Falowód (akustyczne) - Waveguide (acoustics)

Ta strona jest o światłowodów dla akustyki i dźwięku dla innych rodzajów falowodu, zobacz falowodu

Falowód akustyczny jest fizyczną strukturę do prowadzenia fal dźwiękowych .

Przykłady

Jednym z przykładów może być mówienia rurka używane na statkach do komunikacji między pokładami. Inne przykłady obejmują tył kanału w linii transmisyjnej głośnika obudowy, ucha lub urządzeniu takim jak stetoskop . Termin odnosi się także do kierowanych fal w stałych.

Kanał dla rozchodzenia się dźwięku zachowuje się jak również linii przesyłowej (np przewodu klimatyzacyjnego, samochód tłumika, etc.). Kanał zawiera pewien nośnik , taki jak powietrze , który podtrzymuje rozchodzenie się dźwięku. Jego długość wynosi zwykle około jednej czwartej długości fali , który ma być prowadzony, a wymiary jej przekroju poprzecznego jest mniejsza niż ta. Dźwięku wprowadzone na jednym końcu rury zmuszając ciśnienie do zmiany w kierunku rozchodzenia się, co powoduje, że gradient ciśnienia do przemieszczania się prostopadle do przekroju na prędkość dźwięku . Gdy fala osiągnie koniec linii transmisyjnej, jego zachowanie zależy od tego, co jest obecne na końcu linii. Istnieją trzy uogólnione scenariusze:

O niskiej impedancji obciążenia (na przykład pozostawiając otwarty koniec na wolnym powietrzu) powoduje odbicie fali, w którym znak zmian ciśnienia wycofuje się, lecz kierunek fali ciśnienia pozostaje taka sama.

Obciążenia, które dopasowuje impedancję (zdefiniowanego poniżej) wchłonięcia fali i energii związanej z nim. Nie odbicie nastąpi.

O wysokiej impedancji obciążenia (na przykład przez podłączenie końca linii) powoduje odbicie fali, w którym kierunek fali ciśnienia jest odwrócony, lecz znak ciśnienia pozostaje taka sama.

Ponieważ linia przesyłowa zachowuje się jak model czterech terminali, jeden naprawdę nie można określić czy pomiar impedancji składowej linii transmisyjnej. można jednak mierzyć swoje wejście lub impedancja wyjściowa. To zależy od powierzchni przekroju poprzecznego i długości linii, o częstotliwości akustycznej, jak i impedancji dźwięku rozmnożeniowego czynnika w kanale. Tylko w wyjątkowych przypadkach zamkniętego końca rury (porównywane z elektrycznego zwarcia), impedancja może być uważany za składnik impedancji.

W przypadku, gdy linia transmisji skończonej długości niezgodnego z obu końców, istnieje możliwość falistość odbijają się wielokrotnie, aż do wchłonięcia. Zjawisko to jest rodzaj rezonansu i mają tendencję do tłumienia żadnego sygnału dostarczanego do linii.

Gdy ten efekt rezonansowy połączony jest z jakiejś aktywnego mechanizmu zwrotnego i mocy, to jest możliwe skonfigurowanie drgań , które mogą być używane do generowania okresowe sygnały akustyczne, takie jak nuty (na przykład w rurze narządu).

Zastosowanie teorii linii transmisyjnej jest jednak rzadko stosowane w akustyce . Równoważne cztery wzór złącza, który dzieli downstream i upstream fal jest używany. Ułatwia to wprowadzanie fizycznie mierzalne właściwości akustycznych, współczynnika odbicia , materiałów stałych izolacyjnego materiału, wpływ prędkości powietrza na długości fali (liczba Macha), itp To podejście pozwala uniknąć także niepraktyczne zagadnienia teoretyczne, takie jak akustyczne impedancji rury, która nie jest mierzalna powodu jego wrodzonej interakcji ze źródłem dźwięku i obciążenia elementu akustycznego.

Uwagi

Zobacz też

Referencje

Bibliografia

  • Morse, PM, wibracje i dźwięk, McGraw Hill, 1948, NYC, Nowy Jork.
  • Pierce, AD, Acoustics: Wprowadzenie do swoich zasad i aplikacje fizycznej, McGraw Hill, 1981, Nowym Jorku, NY.