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揭秘消失的声音——声波驻波对声音大小影响的检测

  驻波的产生是由于两列传播方向相反的波的叠加而产生的。这意味着声波在反射过程中返回自身的波浪会“干扰”自身。这种干扰既具有建设性,又具有破坏性。这会严重影响到声波的波峰和波谷,会造成声音变小甚至消失,也可能声音强度对增大一倍。本期实验将使用DrDAQ上的传感器来测量通过发射声波和反射声波的叠加产生的声音的强度,从而给出驻波的清晰图像。

  所需设备:安装了PicoLog数据记录软件的PC、一个DrDAQ数据记录仪、频率约为1kHz的声源、1米板(厚度18swg,沿其长度安装出鞘导线)、24swg连接线、用来反射声波的大木板、2节1.5伏电池和一个开关。

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  实验设置:连接2个电池并连接到安装在电路板上的导线的相对端,以创建电路图。

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  将DrDAQ连接到PC并加载PicoLog软件。将金属丝勾出安装到DrDAQ的底部(如图所示),并将另一端连接到设备的“接地”。

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  需要注意的是,并行端口要放到到另一端去运行,这样当您将DrDAQ向下移动时,您的手就不会妨碍传感器。将1m的“飞行”引线连接到DrDAQ的电压输入端,另一端连接到电路板粗线的起点。接着将DrDAQ放在电路板上,使电路板上的电线和DrDAQ下侧的电线垂直并接触。这会产生一个潜在的分隔器。

  DrDAQ读取的电压将与单元距开始点的距离成正比。这样可以测量传感器与声源的距离。然后将DrDAQ放在两端,并注意与声源相距0m和1m时的电压。(由于电阻较小,此电路会对电池造成高电流泄漏,因此开关只能在测量电压时闭合)。

  最后将声源放在轨道的起点处,并将反射器放在轨道的末端。此时将PicoLog软件设置为记录电压和声音强度,并确保“样品读数”设置为单一。以100ms的间隔记录200个样本,我们能得出20秒钟的轨迹的全长。

  进行实验:将DrDAQ放在轨道的起始处并关闭开关。开始PicoLog的记录,并缓慢地沿着轨道移动DrDAQ(移动时请使用并行电缆,确保手离开传感器)。移动的速度应为15-20s/m(即整个移动过程时间是15s——20s)。如果您在20秒之前走完了赛道,此时仍需将DrDAQ保持在线的末端,直到PicoLog完成日志记录。

  问题和结果的讨论

  1.如果声源的频率增加或减少,图形会如何变化?

  2.你可以确定声源的波长吗?

  3.为什么波音的强度降低?

  4.最靠近反射器的节点更“安静”为什么?

  5.如果没有反射器,图形会是什么样的?

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