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。     

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。     

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.     

台风次声的射线寻迹

本文应用经典的射线理论方法处理了台风所造成的次声波的传播问题。从流体动力学基本方程组出发,在考虑到风和重力的影响下,推导出台风次声所适用的三维射线方程组。 在实际大气的典型情况下对该方程组进行数值积分,得出对应于不同初始出射角的一族声线。将计算结果同1978年6号台风的现场观测结果进行了比较,表明声线到达角与传播距离的对应关系的计算结果与观测结果令人满意地相符。     

1998年11月17日狮子座流星雨的次声观测

采用三台ＣＳＨ－１型次声接收器,在北京昌平区布置了一个次声测量三点阵,并观测到１９９８年１１月１７日狮子座流星雨产生的次声波Ｐ－ｔ曲线和波速波向图,借助快速富立叶变换,分析Ｐ－ｔ曲线的波形得到次声的三维动态谱,频谱分析结果表明,（１）各流星产生的次声波大都很短暂,持续时间在１－５分钟内;（２）流星次声波的周期都在４０－４０８秒内,少数在１－４８０秒内;（３）在１１月１７日１９：２１－２０：４１期间     

次声波及其应用

 次声波又称亚声波,是频率低于可听声频率范围的声波,其频率范围大致是10-4Ｈｚ～20Ｈｚ。这种声波人耳虽然听不到,但是可以感觉到它的存在。这种声波在声学范围内还是一个比较新的领域。由于它具有较强的穿透能力,因此具有很大的实践意义。次声波与超声波不同,通常具有破坏作用,是有害的。次声波的研究开始于第一次世界大战期间,在以后的50多年时间虽然少有研究,但人们发现天然次声和人工次声都对人的状况和行为具有强烈的作用。次声波还可以作为一种新式武器,不仅能用来消灭敌人,而且还可以用来摧毁工业和民用目标。     

次声波的物理性质及其应用

我们对次声波在不同介质中传播的物理性质进行整理, 结合近年来相关研究成果进行分析, 此外对产 生次声波的声源进行整理, 对其在次声监测等领域的应用进行综述, 对产生次声波的多种方法进行整理. 较全面地 刻画出次声波物理性质的真实图景, 对引导人们以客观理性的态度认识次声波很有意义     

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。     

次声波简易监测方法及分析

设计了简易次声检测装置,利用通用电容传声器和计算机(板载)声卡,采用调幅方法或利用非简谐高频倍频分量信息并借助虚拟仪器技术实现次声波监测.使用LabVIEW 内嵌网络功能,探索了环境次声远程监测的可行性.     

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.     

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。      

火箭发射的次声信号分析*

在距离发射点20km和230km的两个阵列上,记录了我国一次火箭发射产生的次声波。从信号中识别出点火与声爆事件,观察到火箭在飞行中产生持续的次声波,以及声爆前后明显能量特征上的变化,观测到完整的火箭发射和飞行过程中系列次声波。为了验证采集信号中包含声爆事件,使用Fisher检测估计方位角和视速度,计算结果与火箭飞行轨迹一致,并且声爆信号的预计到达时间和估计方位与实际的时间和方位角相符合。结合火箭速度变化的特征,给出了声爆前低频能量较弱现象的解释和火箭超声速后次声能量特征的变化,揭示了火箭产生次声波的机理,为火箭发射等目标的监测提供有益的借鉴和参考。     

电容式次声传感器频率特性研究

研究了次声传感器的频率特性的分布情况,定量分析了次声传感器组成部件参数对幅频特性的影响。通过求解次声传感器前后腔内的次声波动态方程得到频率响应模型和截止周期误差模型,选取一批进气口、均压管和膜片相对误差在5%之内的部件,与体积相对误差控制在0.1%之内的前后腔体部件组装成32个次声传感器并对其进行校准实验,校准结果表明该批传感器的截止周期分布在540 s至610 s区间,根据截止周期误差模型计算的理论变化区间范围为530.6 s至614.9 s区间,二者的一致性验证了模型的有效性,为控制次声传感器截止周期一致性和传感器批量精细设计提供了理论指导。      

强地震的前兆次声波研究

利用在北京昌平安装的次声三点阵,对强地震前兆次声波进行了5年的连续观测。统计分析结果表明:强震前约10天内常能测到振幅很强的前兆次声。其三维动态频谱的特点是,振幅由弱逐渐加强,达到极值后变弱;先为长周期波(10-20分),紧跟着短周期波(5-10分),然后又出现更长的周期波,最后长短周期波一起出现。提前时间与三点阵到震中距离之间没有明显的关系,与震级之间也没有明显的关系。     

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.     

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。      

传声器次声段灵敏度校准的误差机理研究*

次声波广泛存在于自然界与人类活动中,由于次声波具有穿透能力强、衰减小等特点,隔离和消除十分困难,对次声的监测防护与利用成为人们关注的焦点。次声波的定量研究依托传声器的测量实现,对传声器的灵敏度原级校准是保证测量精度的前提。该文基于活塞发生器校准原理下的压力泄漏与热传导耦合衰减模型,在COMSOL多物理场仿真软件中对校准腔和传声器后腔内的声场特征进行了数值仿真。创新性地提出了模型比较法,准确量化了次声段校准核心的泄漏、热传导独立与耦合修正量,验证并揭示了声压泄漏与热传导损失的幅值与相位变化机理。进一步地对传声器的次声段灵敏度校准过程进行了联合数值模拟,仿真结果表明,内外均压校准声场下传声器灵敏度的幅相频响应存在明显差异,但与校准腔内的泄漏与热传导效应无关。基于搭建的活塞发生器原级校准平台对传声器系统进行了原级校准,通过实验手段初步揭示了内外均压校准机制下传声器幅值灵敏度与相位灵敏度的显著差异。     

用希尔伯特变换分析次声信号的动态谱

以往习惯上用快速傅里叶变换对次声信号进行动态谱分析,但该方法不一定都合适。在本文中提出另一种分析次声信号动态谱的方法,是经数字滤波和希尔伯特变换以后,计算每一通道内信号的包络,而滤波器是按 1/12倍频程划分的。在本文中讨论了用希尔伯特变换求信号的包络,及1/12倍频程滤波器,然而用二种方法分析一个合成的核爆炸次声信号,对它们计算的结果进行比较。用希尔伯特变换求出的动态谱,不仅有较高的分辨率,可以获得各简正波的主要频率范围,还可以初步获得几个低阶简正波的波形。本方法表明在某些情形中更能反映次声信号的特性。