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。     

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。     

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。     

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     

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...     

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。      

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。     

次声波在非均匀大气中的超视距传播特性研究

本文基于Nonlinear Progressive Equation (NPE方程)开展了对非均匀大气中次声波超视距传播特性的研究, 通过数值模拟实验对武汉上空四季次声波传播情况以及路径传输损耗进行了模拟, 获取了次声波在非均匀大气中的超视距传播特性. 计算结果表明, 非均匀大气的性质及其中存在的风对次声波传播有明显的影响, 平流层折射与风速和声波传播方向密切相关, 数值模拟结果表明, 当高斯声源主频为0.1 Hz时, 在不同的背景风场传播条件下, 存在着两个反射高度, 其中40 km 高度反射传输损耗约为25 dB, 110 km反射传输损耗约为50 dB. 关键词： 次声波 超视距传播 非均匀大气 平流层折射     

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。      

分布式光纤声波振动传感系统研发及应用

针对油气田勘探开发需获取微声波信号完整波形的问题，开展了基于双脉冲外差调制与反正切外差解调方案的分布式光纤声波传感（DAS）技术研究与配套系统研发。通过特征参数室内振动模拟实验，新型DAS系统的响应频率范围20 Hz～25 kHz、最大动态范围60 dB、信噪比49 dB，满足微声波信号幅度、频率、相位等信息的探测需求。同时，该系统在新疆油田稠油热采井下蒸汽腔探测方面成功开展了现场应用，实测有效声压强度?195 dB，验证了系统的可靠性，具有良好的应用前景。     

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.     

超声波与选矿测试

 声波是一种机械纵波。其频率超过人类听觉上限的声波称为超声波。通常指高于20000Hz的声波。由于它的频率高,波长短,从而衍射弱,方向性好,容易获得较高的声压和声强,在固体和液体中有较大的穿透能力。     

超声在医学诊断中的应用

超声是频率高于20 000Hz的声波，由于它遇到障碍物能发生反射、透射，同时具有方向性好、穿透能力强等特征，很快在医学诊断中得到重要应用．本文着重阐述如何利用超声在人体各种组织内的传播特性不同而形成影像，对病理作出诊断提供依据。     

几种新型武器的物理基础

 随着经济的发展和科学技术现代化程度的不断提高,武器装备的现代化也不断地得到加强,陆续出现了一些新型武器。本文就几种正在开发阶段的新型武器的物理基础,作些简要的介绍。一、次声武器利用频率低于20赫兹的次声波与人体发生共振,使共振的器官或部位发生形变或位移而造成损伤的武器,叫做次声武器。     

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…     

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。     

1993年7月12日日本北海道地震次声波

１９９３年７月１２日北京时间２１点２１分１９秒在北京中关村次声接收阵上及时地发现并完整地记录了日本北海道地震所产生的当地次声波（包括地震纵波、横波、表面波所辐射的声波）和震中次声波。其中当地次声波分别有：周期为１２ｓ，振幅为０．８Ｐａ，持续３．４ｍｉｎ；及周期为１２ｓ，振幅为０．４Ｐａ，持续１ｍｉｎ和周期为３０ｓ，振幅为１．３Ｐａ，持续１２ｍｉｎ；震中次声波周期为１３７ｓ，振幅为６．９Ｐａ，持续２８ｍｉｎ。它们叠加在周期为１２ｍｉｎ、幅度为１０Ｐａ的大气异常现象的波列上。     

一种减小尺寸的声彩虹捕获效应结构*

该文提出了一种减小尺寸的彩虹捕获效应结构,在铁板上刻上深度相同的空气凹槽阵列并加入周期性缝板单元,通过调节缝宽得到不同的等效折射率。该文对1000 Hz～2000 Hz的声波进行仿真实验,仿真结果表明不同频率的声波被局域在不同的位置,即实现了彩虹捕获效应。由于局域处声波群速度很小,局域处声场能量得到很大的提升。相对于传统的深度渐变的空气凹槽结构,我们的结构尺寸更小,可调性更强,更容易实现对低频声波的捕获效应。该结构具有能量加强和声波空间分离的效应,相信在声吸收、声波识别等领域有着潜在的应用前景。     

音乐胎教中的声学问题和人体透声的实验测量

利用声音(音乐)进行胎教有根据吗?即空气中的声音能够透入人体吗?通过模拟实验和人体透声的直接测量,回答是肯定的.实验结果表明,声波从空气中透入人体后,衰减呈低通特性.1000Hz以内 的声波衰减在10dB左右,高于2000Hz的声波衰减大于20dB.为了有效地将声波传入人体,可以采取与人体直接耦合的方法来实现.     

应用傅里叶红外光谱研究强声波作用下植物壁蛋白质二级结构变化

本论文采用傅里叶红外光研究烟草花粉细胞在不同频率和不同功率的强声波作用下,细胞壁蛋白质二级结构的变化.实验表明,在酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ带都有变化.当频率为400Hz,功率分别为110dB、100dB时,酰胺Ⅰ带β ^⊥折叠向B‖折叠转移,振动态由ν^⊥(π,0)→ν‖(0,0);当功率为90dB,频率分别为800Hz、8000Hz时,酰胺Ⅱ带α 螺旋稍有改变.因此,本工作的结果将有助于我们了解强声波对植物细胞的作用效应.