基于光子相关光谱分析的声压量值复现方法

寻求不依赖于实验室标准传声器的灵敏度而直接溯源至国际单位制基本单位的声压量值复现技术是声学计量的长期目标,对声压量值摆脱实物基准具有重要意义,激光多普勒测速技术是实现这一目标的有效途径.以行波管内平面波声场为测量对象,建立无固定频移的激光多普勒测速系统,采用光子相关光谱分析法解调多普勒信号,获得声管内示踪粒子的振动速度,根据平面波声压与质点振动速度的线性关系,复现声管测量点处的声压.以工作标准传声器的测量结果为参考,评估测量方案的可行性和测量结果的准确性,分析影响测量准确性的主要因素.测量结果表明,声波频率为315Hz,声压级在100dB~110dB范围内间隔1dB变化时,测量偏差小于0.5dB;声压级为105dB,声波频率为315,400,500,800Hz时测量偏差小于0.3dB.     

单源宽带管道有源消声器

本文提出一种宽带管道有源消声器,它的结构很简单,是由单源系统组成,总长只有60cm,从20Hz—1000Hz的频段内能获得10dB—20dB的声衰减.     

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。     

二阶声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响特性

信号混叠是基于光纤水听器的现代声纳系统走向应用必须解决的一个关键问题.初步的实验结果已经表明,声低通滤波光纤水听器是解决信号混叠问题的一种简单且行之有效的方案.基于电一声类比理论,建立了声低屯瞬ü庀怂鞯牡推导胁瘟磕Ｐ?利用电路分析的方法对其频响特性进行了研究.结果表明,这种光纤水听器系统与典型的二阶低通滤波电路具有相似的频响特性.为了验证理论分析的正确性,设计制作了一个简单的声低通滤波光纤水听器,并在驻波罐中对其声压灵敏度频响特性进行了测试,实验结果与数值计算的结果基本吻合.该光纤水听器低频响应非常平坦,声压灵敏度约为-141 dB,测量共振频率为985 Hz,与理论值1270 Hz基本一致.共振频率处的声压灵敏度为-126.8 dB,衰减速率约为20 dB/倍频程,3000 Hz以后的灵敏度衰减幅度大于20 dB.     

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。     

护耳器声衰减的主观测量

采用真耳听阈比较的主观法,以自由场及非自由场两种实验环境,给出三种护耳器的声衰减效果.在125—10,000Hz间的十一个测听纯音频率的自由场测量环境中,平均声衰减量美国E·A·R型为29.2dB;国产TJ型为28.1dB;国产橡胶耳塞为15.6dB.在非自由场中,E·A·R为19.2dB;TJ为19.7dB;橡胶耳塞为9.6dB.讨论了各类护耳器的性能.     

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.     

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析*

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。     

暗声学超材料研究

由于普通材料的固有耗散在低频区域的微弱性,长久以来,低频声波的衰减一直都是一个颇具挑战性的任务.为了能够在100—1000Hz范围内完全吸收某些频率的低频声波,文章作者设计了一种薄膜型的暗声学超材料样品:它是由在弹性薄膜上镶嵌有一些非对称性的硬质金属片而制成.实验表明,该样品在低频区域几乎能够百分之百地吸收声波,而在共振吸收频率处,空气中的声波波长要比薄膜的厚度大3个数量级以上.当共振发生时,硬质金属片的"拍动"导致很大的弹性曲率能量聚集在金属片的边界附近.由于薄膜的拍动模式与声波的辐射模式仅存在微弱的耦合作用,而弹性薄膜的整体能量密度又比入射声波的能量密度大2—3个数量级,该样品本质上是一个开放的共振腔,这也是它能够高效地吸收低频声波的原因所在.     

雷声在大气中传播的吸收衰减特性研究

选取青海大通地区一次地闪过程的雷声信号,利用信号处理理论,得到了观测点雷声的频谱;依据声波在大气中传播的理论,计算了大气对雷声传播的吸声系数,分析了吸声系数随环境因素的变化,结果表明:闪电发生距离、大气湿度和温度是影响雷声传播的主要因素.在一定闪电距离和大气环境下,吸声系数随频率的增加而增大;频率小于100 Hz的雷声衰减很慢,空气相对湿度和温度对其吸声系数的影响也比较小,在一定距离内的衰减可以忽略;频率大于500 Hz的高频信号吸声系数较大,并且随相对湿度的增加而快速递增;吸声系数随温度呈非单调变化,频 关键词： 雷声传播 大气吸收 衰减     

低层大气中可听声超额衰减的测量

声音在大气中的传播衰减是个很复杂的问题。除了声波本身的球面衰减和大气媒质对声音的吸收以外,还存在着由于大气不均匀性所造成的附加衰减。这种衰减主要由两方面引起:气象条件(温度和风随高度的分布)所导致的声传播路径的弯曲;大气湍流和其它不均匀性(如雾等)对声波的散射。球面衰减以外的衰减统称作“超额衰减”。由于牵涉的因素很多,关系也很复杂,所以它的理论估值非常困难,往往主要地依靠实地测量。     

浅谈杯鼓实验中空气柱的选频作用

本文首先通过杯鼓实验得到了不同空气柱长度下杯内声波的频域图,然后基于波动理论解析分析了边界振动有衰减时空气柱的共振频率及振幅,结果表明空气柱长度在声波传播过程中具有明显的选频作用。     

用空气柱共鸣法测量声波波长

在学习“声音的共鸣”时，我们知道，音叉发声时，下面的共鸣箱发生共鸣，使音叉的声音增强．用音叉也可以使空气柱发生共鸣．对一端开口的玻璃管内的空气柱来说，跟某一声波共鸣的空气柱的最短长度等于该声波波长的1/4．也就是说，利用空气柱的共鸣可以测定声波的波长，并且，在空气柱长度等于声波波长的1/4，3/4，5/4，…倍时，都会发生共鸣现象．     

如何用量筒和音叉测定声波的波长

中师物理教材"声音的共鸣"一节的练习中有一道实验题:用量筒和音叉测声波的波长.题的意图是让学生根据本节实验的结论:"空气柱跟某声波发生共鸣的最小长度等于该声波波长的1/4"来测定声波的波长.     

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。     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

一种具有声低通滤波特性的无源零差光纤水听器

报道了一种新颖的具有抗混叠功能的无源零差迈克耳孙型光纤水听器.它由一个普通的芯轴型光纤水听器和一个圆柱型亥姆霍兹共振器构成.在驻波罐中对其声压相位灵敏度频响进行了测量,结果表明该光纤水听器具有较好的声低通滤波特性,能有效地抑制声信号中的高频成分,从而实现抗混叠滤波.该光纤水听器的低频声压相位灵敏度主要由传感光纤长度和弹性增敏层的物理特性决定,约为-159 dB(0 dB=1 rad/μPa).在1150 Hz附近出现了一个共振峰,这主要由圆柱型亥姆霍兹共振器的声学特性决定.1150～2280 Hz频段内的灵敏度衰减率约为50 dB/倍频程,1500 Hz以后的灵敏度衰减量大于10 dB.这对于提高我国未来声纳系统的抗干扰能力具有十分重要的意义.     

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…