偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

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摘要

开放式偶极子障板音箱(Open Baffle Dipoles)系列文章:1 偶极子点声源(A dipole as point source):1.1 听音轴上的两个点声源,以抽象的形式来表达听音轴上的两个点声源的4种状态。

在抽象的形式中,偶极子扬声器由两个点声源(红色和绿色)组成,它们向所有方向均匀地辐射声音,但极性相反。

当一个声源产生最大声压时,另一个声源则产生最小声压。如果我们将这些声学振动视为声波,我们将讨论两个点声源之间的180°相位差。

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

偶极子的性质主要由偶极子长度D表征,即所谓偶极轴上两个点声源之间的直线距离。

但实际我们听到的是由距离差dl地决定的,即从红色点声源到耳朵的距离和从绿色点声源到耳朵距离之间的差。

1.1听音轴上的两个点声源

为了更好地理解偶极子的特性,我们从直接指向听众的偶极子开始。偶极轴和听音轴重合,我们看到 D = dl。

红色和绿色产生的声源的总和将生成(如下图所示)到达耳朵的黑色声波。

我们观察四种不同的波长λ:

a)波长λ远大于D(D/λ<<0.5)

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

当红色声源处于其最大声压时,绿色源处于其最小声压。红色和绿色的总和生成黑色声波到达耳朵。其组合SPL远小于单个生成声波的SPL。

b)波长λ等于2*D(D/λ=0.5)

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

同样,红色声源处于其最大声压,而绿色声源处于其最小声压。两个声波都同相。红色和绿色的总和生成到达耳朵的黑色声波。它的SPL是产生声波的SPL的两倍。

c) 波长λ等于D(D/λ=1)

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

如果波长等于偶极长度D,则在耳朵处,两个声源的声音完全抵消。

d) 波长λ等于D/2(D/λ=2)

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

当正好两倍波长等于偶极长度D时,两个点声源的声音部分在耳朵处再次完全相互抵消。

在大的频率范围上观察这种偶极子的SPL响应将导致SPL相对于D/λ的这种特性:

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

红线表示沿着听音轴的两个偶极点声源,正如刚才所讨论的。

大多数人都比较熟悉SPL与频率曲线图。

在D=34 cm的情况下:

偶极子点声源:听音轴上的两个点声源

一般来说:

SPL峰值出现在所有频率,其中波长是D/2:1/2 D、3/2 D、5/2 D等的不均匀倍数。

SPL凹陷处发生在所有频率,其中波长是D/2:1 D、2 D、3 D等的偶数倍。

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