9234800 发表于 2020-11-10

现代社会对声学的利用有哪些?

声学的利用




利用对声速和声衰减测量研究物质特性已应用于很广的范围。测出在空气中,实际的吸收系数比19世纪G. G. 斯托克斯和G。R. 基尔霍夫根据粘性和热传导推出的经典理论值大得多,在液体中甚至大几千倍、几万倍。



这个事实导致了人们对弛豫过程的研究,这在对液体以及它们结构的研究中起了很大作用(见声吸收)。对于固体同样工作已形成从低频到起声频固体内耗的研究,并对诸如固体结构和晶体缺陷等方面的研究都有很大贡献。



表面波、声全息、声成像、非线性声学、热脉冲、声发射、超声显微镜、次声等以物质特性研究为基础的研究领域都有很大发展。







声全息和声成像






声全息和声成像是无损检测方法的重要发展。将声信号变成电信号,而电信号可经过电子计算机的存储和处理,用声全息或声成像给出的较多的信息充分反应被检对象的情况,这就大大优于一般的超声检测方法。固体位错上的声发射则是另一个无损检测方法的基础。

声波可以透过所有物体:不论透明或不透明的,导电或非导电的,包括了其他辐射(如电磁波等)所不能透过的物质。因此,从大气、地球内部、海洋等宏大物体直到人体组织、晶体点阵等微小部分都是声学的实验室。近年来在地震观测中,测定了固体地球的简正振动,找出了地球内部运动的准确模型,月球上放置的地声接收器对月球内部监测的结果,也同样令人满意。进一步监测地球内部的运动,最终必将实现对地震的准确预报,从而避免大量伤亡和经济损失。





仪器设备






20世纪以前,声源仅限于人声、乐器、音叉和哨子。频率限于可听声范围内,可控制的声强范围也有限。接收仪器主要是人耳,有时用歌弧、歌焰作定性比较,电话上的接收器和传声器还很简陋,难于用作测试仪器。

20世纪以后,人们把电路理论应用于换能器的设计,把晶体的压电性用于声信号和电信号之间的转换,以后又发展了压电陶瓷、驻极体等,并用电子线路放大和控制电信号,使声的产生和接收几乎不受频率和强度的限制。

用半导体(如 CdS)薄膜产生超声,用激光轰击金属激发声波等,使声频超过了可听声高限的几亿倍。次声频率可达每小时一周以下,声强可超过人耳所能接收高强声音的几千万倍。声功率也可超过人口所发声的 1011 倍。

声学测量分析仪器也达到了高度准确的程度,以台式计算机(微型计算机)为中心的测试设备可完成多种测试要求,60年代需要几天才能完成的测试分析工作,用现代设备可能只要几分钟就可以完成。以前无法进行的测量工作(如声强、简正波等)现在也可以测量了。这些手段就给声学各分支的进一步发展创造了很好的条件。










声学对于麦克风的作用




声音在房间内衰减的方式是影响声音录制的重要因素。混响对声音的作用是两面的,可以更好也可以更坏,混响时间是其中重要的条件。混响时间指的是从声源停止发声到声音完全消失所间隔的时间。用更技术性的语言描述就是:声音衰减60dB所需要的时间。

对语言和人声的录音来说,混响时间必须很短(“寂静”的房间)。控制室的混响时间要相对短一些。而音乐收声间的混响时间通常要视音乐类型而定。

通常而言,关键的问题在于混响时间随频率不同的变化。如果低频的混响时间超出中频太多,就会造成很大的困扰。在录音棚和控制室里,一般低于125Hz的低频混响时间达到中频的1.5倍是可以允许的。不过,在摇滚乐现场则更倾向于低频的混响时间与中频相近。

房间内总音量的大小和总的吸声系数决定了混响时间。(见下文关于吸声的段落)。应当知道的一点是,穿孔型吸声材料是非常高效的——但只是在高频端。这也是为什么需要很多的低频吸声来获得整个频段的自然混响。

拥有好的混响的空间,在使用麦克风的时候,就能将人声最美妙的部分发挥到极致,从而达到视听盛宴!
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