聲學原理（第二版·上卷）

目錄
（上卷）
第1章 理想流體中聲波的基本性質(zhì) 1
1.1 理想流體中的聲波方程 1
1.1.1 Lagrange坐標下的波動方程 1
1.1.2 Euler坐標下的守恒定律 6
1.1.3 小振幅聲波方程和線性化條件 11
1.1.4 速度勢和二階非線性方程 15
1.1.5 Lagrange坐標與Euler坐標的關系 18
1.1.6 曲線坐標系中的聲波方程 20
1.2 聲場的基本性質(zhì) 24
1.2.1 聲場的能量關系和Lagrange密度 24
1.2.2 初始條件、邊界條件以及局部反應界面 28
1.2.3 時域和頻域聲場的唯一性 34
1.2.4 疊加原理和反演對稱性 39
1.2.5 聲學中的互易原理 40
1.3 行波解和平面波展開 42
1.3.1 直角坐標中的平面行波和駐波場 43
1.3.2 角譜展開、倏逝波和能量關系 50
1.3.3 有源問題的平面波展開法和三維Green函數(shù) 53
1.3.4 球面行波、平面波展開和Weyl公式 55
1.3.5 柱面行波、二維Green函數(shù)及其平面波展開 59
1.4 平面界面上聲波的反射和透射 66
1.4.1 介質(zhì)界面上的反射、透射及零折射率 67
1.4.2 阻抗界面上的反射和吸聲系數(shù)以及蠕行波 74
1.4.3 瞬態(tài)平面波的反射和透射 78
1.4.4 有限寬波束的反射和透射 83
1.4.5 人工結(jié)構(gòu)表面及廣義Snell定律 89
1.5 隔聲和離散分層介質(zhì) 92
1.5.1 隔聲的基本規(guī)律和質(zhì)量作用定律 93
1.5.2 薄板的隔聲和“吻合”效應 97
1.5.3 薄板對瞬態(tài)波和球面波的透射 99
1.5.4 N層結(jié)構(gòu)的傳遞矩陣法 102
1.5.5 N層結(jié)構(gòu)的阻抗率傳遞法 105
1.5.6 周期分層結(jié)構(gòu)與能帶特性 107
1.6 聲波的度量、測量和分析 112
1.6.1 聲壓級、加權聲壓級和倍頻程帶 112
1.6.2 聲波的相干性和拍的概念 121
1.6.3 聲波接收的基本原理和聲強計 125
1.6.4 時頻分析和聲學中的不確定關系 130
1.6.5 聲學中的隨機信號和相關函數(shù) 134
第2章 無限和半無限空間中聲波的輻射 139
2.1 多極子展開和Sommerfeld輻射條件 139
2.1.1 單極子和自由空間的Green函數(shù) 139
2.1.2 偶極子聲輻射和點力源的輻射 145
2.1.3 縱向和橫向四極子聲輻射 151
2.1.4 小區(qū)域體源輻射和湍流聲輻射 154
2.1.5 小區(qū)域面源輻射以及Sommerfeld輻射條件 157
2.2 組合聲源和相控陣理論 160
2.2.1 兩個同相脈動球源的組合輻射 161
2.2.2 線陣的輻射和相控陣 166
2.2.3 聲束的聚焦和聲棱鏡聚焦 169
2.2.4 任意彎曲聲束的形成 172
2.2.5 Airy聲束和能量有限的Airy束 176
2.3 圓柱狀聲源的輻射 183
2.3.1 柱坐標中分離變量法和Hankel變換 183
2.3.2 振動圓柱體向無限空間中的輻射 194
2.3.3 圓柱體上的活塞振動和穩(wěn)相法 200
2.3.4 點源聲場的柱函數(shù)展開 208
2.3.5 存在剛性圓柱時空間的Green函數(shù) 212
2.3.6 螺旋波模式及其相控陣生成方法 215
2.4 球狀聲源的輻射 220
2.4.1 球坐標中的分離變量法 220
2.4.2 球面振動向無限空間的輻射 229
2.4.3 點源聲場的球函數(shù)展開 239
2.4.4 存在剛性球時空間的Green函數(shù) 242
2.4.5 圓錐區(qū)域內(nèi)波動方程的解 245
2.5 平面界面附近的聲輻射 251
2.5.1 聲場的Green函數(shù)表示以及剛性平面 251
2.5.2 阻抗平面前點聲源的輻射 256
2.5.3 分層平面前點聲源的輻射和側(cè)面波 260
2.5.4 無限大剛性或阻抗障板上的活塞輻射 271
2.5.5 圓形剛性活塞輻射的瞬態(tài)解 284
2.5.6 自由空間的圓盤輻射 287
2.5.7 平面上非相干源的輻射 289
2.6 有限束超聲場和非衍射波 293
2.6.1 有限束超聲場和拋物近似 293
2.6.2 Gauss和Bessel函數(shù)型聲場以及非衍射聲場 297
2.6.3 非衍射波束的廣義譜展開和經(jīng)典X波 299
2.6.4 等聲速非衍射波束和能量有限的波 305
2.6.5 超聲速非衍射波束和高階X波 305
2.7 聲波與聲源的相互作用 308
2.7.1 無限大膜橫向自由振動的聲輻射 308
2.7.2 膜橫向振動與聲輻射的耦合 310
2.7.3 剛性障板上圓膜振動的耦合聲輻射 316
2.7.4 無限大薄板中行波的聲輻射 321
