Ortamın harmonik ses titreşimleri durumunda, perde algımız nesnel olarak titreşimlerin frekansına karşılık gelir. Ortamın ses titreşimleri uyumsuz ise, o zaman Fourier teoremi kullanılarak bu tür titreşimler, çoklu frekanslara sahip harmonik titreşimlerin toplamı olarak temsil edilebilir. Bu durumda, en düşük frekansla karakterize edilen bileşen harmonik titreşimine temel ton denir ve diğerlerinin tümüne yüksek tonlar denir (ilk ton ikincinin frekansına sahiptir).

Pirinç. 163. Helmholtz rezonatörü.

Akustik rezonans fenomeni, kişinin karmaşık bir şekle sahip harmonik olmayan ses titreşimlerini deneysel olarak analiz etmesine, yani temel tonun frekansını ve üst tonların göreceli gücünü belirlemesine izin verir. Böyle bir ses analizi için, çeşitli boyutlarda içi boş toplar olan, cam veya pirinçten yapılmış (Şek. 163) ve iki deliği olan bir dizi Helmholtz rezonatörü hizmet edebilir: biri geniş, içinden hava titreşimlerinin topa iletildiği , ve deneycinin kulağa yerleştirdiği diğer dar. Herhangi bir biçimdeki ses, frekansı rezonatörde bulunan havanın hacmi tarafından belirlenen Helmholtz rezonatöründeki havanın doğal salınımlarını uyarır. Ancak havanın bu doğal titreşimleri ancak o zaman büyük bir genlik kazanır ve frekansları temel tonun frekansına veya onları heyecanlandıran sesin herhangi bir güçlü tınısının frekansına yakın olduğunda yüksek bir ses hissi verir. Böylece, belirli bir sesi dinleyerek ve doğal frekansları bilinen çeşitli Helmholtz rezonatörlerini kulağa arka arkaya uygulayarak, incelenen sesin temel tonunun frekansını ve bunların frekanslarını belirlemek kolaydır. en büyük genliğe sahip imalar.

Seslerin daha doğru bir analizi için, ses titreşimlerinin aynı formdaki elektrik titreşimlerine dönüştürüldüğü ve bu elektrik titreşimlerinin harmonik bileşenlere ayrıştırıldığı elektroakustik cihazlar kullanılır.

Ses analizinin sonuçları genellikle bir akustik spektrum şeklinde grafiksel olarak ifade edilir: frekanslar apsis üzerine çizilir ve harmonik bileşenlerin (perde ve tonlar) göreli güçleri ordinat üzerinde çizilir, kuvvetin yüzdesi olarak ifade edilir. .

en yoğun bileşen; genellikle koordinatlar logaritmik ölçekte ölçeklenir. İncirde. 164, müzik aletleri tarafından yayılan bazı seslerin akustik spektrumlarını sunar (analiz edilen sesin ana tonunun frekansı, enstrüman adının yanında her spektrumda parantez içinde belirtilmiştir).

Pirinç. 164. Akustik spektrumlar.

Dikey çubukların konumu, analiz edilen sesin harmonik bileşenlerinin frekanslarını gösterir ve bu çubukların yüksekliği, bu bileşenlerin göreceli gücünü belirler. Verilen spektrumlar, bir müzik aleti tarafından yayılan her sesin ne kadar karmaşık olduğunu gösterir.

Pirinç. 165. Ayar çatalının ana ve ek tonları.

Perde gibi karmaşık bir sesin temel tonunun frekansını algılarız; tınıların gücü ve sayısı ve sesteki yükselmenin doğası, sesin tınısını belirler.

"En saf" ses (yani, zayıf ve az tonlu bir ses), keman yayını diyapazon dallarının serbest ucu boyunca dikkatlice çekerseniz, bir diyapazon vasıtasıyla elde edilebilir. Bu sesin net bir şekilde duyulabilmesi için, diyapazon bir ucu açık olan bir rezonatör kutusuna yerleştirilir (bu kutunun uzunluğu, diyapazonun havadaki ana tonunun dalga boyunun dörtte birine eşit olmalıdır).

Diyaframın dalları titreşir, böylece Şekil 2'de noktalı çizgi ile gösterilen duran bir dalga oluşur. 165, bir. Temel tona karşılık gelen bu titreşim üzerinde, titreşimler üst üste bindirilir.

ek tonlar üretir ve frekansları temel tonun frekansından kat kat daha yüksek olan bu harmonik titreşimler fark edilir şekilde ifade edilir.

Kemanı yay ile akort çatalının ortasının biraz altına çekerseniz, baskın titreşim Şekil 1'de gösterilen olacaktır. 165, b. Bu durumda, ayar çatalı, frekansı ana tonun frekansından birkaç kat daha yüksek olan çok net bir ilk ek ton yayar.

Bir müzik borusu tarafından yayılan sesin temel tonunun frekansı (örneğin, bir flüt, klarnet, fagot vb.), rezonans titreşimleri boruda uyarılan sesi yükselten hava sütununun uzunluğuna bağlıdır. Bu hava sütununda duran ses dalgaları ortaya çıkar ve borunun her iki ucu açıksa, o zaman borunun uçlarında duran dalganın antinodları olacaktır; borunun sadece bir ucu açıksa; o zaman açık uçta bir antinod olacak ve kapalı uçta bir düğüm olacaktır.

Pirinç. 166. Her iki uçta (a) ve bir uçta (b) açık olan bir borudaki hava salınımları.

Herhangi bir duran dalgada, antinodlar arasındaki mesafe her zaman dalga boyunun yarısına eşittir; bu nedenle, her iki ucu açık bir boru tarafından rezonans olarak yükseltilen sesin temel tonu, borunun uzunluğunun iki katına eşit bir dalga boyuna sahiptir. Her iki ucu açık olan bir borudaki bu temel titreşim ile eş zamanlı olarak, tüm çoklu frekanslarda titreşimler meydana gelebilir (Şekil 166).

