2025年大學(xué)《聲學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——聲學(xué)與音頻設(shè)備研發(fā)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在理想自由場(chǎng)中，點(diǎn)聲源向各個(gè)方向均勻輻射聲能，其聲強(qiáng)級(jí)與距離（）。A.成正比B.成反比C.成反平方比D.無(wú)關(guān)2.聲壓有效值與聲壓峰值之間的關(guān)系是（）。A.峰值等于有效值的2倍B.峰值等于有效值的根號(hào)2倍C.有效值等于峰值的2倍D.有效值等于峰值的根號(hào)2倍3.以下哪種聲學(xué)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致聲音在傳播過(guò)程中能量損失？（）A.反射B.衍射C.吸收D.折射4.分貝（dB）是用于表示聲音（）的單位。A.頻率B.聲速C.聲壓級(jí)或功率級(jí)D.波長(zhǎng)5.數(shù)字音頻信號(hào)處理中，決定信號(hào)最高可記錄頻率的是（）。A.采樣頻率B.量化位數(shù)C.濾波器類型D.折疊頻率6.揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)位移與輸入的電信號(hào)電壓之間通常呈（）關(guān)系。A.線性B.指數(shù)C.對(duì)數(shù)D.正弦7.電容式傳聲器的工作原理是基于（）。A.聲波引起振膜機(jī)械振動(dòng)，改變電容B.聲波引起線圈與磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流C.聲波引起駐極體電荷分布變化D.聲波引起熱線溫度變化8.在音頻信號(hào)處理中，均衡器（EQ）主要用于（）。A.抑制噪聲B.改變信號(hào)的頻率成分C.提高信號(hào)的信噪比D.降低信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍9.以下哪個(gè)參數(shù)是描述揚(yáng)聲器指向性的？（）A.靈敏度B.頻響曲線C.指向性指數(shù)D.失真度10.聲學(xué)測(cè)量中，使用聲級(jí)計(jì)測(cè)量聲壓級(jí)時(shí)，其內(nèi)置的濾波器通常默認(rèn)設(shè)置為（）。A.DC濾波B.1kHz濾波C.A計(jì)權(quán)濾波D.Z計(jì)權(quán)濾波二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.聲波在空氣中以_________形式傳播。2.聲音的三個(gè)基本心理感知屬性是_________、_________和_________。3.聲強(qiáng)級(jí)的單位是_________，符號(hào)是_________。4.數(shù)字音頻信號(hào)處理中，_________是避免混疊的關(guān)鍵步驟。5.揚(yáng)聲器單元的阻尼特性影響其低頻響應(yīng)和_________性能。6.傳聲器靈敏度通常用_________（單位：mV/Pa）來(lái)表示。7.音頻信號(hào)帶寬通常指信號(hào)能夠通過(guò)或有效傳輸?shù)腳________范圍。8.聲學(xué)測(cè)量中，測(cè)量距離應(yīng)足夠遠(yuǎn)，以近似認(rèn)為聲場(chǎng)是_________的。9.均衡器使用不同的濾波器來(lái)提升或衰減信號(hào)中特定_________段的能量。10.房間聲學(xué)特性對(duì)音箱的聽感有重要影響，其中_________直接關(guān)系到中低頻的混響感。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述多普勒效應(yīng)的基本原理及其在測(cè)速中的應(yīng)用。2.簡(jiǎn)述數(shù)字音頻信號(hào)采樣和量化的基本概念及其各自的作用。3.簡(jiǎn)述動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的基本工作原理。4.簡(jiǎn)述在進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量時(shí)，選擇測(cè)量距離需要考慮的因素。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某點(diǎn)聲源的聲功率為10^-8W，距離聲源10米處的聲壓有效值為2×10^-5Pa。求該聲源在10米處的聲強(qiáng)級(jí)（單位：dB）和聲功率級(jí)（單位：dB）。(注：參考聲壓有效值P0=2×10^-5Pa，參考聲功率W0=10^-12W)2.設(shè)一數(shù)字音頻信號(hào)的采樣頻率為44.1kHz，量化位數(shù)為16位。求該信號(hào)的最高可記錄頻率（即折疊頻率）以及其理論上能分辨的最小電壓變化量（假設(shè)參考電壓為1V）。五、綜合題（每題15分，共30分）1.假設(shè)你需要設(shè)計(jì)一款用于手機(jī)內(nèi)的個(gè)人便攜式錄音麥克風(fēng)。請(qǐng)簡(jiǎn)述在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的關(guān)鍵聲學(xué)問(wèn)題，并針對(duì)至少兩個(gè)問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案或設(shè)計(jì)原則。2.描述一個(gè)用于測(cè)量音箱頻率響應(yīng)的典型實(shí)驗(yàn)步驟，并說(shuō)明需要考慮哪些主要的誤差來(lái)源以及如何盡量減小這些誤差。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.A6.A7.A8.B9.C10.C解析思路：1.自由場(chǎng)中聲能隨距離平方反比衰減，故聲強(qiáng)級(jí)與距離成反平方比關(guān)系。2.聲壓有效值是聲壓峰值除以根號(hào)2。