❶ 初中阶 段 物理题中 怎么判断超声波 次声波 电磁波
(1) 声波
人们把能引起听觉的机械波称为声波(音频)。频率在20~20000Hz之间。
(2) 次声波
频率低于20Hz的机械波称为次声波。
(3) 超声波
频率高于20000Hz的机械波称为超声波。
下面有详细资料,有时间可以看一看。
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声波的类型
(1) 纵波
媒质中质点沿传播方向运动的波。
(2) 横波
媒质中的质点都垂直于传播方向而运动的波。
(3) 表面波
沿媒质表面层传播,幅值随深度迅速减弱的波。
频率、超声波、次声波
其他关于声波的参考资料:
声学是一门古老的学科,大约从17世纪初分析物体的振动开始,直到19世纪末,还只能用人耳接收声波。1877年出版了瑞利的《声学理论》,该书对经典声学的内容进行了总结。20世纪初,贝尔发明了用于电话机的碳粒传声器,人们首次把声波转换为电信号,从而使声学研究进入了一个新的阶段。电子学的发展,大大地促进了声学研究,从此,人们能够精确测量、观察和研究各种频率、波形和强度的声波,从而奠定了近代声学的基础。声学与人们日常生活密切相关。例如,改进厅堂的音质和放声系统的高保真度;测量并控制噪声水平,以改善人们的生活环境等。由于数字技术和大规模集成电路的发展,微处理机进入了声学研究与应用领域,使声学研究手段和方法的准确性和速度都得到提高。随之而出现一批新的声学测量技术和相应的仪器设备。例如,实时频率分析、声强测量、声源鉴别、快速傅里叶变换、相关分析等。
随着科学技术的发展,近代声学同时也得到了迅速发展,在工业、农业、国防、交通、卫生、教育、科学研究、文化生活以及社会等各个方面获得了广泛的应用,形成了许多新兴的边缘学科。
声学是研究各种媒质中声波的产生、传播、接收和作用等问题的一门学科。传播声波的媒质有三种不同状态,一般称为气体、液体和固体,因此形成相应的分支学科,分别称为空气声学、水声学和超声学,其中空气声学涉及人们的听觉,因此,与人们的文化生活和社会活动关系非常密切。由于声学在不同的媒质及其不同状态下传播时,有着不同的传播特性,利用这些特性可以研究和测量各种媒质的物理性质和状态。例如,弹性模量、硬度、粘度、温度、厚度、料位等。特别是频率较高的超声波与物质内部某些微观结构有相互作用,如超声波与金属、半导体、超导体中的电子等相互作用,故可用于物质结构的研究。
由于超声波在固体和液体中传播时衰减小,因此传播距离相应要远些,一般称为穿透性强;同时超声波频率高,波长短,因此固体中辐射的声场具有方向性强,并且传播过程中遇到障碍物时能够反射等特点,可以用于探测金属和非金属材料内部的缺陷位置、大小和性质。这就是应用相当广泛的无损检测技术之一——超声检测。同样原理推广应用于人体上,可以从体外来检查体内的某些疾病、器官动态或生理变化。
下面简单介绍声学中一般概念和传播特性。
1.次声波、声波和超声波
次声波、声波和超声波都是在弹性媒质中传播的机械波。它们的区别主要在于频率不同。
(1) 声波
人们把能引起听觉的机械波称为声波(音频)。频率在20~20000Hz之间。
(2) 次声波
频率低于20Hz的机械波称为次声波。
(3) 超声波
频率高于20000Hz的机械波称为超声波。
2.声波的类型
(1) 纵波
媒质中质点沿传播方向运动的波。
(2) 横波
媒质中的质点都垂直于传播方向而运动的波。
(3) 表面波
沿媒质表面层传播,幅值随深度迅速减弱的波。
3.平面波、柱面波、球面波
(1) 平面波
波阵面为平面且与传播方向垂直的波。
(2) 柱面波
波阵面为同轴柱面的波。
(3) 球面波
波阵面为同心球面的波。
定义
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是高于绝对零度的物体,都会释出电磁波。 正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,除光波外,人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。
产生
电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,变化的电场会产生磁场(即电流会产生磁场),变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波,电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,也常称为电波。
性质
电磁波频率低时,主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去;电磁波频率高时即可以在自由空间内传递,也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能全部返回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。举例来说,太阳与地球之间的距离非常遥远,但在户外时,我们仍然能感受到和煦阳光的光与热,这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。
电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变,其强度与距离的平方成反比,波本身带动能量,任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。
其速度等于光速c(每秒3×10八次方)。在空间传播的电磁波,距离最近的电场(磁场)强度方向相同,其量值最大两点之间的距离,就是电磁波的波长λ,电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。
电磁波的传播不需要介质,同频率的电磁波,在不同介质中的速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大折射率越大,速度越小。且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播,若同一种介质是不均匀的,电磁波在其中的折射率是不一样的,在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质时,会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波,还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少,电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。 机械波与电磁波都能发生折射、反射、衍射、干涉,因为所有的波都具有波粒两象性.折射、反射属于粒子性; 衍射、干涉为波动性。
能量
电磁波的能量大小由坡印廷矢量决定,即S=E×H,其中s为坡印庭矢量,E为电场强度,H为磁 场强度。E、H、S彼此垂直构成右手螺旋关系;即由S代表单位时间流过与之垂直的单位面积的电磁能,单位是W/m²。
电磁波具有能量,电磁波是一种物质。
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电磁波的计算
c=λf
c:光速(这是一个常量,约等于3×10^8m/s) 单位:m/s
f:频率(单位:Hz,1MHz=1000kHz=1×10^6Hz)
λ:波长(单位:m)
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电磁波的发现
1864年,英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在,推导出电磁波与光具有同样的传播速度。 1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后,1898年, 马可尼又进行了许多实验,不仅证明光是一种电磁波,而且发现了更多形式的电磁波,它们的本质完全相同,只是波长和频率有很大的差别。
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电磁波谱
按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来,就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话,它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长,宇宙射线的波长最短。
无线电波 3000米~0.3毫米。(微波 0.1~100厘米)
红外线 0.3毫米~0.75微米。(其中:近红外为0.76~3微米,中红外为3~6微米,远红外为6~15微米,超远红外为15~300微米)
可见光 0.7微米~0.4微米。
紫外线 0.4微米~10毫微米
X射线 10毫微米~0.1毫微米
γ射线 0.1毫微米~0.001毫微米
高能射线 小于0.001毫微米
传真(电视)用的波长是3~6米;雷达用的波长更短,3米到几毫米。
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电磁辐射
广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波,通常是指红外线以下部分。
电磁辐射是传递能量的一种方式,辐射种类可分为三种:
游离辐射
有热效应的非游离辐射
无热效应的非游离辐射
基地台电磁波 绝非游离辐射波
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电磁辐射对人体的伤害
电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等。
热效应:人体内70%以上是水,水分子受到电磁波辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响到身体其他器官的正常工作。
非热效应:人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界电磁波的干扰,处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏,人体正常循环机能会遭受破坏。
累积效应:热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体,即使功率很小,频率很低,也会诱发想不到的病变,应引起警惕!
各国科学家经过长期研究证明:长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙,甚至导致各类癌症等;男女生殖能力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症。但是暂时未经实验证明,也无大规模的数据统计证实存在必然联系
具有防电磁波辐射危害的食物有:绿茶、海带、海藻、裙菜、Va、Vc、Vb1、卵磷脂、猪血、牛奶、甲鱼、蟹等动物性优质蛋白等。
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电磁波的降低
降低电磁波的不良影响,就必须养成自我防范的习惯。一般电器行都有贩售「电磁波测试笔」,可以轻易测出电磁波的强度,只要超过标准就会发出警讯,使用者就应远离被测物直至警讯消失为止。
要测知电气产品是否有辐射或电磁波,也可以采取比较简便的方式,就是利用家用、小型可接收AM(调幅)频道的收音机,打开后将频道调在没有广播的地方,并且靠近所要测量的 电视、冰箱、微波炉或电脑等家电用品,就会发现收音机所传出的> 噪音突然变大,走出一段距离后,才会恢复原来较小的噪音量;如此即可测出「安全」距离来。
不同的电器也有不同的防范办法,像电脑用过最好只关萤幕不关机,电脑萤幕改换成液晶萤幕;接听手机时,手机最好不要放在腰间或裤子口袋中,而应该用手持或放置于距离人体五十公分处;购买住宅则在远离变电设备及基地台设置地点。
1993 年瑞典北欧三国研究调查公布,受到2mG 以上电磁辐射影响,罹患白血病的机会是正常人的 2.1 倍,罹患脑肿疡的机会是正常人的1.5 倍,以上资料摘自日本1996.3 出版SAPIO 杂志。
(4-1), 专家建议:
防止电磁波的10 大对策 原 因 说 明
1.尽量远离电化制品 距离愈远,受电磁波的影响愈小。
2.无法远离时要尽量缩短使用时间 再强的电磁波,时间愈短,影响愈小。
3.选用电磁波小的制品 电灯泡比日光灯小,无线电话比行动电话小
4.与其选用大型,尽量选用小型 同种的家电制品,大型的不但耗电量高,电磁波也强。
5.年轻人要特别注意 细胞分裂正值旺盛的年轻人容易受影响,孕妇特别要注意。
6.要晓得测定出的安全距离 厂家的电磁波数字不准,要明确的测出才好。
7.注意后方及两侧 电视机与个人电脑的后方及两侧所释出的电磁波极强。
8.插头不用的时候要拔掉 插头插着的时候,大多数的电磁波即会释出。
9.睡觉时要特别注意 睡觉时间通常很长,即使微量的曝露其影响也会很大
10.改变非依赖电不可的心态 电化制品环绕着的生活,曝露于电磁波的机会乃大增。
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电磁波的特性
与声波和水波相似,电磁波具有波的性质。可以发生折射等现象。它的速度,波长,频率之间满足关系式:
传播速度=波长×频率。
电磁波在空气中的传播速度为光速,波长λ=300/频率F(GHz)mm。从同步卫星到地球的传播时间大约1/8秒。
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电磁波的应用
电磁波为横波,可用于探测、定位、通信等等。
电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线(X射线),伽玛射线.
