音波と超音波

2
9953

私- 音響物理 :

音響は、音の波の性質の研究であります, その生産の, その伝播と効果.

1- 音波: 定義 :

– 波が伝播する障害であります. 媒体は均質で等方性である場合, 同じ速度vで全方向に波が移動します.

– 縦波 : 変形 (EX. 圧力または変位) 伝播の方向に平行です.

– 横断する場所 : 変形 (EX. 圧力または変位) 伝播方向に垂直です.

– 流体中, 音波は常に縦ます.

– 堅実な環境で : 縦波 + 横断.

2- 周期的な波 :

– 波は周期T場合と周期的です, すべての時間t, 時刻t + Tにおける歪曲収差の振幅は、時間tと同じです.

– 度数μは団結デタンパー振動のeffectuéesのノンブルであります: M = 1 / T

– Longueur D'ONDEλ, 距離は、期間中に波が移動されます: ラムダ= Vtの

-> V = L mを

3- 定義: 音と超音 :

* 音と超音波は、同じ物理的な性質のものです.

– 可聴音 : 16 ヘルツ 20 キロヘルツ.

– 超音波 : 20 数GHzまでのKHz.

* これは、材料中に段階的に伝達される機械的な振動運動であります. 音が空間に広がっていません.

4- 音の分類 :

A) 純音 :

粒子の振動は、式のタイプによって特徴付けられます:

X =罪(2 P S T) そしてλ= CT = V /μ

バツ: ポジション,

A:運動の範囲,

メートル:振動周波数,

トン:時間, リットル: 波長

C:音速.

備考 :

– コンセプト相: 2つの純粋なトーンは、同じ共通の媒質の粒子の同じ長手方向の動きを引き起こす可能性がありますが、これらの動きは、時間の訓練を受けすることはできません.

xとの1 =罪ωTらX2 = A罪(オメガトン + F)

粒子の移動が、第2移動は先の第1の時間であります:

T = H / H

– 音の伝播は、その隣接する材料粒子の振動の伝達によって行われます: 区別しなければなりません:

– 振動速度または瞬間速度: 運動振動に設定された粒子の局所速度: V = DX / DT = AオメガCOSオメガトン

– 音速: 方向音波の伝播速度.

– 媒体は、等方性である場合, スピードは、環境特性に依存します:

音はさらに高速メディアは固体であるよりも、あります.

空気中の: C = 330 へ 340 ミズ

水で: C = 1450 ミズ

軟部組織に: C = 1540 ミズ

骨には: C = 3300 ミズ

B) 複雑な音とノイズ :

定期的な動きで移動する粒子によって生成さが、正弦波ではありませんされています.

C) ノイズ :

非周期振動による.

5- PRESSION, 音響インピーダンスとパワー :

A) 音圧 :

音の伝搬軸に沿って, 粒子は、それらの静止位置を中心に正弦波振動運動を受けます, 密度は、この軸に沿って変化します, 静止状態よりも密度の高い領域と密度の低い領域を明らかにする :

大気圧付近の圧力の変動, ベース圧力に対して、したがって過圧及び凹部. この変化は、音圧と呼ばれています.

P =ρのV C

P:密度

V: 音速

C:音響迅速性

音圧が大気圧に比べて小さく、 2.10-5 へ 20 ペンシルベニア州

(と比べて 1,013.105 ペンシルベニア州), またはの比の変化 106 対数.

B) 音響インピーダンス :

環境の特性のために非常に重要な変数.

Z = P / V =ρC

とともに: 音響インピーダンス

P: 音圧

V: 振動速度

C:快速; P: 密度

音響インピーダンスのいくつかの値 :

エアZ = 0,04 X103 g.cm-2.S-1

水のz = 1,48 X103 g.cm-2.S-1

フォアグラZ = 1,65 X103 g.cm-2.S-1OS Z = 7,5 X103 g.cm-2.S-1

C) 音響パワー (またはPFD) :

単位面積及び単位時間に対する音圧 純粋な音の音響パワー.

 

 

V = P /ρC以来 <=> W = P2/ p個のC

6- サウンドレベル :

音響パワーレベルの測定はtjrs基準音などと比較され: W0= 10-12 ワット/メートル2

W / Wの規模として0 -> 1012

単位電力音響測定レベル=比W / Wの対数0 ベル=

* 基準レベルとして取ります, 可聴だけ1000HzのWの純粋な音の音響パワー0= 10-12 ワット/メートル2

私は、ログのW / Wを=0

これは、ノイズベルと不定で発現強度のレベルであります 0 へ 12.

