传播方式与衰减效应

声波可以自由传播的无声障区域称为自由声场。声波在自由声场中的传播方式与声源的特性有关，不同类型的声源有不同的传播方式，可分为球面波、柱面波和平面波三种，如图1-10所示。

图1-10 声波的三种传播方式

1.球面波（Wave spherical）

点声源以声源为球心，以球面波波阵面向四周空间扩散的声波称为球面波。点声源在自由声场中的传播衰减与距离的二次方成反比（简称平方反比定律），即传播距离每增加1倍，传播衰减增加6dB。

如果声源的尺寸L比宽带信号中最高频率f_max声波的波长λ_min小10倍以上，则此声源可看作点声源。

2.柱面波（Wave cylinder）

以同轴柱面波阵面向空间扩散的声波称为柱面波。柱面波的传播衰减在近场区内每增加1倍距离，传播衰减增加3dB。在远场区内，传播衰减遵守平方反比定律。

根据Rathe的理论，当线声源的传播距离增加到超过L/π时（L是线声源的长度），将开始遵守平方反比定律特性，即传播距离每增加1倍，声压级衰减增加6dB。图1-11a是线声源的传播衰减曲线。(www.xing528.com)

如果线阵列的长度比宽带信号中最低频率声波的波长λ_max大10倍以上，则此声源可看作线声源。

3.平面波（Wave plane）

以平面波阵面向空间扩散的声波称为平面波。平面波的传播衰减不遵守平方反比定律，从图1-11b中可看到，在A/π距离内，声音没有衰减；A/π～B/π之间（B为扬声器阵列的长边尺寸）距离范围内，每增加1倍距离，声压级衰减3dB；当离面声源的距离超过B/π之后，声音的传播距离衰减将遵守平方反比定律特性，每增加1倍距离，声压级衰减6dB。

图1-11 线声源和面声源的传播衰减特性

a）线声源的传播衰减 b）面声源的传播衰减

面声源是指扬声器阵列的短边尺寸A≥10倍宽带信号中最低频率声波波长，则此声源可看作面声源。