，而且這些孔隙在材料內(nèi)部的分布要盡可能均勻，并盡可能細(xì)小，這樣可使材料內(nèi)部筋絡(luò)總表面積大，對(duì)于聲能的吸收是非常有好處的。(2)材料內(nèi)部的孔洞應(yīng)呈現(xiàn)向外敞開(kāi)的趨勢(shì)，易于聲波進(jìn)入孔洞內(nèi)部。當(dāng)材料不具備敞開(kāi)孔洞，僅有凹凸表面時(shí)，吸聲能力會(huì)下降。(3)材料內(nèi)部的微孔應(yīng)該是相互貫通的，而不應(yīng)是獨(dú)立密閉的，單獨(dú)的氣孔和密閉間隙起不到吸聲作用。第二節(jié)、材料的聲學(xué)性能共振吸聲材料第二節(jié)、材料的聲學(xué)性能共振吸聲材料共振結(jié)構(gòu)是利用共振器的特點(diǎn)，更有效地把聲能變成熱能消耗。共振吸聲結(jié)構(gòu)一般吸聲頻帶窄，在共振頻率附近，吸聲系數(shù)很高，可接近于1，但偏離共振峰，吸聲系數(shù)迅速下降，因此它是中、低頻