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聲音的基本特征-聲波頻率范圍，人耳聲波范圍等

當(dāng) 以數(shù)學(xué)方式來描述某一頻率的純音時，我們通常采用正弦函數(shù)來描述波形如圖1-1，圖1-1的橫坐標(biāo)可以是時間t,也可以表示傳播方向上的長度L。T為波的 周期，其倒數(shù)為頻率;A為波的振幅; λ為波長;初始相位角。以正弦函數(shù)描述某一頻率的純音，聲波的特征可以通過以下四個方面來描述：頻率、波長、振幅和相位。

頻率：聲音在傳播過程中，波的波形圖出現(xiàn)一次所需要的時間，稱為波的周期，記為T;而波的波形 圖在一秒內(nèi)重復(fù)呈現(xiàn)的次數(shù)稱為波的頻率，記為f。兩者互為倒數(shù)。于振動頻率一樣，波的頻率以赫茲為單位(Hz)。換言之，聲音既然是由于物體振動產(chǎn)生的， 那么就可以對其振動次數(shù)定量，單位時間(秒)內(nèi)振動的次數(shù)稱為頻率，用赫茲(Hz)表示，赫茲或周/秒就是振動頻率的單位，每秒振動一次稱為1赫茲，每秒 振動1000次稱為1千(k)赫茲。周期是指振動一次所需要的時間，是頻率的倒數(shù)，可用頻率=1/周期的公式說明二者的關(guān)系，如頻率為1kHz的純音，周 期是千分之一秒即1毫秒。人類能感覺到的聲波頻率在20-20000赫茲范圍之內(nèi)。在這個頻率范圍以外的振動波就其物理特性而言與聲波相似，但對人類不引 起聲音感覺，然而聲音是客觀存在的物理現(xiàn)象，雖未被人聽到也依然存在。

波長:波長是指波在一個完整的波動周期內(nèi)向前傳播的距離，可以表示為在傳播方向上相鄰的兩個相 同的波形圖樣之間的距離，例如，兩個相鄰波峰之間的距離(如圖1-1)常用希臘字母λ表示，單位為米(m)。此參數(shù)取決于頻率、媒介密度及聲速，用公式表 示為c=fλ，c代表聲速，f代表頻率，λ代表波長。頻率愈高波長愈短，聲速愈慢，波長愈短。如按聲波在空氣中的聲速為344米/秒計算，1kHz純音的 波長是344毫米。

振幅：正弦函數(shù)上的最大幅值稱為振幅。它是聲波傳播過程中空氣分子中的密集區(qū)或稀疏區(qū)的氣壓于 正常氣壓相比所產(chǎn)生的最大的壓強(qiáng)變化量值。振幅代表了波的聲壓大小。兩條波長與頻率都相同，但是在振幅上有差異的正弦波如圖1-2，表示它們具有不同的聲 壓值。振幅愈大，聲壓愈大。

相位：相位顯示了波形的起始點。由于媒介中的任一組分的簡諧振動，都可以由圓周上作勻速圓周運 動的點，在直徑上的投影來描述，所以相位可以用圓周上的不同角度來度量，從0°到360°，稱為相位角。相位角最典型的應(yīng)用是描述具有相同頻率與振幅但在 初始相位上有差別的兩個純音。換言之。相位指某一瞬間與振動周期相應(yīng)的時間位置。一個周期以360。計算，時間位置相差360。，相位差為0。。相差 1/2周期的相位差為180。在0。--180。的半周期范圍內(nèi)為密相聲波，另半周則為疏相聲波。

人類聽覺的頻率范圍在20-20000Hz之間。人類言語的頻率范圍在200-8000Hz之間，最主要的頻帶在500-3000Hz，聽力學(xué)臨床上常以500、1000、2000Hz純音閾的平均值代表言語區(qū)頻率的聽力水平。

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