应用:
◆无线电波用于通信等
◆微波用于微波炉
◆红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等
◆可见光是所有生物用来观察事物的基础
◆紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等
◆X射线用于CT照相
◆伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.
◆无线电波。无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中,人们先将声音信号转变为电信号,然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,这就是无线广播的大致过程。而在电视中,除了要像无线广播中那样处理声音信号外,还要将图像的光信号转变为电信号,然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播,而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号,从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。
电磁波的电场(或磁场)随时间变化,具有周期性。在一个振荡周期中传播的距离叫波长。振荡周期的倒数,即每秒钟振动(变化)的次数称频率。
很显然,波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离,即波速。令波长为λ,频率为f,速度为V,得: λ=V/f波长入的单位是米(m),速度的单位是米/秒(m/sec),频率的单位为赫兹(Hertz,Hz)。 整个电磁频谱,包含从电波到宇宙射线的各种波、光、和射线的集合。不同频率段落分别命名为无线电波(3KHz—3000GHz)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线)和宇宙射线。 在19世纪末,意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。在此后的100年间,从3KHz直到3000GHz频谱被认识、开发和 逐步利用。根据不同的持播特性,不同的使用业务,对整个无线电频谱进行划分,共分9段:甚低频(VLF)、低频(LF)、中频(MF),高频(HF)、甚 高频(VHF)\特高频(uHF)\超高频(sHF)\极高频(EHF)和至高频,对应的波段从甚(超)长波、长波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、 毫米波和丝米波(后4种统称为微波)。见下表。无线电频谱和波段划分
段号 频段名称 频段范围(含上限不含下限) 波段名称 波长范围(含上限不含下限)
1 甚低频(VLF) 3~30千赫(KHz) 甚长波 100~10km
2 低频(LF) 30~300千赫(KHz) 长波 10~1km
3 中频(MF) 300~3000千赫(KHz) 中波 1000~100m
4 高频(HF) 3~30兆赫(MHz) 短波 100~10m
5 甚高频(VHF) 30~300兆赫(MHz) 米波 10~1m
6 特高频(UHF) 300~3000兆赫(MHz) 分米波 微波 100~10cm
7 超高频(SHF) 3~30吉赫(GHz) 厘米波 10~1cm
8 极高频(EHF) 30~300吉赫(GHz) 毫米波 10~1mm
9 至高频 300~3000吉赫(GHz) 丝米波 1~0.1mm
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电磁波治疗应用
“特定电磁波谱”(TDP)是由特定的加热器对治疗板产生的波长范围在2-25μm,强度范围(28-35mw/cm²)内分布的特定电磁波,当人体匹配接收后与体内细胞所含相同物质产生谐振,因而可增强微循环作用,促进新陈代谢,产生对人体病变的修复,使病患者能迅速康复,非病患者能提高自身的抵抗能力。
例如国仁TDP,在经大量临床试验的基础上,确认特定电磁波谱的照射可应用于治疗颈椎病,腰椎间盘突出、腰痛,腰饥劳损,风湿关节炎,坐骨神经痛,面神经麻痹,术后伤口愈合,外伤感染,冻疮,胃炎、横隔膜痉挛、神经性皮炎、湿疹,偏头痛、头痛、痛经,痔疮等。被广泛应用到外科、内科、妇科、儿科、神经科及其它疾病。同时经过国家计量科学院等权威机构的精确测定,证实对人体无任何副作用。
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电磁波的传导
电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变,其强度与距离的平方成反比,波本身带动能量,任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。
其速度等于光速c(每秒3×10^8米)。在空间传播的电磁波,距离最近的电场(磁场)强度方向相同,其量值最大两点之间的距离,就是电磁波的波长λ,电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。
通过不同介质时,会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波,还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少,电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。电磁波的应用。
电磁波为横波,可用于探测、定位、通信等等。
编辑本段
电磁波谱
电磁波谱是无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线(X射线),伽玛射线.首先,无线电波用于通信等,微波用于微波炉,红外线用于遥控,热成像仪,红外制导导弹等,可见光是所有生物用来观察事物的基础,紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等,X射线用于CT照相,伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.
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电磁波用途
无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中,人们先将声音信号转变为电信号,然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一地点,人们利用接收机接收到这些电磁波后,又将其中的电信号还原成声音信号,这就是无线广播的大致过程而在电视中,除了要像无线广播中那样处理声音信号外,还要将图象的光信号转变为电信号,然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播,而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号,从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。
无线电广播利用的电磁波的频率很高,范围也非常大,而电视所利用的电磁波的频率则更高,范围也更大。
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电磁波穿透力
因为电磁波具有波粒二象性,波长与光子能量成反比关系,当波长越短光子能量越大,则穿透力越强。
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电磁波对人体的副作用及防护
一、 电磁污染对人体的副作用
(1)电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因之一;
(2)电磁辐射会对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害;
(3)电磁辐射是造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素之一;
(4)过量的电磁辐射直接影响儿童身体组织、骨骼发育,导致视力、肝脏造血功能下降,严重者可导致视网膜脱落;
(5)电磁辐射可使男性性功能下降、女性内分泌紊乱。
二、电磁波的防护
1、电磁环境标准及相关规定。为控制现代生活中电磁波对环境的污染,保护人们身体健康,1989年12月22日我国卫生部颁布了《环境电磁波卫生标准》( GB9175-88),规定居住区环境电磁波强度限制值:长、中、短波应小于lOV/m,超短波应小于5V/m,微波应小于10μW/cm2。我国有关部门还制订了《电视塔辐射卫生防护距离标准》,国家环保局也颁布了《电磁辐射环境保护管理办法》。
针对移动通信发展状况,北京市环保局于2000年2月17日颁布了全国首例对电磁污染进行规范管理的《北京市移动通讯建设项目环境保护管理规定》(试行),以规范移动通信台(站)的建设和运行,防止其对环境造成电磁污染。该规定中明确了能够产生电磁辐射的移动通信台(站)在建设前均要履行环保审批手续,并要办理环保验收审批,经环保部门的监测,当地功率密度符合国家《电磁辐射防护规定》中的频率在20 MHz~3000 MHz范围内、照射导出限值的功率密度在40μW/cm2这一标准,才可正式投人使用,大于这一标准的必须停用或整改;建设蜂窝移动通讯基站前要预测用户密度分布,采用最佳频率复用方式,尽量减少基站个数;在居民楼上建设移动通信台(站),事前建筑物产权单位或物业管理单位必须征得所住居民意见;无线寻呼通信、集群通信天线最低允许高度不得低于40m,而蜂窝移动通信基站室外天线一般不得低于25m,发射天线主射方向50m范围内、非主射方向30m范围内,一般不得建高于天线的医院、幼儿园、学校、住宅等建筑;建设单位应在上述各类天线安装地点设置电磁辐射警示牌。
2、 电磁波防护措施。根据电磁波随距离衰减的特性,为减少电磁波对居民的危害,应使发射电磁功率较大、可能产生强电磁波的工作场所和设施,如电视台、广播电台、雷达通信台站、微波传送站等,尽量设在远离居住区的远郊区县或地势高的地区。必须设置在城市内、邻近居住区域和居民经常活动场所范围内的设施,如变电站等,应与居住区间保持一定安全防护距离,保证其边界符合环境电磁波卫生标准的要求。同时,对电磁波辐射源需选用能屏蔽、反射或吸收电磁波的铜、铝、钢等金属丝或高分子膜等材料制成的物品进行电磁屏蔽,将电磁辐射能量限制在规定的空间之内。
3、高压特别是超高压输电线路应远离住宅、学校、运动场等人群密集区。使用电脑时,应选用低辐射显示器,并保持人体与显示屏正面不少于75cm的距离,侧面和背面不少于90cm,最好加装屏蔽装置。
4、应严格控制移动通信基站的密度,确保设置在市区内的各种移动通信发射基站天线高于周围建筑,在幼儿园、学校校舍、医院等建筑周围一定范围内不得建立发射天线。
5、为减轻家庭居室内电磁污染及其有害作用,应经常对居室通风换气,保持室内空气畅通。科学使用家用电器:例如,观看电视或家庭影院、收听组合音响时,应保持较远距离,并避免各种电器同时开启;使用电脑或电子游戏机持续时间不宜过长等。
6、使用手机电话时,尽量减少通话时间;手机天线顶端要尽可能偏离头部,尽量把天线拉长;在手机电话上加装耳机等。
7、另外,可每天服用一定量的维生素C或者多吃些富含维生素C的新鲜蔬菜,如辣椒、柿子椒、香椿、菜花、菠菜等;多食用新鲜水果如柑橘、枣等。饮食中也注意多吃一些富含维生素A、C和蛋白质的食物,如西红柿、瘦肉、动物肝脏、豆芽等;经常喝绿茶。这些饮食措施,可在一定程度上起到积极预防和减轻电磁辐射对人体造成伤害的作用。
8、电磁波辐射是近三四十年才被人们认识的一种新的环境污染,现在人们对电磁辐射仍处于认识和研究阶段。由于它看不见、摸不着、不易察觉,所以容易引起人们的疑虑。另外,有些关于电磁辐射的报道不太客观、缺乏科学性,导致了不必要的误解和恐慌。一般地说,判定电磁辐射是否对居住环境造成污染,应从电磁波辐射强度、主辐射方向、与辐射源的距离、持续时间等几方面综合考虑。所以,在加强电磁防护同时,对电磁波污染问题也应采取科学的态度,客观分析、严肃对待,切不可人云亦云,不负责的盲目夸大,造成人们认识的混乱。当然,随着科学技术水平的发展,人们对电磁波污染及其危害的认识会逐渐深人,许多谜底终将被揭开。
❷ 想知道一些音响基础知识、都有什么类型啊挑选的时候怎么选择
1、音响技术的发展历史。
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管,开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如"威廉逊"放大器,较成功地运用了负反馈技术,使放大器的失真度大大降低,至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期,各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润,至今仍为发烧友所偏爱。
60年代晶体管的出现,使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。
在60年代初,美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路,到了70年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点,逐步被音响界所认识。发展至今,厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。
70年代的中期,日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色,以及动态范围达90dB、THD<0.01%(100kHz时)的特点,很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。
音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。
介绍一下dB的具体含义.