Borunun bir ucu kapalıysa, bu boru tarafından rezonans olarak yükseltilen sesin temel tonu, borunun dört katına eşit bir dalga boyuna sahip olacaktır (bu durumda, belirtildiği gibi, borunun açık ucu bir dalga boyuna sahip olacaktır). antinod ve kapalı uçta bir düğüm olacaktır; antinod ile düğüm arasındaki aynı mesafe, dalga boyunun çeyreğine eşittir).

Şekil karşılaştırma 166, a ve b, bir ucunda kapalı bir boru için, temel ton ve tınıların salınımlarının sayısının çift olarak ele alınacağını anlamak kolaydır.

hiçbir ima yoktur (aslında, Şekil 166 a'nın ortasında dikey olarak kesersek ve borunun ortasında bir düğüm değil bir antinodun olduğu rakamları atarsak, o zaman tüm olası duran dalgaların bir görüntüsünü elde ederiz. bir ucunda kapalı bir boruda, yani Şekil 166, b) elde ederiz.

Bir telden yayılan sesin frekans bileşimi, telin uzunluğuna, kütlesine ve gerilimine ve ayrıca telin nasıl uyarıldığına bağlıdır. İpin yaydığı sesin temel tonu ve tınıları, telin enine titreşimlerinin duran dalgalarına karşılık gelir.

Tellerdeki duran dalgalar, deneysel şeması Şekil 1'de gösterilen Melde (1860) tarafından incelenmiştir. 167. Melde, telin titreşimlerini uyarmak için, telin bir ucunun bağlı olduğu dallardan birine bir diyapazon kullandı, diğer ucu ise bloğun üzerine atıldı ve bir ağırlık yükledi. Titreşimlerin uyarılması için belirtilen yöntem, bu durumda diyapazon tarafından tellere verilen uzunlamasına darbelerin telin enine titreşimlerini oluşturması bakımından ilginçtir. Bu, salınımların sözde parametrik uyarılması durumudur ("parametre" kelimesinden - bir değer; salınan bir diyapazonun bir tel üzerindeki etkisi, tel geriliminin değerindeki periyodik bir değişiklikten oluşur).

Pirinç. 167. Melde'nin deneyimi.

Melde'nin deneyinde, sicim titreşimlerinin duran dalgaları oluşur ve diyapazon titreşimlerinin sayısı ile telin enine titreşimlerinin doğal frekansı arasında belirli bir oranda keskin bir şekilde ifade edilir. Bu rezonans durumuna parametrik rezonans denir; dış etkinin frekansı (diyapazonun frekansı), sistemin (tel) doğal titreşim frekansından bir tam sayı daha yüksek olduğunda gözlenir. İpin enine titreşimlerinin doğal frekansı, ip geriliminin karekökü ile orantılıdır. Melde'nin deneyini yeniden üreterek, ipi çeken öyle bir ağırlık seçmek zor değildir, öyle ki tel titreşimlerinin doğal frekansı diyapazon frekansının yarısı kadardır; daha sonra Şekil 2'de gösterildiği gibi duran bir dalga oluşur. 167, A. Dört kat daha az ağırlıkla, ipin ortasında bir düğüm belirir (Şek. 167, B); ağırlığın ağırlığı 9, 16, 25 vb. kat azaltılırsa düğüm sayısı her seferinde bir artar.

Sicimlerin titreşim yasaları Mersen (1636) tarafından keşfedildi. Bu yasalar, Taylor (1713) tarafından teorik olarak türetilmiş bir formülle genelleştirildi:

burada at, dize tarafından yayılan temel tonun frekansı anlamına gelir; at, vb. karşılık gelen tonlamanın frekansı anlamına gelir; IP uzunluğu; ip gerilimi; dize uzunluğu biriminin kütlesi.

Üst tonların göreceli gücü, telin nasıl titreştiğine bağlıdır. Örneğin, yayı, ilk tonlamanın duran dalgasının düğümünün bulunduğu dizenin ortasına dikkatlice çekerseniz, neredeyse ilk tonu içermeyen bir ses heyecanlanır.

Pirinç. 168. Ünlü seslerinin karakteristik frekans aralığı (ünlü harf formantları).

Konuşma sesleri, titreşimleri doğası gereği çok karmaşık olan ses telleri tarafından yayılır. Faringeal boşluğun ve esas olarak ağız boşluğunun rezonans özelliklerinden dolayı, bağların yaydığı sesin doğası keskin bir değişime uğrar: frekansları rezonans boşluklarının doğal frekanslarına yaklaşan bireysel bileşenler yükseltilir ve açık kalır. yayılan sesin maksimum enerjisinin konsantre olduğunu. Boşluğun doğal frekansı, boyutu ve şekli ile belirlendiği için, maksimum amplifiye bileşenlerin konumunun, belirli bir konuşma sesi telaffuz edilirken ağız boşluğuna verilen şekil tarafından belirlendiği açıktır.

Günlük deneyimlerden biliyoruz ki, her konuşma sesi, dilin ve dudakların konumu tarafından belirlenen ağız boşluğunun belirli bir şekline karşılık gelir; bu nedenle, her konuşma sesi, rezonans boşluklarının doğal frekanslarının yakınında uzanan bir veya daha fazla karakteristik frekans bölgesine karşılık gelir. Konuşma seslerini birbirinden ayırt etmemizi mümkün kılan, belirli (çok dar sesli harfler için) frekans aralıklarında ses enerjisinin bu konsantrasyonudur. Her konuşma sesi için karakteristik olan bu frekans aralıklarına formant denir. Bireysel sesli harflerin formantlarının konumu Şekil 2'de gösterilmektedir. 168: iki çarpı, ana (ana) biçimlendiricileri, bir çarpı, esas olarak tınıların bireysel özelliklerini karakterize eden küçük biçimlendiricileri belirtir.

Doğaları gereği gürültüye yaklaşma eğiliminde olan ünsüzler de formantlarla karakterize edilir. Bununla birlikte, formant bölgeleri ünlülerinkinden daha geniştir ve çok daha geniş bir frekans aralığını kapsar. Sadece ses tellerinin değil, aynı zamanda rezonans boşluklarının da bireysel ünsüz seslerin uyarılma sürecinde yer aldığına dikkat edilmelidir, örneğin, ünsüz "s" yi telaffuz ederken, dil arasında bir hava akımı üflenir ve dişler; bu onun ıslık karakterini belirleyen şeydir. Bazı ünsüzler için, formantlar çok yüksek frekans bölgesinde bulunur (örneğin, ünsüz "s"nin spektrumu Hz'e kadar uzanır).

