声波中的“小字辈”——次声波

 人们依靠声音传递语言和相互交往,声音帮助我们传递信息、了解世界,它的频率在20Ｈｚ至20000Ｈｚ之间。高于20000Ｈｚ的声波叫超声波;低于20Ｈｚ的声波称为次声波,大家习惯称之为声波中的“小字辈”。虽然次声波看不见,听不着,可它却无处不在。狂风呼啸、火山爆发、强烈地震、枪炮发射、火箭起飞、热核爆炸时,都可发出次声波,科学家借助仪器可以“听”到它。次声波由于振动频率很低,波长很长,传播时能量损耗小,所以它传播的距离很远,能传到几千以至十几万千米以外。     

浅谈次声波

浅谈次声波刘子林，郭凌敏（河北轻工业学校唐山０６３０２０）我们称频率低于２０Ｈｚ，不能引起人耳听觉的声波为次声波．科学家借助仪器可以“听”到它．虽然次声波看不见，听不着，可它却无处不有．狂风呼啸、火山爆发、强烈地震、枪炮发射、火箭起飞、热核爆炸时，都...     

次声试验系统及次声对人体生理功能影响的试验方法

研制了一种在试验室内可提供次声环境的次声舱，测量的次声波特性曲线和其空间均匀性表明，在 ６～２０Ｈｚ频率范围内的试验结果是令人满意的。设计的次声对人体生理功能影响的试验研究方法具有可行性。     

大气中一种低频次声波观测研究

分析大气中存在的一种低频次声波。利用宽频带次声测量传感器阵列组成的广域分布网络,对此种次声波进行了近5年不间断的检测。对所测次声信号的观察统计发现,它与自然事件密切相关。对这种信号波形、频谱、时频图及相关性进行分析进一步发现,该波通常以一组或间歇性多组形式出现,频率主要在0.001~0.02 Hz之间、幅度一般可达50~200 Pa。在2008年3月20日新疆于田地震、2008年5月12日四川汶川地震以及2009年10月29日陕甘川三省交界处的地震前,均检测到了大幅值的低频次声波。本文的分析结论对研究大气次声波的多样性及其与自然现象的关系提供了新的参考,对地震信息探测具有一定的实际意义。      

大地震前出现的异常次声波观测研究

研究了一种在大地震前出现的异常次声波,揭示其与地震发生的空间、时间、强度的对应关系.利用CASI-ICM-2011型次声测量传感器在一系列Ms6.0级以上大地震发生前2周以内检测到的一种频率范围0.001 Hz至0.01 Hz的次声波,其特征有:幅值范围50 Pa至200 Pa,持续时间0.5 h至4 h,传播速度10 m/s至30 m/s,震级越高信号越强.通过建立广域次声传感器网络,成功定位了芦山地震前4天出现的异常次声波,以及巴基斯担地震前12天出现的异常次声波.通过对8年时间连续监测数据的分析,研究了这类次声波的出现规律.同时,对其产生机理提出了大地起伏激发次声波的假设,进行了理论论证,并用智利地震测量信号和玉树地震测量信号证明S波可以激发出本地同振的次声波.文中所列举的数个震前异常次声信号的观测结果对于地震预测的信息获取具有参考价值.     

台风产生次声波的测试及其应用

海上风暴激起的驻波式大浪可以辐射出次声波[1].如果能在远距离接收到台风产生的次声波,并测定出它的方位,那么就可以用次声方法探测台风. 我们自1975年开始在广东、福建和浙江等地设置了许多次声观察站,在福建省气象局和海军部门的协作下,记录到大量台风产生的次声波.说明了次声方法可以用于探测台风.在试验中发现今年8号台风次声信号发生异常,与台风突然转向并登陆有一定联系.声压异常变化与台风转向在时间上有相应提前量,如果今后试验证明它具有普遍性,那么次声方法将可用于预报台风路径. 本文叙述次声测试方法及其结果、台风产生次声波…     