2.7.5 薄板振動與聲輻射的耦合 325
2.7.6 剛性障板上薄板振動的耦合聲輻射 329
第3章 聲波的散射和衍射 333
3.1 柱體和球體的散射 333
3.1.1 無限長圓柱體對平面波的散射 333
3.1.2 球體對平面波的散射和Rayleigh散射 341
3.1.3 水中氣泡的散射和共振散射 351
3.1.4 剛性和阻抗型球體對球面波的散射 353
3.1.5 橢圓柱體的散射和修正Mathieu函數(shù) 356
3.2 任意形狀散射體的散射 361
3.2.1 Kirchho.積分公式 361
3.2.2 散射的積分方程方法 365
3.2.3 可穿透散射體的散射 368
3.2.4 存在多個散射體情況以及多重散射 372
3.2.5 散射體附近的聲輻射 374
3.2.6 表面散射和聲景的設計 375
3.3 非均勻區(qū)域的散射 384
3.3.1 非均勻區(qū)域的聲波方程及其散射形式 384
3.3.2 Lippmann-Schwinger積分方程 389
3.3.3 Born級數(shù)和Born近似 392
3.3.4 非穩(wěn)態(tài)不均勻區(qū)對聲波的散射 394
3.3.5 隨機分布散射體的散射和相干散射 400
3.4 剛性屏和楔的聲衍射 405
3.4.1 剛性半無限大屏對平面波的衍射 405
3.4.2 剛性屏對二維柱面波的衍射 412
3.4.3 剛性楔對二維和三維聲波的衍射 413
3.4.4 楔形區(qū)內(nèi)的聲場和鏡像法 418
3.4.5 剛性地面上的有限屏及數(shù)值計算 421
3.5 周期結(jié)構(gòu)中聲波的散射和低頻近似 427
3.5.1 周期介質(zhì)和能帶結(jié)構(gòu) 427
3.5.2 低頻有效聲速和各向異性 434
3.5.3 二維固體周期結(jié)構(gòu)中的彈性波 437
3.5.4 一維均質(zhì)化近似的多尺度展開理論 446
3.5.5 高維均質(zhì)化近似和各向異性 450
3.6 逆散射和衍射CT理論 453
3.6.1 邊界反演的Kirchho近似和背向散射 454
3.6.2 非均勻介質(zhì)反演的Born和Rytov近似 457
3.6.3 二維近場衍射CT理論和濾波反傳播方法 460
3.6.4 反射模式的衍射CT和譜估計技術 465
3.6.5 聲源反演和Tikhonov正則化方法 469
第4章 管道中的聲傳播和激發(fā) 473
4.1 等截面波導中聲波的傳播 473
4.1.1 剛性壁面的等截面波導和截止頻率 473
4.1.2 阻抗壁面的等截面波導和模式衰減 479
4.1.3 剛性和阻抗壁面的矩形波導以及平面波條件 482
4.1.4 剛性和阻抗壁面的圓形波導 489
4.1.5 剛性壁面的橢圓柱體波導和Mathieu方程 493
4.2 等截面波導中聲波的激發(fā) 501
4.2.1 波導中單頻聲波的振動面激發(fā) 501
4.2.2 振動面激發(fā)的瞬態(tài)波形及其特征 506
4.2.3 頻率域Green函數(shù)和脈動球的輻射阻抗 508
4.2.4 波導中的時間域Green函數(shù) 513
4.2.5 管道壁面振動激發(fā)的聲場 515
4.2.6 有限長管道中的駐波和非均勻阻抗的反射 517
4.3 突變截面波導及平面波近似 522
4.3.1 模式展開法和積分方程方法 523
4.3.2 平面波近似和體積速度連續(xù) 529
4.3.3 常見的管道系統(tǒng)和聲阻抗轉(zhuǎn)移公式 534
4.3.4 駐波管及吸聲材料法向系數(shù)的測量 541
4.3.5 具有N節(jié)擴張/收縮管（或周期截面）的管道 544
4.4 集中參數(shù)模型 547
4.4.1 典型子結(jié)構(gòu)的集中參數(shù)模型和Helmholtz共振腔 548
4.4.2 具有子結(jié)構(gòu)的管道系統(tǒng)和聲濾波器 550
4.4.3 聲學二端口網(wǎng)路和集中參數(shù)系統(tǒng) 554
4.4.4 具有N個旁支結(jié)構(gòu)的管道 558
4.4.5 周期旁支結(jié)構(gòu)的管道和能帶結(jié)構(gòu) 560
4.5 緩變截面管道中的平面波 564
4.5.1 Webster方程和Salmon號筒 564
4.5.2 指數(shù)曲線形號筒和出聲口的聲阻抗 567
4.5.3 其他Salmon號筒和一般Salmon號筒 569
4.5.4 Webster方程的WKB近似 572
4.5.5 一般管道的WKB近似以及轉(zhuǎn)折點 574
《現(xiàn)代聲學科學與技術叢書》書目
（下卷）
第5章 腔體中的聲場
第6章 非理想流體中聲波的傳播和激發(fā)
第7章 層狀介質(zhì)中的聲波和幾何聲學
第8章 運動介質(zhì)中的聲傳播和激發(fā)
第9章 有限振幅聲波的傳播
第10章 有限振幅聲波的物理效應
主要參考書目
附錄
索引（上下卷）