Her zaman bir dizi harmonik titreşim bulabileceğiniz müzikal seslerin aksine, sesler seslerdir,

frekans ve genliği zamanla değişen süreçlerden kaynaklanır. Yukarıda açıklandığı gibi, müzikal sesler doğrusal bir akustik spektrum ile karakterize edilir. Gürültüde, onu harmonik salınımlara ayırmaya çalışırsanız, Hz düzeninin çok yüksek frekanslarına kadar tüm frekansların salınımları ortaya çıkar. İncirde. 169, örnek olarak bir Bunsen brülörünün gürültü spektrumunu göstermektedir.

Pirinç. 169. Bir Bunsen gaz brülörünün gürültü spektrumu.

Karmaşık bir sesin bir dizi basit dalgaya ayrıştırılması. 2 tür ses analizi vardır: harmonik bileşenlerinin frekanslarına dayanan frekans ve zaman içindeki sinyal değişikliklerinin çalışmasına dayanan zaman ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

Karmaşık bir sesin bir dizi basit dalgaya ayrıştırılması. 2 tür ses analizi vardır: harmonik bileşenlerinin frekanslarına dayalı frekans ve zaman içinde sinyal değişikliklerinin çalışmasına dayanan zaman. * * * SES ANALİZİ SES ANALİZİ, ayrıştırma ... ... ansiklopedik sözlük

ses analizi- garso analizė durumları T sritis automatika atitikmenys: angl. ses analizi vok. Schallanalise, f rus. ses analizi, m prank. de son, f analiz ... Automatikos terminų žodynas

ses analizi- garso analizė durumları T sritis fizika atitikmenys: angl. ses analizi vok. Schallanalise, f rus. ses analizi, m prank. analiz de son, f ... Fizikos terminų žodynas

Karmaşık bir sesin bir dizi basit dalgaya ayrıştırılması. 2 tür A. z. vardır: uyumunun, bileşenlerinin ve zamansal, temelin frekanslarına göre frekans. zaman içindeki sinyal değişikliklerinin incelenmesi üzerine ... Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

Karmaşık bir sesin ayrıştırılması. bir dizi basit dalgalanmaya dönüştürür. İki tür Z vardır. ve: sıklık ve zaman. Z frekansı ile. ve. ses. sinyal harmonik bir toplam olarak sunulur. frekans, faz ve genlik ile karakterize edilen bileşenler. ... ... Fiziksel ansiklopedi

Karmaşık bir ses sürecinin bir dizi basit titreşime ayrıştırılması. 2 tür Z. vardır ve: sıklık ve zaman. Z frekansı ile. ve. ses sinyali, harmonik bileşenlerin toplamı ile temsil edilir (bkz. harmonik titreşimler) … Büyük Sovyet Ansiklopedisi

ANALİZ- 1) Bir yapın. Müziğimizi ayrı bir tonda (ünsüz) ayırt etmek için işitme yoluyla ses. enstrümanlar, içerdiği kısmi tonlar. Bir ahenk oluşturan ve çeşitli bireysel titreşimlerden oluşan titreşimlerin toplamı, kulağımız ... ... Riemann'ın Müzik Sözlüğü

bir kelimenin hece yapısının analizi- Bu tür analizler L.L. Kasatkin, aşağıdaki şemaya göre yapılmasını önerir: 1) kurşun fonetik transkripsiyon hece ünsüzlerini ve hece olmayan ünlüleri belirleyerek kelimeler; 2) kelimenin bir ses dalgası oluşturun; 3) transkripsiyonun harflerinin altında sayılarla ... ... Dilsel terimler sözlüğü T.V. Tay

Bir ses dalgasının enerjisinin diğer enerji türlerine ve özellikle ısıya geri dönüşümsüz geçişi olgusu. Katsayı ile karakterize edilir. e = 2.718'de ses dalgasının genliğinin azaldığı mesafenin tersi olarak tanımlanan absorpsiyon a. Fiziksel ansiklopedi

Kitabın

• Modern Rus dili. teori. Dil birimlerinin analizi. 2 parça halinde. Bölüm 2. Morfoloji. Sözdizimi,. Ders kitabı, 050100 eğitim yönünde Federal Devlet Eğitim Standardına uygun olarak oluşturulmuştur - Öğretmen eğitimi("Rusça" ve "edebiyat" profilleri, ...
• Sesten harfe. Kelimelerin ses-harf analizi. 5-7 yaş arası çocuklar için çalışma kitabı. Federal Devlet Eğitim Standardı, Durova Irina Viktorovna. Çalışma kitabı`Sesten harfe. Ses-harf analizi`eğitim ve metodoloji setine dahildir` kelimeleri okul öncesi çocuklara okumayı öğretmek. Daha büyük ve hazırlık çocukları olan sınıflar için tasarlandı ...

Piyanodaki pedala basar ve güçlü bir şekilde bağırırsanız, orijinal sese çok benzer bir ton (frekans) ile bir süre duyulacak olan bir yankı duyabilirsiniz.

Ses analizi ve sentezi.

Akustik rezonatör setlerini kullanarak, hangi tonların belirli bir sesin parçası olduğunu ve belirli bir seste hangi genliklerde bulunduğunu belirleyebilirsiniz. Karmaşık bir sesin harmonik spektrumunun bu oluşumuna harmonik analizi denir. Önceden, böyle bir analiz, aslında, farklı boyutlarda içi boş toplar olan, kulağa yerleştirilmiş bir dal ile donatılmış ve karşı tarafta bir deliği olan, rezonatör setleri, özellikle Helmholtz rezonatörleri kullanılarak gerçekleştirildi.

Ses analizi için, analiz edilen ses, rezonatörün frekansına sahip bir ton içerdiğinde, rezonatörün bu tonda yüksek sesle ses vermeye başlaması esastır.