次声波在平流层波导中传播的数值模拟

对次声波在大气中传播进行了建模。通过结合保色散关系空间差分格式和Runge-Kutta时间格式的数值方法,建立了次声波传播模型。应用该次声波模型,研究了在耗散的重力分层大气中次声波的平流层导行传播。数值模拟结果表明,当次声波波包在平流层高度上被反射时,反射区域存在焦散现象,在声波的声压下降的同时,声波的能量得到聚焦。通过数值模拟结果与射线计算结果的对比表明,大气中声波传播的轨迹的精确描述需要应用全波解。      

波对生物组织的作用和机理

 随着科学技术的不断发展,越来越多的物理方法被运用到医学治疗与诊断领域。其中以利用次声波、超声波、毫米波为代表,将药物治疗和物理疗法相结合,大大缩短了疗程、提高了疗效,在医疗中得到很好的运用。但对于其作用原理的综合性报道尚缺乏,因此本文将依次分析次声波、超声波、毫米波对生物组织的作用与机理。1.次声波次声波是频率为10-4-20Ｈｚ的弹性波,它是由物质或物体的机械振动而产生,通过各种介质分子做稀疏或紧密的交替波向四周传播。本质上与可听声一样,但由于频率低,还具有传播远、穿透性强、衰减小等特性。次声波广泛地存在于冶金、建筑等行业的环境里。     

次声方法测定台风方位的试验

海上台风眼中的驻波或大浪可以辐射出次声波,在几千公里远用灵敏的次声传声器可以接收到它。我们在我国沿海地区安装了次声观察站,在有关部门的协作下,记录到大量台风产生的次声波,为了试验次声测定台风信号到达方位的方法,1978年夏季在福州建立了探测台风的次声阵,本文简要叙述试验用次声测试系统和测定方位角的方法及结果。     

听不见的声音——次声波

 人耳的听觉范围在20 ～20000 Hz之间，频率高于20 000 Hz的声波叫做超声波，频率低于20Hz的声波叫做次声波，他们都是我们无法听到的声音。下面就简单地向大家介绍一下次声波。     

于无声处“听惊雷”

<正>声音是什么?古人说"耳听之而成声"。其实正常人耳能听到的只是频率在20~20000赫兹范围之间的声波,被称为可闻声波,而20赫兹以下的声波和20000赫兹以上的声波人耳是听不到的,它们被称为次声波和超声波,也被称为不可闻声波。其中次声波是人们不熟悉的,但它却有着奇特的效应,从而成为新概念武器家族中的一员——次声武器。在人们的生活中存在着大量的次声源,大自然的多种自然现象如地震海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、晴     

雷雨次声波的三维动态频谱测量研究

采用三台电容式次声接收器，在北京昌平安装次声三点阵，并测量到2000年7-8月15次强雷阵雨的次声波P-t曲线及其三维动态频谱，频谱分析结果表明：（1）雷阵雨的次声波主要来自雷次声。（2）雷次声的频谱有三大特点：其一是听到雷声越响时，雷次声振幅越强；其二是特强振幅持续时间很长；其三是周期范围时而连续、时布分布在周期较长和较短端，形成谱图上一个个空洞。据此可区别与其它次声波。（3）初步探讨了雷次声的产生机理和传播特点。     

简易次声振动及监测实验装置设计

本装置利用低频扬声器作为模拟次声振源,并基于光反馈自混合干涉原理,将次声信号转换为自混合干涉信号,利用快速傅里叶变换进行分析,进而得到次声波的频率和强度.实验结果表明,该装置能够准确地测量出次声振动频率,并对其幅度进行监测.装置光路简单,结构紧凑、易实现,可推广应用于次声波检测的实验教学和监测实践.     

超声波和超声场

 声波是一种机械波,如果用频率来表征声波,并以人的感觉频率为分界线,可把声波划分为次声波(f<20Hz)可闻声波(20Hz≤f≤20kHz)及所谓超声波,它是指频率大于20kHz以上的声波。一般认为人耳所能听见频率的上限为20kHz。由于超声波的波长短,相同的振幅情况下,质点振动传递的能量就大得多,超声波在传播时就具有了与光传播时类似的特性,可以借助于光学的一些原理来研究它。计算表明,在液体中传播着超声波,其质点振动加速度的幅值可高达重力加速度的上百万倍!波长短的超声波的显著特征是方向性强,这样可用它采集信息,特别是材料内部的信息,因为超声波几乎能穿透任何材料。这对于某些其他辐射能量不能穿透的材料,超声波便显示出其独特的优越性。因之,超声波在工业、医疗等科技领域中有着重要的应用。     

