一、实验基本信息
课程编号:201405213
中文名称:声学实验I声学现象
英文名称:Acousticexperiments I Acoustic phenomena
课程性质:专业实践环节
面向专业:电子信息工程(水声)、水声工程
开设学期:5、3
课程总学时:24
实验学时:24
是否独立设课:是
二、实验目的和任务
声学实验I声学现象是电子信息工程(水声)、水声工程专业的专业实验课,该课程主要讲授声波特性的观察、实验测量、声波的应用等教学内容。通过该课程的学习,激发学生对声学工程各分支学科的学习兴趣,提高学生对专业的认知度。培养学生的观察能力和运用实验手段学习声学基本理论以及解决实际问题的能力。
通过音乐声学认知实验,利用学生喜欢的乐器引导学生从对音量、音调、音色的定性认识转到利用专业测试手段进行定量分析,并让学生了解如何进行定量测试,激发学生利用实验进行理论研究的兴趣。
通过超声应用认知实验,向学生展示超声应用领域的广泛性,进一步介绍声学工程的实用性,同时通过对各种超声应用设备的实际操作实验,在训练基本动手能力的基础上,让学生通过观察来对超声应用进行分类,培养学生的观察能力,并激发学生学习声学的兴趣。
通过室内声学认知实验,利用日常生活空间的声学特性,让学生建立声场的概念,了解声波频率与声场空间分布之间的关系,为后续实验奠定基础。
通过水声学认知实验,向学生介绍水下声波传播的基本特性以及声波在水下探测中的应用,激发学生对专业的学习兴趣、提高专业认知度。
三、实验教学基本要求
1.掌握声学常用仪器设备的使用方法及其注意事项,训练基本仪器操作能力;
2.掌握各实验测试系统的组成、各设备的用途及实验步骤和操作方法,培养独立从事声学实验的技能;
3.掌握声学中表征声波的常用物理量是声压,其重要参量有幅度、频率(频谱),了解声压信号的获取方法、时域与频域上的不同表征方法,了解声波的产生与振动源之间的关系;
4.掌握功率超声和检测超声的概念,了解超声的其它应用以及迅猛发展的状况;
5.掌握水中声波的传播速度测量方法,与质点振动速度相区别;了解水中质点振动速度测量方法;了解水声应用技术的发展现状。
四、实验项目基本情况
序号 | 实验项目名称 | 实验学时 | 内容提要 | 实验类型 | 实验要求 |
1 | 音乐声学认知实验——声波基本要素的测量、分析实验 | 8 | 1.掌握传声器、加速度计、示波器、频谱分析仪等声学专用设备的使用方法,培养基本仪器操作技能(1学时); 2.利用人的耳朵和手等器官直接感知不同乐器发出的声音的强弱、高低、频谱的不同,了解音乐声学中人类听感的基本特性(音量、音调、音色),掌握响度、等响曲线等概念,掌握振动与声辐射的关系(2学时); 3.利用传声器、加速度计代替人的耳朵和手通过示波器、频谱分析仪观察接收到的振动和声音信号的时域波形和频域谱线,掌握振动和声信号的获取方法,掌握利用声压(或声压级)和频谱来分析音量、音调、音色的物理含义(2学时); 4.利用实验室提供的金属管、板或乐器设计实验,分析影响声音的高低因素有哪些,并提出实验方案进行测试,验证分析结果(2学时); 5.分析鸟、海豚、鲸鱼等动物叫声的频谱特性(1学时)。 | 综合型 | 必做 |
2 | 超声应用认知实验 | 4 | 1.学习超声应用设备的操作方法,培训基本动手操作能力(1学时); 2.通过实际使用超声测距仪、超声测厚仪、超声流量计、超声液位计、超声乳化器、超声雾化器、超声清洗机、超声焊接机、超声马达、声悬浮装置,掌握功率超声和检测超声的概念,了解超声常用检测方法及功率超声应用的机理和广泛性(3学时)。 | 综合型 | 必做 |
3 | 室内声学认知实验——室内声场特性的测量和分析 | 6 | 1.掌握扬声器、信号源、功放和声级计的使用方法,培养基本仪器操作技能(1学时); 2.利用扫频信号检测(耳听)房间驻波分布情况;发射低频信号(房间共振频率),每个学生按照规定位置手持声级计测量房间内各点声压级,研究房间驻波影响以及消除办法(2学时); 3.调高发射器频率,观察各位置点声压级变化,建立混响场,并测量混响时间(2学时); 4.改变室内人数,改善声场分布,重复上述测量,感受散射体存在的影响(1学时)。 | 综合型 | 必做 |
4 | 水声学认知实验——水介质中声速和质点振速的实验测量 | 6 | 1.掌握水声换能器、测量放大器、滤波器的使用方法,培养基本仪器操作技能(1学时); 2.利用“时差法”和“相位比较法”测量水中声速(2学时); 3.利用矢量水听器测量水下声场质点振动速度(2学时); 4.水声应用多媒体演示(1学时)。 | 综合型 | 必做 |
五、实验教材(指导书)或网络资源
[1]陈洪娟.《声学测量实验指导书》校内讲义. 哈尔滨工程大学
[2]陶擎天.音频声学测量.中国计量出版社.1986.08
[3]陈克安.声学测量.机械工业出版社.2010.10
[4]吴胜举.声学测量原理与方法.科学出版社.2014.1
六、考核方式
课堂讨论、动手操作、发现与解决问题占80%,撰写实验报告20%。