Bu tür analiz yöntemleri çok belirsiz ve zahmetlidir. Günümüzde yerini çok daha mükemmel, doğru ve hızlı elektroakustik yöntemler almıştır. Özü, akustik titreşimin ilk önce aynı şeklin korunması ve dolayısıyla aynı spektruma sahip olmasıyla elektriksel titreşime dönüştürülmesine; daha sonra elektriksel titreşim elektriksel yöntemlerle analiz edilir.

Konuşmamızın sesleriyle ilgili armonik analizin önemli bir sonucuna işaret edilebilir. Bir kişinin sesini tınıdan tanıyabiliriz. Fakat aynı kişi aynı notada farklı sesli harfler söylediğinde ses titreşimleri nasıl değişir: a, u, o, y, ha? Başka bir deyişle, dudak ve dilin farklı pozisyonları ve ağız ve boğaz boşluklarının şeklindeki değişiklikler ile bu durumlarda ses aparatının neden olduğu periyodik hava titreşimleri nasıl farklılık gösterir? Açıkçası, sesli harf spektrumunda, belirli bir kişinin sesinin tınısını yaratan özelliklere ek olarak, her sesli harfin karakteristiği olan bazı özellikler olmalıdır. Ünlülerin harmonik analizi bu varsayımı doğrular, yani ünlü sesleri, spektrumlarında geniş bir genliğe sahip yüksek tonlu bölgelerin varlığı ile karakterize edilir ve bu bölgeler, söylenen sesli harfin perdesinden bağımsız olarak her bir sesli harf için her zaman aynı frekansta bulunur. . Güçlü tonların bu bölgelerine formant denir. Her sesli harfin kendine özgü iki biçimlendiricisi vardır.

Açıkçası, şu veya bu sesin spektrumunu, özellikle bir sesli harfin spektrumunu yapay olarak yeniden üretirsek, kulağımız doğal kaynağı olmasa da bu sesin izlenimini alacaktır. Elektroakustik cihazların yardımıyla böyle bir ses sentezini (ve sesli harflerin sentezini) gerçekleştirmek özellikle kolaydır. Elektrikli müzik aletleri, ses spektrumunu değiştirmeyi çok kolaylaştırır, yani. tınısını değiştir. Basit geçiş, sesi herhangi bir olağan enstrümanın sesinden farklı olarak flüt, keman, insan sesine benzer veya tamamen orijinal hale getirir.

Akustikte Doppler etkisi.

Duran bir gözlemcinin, bir ses kaynağına yaklaştığında veya uzaklaştığında duyduğu ses titreşimlerinin frekansı, bu ses kaynağıyla hareket eden veya hem gözlemci hem de ses kaynağının hareketsiz durduğu bir gözlemcinin algıladığı ses frekansından farklıdır. ile ilişkili ses titreşimlerinin (perde) frekansındaki değişiklik göreceli hareket kaynak ve gözlemciye akustik Doppler etkisi denir. Sesin kaynağı ve alıcısı yaklaştıkça perde yükselir ve uzaklaşırlarsa perde yükselir. sonra perde düşürülür. Bunun nedeni, bir ses kaynağının ses dalgalarının yayıldığı ortama göre hareket etmesi durumunda, bu tür hareketin hızının ses yayılma hızına vektörel olarak eklenmesidir.

Örneğin, sireni açık bir araba yaklaşırsa ve sonra geçip uzaklaşırsa, önce yüksek perdeli bir ses, sonra düşük bir ses duyulur.

sonik patlamalar

Bir atış, patlama, elektrik boşalması vb. sırasında şok dalgaları meydana gelir. Şok dalgasının ana özelliği, dalga cephesinde keskin bir basınç sıçramasıdır. Şok dalgasının geçişi anında, belirli bir noktadaki maksimum basınç, 10-10 saniyelik bir sürede neredeyse anında ortaya çıkar. Bu durumda, ortamın yoğunluğu ve sıcaklığı aynı anda aniden değişir. Daha sonra basınç yavaş yavaş düşer. Şok dalgasının gücü, patlamanın gücüne bağlıdır. Şok dalgalarının yayılma hızı, belirli bir ortamda sesin hızından daha büyük olabilir. Örneğin, şok dalgası basıncı bir buçuk kat arttırır, daha sonra sıcaklık 35 ° C artar ve böyle bir dalganın önünün yayılma hızı yaklaşık 400 m / s'dir. Böyle bir şok dalgasının yolunda buluşan orta kalınlıktaki duvarlar tahrip olacaktır.

Güçlü patlamalara, dalga cephesinin maksimum aşamasında atmosferik basınçtan 10 kat daha yüksek bir basınç yaratacak olan şok dalgaları eşlik edecek. Bu durumda ortamın yoğunluğu 4 kat artar, sıcaklık 500 0C artar ve böyle bir dalganın yayılma hızı 1 km/s'ye yakındır. Şok cephesinin kalınlığı moleküler ortalama serbest yol (10-7 - 10-8 m) düzeyindedir, bu nedenle teorik olarak, şok cephesinin içinden geçtiğinde bir patlama yüzeyi olduğunu varsayabiliriz. gaz parametreleri aniden değişir.

Bir katı, ses hızını aşan bir hızla hareket ettiğinde de şok dalgaları oluşur. Süpersonik hızda uçan bir uçağın önünde, uçak hareketine karşı direnci belirleyen ana faktör olan bir şok dalgası oluşur. Bu direnci zayıflatmak için süpersonik uçaklara süpürülmüş bir şekil verilir.

Yüksek hızda hareket eden bir nesnenin önünde havanın hızlı bir şekilde sıkıştırılması, nesnenin artan hızı ile artan sıcaklıkta bir artışa yol açar. Uçağın hızı ses hızına ulaştığında hava sıcaklığı 60 °C'ye ulaşıyor. Ses hızının iki katı bir hareket hızında sıcaklık 240 0C, ses hızının üç katına yakın bir hızda ise 800 0C olur. 10 km/s'ye yakın hızlar, hareketli bir cismin erimesine ve gaz haline dönüşmesine neden olur. Göktaşlarının saniyede birkaç on kilometre hızla düşmesi, 150-200 kilometre yükseklikte bile, nadir bir atmosferde bile, göktaşı cisimlerinin gözle görülür şekilde ısınmasına ve parlamasına neden olur. Çoğu 100-60 kilometre yükseklikte tamamen parçalanır.