单位dB是一个在电子方面使用得非常广泛的,它是测量和比较一个系统的功率,电压和电流大小的相对单位.后来由于科技的进步,认识到人类对声音的响应是按对数规律变化的,于是有了一个单位就是贝尔(Bel)是电话的发明人的名字.其表达式是:Bel=lg(P/Po)P是被测量的功率Po是参考功率:Bel表示以10为底的对数.实际中发现Bel太大了,于是取其十分一作为一个新单位,就是分贝(dB)将Bel除以10就是dB表达式是:dB=10lg(P/Po),dB=20lg(E/Eo),dB=20lg(I/Io).
2.什么是Hi-Fi?什么样的音响器材才Hi-Fi?
Hi-Fi是英语High-Fidelity的缩写,直译为"高保真",其定义是:与原来的声音高度相似的重放声音。那么什么样的音响器材的重放声音才是Hi-Fi呢?迄今为止仍难以作出确切的结论。音响界的专业人士借助于各类仪器,通过各种手段,检测出各种指标来决定器材Hi-Fi的程度,而音响发烧友则往往通过自己的耳朵去判断器材是否达到心目中的Hi-Fi。判别重放声音高保真程度的高低,不仅需要有性能优良的器材和软件,而且还要有良好的听音环境。因此,如何正确衡量音响器材的Hi-Fi程度,还存在着客观测试和主观评价的差别。
3.音响系统的主要技术指标。
音响系统整体技术指标性能的优劣,取决于每一个单元自身性能的好坏,如果系统中的每一个单元的技术指标都较高,那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项:频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。
一、频率响应:所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考,并用对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。
音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因,往往不能够达到该要求,但一般至少要达到32~18000Hz。
二、信噪比:所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值,其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)来表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以上。
三、动态范围:动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值,单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。
四、失真:失真是指音响系统对音源信号进行重放后,使原音源信号的某些部分(波形、频率等等)发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种:1.谐波失真:所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频,它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。
2.互调失真:互调失真也是一种非线性失真,它是两个以上的频率分量按一定比例混合,各个频率信号之间互相调制,通过放音设备后产生新增加的非线性信号,该信号包括各个信号之间的和及差的信号。
3.瞬态失真:瞬态失真又称瞬态响应,它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢,从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后,观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。
五、立体声分离度:立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度,它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大,那么重放声音的立体感将减弱。
六、立体声平衡度:立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别,如果不平衡度过大,重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。
4.音响系统重放声音的音域及音频范围是如何划分的?各个频段对音乐的表现如何?
音响系统的重放声音的音域范围一般可以分为超低音、低音、中低音、中音、中高音、次高音、高音、特高音八个音域。音频频率范围一般可以分为四个频段,即低频段(30~150Hz);中你频段(150~500Hz);中高频段(500~5000Hz);高频段(5000~20000Hz)。
其中,30~150Hz频段:能够表现音乐的低频成分,使欣赏者感受到强劲有力的动感。
150~500Hz频段:能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力,是低频中表达力度的部分。
500~5000Hz频段:主要表达演唱者语言的清晰度及弦乐的表现力。
5000~20000Hz频段:主要表达音乐的明亮度,但过多会使声音发破。
5.音响发烧友有哪些常用术语。
音响发烧友常用的术语较为抽象,常用的术语如下:
1.神经线:主要指输送低电平(毫伏、微伏级)、小电流的信号线。一般神经线为音频、视频两用,较高级的神经线两端的插头为镀金的RCA插头,并在导线的表面涂有防静电保护层。
2.发烧线:主要是指截面较大、股数较多的音箱信号传输线。品质较高的发烧线是采用无氧铜等材料制成的。
3.煲机:所谓煲机类似于机械类机器的摩合期,即将音响器材工作一定时间后,使机器内的温度与环境温度相同,使各级放大器的工作状态达到最佳点,此时重放的声音为最佳。4.摩机:所谓摩机源于英文Modify,意为修正、修饰。发烧友对音响系统内的元器件或线路进行更换、改造,使其升级,称之为摩机。
5.爆棚:所谓爆棚是指音响器材在重放时,当乐曲进入高潮时所产生的震耳欲聋的气氛。
6.胆机:胆机是指采用电子管制作的放大器。电子管放大器温暖通透的音质让老一辈发烧友至今难以忘怀。
7.石机:所谓石机是指采用晶体管制作的放大器。
8.胆石机:即为电子管与晶体管混合制作的音响器材。一般将电子管作为前级放大器,晶体管作为后级放大器。
9.环牛:所谓环牛是指环形变压器,它与普通变压器相比漏磁较小。
10.大水塘:大水塘是指电源滤波电容,一般为10000μF以上的大容量电容。
11.靓声:指音响器材的重放声音质很好,达到了高保真的要求。
12.解析度:指音响器材的重放声具有一定的透明度,给人以"清澈见底"的感觉。
13.染色:所谓染色是指重放过程中由于声波的振动使其它物体或材料出现共振而产生的重放声中没有的声音。它对重放的效果是有害的。
14.咪头:指各种话筒。
15.补品:指对音响系统进行改造时所使用的质量较高的元件。6.音箱应如何放置?
音箱位置的正确放置是获得良好放音效果的因素之一,在摆放时必须注意以下几个问题:
1.两只音箱之间的距离不小于1.5~2米,并保持同一水平。音箱的左右两边与墙壁的距离应该相同。音箱的前面不应有任何杂物,如图2中(a)所示。音P10。
2.音箱的高音单元与听音者的耳朵应保持同一水平线,听音者与两只音箱之间应为60度夹角,听音者的身后要留有一定的空间,如图2中(b)所示。3.两个音箱两侧的墙壁在声学上应保持一致,即两侧的墙壁对声波的反射应相同。
4.如果音箱声波的方向性不宽,可将两只音箱略向内侧摆放,如图2中(c)所示。
5.对于小型音箱如果感觉低频不够,可将音箱靠近墙角摆放。
7.音响器材在连接时需注意哪些问题?
