声波叠加及调制特性分析

当空间上存在两个或两个以上声源时，每个声源发出的声波在空间进行传播不会因为其他声波的存在而改变其传播规律。但是在空间某位置上的波动是各个声波在该点激发起来的振动的叠加。这种现象称为声波的叠加。当两个反方向传播的单脉冲波叠加时，这两个波会不受干扰地通过彼此，在交汇处的幅值为两个脉冲幅值的叠加。

两个声波在叠加时，存在几种特殊情况，分别如下所述：

1）幅值、频率相同，但相位相反，传播方向相同。此时两个声波叠加时，会相互抵消，幅值为零，达到消声的目的，如图1-16所示。如在排气系统中，有一种主动消声机制就属于这种情况，将接收到的声音反向180°然后再输出，与原始声音进行叠加，从而达到消声的目的。

2）幅值相同，传播方向相同，频率相近。这两个声波在叠加时会产生所谓的“拍”现象，如图1-17所示。此时图中的正弦波的频率为这两个声波频率之和的一半，这个声音可以被人耳感知到，而另一个频率是包络的正弦波的频率，是这两个声波频率之差的一半，还有一个频率是拍频，拍频是两个声波频率之差。从图1-17中可以看出，频率相同或接近的声波叠加时，在叠加区的不同位置会出现声音加强或减弱的现象，这种现象也称为声波干涉。

图1-16 幅值、频率相同，相位相反的声波叠加

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图1-17 声波的“拍”现象

3）当两个声波的频率差处于不同频率范围时，会表现出不同的调制特性。如果二者频差低于15Hz，会出现明显的幅值波动，如图1-17所示的拍现象就属于这种情况；当频差大于15Hz，而低于300Hz时，能感受到明显的粗糙特性；而当频差大于300Hz时，可以感受到两个明显的纯音。如图1-18所示为两个声音在不同时间频差的变化，这种变化会使人耳出现不同的感觉，声音的这种特性属于声品质的范畴。

图1-18 不同的频率表现不同的特性

声波在叠加时，如果频率完全相同，相位也相同，那么得到的声压为两个声压的代数和。如果频率不同，则叠加后的声压为两个声波有效声压的均方根值，如果有多个声波分量，则叠加后的声压为各个声波分量有效声压的均方根值。关于声压级的叠加，请查看本章1.6有趣的分贝公式。