* 感度スケールを絞り込むには, ベルの使用10分のあります (デシベルまたはdBの)

デシベル= 10 ログインW / W0

スケール範囲から 0 へ 120.

  • 音レベルのいくつかの例:

0 デシベル : 可聴性のしきい値

20 デシベル : 低い声

90 デシベル : オートバイ

130 デシベル : ジェット

II- 聴覚の生物物理学 :

1- 生理 :

耳は聴覚の器官であります. これは、平衡化に大きな役割を果たしています.

耳は、トランスミッションとの認識カメラで構成されてい.

A) 伝送装置 :

これは、エネルギー変換器であります. それは渡された液体培地における空気中の音波.

音, パビリオンでピックアップ, 外耳道を通って流れます, マイクロホン膜のようにして鼓膜を振動.

鼓膜の振動は耳小骨連鎖の振動を引き起こします.

この振動は、アブミ骨のフットプレートに伝達されます。. このフットプレートの動きは、コルチ器官の内耳励起内の液体の移動を引き起こします.

B) 知覚装置 :

音響振動は、コルチ感覚細胞に来ました.

  • コルチ器官は、神経エネルギーに機械的エネルギーを変換します.
  • 神経インパルスは次いで、蝸牛神経および中枢蝸牛経路を走行します.
  • ボックス内の耳管が残る圧力は、鼓膜の外側に存在することに等しいです.

2- 聴覚障害 :

A- 難聴の送信 :

彼らは、鼓膜や耳小骨の連鎖で、主に機械的な問題を発信します. 手術は良好な結果を与えることができます.

B- 感音難聴 :

彼らは、内耳に影響を与え、手術にアクセスできない.

聴覚の採用は、難聴のこのタイプと戦うことができ、可変周波数および強度を助けます.

3- 聴覚の主観的現象または音の生理学的品質 :

音の感覚はで記述されています 3 主な資質:

A- 高さやピッチ :

その音を作る感覚の品質が高いか低いです. これは主に、周波数に関係しています.

差分閾値相対ピッチ: D mを / メートル,

D mを: 最小周波数の変化

我々は知覚することができること.

間に 60 と 1000 ヘルツ,

SDR =: D mを / M = CSTE = 1/80 = 1comma

この周波数範囲で, 変動ピッチΔHは、SDRに比例し、,

D H = K: D mを / メートル

二つの異なる感覚のために:

H2 - H1 = M K.Log 2/ メートル 1

オクターブの定義 :

これは、二倍以外の周波数を有する2つのトーン間の単位間隔のピッチであります:

1 オクターブ= K LOG2

他のユニット: サバールここで、k = 103

1 オクターブ= 300 Swarts = 103LOG2

音電力もピッチを変化させるように作用します

  • 低周波数と高音響パワーで, サウンドはより深刻なようです.
  • 高周波数および高音響パワー, サウンドはより深刻です.

B- 音の大きさまたはソノリアまたは心理的強度 :

これは、その音が強いか、弱い作る感じの品質です. これは、音響パワーに関連しています.

S = K LOGW / W0

W0= 10-12 Watt.m-2 へ 1000 ヘルツ

聴覚野の領域は、聴覚の最小閾値と疼痛閾値の間に延びています.

ヘルツの音dB単位でのレベルと周波数の両方を変化させる対象との間で確立しきい値曲線.

この感覚の質は、「電話」単位で定量化されます。

C- スタンプ :

スタンプは、二つの異なる楽器で同じ高さと同じ音の音量のうちの2つを認識することができ、サウンドの品質です.

III- 超音 :

  • 超音波は、周波数間の機械的振動しています 20 キロヘルツとGHzs.

超音の生成 :

AC電流は高周波音を生成することができます:

磁歪と圧電.

  • 磁歪は、唯一の超音波を生成するために使用されます.
  • 圧電性は、いくつかの結晶の両方の送信機と受信機の原理を反映します: それは超音波で使用され、後者であります.

-力の変容電位差のと反比例.

-結晶のいくつかの種は、このプロパティを持っています: これは、石英の場合であります.

結晶中に適切にカット, プレートは2枚の金属板との間に配置され、印加電圧の方向下記電位伸縮の違いに供します.

違いの交代は、水晶振動運動の電位が発生します.

この振動の周波数は、電気往復運動に依存します.

* 圧電性結晶はまた、受容体であります, ときに超音波, インターフェイス上の反射を受けた後、 (エコー) 送信機結晶に戻ります. このオシロスコープの画面上で増幅して表示することができる電位差の変化のシートであります.