Ondas de som e ultra-som

2
9589

Eu- Acústica Física :

Acústica é o estudo de propriedades ondas sonoras, de sua produção, a sua propagação e os efeitos.

1- Sound Waves: definições :

– Uma onda é uma perturbação que se propaga. Se o meio é homogéneo e isotrópico, A onda se move em todas as direcções com a mesma velocidade v.

– Ondas longitudinais : deformação (ex. pressão ou deslocamento) é paralela à direcção de propagação.

– Onde transversale : deformação (ex. pressão ou deslocamento) é perpendicular à direcção de propagação.

– Em um fluido, ondas sonoras são sempre longitudinal.

– Em um ambiente sólido : ondas longitudinais + transversal.

2- Ondas periódicas :

– Uma onda é periódico com o período T se, por todo o tempo t, a amplitude da distorção no instante t + T é o mesmo que o tempo t.

– A μ fréquence é o nombre de oscilações effectuées par unité de temps: m = 1 / T

– Longueur d'onde λ, é a distância percorrida pela onda durante um período: lambda = Vt

-> v = l m

3- definição: Sons e ultrassom :

* Os sons e ultra-som são da mesma natureza física.

– sons audíveis : 16 hz 20 KHz.

– ultra-som : 20 KHz a vários GHz.

* É um movimento vibratório mecânico, que é transmitido, passo a passo, num suporte material. Os sons não se espalhar para o espaço.

4- Classificação de sons :

uma) Os tons puros :

A vibração das partículas é caracterizado pelo tipo de equação:

x = a sin(2 p s t) e λ = ct = v / μ

X: posição,

uma:amplitude de movimento,

m:freqüência de vibração,

t:tempo, l: comprimento de onda

c:velocidade do som.

Observações :

– fase de conceito: dois tons puros podem provocar os mesmos movimentos longitudinais das partículas da mesma forma comum, mas estes movimentos não pode ser formado em vez.

entre x1 = A sen ω t et x2 = A sin(omega t + F)

Mesmo o movimento de partículas, mas o segundo movimento está à frente da primeira de uma vez:

t = h / h

– A propagação do som é efectuada pela transmissão de vibrações de uma partícula de material para o seu vizinho: deve ser distinguido:

– velocidade de vibração ou a velocidade instantânea: velocidade local de um conjunto de partículas em vibração movimento: v = dx / dt = A cos omega omega t

– velocidade do som: velocidade de propagação do som de onda ao longo da direcção.

– Se o meio é isotrópico, a velocidade depende apenas das características do ambiente:

Os sons são ainda mais rápido do que os meios de comunicação são sólidos.

No ar: c = 330 para 340 Senhora

em água: c = 1450 Senhora

No tecido macio: c = 1540 Senhora

no osso: c = 3300 Senhora

b) Sons e ruídos complexos :

São produzidos por partículas que se deslocam em movimentos periódicos mas não são sinusoidais.

c) ruídos :

devido a vibrações não periódicas.

5- Pressão, impedância acústica e potência :

uma) pressão sonora :

Ao longo do eixo de propagação do som, as partículas passam por um movimento vibratório sinusoidal em torno de sua posição de repouso, densidade varia ao longo deste eixo, mostrando regiões que são mais densas e outras menos densas do que no estado de repouso :

As variações na pressão próxima da pressão atmosférica, portanto sobrepressões e depressões em relação à pressão de base. Esta variação é chamada a pressão sonora.

P = v c ρ

p:densidade

v: velocidade acústica

c:acústica Swiftness

pressão sonora é pequena em comparação com a pressão atmosférica 2.10-5 para 20 Pa

(em comparação com 1,013.105 Pa), ou uma variação de uma proporção de 106 logaritmo.

b) Impedância acústica :

Uma variável muito importante para a caracterização do ambiente.

Z = P / v = c ρ

com: impedância acústica

P: pressão sonora

v: velocidade de vibração

c:celeridade; p: densidade

Alguns valores de impedância acústica :

Ar z = 0,04 x103 g.cm-2.s-1

Água z = 1,48 x103 g.cm-2.s-1

Gras z = 1,65 x103 g.cm-2.s-1Os z = 7,5 x103 g.cm-2.s-1

c) potência sonora (ou PFD) :

A pressão do som em relação à área de unidade e unidade de tempo A potência acústica de um som puro.

 

 

Desde que v = P / c ρ <=> W = P2/ p c

6- Nível de som :

A medição do nível de potência sonora é tjrs em comparação com um som como referência: W0= 10-12 Watt / m2

como a escala de W / W0 -> 1012

nível de energia da unidade de medição acústica = o logaritmo da razão W / W0 Bel =

* Tomando como referência nível, a potência acústica de um som audível puro de apenas 1000Hz W0= 10-12 Watt / m2

I = log W / W0

Este é o nível de intensidade do ruído expresso em Bels e varia 0 para 12.