音响器材各级之间的配接较为重要。如果连接不当不仅会影响器材的重放效果,甚至会损坏器材。
1.器材连接的基本要求:
(1)信号电平的匹配:在连接音响器材时一定要注意各器材之间的输入、输出信号电平的差异。如果前级器材输入信号的电平过大,会产生非线性失真,反之则会降落氏重放系统的信噪比,甚至无法推动下一级器材的放大器,因此在配接时要注意器材之间的电平不应相差过大。如果在实际使用中出现信号电平不适配时,必须通过衰减电路使输入的信号电平降低,或通过放大电路使输入信号的电平提升。对于一般的动圈式话筒输出电压为几毫伏,因此需要设有一级放大电路将信号放大后送至前置放大电路。对于录音座、CD唱机及LD机,由于其输出信号的电平达0.755~1V以上,因此可以直接送入前置放大器。
(2)阻抗的匹配:在Hi-Fi音响器材中,比如晶体管功率放大器的输出阻抗为低阻抗,而电子管功率放大器等器材的输出阻抗为高阻抗。如果它们与扬声器连接时阻抗不匹配,会使放大器的输出功率分配不均,或因阻尼过大使扬声器的瞬态特性变差。
阻抗匹配的连接一般有平衡式和不平衡式两种。所谓平衡式是指传输信号的两芯屏蔽线对地的阻抗相等。所谓不平衡式是指两芯屏蔽线中,其中有一根接地。当平衡输出与不平衡输入相连接时,必须通过加匹配变压器进行匹配。
2.接插件的连接方法:在Hi-Fi音响器材中,器材的连接是依靠各种接插件来完成的,常用的接插件有以下几种,如图4所示。音P14。
(1)二芯插头:主要用来传输各种器材之间的信号以及作为话筒输入信号的输入插头。按其直径分为有2.5mm、3.5mm、6.5mm三种.
(2)莲花插头:主要用于在音频器材和视频器材之间作线路的输入和输出插头,如图中(b)所示。
(3)卡侬插头(XLR):主要用于话筒与放大器之间的连接,如图中(c)所示。
(4)五芯插座(DIN):主要用于卡式录音座与放大器之间的连接,它可以将立体声输入和输出信号集中在一个插座上。
(5)RCA插头:RCA插头主要用于器材中视频信号的传输。
(6)F、M插头:它主要用于视听器材中射频信号的输入输出,如图中(f)所示。
8.什么是"OFC"发烧线?何为"6N"、"7N"的发烧线?
"OFC"是英语"OxygenFreeCopper"的缩写,意为"无氧铜"。众所周知,金属中金、银的电阻率为最小,导电性能最好,但如果使用金、银作为发烧线的制作材料,其价格是非常昂贵的,不是大多数发烧友所能接受的。铜作为一种常用的金属材料,其导电性能较好,使用较为普遍,但由于铜含有较多的杂质,其中大部分是氧化物,因而影响了铜的导电能力。目前使用较多的是被称?quot;智能型发烧线"的"OFC"线,它是通过采用电化学法、PN结植入法、同位素辐照改性法等高科技方法,改变铜的金属结构,使铜线的表面产生特有的金属结构,使同一根铜导线的表面适合传输5000Hz以上的频率信号,而其中心只适合传输5000Hz以下的频率信号,从而使高、低频之间互相不干扰,有利于在传输大信号时,提高重放声的清晰度,改善重放声的音质。
"6N"、"7N"是发烧友用来表示使用无氧铜材料制作的发烧线纯度的高低。因为英语"9"的开头是字母"N",为了表达方便,故发烧友用"N"表示"9",在"N"前面的数字则表示有几个"9"。比如"99.9999%",就可以有"6N"表示,即说明其纯度是6个9,N前面的数字越大说明发烧线的纯度就越高。
二、组合音响与音响组合有何区别?
答:所谓组合音响就是通常所称的套装机,其音响系统中的各种器材已由生产厂家选-配组合成套,不可以随便拆开。由于生产厂家为了迎合大部分消费者的需要,对所生产的音响系统在造型美观及功能多样等方面考虑较多,而对元器件及电路结构方面的要求一般,因而重放的音质也较为一般,它只适合一般的消费者使用。
对于音响发烧友和一些音响界专业人士来说组合音响的音质是不能满足他们的要求的,他们认为再高档的组合音响其音质表现也只能属于中,低档水平,因而发烧友往往根据各自的爱好及各种器材重放声的特点进行自由选配和组合,使器材的重放声具有一定的个性。音响组合主要是注重器材的音质能否表现音乐的内涵及发烧友所需要的某些内容,而器材的外表及功能则是次要的。
当然进行音响组合还必须具有一定的音乐、电子、声学等方面的知识,才能是音响组合最佳、最合理。
三、家庭影院
1、家庭影院的概述
近年来,国外刮起一股强劲的AV旋风,一时间国内迅速掀起一个比HI-FI更狂热、更火爆的AV发烧热潮[AV:即A(AUDIO)音频,V(VIDIO)视频]。这是指在家里营造一个完美的家庭影院中心-----家庭影院。家庭影院是将只有在影院里才享受到的音响效果逼真地在您的家中在现,这是当今数字技术和模拟音频技术高度完美结合的产物。您可以在丰富多彩的CD、LD(影碟)、VCD(小影碟)、DVD(数码影碟)、VCR(录象)、BS(卫星接收)等节目中,品尝香苓,聆听美妙的音乐,也可以一展歌喉尽情卡拉OK,更能享受到杜比定向逻辑环绕影院效果的影碟片,饱览辽阔的北美草原上的牛仔风情,享受到阿尔卑斯冬季滑雪场的绚丽风采,领略惊心动魄的枪战搏击情景;尽情感受神话般的科幻影片中的未来世界又是何等的美妙无比......所有这些都是家庭影院给您的带来的至高享受。怎样配置一套理想的HI-FI音响组合或家庭影院呢?
2、家庭影院的基本配置
首先我们追求高清晰度的视觉效果,所以我们必须有一台高清晰度的大屏幕彩电,一般为25~34寸的彩电,进口的松下、索尼、日立、东芝、菲利浦等品牌都是大家的首选,当然大家可以选用我们的国产电视,如果条件许可我们可以选择更好的背投大屏幕彩电(50寸),甚至可以选用投影机,组成真正的家庭影院。
在欣赏高质量的画面时我们怎么会不追求高保真的音响效果呢?而这一前提我们需要一套高效的音响组合。介于我们要有视觉上的享受我们选用LD、VCD、DVD等音视频均有的音视源,其实我们可以购买兼容机,省钱实用。音频是家庭影院的重点,必须选用具有杜比定向逻辑环绕数字处理的AV功放机(后面具体介绍),家庭影院一共有六个音箱分别是前置左右音箱、后置啡埔粝洌美从焐砹倨渚暗幕啡粕。褂幸桓鍪侵兄靡粝洌美辞炕捌械亩园祝贡匦肱渲靡桓龀氐鸵粝洌愿惺芘派降购5钠啤?在家庭影院中与音响组合不同的是家庭影院可以营造一种身临其景的感觉,而这一感觉是家庭影院具有环绕处理效果。我们下面介绍一下环绕声场。
环绕声就是在重放中能把原信号中各声源的方向再现,是欣赏者有一重被来自不同方向的声音包围的感觉。目前的环绕声有:杜比环绕声(DollySurround)、杜比定向逻辑环绕声(Dollypro-logic)、THX、杜比AC-3等。
(1)、杜比环绕声的重放形式仍为立体声,只是将左右声道的信号经过矩阵解码后得到一个环绕声道。
(2)、杜比定向逻辑环绕声运用了4-2-4编码系统,所产生的4个声道提供了准确的定位。
(3)、THX所谓THX(TomHolman"sexperiment)系统,是由美国卢卡斯(Lucasfilm)公司开发的一种家庭影院系统。它可以在一般的听音环境中,产生出电影室院的效果。THX系统的格式是对独立六声道宽银幕立体影院制定的,THX系统与其它音响系统相比,最明显的特点是声音更为自然、清晰,具有较强的立体感,声像的定位非常准确,并且能够产生全方位的动态范围和频响,使欣赏者在听音环境中任何位置都可以聆听到同样的重放效果。
THX系统设置的听音环境为前方左、右两路音箱为全频段主声道,中间声道音箱位于屏幕的后面,可产生左中、中、右三个方向的声源,以实现准确的声像定位。环绕声场由后面的两只音箱产生,可以营造出理想的扩散性环绕声效果。为了增强低频的震撼力,THX还增加了一只超低音音箱,用以产生影剧院宏大的场面。
THX系统与其它音响系统相比还有一个最大的特点是其特有的控制电路,该控制电路主要由再均衡电路、去相关电路和音色匹配电路组成。输入的双声道信号首先由杜比解码器解码,然后经过再均衡电路补偿不同听音环境下声音的不平衡,从而消除了信号中的各种杂音,再经过去相关电路将环绕声分为两个互不相关的输出,分别驱动左、右两只环绕音箱,以产生扩散性的环绕效果。为了产生一个完整的声场,音色匹配电路可以将声音保持原样传输,使重放声从前面的主声道到后面的环绕声道均保持一样的音色。THX系统的左、中、右声道的重放频率响应达20Hz~20kHz;环绕声道的频率响应达100Hz~7kHz。THX对解码器及音箱要求较高,它的左、中、右三个方向的音箱性能必须一致,国际上生产THX产品的公司只有几家,因此价格较高,如果采用THX系统重放时,其重放的软件必须是经过THX标准编码的,否则不会产生THX的效果。
(4)、AC-3环绕声是1991年杜比公司有研究开发的新一代的杜比数码环绕。(AC是指AudioCoding)这种杜比AC-3环绕声有6个完全独立的声道,全频带的左、右、中置、左环绕、右环绕,再加上一个120Hz以下的超低音的声道,故又称作5.1声道。在AC-3规格中超重低音比其他全频带声道大10dB,以获得震撼力非凡的低频信息。AC-3还可以用其他声道的强声压来掩蔽其他声道的噪音,由于这种掩蔽效应可以使杜比AC-3达到了空前的数字音频压缩效率,使音质也就更为逼真。数码化的音响效果,包括有更宽的动态范围,所有声道频响超过20KHz,更高的S/N比,完全独立的6声道大功率输出,不会有后环绕输出乏力困扰。
杜比AC-3与THX的性能对比
THX是把Dollysurround记录下来的声音呈现出更好的效果(和乔治卢卡司的studio同质)放音系统,基本上还是杜比环绕的四声道,也就是说后置环绕声仍然是单声道的仅7kHz频响声像,而并非立体声。THX只是利用独特器材作了些处理:增设超重低音输出;将环绕声模拟成立体声;高音区域作补正。
而杜比AC-3则是从记录开始就使用新的音响处理系统----5.1声道,THX的超低音输出和AC-3的超低音相比,AC-3的超低音是在录音过程中加重低音效果录制的独立声道,其内容与主要五个声道是完全不同的;而THX的重低音却是由原始的四声道中解析而分离出来的,并非单独轨道录制的特殊音响效果,两者是有很大的区别的。
AC-3的推出是为了追求更逼真、更忠实于导演意图的音响效果,是新时代的产品,并不会马上取代杜比环绕解码器,这两种新旧系统必然会有一段缓冲期共存,但是未来家庭影院一定是以杜比AC-3为主的。
(5)、何为DSP声场处理技术?
