《声与振动基础a》试卷a标准答案和评分标准。
07年春季）
一、 填空题（每空1分，共15分）
1、 声波产生的两个基本条件：（1）声源；（2）传声介质。
2、 当声波由空气入射到空气－水界面上，可视为是绝对（硬）界面。当声波由水入射到水－空气界面上，可视为是绝对（软）界面。
3、 纵波的质点运动方向和声波传播的方向（一致），横波的质点运动方向和声波传播的方向（垂直）。
4、 声波在分界面上的反射和透射特性取决于介质的特性阻抗；两介质的特性阻抗相差愈大，其反射系数（愈大），反射能量（大）；
5、 绝对硬边界面上质点振速为（零），声压为入射波声压的(2)倍。
6、 平面波导中，当声波频率和第n阶简正波的频率截止满足（）时，第n阶简正波能正常传播； 而当（）时，简正波蜕化为非均匀波。
7、 脉动球辐射一定频率的声波时，球的半径（越大），辐射阻（越大），越有利于声辐射。
8、 声源尺度一定，频率越高，指向性越（尖）
二、 选择题（每题2分，共20分）
1、偶极子辐射声场的指向性函数为（a）
a、；b、；c、； d、无指向性。
2、单自由度振动系统的谐振频率数值上等于（b）
a、位移共振频率； b、速度共振频率；c、加速度共振频率；
d、系统有阻尼时的固有频率。
3、下列哪种波场中，任何时刻均无反向声能流。（c）
a、柱面波； b、球面波； c、平面波； d、以上都不是。
4、均匀细棒纵振动中固定边界条件的表达式及其物理意义为（d）
a、； b、；
c、； d、
5、设计接收换能器时，接收频带一定，则接收器的尺寸（a），对声场的影响越小。
a、小； b、；大 c、和接收器的尺寸没关系。
6、谐和律平面波的波阵面是无限大平面，在同一时刻，该波阵面所有点（b）
、振速幅值相等； ｂ振速幅值与相位都相同；
、振速相位相同相位相同，但幅值不同。
7、介质的特性阻抗与波阻抗相同的声波是（c）
、柱面波； ｂ球面波； ｃ平面波； ｄ均匀球面波。
8、均匀扩散柱面波在理想、均匀无限介质中传播，其声波强度与距离r的一次方成反比，声波强度的减少是由于（d）
、介质的粘滞性吸收；ｂ、驰豫声吸收；ｃ、介质的热传导吸收；d、波阵面的扩大。
9、声源指向性的一般规律：频率一定，声源尺度越大，指向性越（b ）；
、“胖”； 尖”、；指向性和声源尺度没关系；
10、接收换能器一般要求工作在频响曲线的平坦区，因此合理设计机械振动系统及其参数，使谐振峰尽量（ b ）。
a、低；b、高； c、位于工作频带中间； d、不需要考虑谐振峰位置。
三、简答题（每题6分，共30分）
1、 （6分）如图1所示一个机械振动系统，试画出其阻抗型机电类比图。
图1 机械振动系统。
机械简图（2分导纳型机电类比图（2分） 阻抗型机电类比图（2分）
2、 （6分）点源满足的两个条件是什么？声偶极子能否被视为点源？为什么？
答：点源满足的两个条件：（1）体积小，不占空间体积2分）
2）辐射的声场无指向性2分）
声偶极子不能被视为点源1分）
因为声偶极子辐射声场具有指向性1分）
3、 （6分）声波在水中传播时其声强会逐渐减少，说明其原因。
答：声波在水中传播时声强减小的原因为。
1） 波阵面的扩张2分）
2） 介质的声吸收2分）
3） 非均匀介质中声波的散射2分）
4、 （6分）什么是声波的波阻抗？试求平面行波和平面纯驻波的波阻抗。
答：谐和波场中，空间某点处复声压和复振速的比值定义为声波的波阻抗。（2分）
理想介质中平面行波场的波阻抗2分）
纯平面驻波场的波阻抗2分）
5、 （6分）辐射器声场的远近场是怎样区分的？近场、远场各有什么特点？
答：利用瑞利距离区分辐射器声场的远近场，瑞利距离为；其中d为声源辐射器的最大线度；为声波波长2分）
在的区域，沿声波传播方向声场幅值分布有起伏；称为近场区2分）
在的区域，声场幅值沿z轴单调下降；称为过渡区；
在声场幅值按规律下降；称为远场区2分）
四计算题（共35分）
1、（15分）在两个无限大平面之间充满理想介质，二平面为绝对硬边界，间距为h，假定波场是谐和的，沿一维无限制方向传播，另一维无限制方向波场均匀，试求。
1）该波导中简正波的函数形式；
2）第n阶简正波的截止频率；
3）第n阶简正波沿波导截面的幅值分布；
4）第n阶简正波的相速度和群速度；
5）此波导中能否传播均匀平面行波。
解：（1）声波在区域传播。
取坐标，使声学量与y无关，则波动方程为：，时间因子简谐。
则上方程可化为1分）
边条件2分）
方程的形式解为：，（1分）
在z坐标方向上，只有行波，向z轴正方向传播的波，所以d＝0；利用关系可得1分）
边条件：，；代入形式解中：
（1分）其中an由另一个边条件决定（z＝0处） （2分）21分）
1分） （1分） （1分）
41分）1分）
5）此波导中能够传播0阶简正波，因此可传播均匀平面波1分）
2、（12分）已知谐和平面行波场中的声压幅值为p0，频率为f，波速为c，假设波沿x轴正向传播，试求：（1）速度势函数；(2)密度逾量；（3）质点振速；（4）质点位移和质点加速度；（5）声波强度。
解：根据已知条件，谐和平面波场声压表达式为。
其中；； 2分）
1）速度势函数； （2分）
2）密度逾量； （2分）
3）质点振速； （2分）
4）质点位移；
质点加速度 （2分）
5）声波强度； （2分）
3、（8分）试写出谐和均匀扩散球面波的声压表达式，并求。
1） 球面波的波阻抗，并说明什么条件下球面波波阻抗趋近于平面波波阻抗。
2） 均匀脉动球辐射的声场和均匀扩散球面波的声场关系如何？
解：谐和均匀扩散球面波的声压表达式为2分)
1） 球面波波阻抗2分）
当时，球面波波阻抗等于平面波波阻抗（） 2分）
2） 均匀脉动球辐射的声场和均匀扩散球面波的声场相同2分）
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