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【总第16期】《线性声学基本现象》篇外话-致读者信

 

MSC软件官方微信独家连载的一系列声学理论知识中,帮助国内关注声学应用的工程师,科研人员,高校老师,企业管理者等学习了解声学。各位读者看到的如下系列声学知识连载,是对于2015年出版的声学理论书籍法语版《Phénomènes fondamentaux de l’acoustique linéaire》(《线性声学基本现象》)的中文翻译。

《线性声学基本现象》-总第16期

致读者信


(请关注MSC官方微信查看往期内容。)


各位关注声学理论知识的读者,大家好!

      截止上一期,本系列声学连载的第一篇已经逐期翻译完成,并发布到了MSC软件的微信公众号中。至此,这本《线性声学基本现象》第一篇的中文翻译已经全部与读者见面了。

      作为本书的译者,我真诚感谢各位读者对了解声学知识的持续兴趣和对理论学习的不懈努力。

      在国内,目前关注产品设计中声学问题的工程师大多具备结构动力学或流体动力学的基础背景。大家关注声学问题,一方面是由于随着我国工业水平的不断进步和产品质量的提升,噪声指标越来越成为产品市场竞争中的重要因素;另一方面,声学工程问题也正是较传统的结构动力学问题和流体动力学问题的自然拓展,因此具有相关背景的工程人员可以相对轻松的延伸知识面,步入声学问题的研究领域。

      当然,对声学知识的学习并不是一朝一夕的事情,若可以遵循一份系统性的资料学习其概念,掌握其规律,熟悉其现象,这自然比各处了解片段化的知识更为可取。这也正是我们选择翻译这本书的初衷。我们希望为国内各行业的工程师以及高校的老师和同学们提供一个系统性的学习声学知识的渠道,同时也为进行声学仿真工作的工程师们提供理论参考的资料。

      这本书的第一篇 “线性声学基本概念与控制方程”已经完全呈献给读者了。接下来的第二篇“线性声学基本现象”会更加关注声学的现象问题,如折射、吸收、共鸣、辐射等等。这部分自然和工程实际更为贴近,不过在进入到第二部分前,我们希望读者可以尽可能理解消化第一部分的理论内容。因此我们利用这期的机会,与大家一同回顾一下第一部分各章的内容,理清本书演绎至此的逻辑脉络,并将最重要的概念、物理量及其间关系一并复习。

      首先是介绍部分。
      第一章:本书介绍
      第二章:声学的定义与范围。介绍了声压的定义,声学研究的问题方面(包括声波的产生,传播,接收),声学研究的子学科及交叉学科(如电声,水声,振动声学,气动声学,环境声学等),声的频率(次声,人耳可听声,超声等)。


第一篇:线性声学基本概念与控制方程
      第三章:连续介质力学基本方程。介绍和推导流体的质量方程(也称连续方程),动量方程和状态方程。在推导过程中采用的数学工具,如张量指标符号、内隐求和等概念也同样被涉及。

      第四章:波动方程。在前一章的基础上引入一系列假设(如非粘性流体,小扰动量,线性本构关系等),推导声压的波动方程,也称达朗贝尔方程。从粒子碰撞的微观角度阐释声波传播的机理。介绍波的频散关系,同时引入周期、频率、波数、角频率、声速等概念。例举非频散传播(传播速度不随波数改变,如声波在空气中的传播)和频散传播(传播速度随波数改变,如梁的弯曲波)。给出了理想气体中声速的计算方法以及空气中声速在一般温度下的简单计算公式,同时分别考察了声波在液体和固体中传播的速度。

      第五章:傅里叶分析。通过考察频率相同或频率不同的简单时域信号叠加产生的信号结果,引入信号的傅里叶级数概念,分析级数中每一项与频率的对应关系,以及每一项幅值的实数或复数表示法,此即间断频谱的定义。进一步拓展至傅里叶变换,引入连续频谱的概念。介绍卷积概念,信号加窗、信号滤波。接下来介绍傅里叶变换的一系列性质,并以一些工程案例定性解释这些性质的表现。信号的时域表示法和其傅里叶变换(频率域表示法)是对同一现象的两种不同,且相辅相成的描述方式。时域信号记录了真实的物理现象历程,而频谱通常可将此现象以更易于工程师阅读和理解的方式呈现。

      第六章:声波的频率域分析。将波动方程(第四章)进行傅里叶变换(第五章)得到亥姆霍兹方程,这是描述声压频谱的控制方程。接下来,建立频谱上声压与声学速度的关系,同时引入声阻抗(频谱)和导纳(频谱)概念,这些是联系声压频谱与速度频谱的物理量。我们还并将声学中这些物理量的关系同交流电中各物理量以及结构动力学中的各物理量之关系加以类比。引入声强的概念(声压与速度的乘积)。最后分别以平面波和球状波为例,考察其传播特性,并推导其传播过程中对应的声阻抗和声强。

      第七章:声级。定义声级为声的频谱相对参考声强或参考声压的比值。使用对数表示声级,其一是为了将在极大范围内变化的数值压缩到较小变化范围内,其二是因为这与人们对声响强度的主观感受更符合。然而针对第二条主观感受的目的,声级也并非是完美的描述,于是产生了一系列的同样不完美的修正方法(如声级计权)与统计或平均方法(如连续等效声级,声级评测等),以尝试使对声级的客观描述更接近人的主观感受。声级同样是频谱的概念,可以在窄带声级的基础上计算宽频带内(倍频程,三分之一倍频程)的声级。三种典型的噪声频谱为白噪声、粉红噪声和布朗(Brown)噪声。本章给出了对不相关的声源噪声级相叠加的一般方法。两个声级相同的声源在叠加时其效果相当于在原有单声源的基础上增加3分贝。

      以上仅是对第一部分内容的精炼概括。读者若希望读取已经发布的各期完整内容,可在MSC软件的微信公众号中查找下方的“资料信息”,并进入“声学连载”查看各期连载文章。相信大家在充分理解第一部分内容的基础上,就更有信心可以掌握好即将到来的第二篇“线性声学基本现象”内容了。


      第二篇依然会采用连载的形式。由于日常的工作安排,我们的翻译工作和连载的发布频率可能也会呈现一些“非周期性”现象,希望大家理解。

      感谢读者们的持续关注,这让我们有了共同学习和提高的机会!同时感谢MSC公司市场部同事们的辛勤编辑和排版工作!

MSC软件声学业务拓展经理
周泽


      《线性声学基本现象》由比利时公司Free Field Technologies (FFT,于2011年成为MSC全资子公司)两位创始人Jean-Louis Migeot教授和Jean-Pierre Coyette教授,以及现任FFT科研总监的Gregory Lielens博士共同撰写。这本书的第一版为法语《Phénomènes fondamentaux de l’acoustique linéaire》,于2015年出版。其英文版本已经于2016年出版,感兴趣的读者可以在亚马逊上购买。下面是链接:
www.amazon.com/Acoustics-Jean-Louis-Migeot/dp/1329903919/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1465193095&sr=8-1&keywords=jean-louis+migeot

 

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发布时间:2017年03月27日

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