"DSP"全称为"数码声场处理技术"(DigitalSoundFieldProcessing)。它是由日本雅马哈公司八十年代研制生产的新型声场处理系统。所谓声场处理技术,是把各种场合演唱、演奏现场的声波反射及残响信号经过处理后,形成不同的声场特性资料,将其封装在大规模集成电路(DSP)中,当重放时再通过DSP电路,调出相应模拟声场的资料数据,就可以较方便地模拟各种现场的效果。因此在已具有杜比定向逻辑解码的信号中,再加入DSP的现场感信号,其营造的声场将更加瑰丽。
DSP的软件分为具有现场特性和具有环绕特性两类,前者用于处理人物的对白和背景音乐,后者用于产生环绕声效果。目前DSP软件一般都具有这两种软件的功能。
在具有DSP声场处理的AV放大器上,一般都标有""(自然声数字声场处理)的标志。
目前,DSP声场处理电路主要有两种。使用较多的是"串行处理方式",即经过杜比解码器处理后产生的左、中、右及环绕声信号,只有环绕声信号进入DSP处理系统,经过DSP处理后的环绕声可以产生各种模拟声场的效果。另外一种为"串行控制方式"即由两个DSP系统分别处理左、中、右声场信号及环绕声信号,使模拟产生的前后声场得到相互扩展,从而产生一个完整的模拟声场,其重放效果较"串行处理方式"要好,但电路较为复杂。
DSP声场处理技术一般可产生以下模拟声场:HallAinEurope:欧洲音乐厅A(2500座)HallBinEurope:欧洲音乐厅B(2000座)
HallCinEurope:欧洲音乐厅C(1700座)
HallDinU.S.A:美国音乐厅D(2600座)
HallEinEurope:欧洲音乐厅E(圆形2200座)
LiveConcert:现场音乐会
Church:教堂效果
LargeChapel;大礼拜教堂效果
Afterglow:晚会效果
RealRoom:标准听音室
SpaceFlanger:突出太空效果
OntheTown:城镇街道效果
RockConcert:摇滚音乐会
JazzClub:爵士音乐俱乐部
ConcertVideo1:音乐会录像
Classical/Opera:古典/歌剧
Recital:独奏独唱会
ConcertVideo2:音乐会录像
Pop/Rock:流行/摇滚音乐
Pavilion:中型体育场
TvTheater:电视剧场
MonoMovie:单声道电影
Variety/Sports:体育节目
MovieTheater1:电影院
70mmSpectacle:70毫米惊险电影
70mmMusical:70毫米音乐电影
MovieTheater2:电影院
70mmAdventure:70毫米动作电影
70mmGeneral:70毫米剧情电影
DolbyProLogicSurround:杜比定向环绕声
❸ 桩基动态无损检测法
随着高层建筑、大型工程的蓬勃兴起,在地基工程中,桩基础被广泛地使用。桩基具有防震、抗震、承载力高、沉降量小且均匀等特点。由于桩基是建筑物的持力基础,桩基的质量对建筑物的稳定性影响很大,在混凝土灌注施工过程中,常常会造成部分桩出现断裂、缩颈、扩颈、混凝土离析和蜂窝等现象,如不及时发现和处理将是建筑物的长期隐患。
传统检测桩基完整是采用钻探取心法测定桩基承载力,采用静载荷压桩试验。这些方法虽直观,但均存在设备笨重、成本高、工期长、检测数量少、随机性大等缺陷。而且,1%的验桩率远远不能评价全部桩基质量。
动态无损检测法具有省时、省力、经济、简便、无损、可靠等优点。
一、桩的动测技术的发展与应用近况
1.桩的动测技术在国外的发展和应用
近十年来,国外在桩动测技术方面有两件事值得我们关注:一是对国外广泛应用的波动方程法测桩的承载力进行了考核;二是国外出现了另一种新的动测桩承载力的方法,叫做静动法,并且很快得到了认可和应用。
1992年在荷兰海牙召开的第四届国际应力波理论在桩基中应用的会议期间,对国外广泛应用测桩承载力的波动方程法进行了考试,共有国际上有名的10家单位参加。试桩长为11.5m,截面为0.25 m×0.25 m,参加测试单位绝大多数都采用CAPWAP的程序和PDA仪器,但是测试结果很不理想,除了一家的结果(图2-4-1曲线B)与静载试验结果(图2-4-1曲线A)较接近外,其他结果均与静载试验结果相差甚远,其中最低破坏荷载为90kN,最高为510kN,而静载试验的破坏荷载为340kN。
由此可见,即使采用相同的仪器、相同的程序、相同的方法,由于测试人员的素质和经验不同,也会得到不同的承载力结果,这是值得我们引以为戒的。
为了搞清CAPWAP法和PDA仪器的实际应用效果,美国联邦高速公路管理局(FHWA)委托麻省理工学院的佩柯斯基(S.G.Paikowsky)教授进行调查,后者搜集了206根桩的动静对比试验,结果如图2-4-2所示。该图的横坐标为贯入1英寸所需的锤击数;纵坐标表示静荷载试验结果与用CAPWAP实测结果之比值。由图示结果来看,多数情况下CAPWAP所提供的桩承载力比静载的结果要小,但也有偏大的情况。在分析桩打入性能和桩承载力时,国外采用的软件有多种,但较为广泛应用的除CAPWAP程序外,还有WEAP程序和TNOWAVE程序等,但其存在的问题大致与CAPWAP程序相同。
图2-4-1 测桩承载力对比结果图
图2-4-2 动静对比试验结果图
2.桩的动测技术在国内的发展和应用
桩的动测技术在我国的推广和应用,经历了一段不平凡而且颇有特色的道路。1989年第一次在北京召开的“全国桩基动测学术交流会”,开始将桩的动测技术推广应用于工程实践。1995年10月正式颁布了我国行业标准《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T93-95),使我国小应变动测法进入了实用推广阶段,我国的“基桩高应变动力检测规程”(JGJ106-97)也于1997年正式颁布。总之,动力测桩的技术在我国的工程建设中已经得到愈来愈广泛的应用。
由于动测技术的发展,许多有关桩动测的学术争议也随之消失。例如,用小应变激振方法能否测定桩的完整性的问题,随着大量的工程实践已经得到了解决。目前,全国几乎所有动测桩单位均采用小应变激振方法来检验桩的完整性。至于用小应变激振方法来检测桩的承载力问题,虽然有些人尚不能接受,但全国已有90多家单位通过了国家建筑工程质量监督检验中心组织的考试,获得了建设部颁发的资质证书,允许在桩基工程中应用。尽管有些单位在掌握和应用这些新技术方面还不尽人意,但至少说明了这些技术所具有的优越性和强大的生命力。
此外,我国许多学者和研究人员近年来在桩的动测方面也进行了大量研究开发工作,有些单位还研制了新的仪器和设备,已经在桩基工程中得到应用的几种动测方法,现在也在进一步改进中。
尽管我国在动测桩的应用和研究开发方面取得了很大的成绩,并且在某些方面结合我国国情还有所创新,但也要看到我们在实践中还存在着许多问题,它们是:①有些方法实施效果不尽人意,需要改进;②某些测试仪器质量不高,不能满足测试要求;③有的测试单位因经济利益驱动,接受了某种动测方法本应限制使用的测试任务;④测试人员缺乏应有的经验或素质不高,造成测试结果不佳或误判。总之,我们应清醒地看到,桩的动测新技术还将不断地发展,各种动测方法必须以传统的静载试验作为依托,而不是相互排斥。
二、桩基的类型
目前,我国采用的桩基主要有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、钻扩灌注桩、冲孔灌注桩、挖孔灌注桩、爆扩灌注桩、钢筋混凝土预制桩、钢桩、旋喷桩、振动碎石桩、振动挤密砂桩等类型。
桩基按受力分类可分为摩擦桩、端承桩、扩底墩型桩。摩擦桩以桩周土的摩擦力为主,桩尖支承力为辅。端承桩的桩底坐落在坚硬的基岩上,它以桩底基岩的反向支承力为主,以桩周摩擦力为辅。扩底墩型桩要求扩大桩底部的接触面积提高支承力。
三、桩基无损检测方法
以应力波理论为基础的检测桩基质量的瞬态动测法和稳态振动法使用得最广泛。
1.瞬态动测法(锤击法)
嵌入土中的桩基,相当于一个在阻尼介质中上端自由与下端弹性连接的弹性杆,如图2-4-3。在桩基顶端应用锤击的办法施加一脉冲激振力f(t),桩将产生纵向振动而产生应力波。波沿桩身传播至桩底部分能量反射回桩顶。若激振力足够大,桩和桩周围一定范围内的土将作为一个体系产生自由振动。通过仪器接收这些波,可对桩基质量作出判断,并推算出单桩承载力。
图2-4-3 一维弹性杆模型
(1)反射波法
a.基本原理及波形特征