一种用于高压输气管道泄漏检测的次声传感器的研究

研究了一种用于检测高压输气管道泄漏次声波的次声传感器。针对管道泄漏频带宽,频率低的特点,该次声传感器换能元件选用电容式传声器,设计了一个前端耐压壳,将前端敏感单元与前置放大器隔离,可耐12 MPa静态压力;通过对比信号放大电路,实现了对调制电路优化设计,使得在1 Hz以下频段仍有较高灵敏度,传感器自噪声降低;该传感器只对声波敏感,对振动的灵敏度平均值1 mV/g,具有很好的抗振动干扰性能。测试结果表明：该传感器能有效地检测到声波信号,频率响应范围0.5 Hz至300 Hz,覆盖了管道泄漏次声频带和低频可听声频段,不放大的Ⅰ档灵敏度200 mV/Pa,Ⅱ档和Ⅲ档分别将信号放大5倍和20倍,输出信号的自噪声小于15 mV,该传感器可适用于天然气输气管道的泄漏监测。     

大气声学:关于现象、原理和应用的综述(续)

二、“现代”大气声学1．重力和科里奥利（Coriolis）力对声传播的影响（1）声重力波和内重力波重力场对寻常声波（包括可听声和频率较高的次声，当然更包括超声，但因后者在空气中衰减太快，不能成为大气声学研究对象）的影响完全可以忽略，但当频率低到一定程度时就必须考虑这种影响了．声波中的运动加速度与频率的平方成正比，对于寻常声波，这一加速度的数值远比重力加速度g大．但当频率的数量级约为g/c时，这两个加速度就属于同数量级的了．实际上，因重力作用，大气密度随高度增加而减小．例如，对于频率为g／c0．029Hz的声波，其波…     

汤加火山喷发所产生的次声波

2022年1月15日汤加火山发生了剧烈的喷发。在火山喷发后的8 h 39 min,距离火山喷发位置10151 km的昆明次声台阵记录到很强的次声波信号。次声波波列前几个周期平均为443 s,传播速度约为321 m/s,其波形幅度与频率随时间变化与核爆炸产生的次声波形相似。采用相关检测方法估计次声信号的方位角为119°。在持续监测中,还观测到了火山喷发产生的次声信号沿反方向绕地球到达的信号和沿正方向绕地球一周后再次到达的信号。      

用于提高信噪比的圆形次声接收阵

地面风产生的扰动噪声影响周期大于10s的次声波的检测。风干扰的背景噪声在阵元之间是不相干的,而对次声信号而言,它是相关的,所以次声阵可以提高信噪比。 本文介绍了圆形次声阵的工作原理;简便的计算公式;设计技术;微气压计阵的校准方法和阵的实验结果。从大量的数据统计计算可知,该阵提高信噪比12dB。     

中国古代在声学上的几项发现

中国古代在“声学”方面有许多杰出成就.1987年,河南舞阳县贾湖新石器遗址出土的制作于8000年前的骨笛,已具有和今天相似的音阶结构,能吹奏悠美的乐曲,从这不难看出中国古代声学知识的实际水平[1].本文介绍古籍中记载的中国古代在声学上的几项发现. 一、关于低频声的远距离传播 笔者在《中国古代已知听觉有频率下限》一文中[2],曾说明中国人在春秋时就已知有人耳所听闻不到的“次声”的存在.《老子》所说“听之不闻名日希”,“大音希声”,指的就是“次声”. 次声波的一个重要特性是它易于作远距离传播.在大气中,有的次声在传播数千公里之后,…     

基于薄膜动圈式的次声波监测装置设计

基于薄膜动圈式声-电转换原理,利用次声波产生的空气微压波动带动薄膜上线圈受迫振动,引起线圈内磁通量的变化产生感应电动势,将声信号转换成电信号进行采集,设计便携式次声监测装置.在模拟简谐次声环境中的测量结果表明,该装置能够准确地测量出振动频率,并对其幅度进行监测.