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水下声学基础.声波的概念 声音是怎样产生的？观察各种发声物体，可以发现它们只有振动时才能发出声音，振动停止时，声音 也消失了。这说明声音是由物体的振动产生的。 振动着的发声物体就叫做声源。 声源振动发出的声音，怎么能传到人耳呢？原来在声源和人耳中存在着能够传播振动的物质，比如空 气等，这种能够传播声音的物质叫做声音的媒质 声源的振动，使周围的媒质产生疏密的变化，形成疏密 相间的织波，这就是声波。不仅空气能够传播声波，其它气体、固体和液体也能传播声波。因为真空中没 有传播声音的媒质，故声波不能在真空中传播。人耳能够听到的振动频率，是有一定范围的，即在 20Hz~ 20 000 五z之间。频率在 10-Fz~20 Hz 的机械波，人耳是听不到的，称为次声波。频率在 2×10"Hz~2× 0"Fz 的机械波，人耳也感觉不到，称为超声波。 当然，是否引起人的听觉，不完全由机械波的频率决定，还与声强有关，对每一频率的声波，声强都 有一个上限值， 一个下限值，低于下限值或高于上限值都不能引起人耳听觉。 f=1/T (2-13) 在声波的传播过程中，振动传播的速度叫波速，用 V表示。它的大小取决于媒质的性质。 例如：声波在 0C的空气中速度为 332m/s，20°C时是 344 m/s，30°C时是 349 m/s。声波在几种媒质中 的传播速度见表 2-5。 0C时几种媒质中的声速 m/s 媒质 经公 水 铁 玻 璃 声建 332 1 450 3 800 4 900 5 000-- 6 000 #I* 3 320 花2-5 橡駮 30~50 在一周期的时间工 内，振动在媒质中传播的距离，叫波长，用入表示。 波长^与频率 士和波速 V 有着密切的关系。在均匀媒质中，振动是匀速传播的，也就是说波速是恒量。 这时，波长等于波速与周期的乘积，即： 入=VT或 V=Af (2-14) 声源振动发出的声音，差别很大。有的声音，比如各种乐器发出的声音，悦耳动听，我们把这种声音 叫乐音。有的声音，比如泥凝士搅拌机、空气压缩机等发出的声音，嘈杂刺耳，我们把这种声音叫噪声。 噪声对人体的有严重危害，长期处在较高噪声环境里工作，会使人的神经紧张，心率加快，严重 危害人的身心。

大气的概念 地球表面被一层厚达几千公里的空气包团者。包国地球的空气层就叫大气层。 空气是无色、无味、透明、易压缩的气体。密度为 1.2~1.3g/L. 空气可溶解于液体，人体中含有大量的水份，空气会以一定的比例溶解在人体中。 空气主要由無气、氧气、二氧化碳、灰生、水然汽及梅性气体组成。除氮气外，情性气体还包括：氨、 怎、氫、無、饭和氣，它们化学性质相当稳定，在空气中含量非常稀少。 除此之外，空气中还含有少量化 学性质活没的氢和一氧化碳等。空气中几种成份含见表 2-2。 潜水中会過到各种气体，其中主要有氧、氮、氮、然、氛、二氧化氮、一氧化碳和水然汽等八种，它 们以不同的含量存在于空气之中， 空气中几种成份含量及密度 * 2-2 气体名络 分子式 终歌面分比(%） 告度 (g/cm) Ne 78 1.25X 10-3 氧 21 1.43x 10-3 二氧化碳 Co, 0.033 1.97 × 10-3 気 He 0.000 S 1.8×10-4 在常规潜水作业时，所使用的气体，常用的是空气，空气是一种天然的潜水混合气体。在某些潜水 作业时，也可以将空气中菜些成份的气体与氧气泥合，组成特殊的混合气体。下面介绍潜水中常见的几 种气体： （一）氣气 氧气在空气中含量居第二位，但它是空气中对人类重要的气体。氧气在空气中约占体积 21%。无色、 无噢、无味，化学性质活泼，易与其它元素结合。氧不能燃烧，但能助燃。 我们在呼吸空气时，人体所必需的其实只有氧气，它是人类及其它生物款以生存的气体。 （二）氮气氮气是空气中含量多的气体，约占空气体积中 78%。氮气无色、无嗅、无味。它是所有生命的组成 部分。但它与氧气不同，不能支持生命，也不能助燃。氮气化学性质较稳定，在高压下易溶解于人体。 空 气中的氮对空气潜水来说，可视作氧气的稀释剂。当然氮气并非是可用做稀释氧气的 气体。在高压环 境下，呼吸含有高比例氮气的混合气体（比如空气）时因氮的分压过高，氮气会引发氮麻醉，使潛水员的 定向能力和判断能力减弱。 （三）氦气 氦气是无色、无味、无嗅的惰性气体，不能溶于水。氢气在空气中含量极少，在高压环境下不会对人 体产生氮麻醉。故在潜水中，经常用氢气和氧气按一定比例配制成氢氧混合气，用于深潜水作业。 氦与氮比较，虽有不会发生氮麻醉的优点，但其也有语言失真和散热性强等缺点。 （四）二氧化碳 当空气中二氧化碳含量较小时，它是一种无色、无嗅、无味的气体、但当二氧化碳含量较大时，它具 有酸味和臭味。二氧化碳比较重，常做泡沫灭火器中的灭火剂。 二氧化碳极易溶于水，是机体呼吸和燃烧 的产物。如果通风不良，人体排出的二氧化碳会在潜水员头盔或加压舱内积聚，当其浓度过高时，会发生 二氧化碳中毒， （五）水蒸汽 水蒸汽是空气中所含的水，它以气态形式出现。水蒸汽在空气中的含量与温度和湿度以及气体压强等 因素有关。水蒸汽含量过大，会使潜水面窗模糊，寒冷环境下供气软管内结冰或身体寒冷。水蒸汽含量过 低，会使呼吸道干燥难受。