反射波法的现场测试工作如图2-4-4所示。利用小手锤在桩头施加一冲击力f(t)被激发应力波在桩身内传播,当遇到波阻抗界面时,将产生反射波,如图2-4-5所示。
其反射系数为
环境地球物理教程
式中:A1、A2为桩身截面积;ρ1、ρ2为介质密度;v1、v2为波速;R表示反射波与入射波的振幅比。这里是以广义的波阻抗Aρv替代波阻抗ρv,它取决于波阻抗的差异和截面积的变化,反射波旅行时与平均速度及波阻抗界面的深度l有关。然后利用拾震器接收初始信号,桩身缺陷和桩底产生的反射波信号,通过仪器进行处理和分析,结合地质资料对桩的完整性和混凝土的质量作出评价。
b.桩基完整性的分析与判别
完整桩 完整桩一般指桩身混凝土胶结良好,均匀连续,抗压强度达到设计要求的桩,它只存在一个桩底波阻抗界面,由图2-4-6可以看出,A1ρ1v1>A2ρ2v2,所以R<0,根据入射波和反射波速度量的相位关系为同向,体现在U(t)曲线上信号为同向叠加,如图2-4-7所示其波形特征为一衰减振动曲线,衰减快,桩底反射波明显,分辨率高。由图分析可得一次反射波旅行时为t,桩长为l,则平均速度为
图2-4-4 小扰动应变力波反射法示意图
图2-4-5 应变波的反射与透射
环境地球物理教程
t可以从时程曲线上读得,若知vc或l中任一个,便可求解。若二者均未知时,常利用统计的方法或其他实验的方法假定vc或根据施工记录来假定l,以求得近似解。
缺陷桩 当桩间存在缺陷,如断裂、夹层、空洞、缩颈或扩颈时,缺陷部位的应力波传播速度v、密度ρ或截面积A与桩身完好部位都有所不同,即存在波阻抗差异。当应力波遇到波阻抗差异界面时,将会产生反射。若根据这一反射时间计算整桩的波速,则其结果将大于完整桩时的波速。如图2-4-8 示,桩身在l1处断开,Z2相当于充气或充泥的波阻抗,反射系数,R<0,曲线中主要反映了l1处多次反射波,而桩底反射不清。图2-4-9 表示在l1处桩产生扩颈,应力波在l1处反射系数R>0,入射波和反射波为反向叠加,从时程曲线不难确定扩颈和桩底位置。
图2-4-6 桩身完好
图2-4-7 完好桩实测波形
图2-4-8
图2-4-9
根据桩弹性波速度评价桩的质量 众所周知,桩基的波速与桩身混凝土的密实程度有关。致密的桩身,其波的传播速度则大,松散的桩身,其波速则小。
对动测桩身质量分类评价,是根据不同工程和不同类型的桩基检测和静荷载资料对比,可从两个方向分类评价——桩身完整性和混凝土质量:①桩身完整性包括完好桩、微缩扩颈、严重缩颈、大面积离析、断桩等可以根据动测波型特征判断;②混凝土质量则可以根据动测桩的波速进行评价。对灌注桩采用下表2-4-1所列波速进行分类判别。
表2-4-1
(2)桩基承载力推算原理
摩擦桩承载力的计算原理
摩擦桩指桩置于松软地层。当用重锤竖向敲击桩周土或桩头而被激起振动后,将在垂向作自由振动,并通过桩侧摩擦力及桩尖作用力带动桩周部分土体参予振动,形成复杂的桩—土振动体系,其装置见图2-4-10所示。桩及桩侧参振的土体,可视作单质点振动体系,根据质量—弹簧—阻尼模式振动理论,可推导出桩基的刚度计算式。再根据刚度与承载力之间的直接相关关系,可计算出桩基的承载力。
图2-4-10 频率法检测装置示意图
图2-4-11 桩—土体系示意图
计算单桩抗压刚度 在桩—土体系振动的曲线上求出振动周期 Tz,计算出自振频率fz,如图2-4-11所示。根据单自由度的质量—弹簧体系,其质量和刚度同频率关系:ω,单桩抗压刚度为
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式中:λ是动力修正系数,可取λ=2.365;g是重力加速度为9.81(m/s2)。
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式中:(梨形土体扩散半径);A———桩的横截面积(m2);L0———桩的全长(m);L———桩的入土深度(m);r1———桩的砼容重(kN/m3);r2及φ———分别为桩的下段范围内,土的容重(kN/m3)及内摩擦角。
计算单桩临界荷载 临界荷载指与按静荷载试验测定的P—S曲线上与拐点对应的荷载。根据动静对比关系,可得临界荷载:
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式中μ为静载与动测之间的比例系数。它是选取不同地质条件下各种类型的桩基,进行动静对比试验,通过数理统计分析求得的回归系数。
计算单桩允许承载力(Pa)对粗长桩,特别是当桩尖以下土质远较桩侧土强时,则
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对中小桩,特别是当桩尖以下土质较桩侧土弱时,则
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式中k为安全系数,一般取2.0。
2.稳态振动法(机械阻抗法)
(1)方法原理
将桩视为一维弹性体,当其受纵向稳态振动时,给定不同的边界条件,既可求得桩的动力反映,该反映包含了材料的有关信息。研究桩的动力反映曲线可判定桩的质量和桩基的承载力。
(2)测试系统
桩的稳态激振测试系统如图2-4-13所示。超低频信号发生器输出频率5Hz~1500Hz的自动扫描正弦信号给功率放大器,由它推动桩顶中心的电磁激振器向桩施加幅值不变的动态激振力(即:激振力在激振频率变化时,保持恒定,使桩产生稳态振动)。在桩顶和激振器之间有力传感器,它可知激振力的大小,桩顶拾振器接收桩的振动信号,经测振放大器与IBMPC/XT机相连,可进行计算并打印出成果图件。
图2-4-12 桩基的导纳反应曲线
(3)测量信息的利用及判别桩质量的依据如果使用一定能量在桩顶进行激振,其激振力为F(ω),则桩身内产生应力波,并沿桩身向下传播,在任何一个密度不均匀的界面上则有一部分能量反射回到桩顶,这时在桩顶用拾震器可直接测量到桩基系统的速度反应U(ω),则速度导纳为:
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它决定于桩基系统的质量,阻尼系数和桩基的抗压刚度。以频率f为横坐标,以速度导纳绝对值为纵坐标的导纳反应曲线,如图2 4 12 所示。桩—土体系不同,导纳反应曲线也有差别,速度导纳曲线是判别桩基质量的重要依据。
a.桩身砼的波速vc
由波动理论可知:
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式中:Δf是导纳曲线上两谐振峰之间的频率差;L为桩长。
应用时根据已知桩长L和测得的Δf计算vc,正常砼的波速vc=3300~4500m/s,若vc小于此范围,说明砼的质量较差。另外,也可利用Δf和正常vc值反算桩长Lm,质量好的桩L=Lm,若Lm<L则反映了在深度处有质量问题。
图2-4-13 稳态激振测试系统
b.特征导纳
所谓特征导纳是指导纳频谱曲线上振幅的几何平均值,还可以求出特征导纳,利用实测的特征导纳与理论计算的特征导纳作比较,可判别桩基的质量。如果实测值接近理论计算值说明桩基的质量及完整性较好。
理论计算的特征导纳公式为
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式中:ρc是桩基质量密度;Ac为桩的截面积。
实测特征导纳表示为
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式中:ρmax和Qmin是速度导纳的最大值与最小值,由图2-4-13中读出。
若Nm≈N为正常桩,若Nm>N,说明ρc或vc变小(存在局部混凝土松散)或Ac变小(局部有缩颈)。若Nm随频率增高而变小,表示桩径上大下小,也为缩颈桩。若Nm<N,一般为扩颈桩。
c.动抗压刚度
当桩在低频(低于桩的固有频率)激振时,位移较小,桩的振动可视为刚体运动或平动,此时导纳曲线接近于直线,其斜率的倒数为桩的动抗压刚度,即
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式中|U/F|和fm为导纳曲线的低频直线段上任一点M的导纳值和频率。
动抗压刚度的意义及用处可归纳为:KD反映桩周土对桩柱的弹簧支承刚度,KD值的大小与桩的承载力有一定联系;KD值与静刚度KS建立统计关系,可以评价单桩承载力,并可估计在工作荷载下桩的弹性位移。