* Para refinar a escala de sensibilidade, é usado décimo de Bels (decibéis ou dB)

Eu dB= 10 Log W / W0

A escala varia de 0 para 120.

  • Alguns exemplos de níveis de som:

0 dB : limiar de audibilidade

20 dB : A voz baixa

90 dB : motocicleta

130 dB : jato

II- Biofísica da audição :

1- fisiologia :

A orelha é o órgão de audição. Ela desempenha um papel importante no equilíbrio.

O ouvido consiste em uma transmissão e uma câmera de percepção.

uma) Dispositivo de transmissão :

É um conversor de energia. ondas de som de um meio de ar num meio líquido que é passado.

sons, captado pelo pavilhão, canalizada através do meato auditivo externo, vibrar a membrana do tímpano, à maneira de uma membrana microfone.

A vibração da membrana timpânica faz com que a vibração da cadeia ossicular.

Essa vibração é transmitida para a platina do estribo. Este movimento faz com que o movimento de platina de líquido na excitação ouvido interno do órgão de Corti.

b) Aparelho de percepção :

As vibrações acústicas veio para as células sensoriais de Corti.

  • O órgão de Corti transforma a energia mecânica em energia nervoso.
  • O impulso nervoso, em seguida, viaja o nervo coclear e as vias cocleares centrais.
  • Os restos do tubo de Eustáquio no interior da caixa de uma pressão igual à existente no lado exterior do tímpano.

2- Problemas de audição :

UMA- transmissão surdez :

Eles originam problemas na maior parte mecânica na membrana timpânica ou a cadeia de ossículos. Cirurgia pode dar bons resultados.

B- A perda auditiva neurossensorial :

Eles afetam o ouvido interno e são inacessíveis à cirurgia.

A adoção de aparelhos auditivos frequência e intensidade variável pode lutar contra este tipo de surdez.

3- Os fenômenos subjetivos da audição ou qualidade fisiológica dos sons :

A sensação de som é descrito por 3 principais qualidades:

uma- Altura ou arremesso :

Qualidade de sentimento que faz que o som é alto ou baixo. Ela está relacionada principalmente com a frequência.

limiar diferencial passo relativo: D m / m,

D m: a variação da menor frequência

Que podemos perceber.

entre 60 e 1000 hz,

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

Nesta gama de frequências, variação passo Δ H é proporcional à SDR,

D = H k: D m / m

Por duas sensações diferentes:

H2 - H1 = M K.Log 2/ m 1

Definição de oitava :

É o campo intervalo unitário entre dois tons dos quais tem uma frequência duas vezes a outra:

1 oitava = k Log2

outra unidade: o Savart onde k = 103

1 oitava = 300 Swarts = 103log2

A potência de som também atua para alterar o tom

  • A baixa frequência e de alta potência acústica, som parece mais grave.
  • Uma alta frequência e alta potência acústica, um som parece mais aguda.

b- O volume ou sonoria ou intensidade psicológica de um som :

É a qualidade de sentimento que faz com que o som é forte ou fraco. Ela está relacionada com a potência acústica.

S = k logW / W0

W0= 10-12 Watt.m-2 para 1000 hz

A região da área auditiva se estende entre o limiar mínimo de audiência e o limiar de dor.

Estabelece limiares curvas com indivíduos variando tanto o nível do som em dB e a frequência em Hz.

Essa qualidade de sensação é quantificada em unidades de "telefone".

c- O selo :

O selo é a qualidade do som que pode reconhecer dois da mesma altura e mesmo volume de som por dois instrumentos diferentes.

III- Ultrassom :

  • Os ultra-sons são vibrações mecânicas de frequência entre 20 KHz e GHzs.

Produção de ultrassom :

correntes AC são capazes de produzir sons de alta frequência:

Magnetostriction e piezoelectricidade.

  • A magnetostricção só é usado para produzir ultra-sons.
  • Piezeletricidade reflecte o princípio transmissor e do receptor de alguns cristais: é este último que é utilizado na ultra-sons.

-Transformação de uma força de uma diferença de potencial e inversamente.

-Várias espécies de cristais têm esta propriedade: este é o caso de quartzo.

Cortar de forma adequada no cristal, uma placa colocada entre duas placas de metal e submetido a diferenças na dilatação ou contracção potenciais eléctricos seguindo a direcção da tensão aplicada.

A alternância de diferenças potenciais causas no movimento cristal vibratório.

A frequência desta vibração depende do vaivém elétrica.

* Os cristais piezoeléctricos são também receptores, quando a onda ultra-sónica, depois de sofrer uma reflexão sobre uma interface (eco) retorna para o cristal transmissor. Esta é a sede de uma variação da diferença de potencial pode ser amplificado e exibidos na tela de um osciloscópio.