Sesler.

Birbirine göre rastgele karıştırılan ve zaman içinde yoğunluğu keyfi olarak değiştiren çok sayıda salınımın üst üste binmesi, karmaşık bir salınım biçimine yol açar. Aşağıdakilerden oluşan bu tür karmaşık titreşimler Büyük bir sayı farklı tonalitedeki basit seslere gürültü denir. Örnekler, ormandaki yaprakların hışırtısı, bir şelalenin çarpması veya bir şehir caddesindeki gürültüdür. Ünsüzlerle ifade edilen sesler de gürültüye atfedilebilir. Gürültüler, zaman içinde ses şiddeti, frekansı ve sesin süresi açısından farklılık gösterebilir. Uzun bir süre rüzgarın, düşen suyun ve denizin dalgalarının yarattığı sesler var. Gök gürültüsü yuvarlanmaları nispeten kısa ömürlüdür, dalgaların gürültüsü düşük frekanslı seslerdir. Mekanik gürültü titreşimden kaynaklanabilir katılar... Kavitasyon süreçlerine eşlik eden bir sıvıdaki kabarcıkların ve boşlukların patlamasından kaynaklanan sesler, kavitasyon gürültüsüne yol açar.

Spektral analiz artefaktları ve Heisenberg belirsizlik ilkesi

Bir önceki derste, herhangi bir ses sinyalinin temel harmonik sinyallere (bileşenlere) ayrıştırılması sorununu ele aldık, bundan sonra sesin atomik bilgi öğelerini arayacağız. Ana sonuçları tekrarlayalım ve bazı yeni tanımlamalar yapalım.

Çalışılan ses sinyalini önceki derste olduğu gibi göstereceğiz.

Bu sinyalin karmaşık spektrumu, Fourier dönüşümü kullanılarak aşağıdaki gibi bulunur:

. (12.1)

Bu spektrum, incelediğimiz ses sinyalimizin farklı frekansların hangi temel harmonik sinyallerine ayrıştırıldığını belirlememizi sağlar. Başka bir deyişle, spektrum, incelenen sinyalin ayrıştırıldığı harmoniklerin tamamını tanımlar.

Açıklama kolaylığı için, formül (12.1) yerine genellikle daha anlamlı bir formül kullanılır. sonraki giriş:

, (12.2)

böylece Fourier dönüşümünün girişine bir zaman fonksiyonunun sağlandığı ve çıktının zamana değil frekansa bağlı bir fonksiyon olduğu vurgulanır.

Ortaya çıkan spektrumun karmaşıklığını vurgulamak için, genellikle aşağıdaki biçimlerden birinde sunulur:

harmoniklerin genlik spektrumu nerede, (12.4)

a harmoniklerin faz spektrumudur. (12.5)

(12.3) denkleminin sağ tarafı logaritmikleştirilirse, aşağıdaki ifadeyi alırız:

Karmaşık spektrumun logaritmasının gerçek kısmının, logaritmik bir ölçekte (Weber-Fechner yasası ile örtüşen) genlik spektrumuna eşit olduğu ve karmaşık spektrumun logaritmasının sanal kısmının eşit olduğu ortaya çıktı. değerleri (faz değerleri) kulağımız tarafından hissedilmeyen harmoniklerin faz spektrumu. Böyle ilginç bir tesadüf ilk başta cesaret kırıcı olabilir, ancak buna dikkat etmeyeceğiz. Ancak, şimdi bizim için temelde önemli olan bir durumu vurgulayalım - Fourier dönüşümü, zamansal fiziksel sinyal alanından gelen herhangi bir sinyali, ses sinyalinin ayrıştırıldığı harmoniklerin frekanslarının değişmez olduğu bilgi frekans alanına dönüştürür. .

Sesin (harmonik) atomik bilgi öğesini aşağıdaki gibi belirleyelim:

Şimdi, E. Zwicker ve H. Fastl'ın “Psikoakustik: olgular ve modeller” (İkinci Baskı, Springer, 1999) adlı mükemmel kitabından alınan farklı frekans ve genliklere sahip harmoniklerin işitme aralığının grafiksel bir temsilini kullanalım (bkz. Şekil 12.1) ...

Bazı ses sinyalleri iki harmonikten oluşacaksa:

daha sonra işitsel bilgi alanındaki konumları, örneğin Şekil 2'de gösterilen forma sahip olabilir. 12.2.

Bu rakamlara bakarak, sesin atomik bilgi elemanlarına neden bireysel harmonik sinyaller dediğimizi anlamak daha kolay. Tüm işitsel bilgi alanı (Şekil 12.1), işitme eşiği eğrisinin altından ve üstten - farklı frekans ve genliklerdeki ses harmoniklerinin ağrı eşiğinin eğrisi ile sınırlıdır. Bu alan biraz düzensiz anahatlara sahiptir, ancak şekil olarak gözümüzde bulunan başka bir bilgi alanına - gözün retinasına - benzemektedir. Retinada çubuklar ve koniler atomik bilgi nesneleridir. Dijital bilgi teknolojisindeki analogu gıcırtıdır. Bu benzetme tamamen doğru değil, çünkü görüntüde tüm pikseller (iki boyutlu uzayda) bir rol oynuyor. Ses bilgi alanımızda iki nokta aynı düşeyde olamaz. Ve bu nedenle, herhangi bir ses bu alana, en iyi ihtimalle, soldan düşük frekanslarda (yaklaşık 20 Hz) başlayıp sağda yüksek frekanslarda (yaklaşık 20 Hz) biten bir eğri çizgi (genlik spektrumu) şeklinde yansıtılır. kHz).