在实际工作中,通常不易获得理想的曲线,在测得的谐振峰中常掺杂一些假峰,为区别真假峰,尚须测定随频率变化的速度导纳相位变化曲线,即导纳谱相频曲线。相频曲线上的零相位点所对应的导纳谱幅频曲线上的波峰,即为有效的谐振峰。
(4)不同类型模型桩的导纳谱曲线特征
a.完整桩
幅频曲线的低频段与理论导纳谱曲线相近似,利用相频曲线的零相位点可准确地找出谐振峰,谐振幅间隔均匀、整齐,平均频差为1450Hz,按公式vc=2×L×Δf,算得波速4350m/s,属完整正常波速。如图2-4-14所示。
b.全断桩
图2-4-14 完整模型桩导纳谱曲线
图2-4-15是全断裂模型的导纳谱曲线,特点是反映全断面的谐振峰明显,在相频曲线上有对应的零相位点,这是因为应力波在桩身遇到全断面时,绝大部分能量被反射到桩顶,桩底反射效应不明显。根据所得频差可计算断裂位置。测得Δf=207.5Hz,算得桩身断裂深度I=8.6~9.6m,也与实际断裂位置9.0m吻合。
图2-4-15 断裂模型桩导纳谱曲线
(5)桩基完整性分析与判别
1)通过相频曲线上的零相位点,在幅频曲线上确定谐振峰之间的频差Δf。对于完整桩,幅频曲线上的各峰分布大致均匀、整齐,用Δf计算的桩身内应力波传播的速度v′c接近于正常混凝土的波速vc。如果计算的桩身波速v′c小于正常值的下限,表明桩身混凝土质量较差。如果v′c大于正常值的上限,说明桩身中有明显的异常存在,如果桩身出现断裂,缩颈或扩颈,应力波在这些异常处的反射效应,使测得频差增大。如果谐振峰很多,且有类似调制波的波形,即所谓大峰之间夹小峰时,通常,小峰之间的频差反映桩底效应,由式v′c=2L×Δf计算的值接近正常值,大峰之间的频差则反映桩身异常处的反射效应。
2)异常的位置。按公式L=×Δf计算,此时vc可选用已判明为完整桩的计算值,或取多根完整桩的平均值,取属于异常效应的频差。
总之,判别桩基质量的好坏要综合利用导纳谱的特征,桩基内波的传播速度,谐振峰之间的频差,桩基的动抗压刚度和特征导纳值等因素进行分析,有可能对桩的砼质量、断桩、缩颈或扩颈位置及大小作出判断,可以计算桩的承载力。
3.超声波检测法
(1)原理与适用条件
混凝土亦名砼,国内外有关砼声学特征的研究成果为工程界利用超声波检测灌注桩的质量展示了良好的前景。首先是利用砼的声参数在桩中的分布,推断异常的位置和几何形态等。另外,在一定的条件下,还可以建立砼的纵波速度vP与其单轴抗压强度Pz之间的关系曲线。但是,砼的不同龄期、不同水灰比、钢筋配比、骨料的品种、粒径等因素都能对声速产生不同程度的影响。有时,砼的强度一样,由于骨料的品种不同、用量不同、粒径不同造成纵波速度也不同。特别是不同工区之间原料和工艺上的差异,很难给出统一的vP—Pz关系曲线。比较稳妥的办法是与静载荷压桩试验结合起来进行,通过对少数桩基的声波探测和力学试验,求得vP—Pz关系曲线,以此来作为该工区声波法测砼的依据。这里主要介绍利用实测桩中声参数的分布来解析异常位置和几何形态的方法。
(2)设备与检测方法
设备包括发射探头、接收探头和声波测量仪。对探头的要求是:发射功率较大,接收灵敏度较高,指向角合适,有较宽的频带,谐振频率为20~50kHz。其中,发射探头的机械品质因数要高,以便获得较高的发射效率和较高的信噪比;接收探头的机械品质因素则希望低一些,这样在换能过程中不致引起波形严重畸变,并且有较宽的接收频带。使用便携式计算机可直接进行记录、计算和判断异常,检测方法如下。
1)在灌注混凝土之前,随钢筋笼下二至四根镀锌铁导管(砼桩直径小于800mm时,下二根;大于800mm时,下三根或四根)。分别固定在钢筋骨架上,位置如图2-4-16所示,上图为俯视图。要求桩体内的两根铁导管必须平行,距离误差小于5%。导管的底部封死,接头处内壁保持光滑,上部用木塞封住,防止导管内掉入杂物。
2)检测时,通常是使用岩石声波参数测定仪,按单发双收的工作方式测砼桩的声参数,即在一根导管内下一个发射探头,在另一根导管内下一对接收探头,管中注满水作耦合介质。整个检测的方框图如图2-4-17所示。全面粗测是将待测桩先按较稀的点距H,例如50~80cm,整体测一遍。主要使用参数为声速和首波振幅,检测过程中应注意等振幅读声波走时t,等增益读首波振幅。在异常附近细测时,点距可减小到10~15cm。
(3)数据处理与解释方法
a.异常的判断标准
制定异常的判断标准是声波检测法的重要一环,通常有两种做法。一是根据实测资料(包括砼小样的资料)制定判断异常的标准;二是根据概率统计原理制定判断异常的标准。后一种做法比较科学,但在工程实践中发现,如不剔除或少剔除可疑数据都会漏掉异常点。刘渝等人提出的一种做法是在处理数据时,先统计数据的频率分布,然后参考已有的声波资料,剔除不合理的数据,人为地使参加统计的数据为正态分布,并依据概率统计的原理制定划分异常界限的临界值,低于此值的数据即为“异常”,可判断该处内部有缺陷。
图2-4-16 砼桩检测示意图
图2-4-17 砼桩检测方框图
为防止两根预埋管之间的距离变化引起假异常,引入距离判据,其表达式为
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图2-4-18为判断异常的电算程序框图。框图中的N为测点数,P为某点声速出现的概率,若N·P<1,则说明这个测点的声速(通常为低速)在正常情况下不应出现,其声波传播路径上可能有缺陷。参数Ka由单点声速vpi、所有测点声速平均值以及速度均方差σ等参数求出,也可由概率P查正态分布概率表求出。
b.缺陷的详查方法
在检测现场,用计算机处理数据,划分出异常带(或点)之后,可在包括异常带的一定深度内加密点距细测,使用方法主要有交会法和视速度——代数重构法。
交会法是将置于测量导管中的发射和接收换能器以较小的点距,如10~20cm,按“水平同步”方式及“斜同步”方式依次对异常带测量。处理资料时,将每条射线的声速平均值(射线行程除以首波到时)或者波振幅比标注在声波射线图上,如图2-4-19所示,用来评价缺陷的性质和存在的大致范围。
由该图可以看出,在标高为-5.2m附近,有一低速异常,因为穿过这一区间的三条射线速度(3.67,3.4,3.83)均较低,该处纵波速度vP,应取三条射线速度的算术平均值3.6(km/s)。这种作图交会法简单直观,但却有一定的局限性,因为这些射线在桩内并不都是近似直线传播的,有时也会由于绕射、折射干扰而造成较大的解释误差。
关于视速度———代数重构法,其实就是层析成像技术中的透射层析方法,最早源于医学中的 X射线层析成像技术。这里给出两个图示计算结果。图2-4-20 的①是为使用代数重构法而将声波透视空间离散化,图中分成十八个网格,虚线表示声波射线的路径;②测定对象是一根直径为400 mm,长5 m且在3.2 m深度上充填有炉灰渣的砼桩,图中所示为对2.8 m至3.8 m一段用视速度———代数重构法细测的解释成果。由图中的等值线很容易看出炉灰渣的含量及分布情况;③是另一砼桩的视速度———代数重构法细测的解释结果。在-2.4 m处有一水平层状异常,应推断为断柱(已知是炉灰渣)。
图2-4-18 电算程序框图
图2-4-19 声波射线图
图2-4-20 透射层析方法示意图
c.基桩质量的总体评价
评价混凝土灌注桩质量和力学性质的参数有:纵波平均速度v-P、动弹性模量Ed、准抗压强度Pm以及声速vpi的离散系数和出现频率等。表2-4-2 为刘渝等根据工程实践,参考技术文献及规范要求,提出的混凝土质量等级的声参量指标,可供参考。
使用岩石声波参数测定仪器在现场只能取得纵波速度、首波幅值和声波信号波形。
计算动弹性模量还需要横波速度和密度等参数,这两个参数可通过对砼小样的测试取得。准抗压强度Pm可以用下述两种方法来求取,一是根据纵波速度在vP-Pz曲线上找对应的Pz值作为Pm;二是通过公式(2.4.15)计算:
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式中:K为调整系统,根据基桩有无缺陷,缺陷的性质及大小、数据的观测质量等因素确定;vPr为砼小样的纵波速度;Pr为砼小样的单轴抗压强度。
利用声波检测法的粗测、细测和砼小样的测试参数,参考表2-4-3的标准,可对混凝土基桩质量作出总体评价。
表2-4-2 混凝土质量等级的声参量指标
表2-4-3
❹ 声波测速中如要测可闻声波频段实验装置如何改进
1、如果是超声换能器做实验,那不能测可闻声的波长,因为换能器有谐振频率限制,超声换能器不能工作在可闻声波段.
