超声、次声的有关知识?

超声、次声的有关知识?

我们知道,当物体振动时会发出声音.科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹.我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20,000赫兹.当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时,我们便听不见了.因此,我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”.通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫.超声波具有方向性好,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远等特点.可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石等.在医学,军事,工业,农业上有明显的作用.理论研究表明,在振幅相同的条件下,一个物体振动的能量与振动频率成正比,超声波在介质中传播时,介质质点振动的频率很高,因而能量很大.在我国北方干燥的冬季,如果把超声波通入水罐中,剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴,再用小风扇把雾滴吹入室内,就可以增加室内空气湿度.这就是超声波加湿器的原理.咽喉炎.气管炎等疾病,药品很难血流到达患病的部位.利用加湿器的原理,把药液雾化,让病人吸入,能够提高疗效.利用超声波巨大的能量还可以使人体内的结石做剧烈的受迫振动而破碎,从而减缓病痛,达到治愈的目的.次声(Infrasound)是频率低于可听声频率范围的声,它的频率范围大致为10-5Hz 20Hz.次声学是研究次声波在媒质中的产生、传播和接收及其效应和应用的科学.声在大气中传播的衰减主要是由分子吸收、热传导、和粘滞效应引起的,吸收系数为 ,其中是空气的粘滞系数,f 为频率,c为声速,为空气密度,为比热比,K是空气的热传导系统,是定压比热.此外,湍流的作用也会引起次声波的衰减,但是它们的影响都很小,通常可略去不计.由于次声的频率很低,所以大气对次声波的吸收系数很小,因而其穿透力极强,可传播至极远处而能量衰减很小.10Hz以下的次声波可以跨山越洋,传播数千千米以远.1983年夏季,印度尼西亚苏门答腊和爪哇之间的喀拉喀托火山发生了一次震惊全球的火山爆发,产生的次声波曾绕地球转了3圈,历时108小时.1986年1月29日0时38分,美国航天飞机"挑战者"号升空爆炸,产生的次声波历时12小时53分钟.通常的隔音吸音方法对次声波的特强穿透力作用极微,7000赫兹的声波用一张纸即可隔档,而7赫兹的次声波用一堵厚墙也挡不住、次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土.大气温度密度和风速随高度具有不均匀分布的特性,使得次声在大气中传播时出现“影区”、聚焦和波导等现象.当高度增加时,气温逐渐降低,在20公里左右出现一个极小值；之后,又开始随高度的增加,气温上升,在50公里左右气温再次降低,在80公里左右形成第二个极小值；然后又升高.大气次声波导现象与这种温度分布有密切关系,声波主要沿着温度极小值所形成的通道(称为声道)传播,通常将20公里高度极小值附近的大气层称为大气下声道,高度80公里附近的大气层称为大气上声道.次声波在大气中传播时,可以同时受到两个声道作用的影响.在距离声源100 200公里处,次声信号很弱,通常将这样的区域称为影区.在某种大气温度分布条件下,经过声道传输次声波聚集在某一区域,这一区域称它为聚焦区.风也会对次声在大气中的传播产生很大的影响.次声的传播在顺风和逆风时差别很大：顺风时,声线较集中于低层大气；逆风时,产生较大的影区.不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同.