Doğanın gerçek yasalarını hesaba katmadığınız sürece, bu tür bir akıl yürütme oldukça hoş ve inandırıcı görünüyor. Gerçek şu ki, orijinal ses sinyali sadece tek bir harmonikten (belirli bir frekans ve genlikten) oluşsa bile, gerçekte işitsel sistemimiz bilgi işitsel uzayda bir nokta olarak formunu "görmeyecektir". Aslında, bu nokta biraz bulanık olacaktır. Niye ya? Çünkü tüm bu düşünceler, sonsuz uzunlukta sesli harmonik sinyallerin spektrumları için geçerlidir. Ve gerçek işitsel sistemimiz sesleri nispeten kısa zaman aralıklarında analiz eder. Bu aralığın uzunluğu 30 ila 50 ms arasında değişmektedir. Beynin tüm sinirsel mekanizması gibi, işitsel sistemimizin de saniyede 20-33 karelik bir kare hızıyla ayrık olarak çalıştığı ortaya çıktı. Bu nedenle, spektral analiz kare kare yapılmalıdır. Ve bu bazı hoş olmayan etkilere yol açar.

Dijital kullanarak ses sinyallerinin araştırılması ve analizinin ilk aşamalarında Bilişim Teknolojileri, geliştiriciler, örneğin Şekil 2'de gösterildiği gibi sinyali ayrı çerçevelere böldü. 12.3.

Fourier dönüşümü için bir çerçevedeki bu harmonik sinyalin bir parçası gönderilirse, Şekil 1'deki örnekte gösterildiği gibi tek bir spektral çizgi elde edemeyiz. 12.1. Ve Şekil 2'de gösterilen genlik (logaritmik) spektrumunun bir grafiğini elde edersiniz. 12.4.

İncirde. 12.4 kırmızı renk harmonik sinyalin (12.7) frekans ve genliğinin gerçek değerini gösterir. Ancak ince spektral (kırmızı) çizgi önemli ölçüde bulanık. Ve hepsinden kötüsü, spektral analizin faydasını fiilen geçersiz kılan birçok eser ortaya çıktı. Gerçekten de, ses sinyalinin her bir harmonik bileşeni kendi benzer artefaktlarını ortaya çıkarırsa, o zaman sesin gerçek izlerini eserlerden ayırt etmek mümkün olmayacaktır.

Bu bağlamda, geçen yüzyılın 60'larında, birçok bilim adamı, ses sinyalinin bireysel çerçevelerinden elde edilen spektrumların kalitesini iyileştirmek için yoğun girişimlerde bulundu. Çerçeve kabaca ("düz makas" ile) kesilmezse, ancak ses sinyalinin kendisi bazı yumuşak işlevlerle çarpılırsa, artefaktların büyük ölçüde bastırılabileceği ortaya çıktı.

Örneğin, Şekil. 12.5, kosinüs fonksiyonunun bir periyodunu kullanarak bir sinyalin bir parçasının (çerçevesinin) kesilmesinin bir örneğini gösterir (bu pencereye bazen Henning penceresi denir). Bu şekilde kesilen tek bir harmonik sinyalin logaritmik spektrumu Şekil 2'de gösterilmektedir. 12.6. Şekil, spektral analiz artefaktlarının büyük ölçüde ortadan kalktığını, ancak hala kaldığını açıkça göstermektedir.

Aynı yıllarda, ünlü araştırmacı Hemming, dikdörtgen ve kosinüs olmak üzere iki tür pencerenin bir kombinasyonunu önerdi ve oranlarını, eserlerin büyüklüğü minimum olacak şekilde hesapladı. Ancak en basit pencerelerin bu en iyi kombinasyonları bile aslında prensipte en iyisi değildi. Tüm pencere ilişkilerinde en iyisi Gauss penceresiydi.

Şekil 2'deki tüm zaman pencereleri tarafından sunulan eserleri karşılaştırmak için. 12.7, tek bir harmonik sinyalin (12.7) genlik spektrumunun elde edilmesi örneğinde bu pencerelerin uygulanmasının sonuçlarını gösterir. Ve Şek. 12.8, "o" ünlü sesinin spektrumunu gösterir.

Gauss zaman penceresinin artefakt oluşturmadığı şekillerden açıkça görülmektedir. Ancak özellikle belirtilmesi gereken şey, aynı tek harmonik sinyalin elde edilen genliğinin (logaritmik değil, lineer bir ölçekte) spektrumunun dikkate değer bir özelliğidir. Ortaya çıkan spektrumun grafiğinin kendisinin bir Gauss fonksiyonu biçiminde olduğu ortaya çıktı (bkz. Şekil 12.9). Ayrıca, Gauss zaman penceresinin yarı genişliği, aşağıdaki basit oran ile elde edilen spektrumun yarı genişliği ile ilişkilidir:

Bu ilişki Heisenberg belirsizlik ilkesini yansıtır. Heisenberg'in kendisinden bahset. Heisenberg belirsizlik ilkesinin nükleer fizikte, spektral analizde, matematiksel istatistikte (Öğrenci testi), psikolojide ve sosyal olaylarda tezahürüne örnekler verin.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi, sinyalin bazı harmonik bileşenlerinin izlerinin spektrumda neden farklı olmadığı ile ilgili birçok soruya yanıt almamızı sağlar. Bu sorunun genel cevabı şu şekilde formüle edilebilir. Kare hızına sahip bir spektral film oluşturursak, frekans bakımından farklılık gösteren harmonikler, birbirinden daha az, ayırt edemeyiz - spektrumdaki izleri birleşecektir.

Bu ifadeyi aşağıdaki örnekte ele alalım.

İncirde. 12.10, sadece farklı frekansların birkaç harmoniğinden oluştuğu bilinen bir sinyali göstermektedir.

Küçük genişlikte (yani nispeten küçük) bir Gauss zaman penceresi kullanarak bu karmaşık sinyalin bir çerçevesini keserek, Şekil 2'de gösterilen genlik spektrumunu elde ederiz. 12.11. Çok küçük olması nedeniyle, her harmonikten gelen genlik spektrumunun yarı genişliği o kadar büyük olacaktır ki, tüm harmoniklerin frekanslarından gelen spektral loblar birleşecek ve birbiriyle örtüşecektir (bkz. Şekil 12.11).

Gauss zaman penceresinin genişliğini biraz artırarak, Şekil 2'de gösterilen başka bir spektrum elde ederiz. 12.12. Bu spektrumdan, incelenen sinyalin en az iki harmonik bileşen içerdiği varsayılabilir.