2、可闻声的波长,有几种办法,最常见的是共鸣管法.用扬声器或音叉作声源,改变管子的共鸣长度,根据声音的强弱变化一次是半个波长.也有用拾音器检测敲击音的方法(时差法)测量的,需要专用仪器,一般也是单频音作为声源.像音乐这类复杂音相对不一测准.
❺ 高科技声波驱蚊App或其他声波驱蚊装置真的能驱蚊吗
当然不可以了,蚊子也不是傻瓜。
这个夏天流行的驱蚊手机软件和“声波驱蚊器”采用了声波驱蚊原理,具有较好的驱蚊效果。7月2日,由北京市科学技术协会、首都互联网协会指导,北京科技记者编辑协会、北京地区网站联合辟谣平台共同发布“每月科学流言榜”,对声波驱蚊进行了辟谣。
至于所谓的能发出超声波的手机驱蚊APP软件,更是大笑话。这些APP软件根本不能释放超声波,驱蚊APP软件一直嗡嗡作响跟释放超声波完全不是一回事,绝大部分人的耳朵根本听不到超声波。退一万步,假设超声波电子驱蚊器真的有效,人们为了防蚊虫就得长时间接受超声波,而这对人体健康是非常有害的。至于手机发出的“嗡嗡”声,耳鼻喉科医生表示,人耳长时间处于这种单调声响下,容易产生烦躁情绪和生理不适。
所以大家不要相信谣言。
❻ 声音的频率是怎么测量的
测声音的频率:用频率分析仪或者磁带记录仪,数字的磁带记录仪可以和微机连接,也可以用声波频谱测试仪,如果没有还可以用一台声波放大器将要待测的声音放大后拾取声波电信号再用示波器测试便可。
响度:是人们对声强的主观感觉,不能用任何仪器来测定.一般用声强这个指标。一般可用声级计测量。
通常我们把听到的声音按照频率的范围划分为高中低等的几频,具体如下:
1.极低频 从20Hz-40Hz这个八度我称为极低频。这个频段内的乐器很少,大概只有低音提琴、低音巴松管、土巴号、管风琴、钢琴等乐器能够达到那么低的音域。由于这段极低频并不是乐器的最美音域,因此作曲家们也很少将音符写得那么低。除非是流行音乐以电子合成器刻意安排,否则极低频对于音响迷而言实在用处不大。有些人误认一件事情,说虽然乐器的基音没有那么低,但是泛音可以低至基音以下。其实这是不正确的,因为乐器的基音就是该音最低的音,音只会以二倍、三倍、四倍、五倍…等的往上爬高,而不会有往下的音。这就像您将一根弦绷紧,弦的全长振动频率就是基音,二分之一、三分之一、四分之一、五分之一…等弦长的振动就是泛音。基音与泛音的相加就是乐器的音色。换句话说,小提琴与长笛即使基音(音高)相同,音色也会有不同的表现。
2.低频 从40Hz-80Hz这段频率称为低频。这个频段有什么乐器呢?大鼓、低音提琴、大提琴、低音巴松管、巴松管、低音伸缩号、低音单簧管、土巴号、法国号等。这个频段就是构成浑厚低频基础的大功臣。通常,一般人会将这个频段误以为是极低频,因为它听起来实在已经很低了。如果这个频段的量感太少,丰润澎湃的感觉一定没有;而且会导致中高频、高频的突出,使得声音失去平衡感,不耐久听。
3.中低频 从80Hz-160Hz之间,我称为中低频。这个频段是台湾音响迷最头痛的一段,因为它是造成耳朵轰轰然的元凶。为什么这个频段特别容易有峰值呢?这与小房间的长、宽、高尺寸有关。大部份的人为了去除这段恼人的峰值,费尽心力吸收这个频段,使耳朵不致于轰轰然。可惜,当您耳朵听起来不致轰轰然时,下边的低频与上边的中频恐怕都已随着中低频的吸收而呈凹陷状态,而使得声音变瘦,缺乏丰润感。更不幸的是大部份的人只因峰值消失而认为这种情形是对的。这就是许多人家里声音不够丰润的原因之一。这个频段中的乐器包括了刚才低频段中所提及的乐器。对了,定音鼓与男低音也要加上去。
4.中频 从160Hz-1280Hz横跨三个八度(320Hz、640Hz、1280Hz)之间的频率我称为中频。这个频段几乎把所有乐器、人声都包含进去了,所以是最重要的频段。读者们对乐器音域的最大误解也发生在此处。例如小提琴的大半音域都在这个频段,但一般人却误以为它很高;不要以为女高音音域很高,一般而言,她的最高音域也才在中频的上限而已。从上面的描述中,您一定也了解这段中频在音响上是多么重要了。只要这段频率凹陷,声音的表现马上变瘦了。有时,这种瘦很容易被解释为「假的凝聚」。我相信有非常多的音响迷都处于中频凹陷的情况而不自知。这个频段的重要性同时也可以从二音路喇叭的分频点来分析。一般二音路喇叭的分频点大多在2500Hz或3000Hz左右,也就是说,2500Hz以上由高音单体负责,2500Hz以下由中低音单体负责。这2500Hz约莫是1280Hz的二倍,也就是说,为了怕中低音单体在中频极限处生太大的分频点失真,设计师们统统把分频点提高到中频上限的二倍处,如此一来,最完美的中频就可以由中低音单体发出。 如果这种说法无误,高音单体做什么用呢?如果您曾经将耳朵贴近高音单体,您就听到一片「嘶嘶」的声,那就是大部份泛音所在。如果没有高音单体发出嘶嘶的音,单用一个中低音单体来唱音乐,那必然是晦暗不堪的。当然,如果是三音路设计的喇叭,这段中频绝大部份会被包含在中音单体中。
5.中高频 从1280Hz-2560Hz称为中高频。这个频段有什么乐器呢?小提琴约有四分之一的较高音域在此,中提琴的上限、长笛、单簧管、双簧管的高音域、短笛的一半较低音域、钹、三角铁等。请注意,小喇叭并不在此频段域中。其实中高频很容易辨认,只要弦乐群的高音域及木管的高音域都是中高频。这个频段很多人都会误以为是高频,因此请您特别留意。
6.高频 从2560Hz-5120Hz这段频域,我称之为高频。这段频域对于乐器演奏而言,已经是很少有机会涉入了。因为除了小提琴的音域上限、钢琴、短笛高音域以外,其余乐器大多不会出现在这个频段中。从喇叭的分频点中,我们可以发现到这段频域全部都出现在高音单体中。如我前面所言,当您将耳朵靠近高音单体时,您所听到的不是乐器的声音,而是一片嘶嘶声。从高音单体的表现中,可以再度证明高音单体几乎很少发出乐器或人声的基音,它只是发出基音的高倍泛音而已。
7.极高频 从5120Hz-20000Hz这么宽的频段,我称之为极高频。各位可以从高频就已经很少有乐器出现的事实中,了解到极高频所容纳的尽是乐器与人声的泛音。一般乐器的泛音大多是愈高处能量愈小,换句话说,高音单体要制造得很敏锐,能够清楚的再生非常细微的音。从这里,发生了一件困扰喇叭单体制造的事情,那就是要如何两全其美?什么是「两全」?您有没有想过,假若一个高音单体为了清楚再生所有细微的泛音,不顾一切的设计成很小的电流就能推动振膜,那么同样由这个高音单体所负责的大能量高频与中频极可能就会时常处于失真的状态,因为这二个频段的能量要比极高频大太多了。这也是目前市面上许多喇叭极高频很清楚,却容易流于刺耳的原因之一。 这里你问的低频,应该包含了上面提到的中低频、低频、极低频,也就是通常所说的低音,经常会看到某家庭影院的广告语上写到超重低音云云,就是这个了。