什么是爆炸噪声?

[拼音]：baozha zaosheng

[外文]：noise by explosion

爆炸产生的脉冲噪声，如爆竹、炸药、原子d的爆炸以及火炮发射产生的噪声。爆炸噪声的特点是持续时间短。它的持续时间与爆炸TNT当量有关，一般为微秒至毫秒级；大当量的爆炸，如原子d，可达几秒。由于它的强度高，因此在距离爆炸源一定范围内，是一种非线性的大振幅脉冲声波，又称冲击波。在冲击波的波阵面上，媒质状态和运动参数的连续性发生间断。冲击波是超声速的，其传播速度大于未扰动媒质中的声速，并与波的强度有关，即强度越高，速度越快。此外，冲击波还会引起媒质沿扰动阵面传播方向移动。冲击波在传播过程中，部分能量转变为波阵面内媒质的热能，声波因而衰减。其衰减量要比正常线性声波的衰减量大。经过一定距离以后，非线性大振幅声波便衰减为线性小振幅声波，此时其传播速度变成正常的声速而不再是超声速了。波的峰值压力约为174分贝（0.1大气压）。

爆炸噪声在非线性阶段的理论，即冲击波的基本理论，在19世纪后期已由莱曼、兰金和雨贡纽特等人建立。虽然媒质状态和运动参数的连续性在冲击波阵面上发生间断，但气体质点在运动中是可以穿过间断面的，因为波阵面运动速度并不同于气体媒质本身的运动速度。在波阵面上，质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律仍应满足。也就是说，物质流、能流和冲量流在波阵面上必须是连续的，再加上物态方程，就可以根据未扰动媒质状态参数而求出表征波阵面另一边受扰动媒质的状态和运动参数。对于一维的理想气体，则可得到著名的兰金-雨贡纽特方程：

(1)

式中ρ1、p1和ρ2、p2分别为波阵面前后的媒质密度和压力；γ为气体媒质比热比。如果波阵面速度以V来表示，则可将(1)式变换为：

(2)

而波阵面后面的气流速度v为：

(3)

由(2)、(3)两式可以看到，当爆炸噪声的压力扰动很小，即(p2-p1)2/p娝<<1时，则V趋近于声速c，而v趋近于零，此时则变为通常的线性小振幅声波。

典型的爆炸噪声波形如图。对于这样一种非周期性的脉冲噪声，一般测量时多用压力峰值和脉冲宽度表示。脉冲噪声的标准就是用这两个参量表示的。一般爆炸噪声的持续时间极短，不宜用声级计的快慢挡来测量，因为即使是快挡，其时间常数也有200毫秒。脉冲声级计具有保持峰值的特性，可以直接表示脉冲峰值。它的脉冲挡时间常数较短，为35毫秒，能够更好地响应于脉冲噪声。

爆炸噪声一般有很高的压力峰值，因此容易造成听觉器官损伤或使整个听觉器官遭到破坏，须注意防护。

参考书目

R. W. B.Stephens & A. E.Bate，Acoustic and Vibrational Physics，Edward Arnold Ltd.，London，1966.