Zaman penceresinin genişliğini artırmaya devam ederek, Şekil 2'de gösterilen spektrumu elde ederiz. 12.13. Sonra - Şekil 1'deki spektrumlar. 12.14 ve 12.15. Son rakamda durursak, Şekil 2'deki sinyalin yüksek derecede güvenle söyleyebiliriz. 12.10 üç ayrı bileşenden oluşur. Bu kadar çok sayıda illüstrasyondan sonra, gerçek konuşma sinyallerinde harmonik bileşenleri arama sorununa dönelim.

Burada vurgulanmalıdır ki gerçek bir konuşma sinyalinde saf harmonik bileşenler yoktur. Başka bir deyişle, (12.7) tipi harmonik bileşenler üretmiyoruz. Ancak yine de yarı harmonik bileşenler konuşmada hala mevcuttur.

Konuşma sinyalindeki tek yarı harmonik bileşenler, alkıştan sonra rezonatörde (ses yolunda) görünen sönümlü harmoniklerdir. ses telleri. karşılıklı düzenleme bu sönümlü harmoniklerin frekanslarını belirler ve konuşma sinyalinin biçimsel yapısını belirler. Sönümlü bir harmonik sinyalin sentezlenmiş bir örneği Şekil 2'de gösterilmektedir. 12.16. Gauss zaman penceresi kullanarak bu sinyalden küçük bir parça kesip Fourier dönüşümüne gönderirseniz, Şekil 1'de gösterilen genlik spektrumunu (logaritmik ölçekte) elde edersiniz. 12.17.

Gerçek bir konuşma sinyalinden ses tellerinin iki alkışı arasındaki bir periyodu kesersek (bkz. Şekil 12.18) ve bu parçanın ortasında bir yere bir zaman penceresi spektral tahmin yerleştirirsek, o zaman Şekilde gösterilen genlik spektrumunu elde ederiz. . 12.19. Bu şekilde, kırmızı çizgiler, ses yolunun karmaşık rezonans salınımlarının tezahür eden frekanslarının değerlerini göstermektedir. Bu şekil, spektral tahmin zaman penceresinin seçilen küçük genişliğiyle, ses yolunun tüm rezonans frekanslarından çok uzakta, spektrumda oldukça iyi göründüğünü açıkça göstermektedir.

Ama bu kaçınılmazdır. Bu bağlamda, ses yolunun rezonans frekanslarının izlerinin görselleştirilmesi için aşağıdaki öneriler formüle edilebilir. Bir spektral filmin kare hızı, ses tellerinin frekansından bir büyüklük sırası (10 kat) daha yüksek olmalıdır. Ancak bir spektral filmin kare hızını sonsuza kadar artırmak imkansızdır, çünkü Heisenberg belirsizlik ilkesinden sonogramdaki formantların izleri birleşmeye başlayacaktır.

Dikdörtgen bir pencere harmonik sinyalin tam olarak N periyodunu kesseydi, önceki slayttaki spektrum nasıl görünürdü? Fourier serisini hatırlayın.

Eser - [lat. arte yapay + gerçek yapılmış] - biyo. Biyolojik bir nesnenin çalışmasında, çalışmanın koşullarının onun üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak bazen ortaya çıkan oluşumlar veya süreçler.

Bu fonksiyon çeşitli şekillerde adlandırılır: ağırlıklandırma fonksiyonu, pencere fonksiyonu, ağırlıklandırma fonksiyonu veya ağırlıklandırma penceresi.

BU GÖREVLERİN TARTIŞILMASINI GÖRMEDİM! ÇOK SORACAĞIM!

Atama 20 No. 44. elec-üç-che-ark

A. akımın kaynağına bağlı elektro-da-mi ile ışık ışını.

B. gazda elektrik boşalması.

Doğru cevap

1) sadece bir

2) sadece B

4) ne A ne B

Elektrik arkı

Bir elektrik arkı, gaz-zo-in-th deşarj türlerinden biridir. Aşağıdaki şekilde alabilirsiniz. Kadroda iki adet kömür çubuğu sivri uçlu birbirine sabitlenir ve akımın kaynağına takılır ... Kömürler ortak eğilime geldiğinde ve sonra hafifçe uzaklaştıklarında, kömürlerin uçları arasında parlak bir alev vardır ve kömürlerin kendileri ras-ka-la-yut-sya do-be- la. Ark, içinden yüz yang elektrik akımı geçerse sürekli yanar. Bu durumda, bir elektrot her zaman negatiftir (anot), diğeri ise negatiftir (katot). Elektro-da-mi arasında, bir sıcak gaz sütunu var, iyi-ro-sho-in-dya-shche-th-th-th-th. Daha yüksek bir sıcaklığa sahip olan Po-li-tel-ny kömürü daha hızlı yanar ve içinde daha derin bir -le-nie - in-lo-zh-tel-ny krateri vardır. Hava-du-he'deki cra-te-ra'nın mosfer basıncı ile sıcaklığı 4000 ° C'ye ulaşır.

Ark ayrıca metal-li-che-mi elektro-da-mi arasında da yanabilir. Aynı zamanda, elektro-dy yüzer ve çok fazla enerjinin olduğu hızlı bir şekilde-pa-rya-sy kullanır. Buna göre tem-pe-ra-tu-ra kra-te-ra metal-li-che-go elektro-da genellikle kömürsüz kömürden daha düşüktür (2.000 - 2.500°C). Arkı gazda yüksek basınçta (yaklaşık 2 10 6 Pa) yakıldığında, sıcaklık 5.900 ° C'ye, yani Güneş'in tepesinin sıcaklığına kadar ulaştı. Deşarjın geçtiği bir gaz veya buhar sütunu daha da yüksek bir sıcaklığa sahiptir - 6.000-7.000 ° C'ye kadar. Bu nedenle bilinen hemen hemen tüm maddeler ark tablosunda yüzer ve buhara dönüşür.

