Честотен спектър на звука
Материал от ThermalWiki - енциклопедия на отоплението
Честотен спектър на звука- графика на зависимостта на относителната енергия на звуковите вибрации от честотата. Има два основни вида такива спектри:дискретни и непрекъснати. Дискретният спектър се състои от отделни линии за честоти, разделени от празни интервали. Всички честоти присъстват в непрекъснатия спектър в неговата лента.
На практика звуковите вълни с една честота са редки. Но сложните звукови вълни могат да бъдат разложени на хармоници. Този метод се наричаанализ на Фуриена името на френския математик Ж. Фурие (1768-1830), който пръв го прилага (в теорията на топлината).
Периодични звукови вибрации
Звуковите вибрации са периодични, ако колебателният процес, колкото и сложен да е той, се повтаря след определен период от време. Неговият спектър винаги е дискретен и се състои от хармоници с определена честота. Оттук и терминътхармоничен анализ. Пример са правоъгълни трептения с промяна на амплитудата от +A до -A и период T = 1/f. Друг прост пример е триъгълното трептене на трион, показано на фигурата. Пример за периодични трептения от по-сложна форма със съответните хармонични компоненти е показан на фигурата.
Спектър на звуковия импулс
Обичайната разновидност на звука е звукът с кратка продължителност: пляскане с ръце, почукване на вратата, звук от падане на предмет на пода, кукувица на кукувица. Такива звуци не са нито периодични, нито музикални. Но те също могат да бъдат разложени на честотен спектър. В този случай спектърът ще бъде непрекъснат: за да се опише звукът, са необходими всички честоти в определена лента, която може да бъде доста широка. Познайте такивачестотният спектър е необходим за възпроизвеждане на такива звуци без изкривяване, тъй като съответната електронна система трябва да пропуска всички тези честоти еднакво добре.
Основните характеристики на звуковия импулс могат да бъдат изяснени чрез разглеждане на импулс с проста форма. Да приемем, че звукът е трептене с продължителностDt, при което промяната на налягането е както следва. Приблизителен честотен спектър за този случай е показан на фигурата. Централната честота съответства на вибрациите, които бихме имали, ако същият сигнал бъде удължен за неопределено време.
Дължината на честотния спектър се нарича честотна лентаDf.Ширина на честотната лентае приблизителният честотен диапазон, необходим за възпроизвеждане на оригиналния импулс без прекомерно изкривяване. Има много проста фундаментална връзка междуDfиDt, а именно
Тази зависимост е валидна за всички звукови импулси. Значението му е, че колкото по-къс е импулсът, толкова повече честоти съдържа. Да приемем, че за откриване на подводница се използва сонар, излъчващ ултразвук под формата на импулс с продължителност 0,0005 s и честота на сигнала 30 kHz. Ширината на честотната лента е 1/0,0005 = 2 kHz, а честотите, които действително се съдържат в спектъра на импулса на локатора, са в диапазона от 29 до 31 kHz.