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声源的指向性

发布时间: 2017-03-08

虽然声源的声波是朝各个方向辐射的,但在没有反射面的自由声场中,从声源发出的声音在某一个方向上会很强。严格地说,声波的辐射图形随频率而变化。这种现象在人的发声、乐器、扬声器以及其他噪声源、都表现得很明显。

人发出的声音在水平面上的指向性如下图所示。从图中可以看出,高频语言声的辐射比较集中在声源的纵向轴线周围,而中频和低频语言声的辐射则比较均匀地向各个方向辐射。

这种现象在比较宽大的厅堂里显而易见,由于高频语言成分不能有效地像辐射到中央位置那样辐射到前排的两侧,因此,在厅堂前排两侧座位的语言可懂度就比较差。在设计半岛形舞台或比赛场式剧场(圆形剧场)时,会产生一系列问题,因为演员在舞台上只能在一定时间面对着剧场的一边。利用墙壁和顶棚来反射声音以弥补高频成分的不足特别重要。经验表明,在人的发声辐射图像正面方向的90°角以外,听者对频率的鉴别是很差的。

当声源的尺度比波长小得多时,声音强度分布的情况的一个重要特性为指向性。声源尺寸比波长大得越多,指向性就越强。实际上,人头和扬声器与低频波长相比是小的,这种情况下可以看做是点声源,但对高频声就不能视为点声源,而具有较明显的指向性。通常用极坐标图来表示声源的指向性。在极坐标图中,同一曲线上的各点,具有相等的声压级。

从图中可知频率越高指向性越强。指向性越强则越集中于声源辐射轴线附近。因此厅堂形状的设计、扬声器的布置,都要考虑声源的指向性。