3.聲波在吸收介質(zhì)中能量會(huì)轉(zhuǎn)化為其他形式，導(dǎo)致強(qiáng)度損失。4.分貝是表示相對(duì)幅值或功率比的單位，廣泛應(yīng)用于聲壓級(jí)和功率級(jí)。5.根據(jù)奈奎斯特定理，采樣頻率需大于信號(hào)最高頻率的2倍以避免混疊，最高可記錄頻率是采樣頻率的一半。6.在線性聲學(xué)范圍內(nèi)，揚(yáng)聲器振膜位移與輸入電信號(hào)電壓成正比。7.電容式傳聲器依靠聲波引起的振膜位移改變電容器極板間距，從而改變電容值。8.均衡器通過(guò)調(diào)整不同頻率段的增益來(lái)改變信號(hào)的頻率構(gòu)成。9.指向性指數(shù)是描述聲源或接收器在不同方向上聲學(xué)參數(shù)差異的指標(biāo)。10.聲級(jí)計(jì)的A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)模擬人耳對(duì)頻率的敏感度特性，是默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。二、填空題1.纖維2.音高音強(qiáng)音色3.分貝dB4.采樣5.相位6.聲壓7.頻率8.自由9.頻率10.混響時(shí)間三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：多普勒效應(yīng)指波源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波頻率會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)靠近時(shí)頻率升高，遠(yuǎn)離時(shí)頻率降低。應(yīng)用中如雷達(dá)測(cè)速、醫(yī)學(xué)超聲測(cè)血流速度等，通過(guò)接收頻率變化計(jì)算相對(duì)速度。2.解析思路：采樣是將連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散時(shí)間數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，其核心是按一定時(shí)間間隔讀取信號(hào)瞬時(shí)值。量化是將采樣得到的離散幅度值轉(zhuǎn)換為有限位數(shù)的數(shù)字表示。采樣決定分辨率（頻率），量化決定精度（幅度）。3.解析思路：動(dòng)圈式揚(yáng)聲器利用電磁感應(yīng)原理工作。聲波使錐形紙盆振動(dòng)，帶動(dòng)連接在紙盆上的線圈在永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流流過(guò)揚(yáng)聲器線圈時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體磁場(chǎng)相互作用，推動(dòng)紙盆向原振動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，從而還原聲音。4.解析思路：選擇測(cè)量距離需考慮：①遠(yuǎn)場(chǎng)條件，聲源尺寸遠(yuǎn)小于距離，聲場(chǎng)近似球面或平面，否則波前畸變影響測(cè)量；②避免邊界反射干擾，距離足夠遠(yuǎn)以使反射聲可忽略；③滿足聲級(jí)計(jì)工作距離要求，保證測(cè)量精度和儀器性能穩(wěn)定。四、計(jì)算題1.解析思路：先根據(jù)聲強(qiáng)公式I=P2/(ρcZ?)計(jì)算聲強(qiáng)I，其中P為聲壓有效值，ρ為空氣密度，c為聲速，Z?為空氣特性阻抗。然后利用聲強(qiáng)級(jí)公式LI=10*log(I/I?)計(jì)算。聲功率級(jí)LP=10*log(W/W?)，其中W為聲功率，W?為參考聲功率。代入數(shù)值計(jì)算即可。*I=(2×10??)2/(1.21*343*400)≈1.15×10??W/m2*LI=10*log(1.15×10??/10?12)≈10*log(1.15×10?)≈101.06dB*LP=10*log(10??/10?12)=10*log(1000)=30dB2.解析思路：最高可記錄頻率即折疊頻率f_m=fs/2=44.1kHz/2=22.05kHz。最小電壓變化量即量化精度，對(duì)于n位量化，有2^n個(gè)等級(jí)，最小電壓間隔為V_ref/2^n，其中V_ref為參考電壓。代入數(shù)值計(jì)算即可。*f_m=44.1kHz/2=22.05kHz*最小電壓變化=1V/21?=1V/65536≈1.52×10??V(或15.26μV)五、綜合題1.解析思路：設(shè)計(jì)手機(jī)錄音麥克風(fēng)需考慮：①頻響特性（需覆蓋人聲主頻范圍，如300Hz-3.4kHz，并兼顧低頻和高頻表現(xiàn)），解決方案是選擇合適麥克風(fēng)單元并優(yōu)化聲學(xué)腔體設(shè)計(jì)；②靈敏度（需足夠高以錄制低音量聲音），設(shè)計(jì)原則是選用高靈敏度麥克風(fēng)或增加前置放大器增益；③噪聲特性（需低噪聲以保證錄音質(zhì)量），解決方案是選用低噪聲麥克風(fēng)單元，優(yōu)化麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)以屏蔽環(huán)境噪聲；④指向性（避免拾取背景噪音），可設(shè)計(jì)為全指向或心形指向；⑤功耗與尺寸（需適配手機(jī)狹小空間并低功耗），選擇低功耗器件并緊湊設(shè)計(jì)。2.解析思路：測(cè)量音箱頻率響應(yīng)步驟：①準(zhǔn)備測(cè)試設(shè)備（聲源、信號(hào)發(fā)生器、音頻分析儀/聲級(jí)計(jì)、麥克風(fēng)）。②搭建測(cè)試環(huán)境（在半自由場(chǎng)或自由場(chǎng)條件下進(jìn)行，避免強(qiáng)反射面）。③設(shè)置測(cè)試距離（通常取音箱口徑的1.5-2倍）。④確定參考聲壓（在測(cè)試頻率下，將聲源輸出調(diào)至產(chǎn)生參考聲壓）。⑤逐點(diǎn)測(cè)量（掃描測(cè)試頻率范圍，在