Do-in-th deşarjını desteklemek için evet, büyük bir güç açmanız gerekmez, ark açıldığında elektrik dax 40 V'a kadar yanar. ark oldukça önemlidir, ancak birlikte-çelişki-ve-li-ko değildir; va-tel-ama'nın yanında, ışıklı gaz-zo-sütun ho-ro-sho bir elektrik akımı iletir. Elektrolar arasındaki boşlukta gaz molekülünün iyonlaşması ark evini başlatır. Katodun çok yüksek -pe-pa-tu-ry'ye ısıtılması gerçeğiyle çok sayıda kullanılmış elektron sağlanır. Zhi-ga-nia için ark vna-cha-le kömürleri co-pri-kos-no-ve-nie'ye getirildiğinde, o zaman kon-tak-ta, ob-la-da-yu yerine -Le-ni-em'e karşı çok büyük olan, sen-de-la-Xia büyük miktarda sıcaklık. Bu yüzden kömürlerin uçları çok sıcaktır ve bu 100'e kadardır, böylece hareket ettiklerinde aralarında bir yay parlar ... Ayrıca, arkın katodu, arkın içinden geçen akımın kendisi tarafından akkor halinde desteklenir.

Görev 20 No. 71. Gar-mo-ni-che-skim ana-li-zom sesi na-zy-va-yut

A. karmaşık sesin bileşimine dahil edilen ton sayısını ayarlama.

B. Karmaşık sesin bileşimine dahil edilen frekansların ve amp-pli-tud tonlarının ayarlanması.

Doğru cevap:

1) sadece bir

2) sadece B

4) ne A ne B

Ses analizi

On-bo-ditch akustik re-zo-na-to-ditch yardımıyla, bu sesin kompozisyonunda hangi tonların bulunduğunu ve ka-ko-you'nun am-pli-tu-dy'sini söyleyebilirsiniz. Karmaşık bir sesin spektrumunun böyle bir kurulumu, adını gar-mon-ni-ch-an-ly-zom'undan almıştır.

Daha önce, re-zo-na-to-hendeğin gücüyle doldurduğunuz sesin analizi, farklı boyutlardaki içi boş topları temsil eden -ra, açık-ro-drene sahip, kulağa yerleştirilmiş ve pro-ty-in-false-ro -we ile bir açılış. Ses için ana-li- için, ses bir ton içerdiğinde, genellikle -to-ro-th'un cha-yüz-te re-zo-na-to-ra'ya eşit olması önemlidir, son olarak na -chi-na-em bu tonda yüksek sesle ses çıkarmak için.

Böyle bir sp-co-ana-li-za olurdu, ancak, çok yanlış ve cro-pot-isterseniz. Şu anda, onlar-biz-değil-daha-mükemmel, doğru ve hızlı-elektrikli aku-sti-che-ski-mi me-to-da-mi. Özleri, akustik-che-le-ba-nie sleep-cha-la pre-ob-ra-zu-is-sya'nın aynı formda elektrik-üç -le-ba-nie'ye dönüşmesine dayanır, ve sonra, aynı spektruma sahip olmak, ve sonra ko-le-ba-nie ana-li-zi-ru-e-Xia elek-üç-che-mi me-to-da-mi.

Konuşmamızın temel res-zul-ta-tov gar-mo-ni-che-go ana-li-za-sa-et-sya seslerinden biri. Tınıdan bir adamın sesini tanıyabiliriz. Ama aynı kişinin aynı notada farklı sesli harfler söylediği zamanlar nelerdir? Başka bir deyişle, bu durumlarda-ister-olduğu- zamanlarından daha çok, peri-o-di-che-ko-le-ba-nia-du-ha, you-zy-va-e-th-th- lo-co-v-pa-ra-tom farklı dudaklar ve dil ve ağız ve boğaz şekli-benden-hayır ile mi? Açıkçası, sesli harflerin özel-patlamasında, her ses için ha-rak-ter-ny gibi bazı özel özellikler olmalıdır, buna ek olarak, özel-ben-no-stey'e ek olarak, kimin-çavdar tınısını yaratır- bu man-ve-ka'nın lo-sa'sı. Ünlülerin Gar-mon-ni-ch-analizi bu ön-po-lo-zenie'yi doğrular, yani: ünlüler, spec-bang'larında ha-rak-te-riz-zu-yut-sya na-li-chi-em'i seslendirir büyük bir am-pli-tu-doy ile ober-to-kasım bölgelerinin ve bu bölgeler her doy sesli harfi için her zaman aynı cha-yüz-tah üzerinde sizden-so- yaklaşık 1'inci sesli harf.

Görev 20 No. 98. Mass-spec-tro-gra-fe'de

1) elektrik ve manyetik alanlar dişi parçanın şarjını hızlandırmaya yarar

2) elektrik ve manyetik alanlar, yüklü kadın parçası tsy'nin hareket yönünü değiştirmeye hizmet eder.

3) elektrik alanı, yüklü dişi parçayı hızlandırmaya hizmet eder ve manyetik alan hareketinin yönünü değiştirmeye hizmet eder.

4) elektrik alanı hareketin yönünü değiştirmeye hizmet eder ve mıknatıs - bu alan ivmesine hizmet eder

Kütle spec tro grafiği

Kütle-spekt-tro-grafı, yüklerinin kütle ile ilişkisine değil, ve-li-chi-'ye göre iyonların ayrılması için bir cihazdır. En basit modda, ri-sun-ke üzerindeki temsil-le-na aparatının şeması.

Sıradaki-do-e-my-ra-zets özel-qi-al-ny-mi me-to-da-mi (is-pa-re-ni-em, elektronik darbe-rom) yeniden giriyor -dit-sia bir gaz-zo-farklı bileşimde, daha sonra kaynak-no-ke 1'de gaz ionis-s-ru-e-sy oluşur. Daha sonra iyonlar bir elektrik alanı ile hızlandırılır ve-mi-ru- oluştururlar. are-Xia'yı bir hızlandırma cihazında 2 dar bir ışına dönüştürürler, ardından dar bir giriş yarığından tek tür bir manyetik alanın yaratıldığı odaya 3 düşerler. Parçacıkların-me-nya-et tra-ek-to-riu hareketinden manyetik alan. Lorentz kuvvetinin etkisi altında, iyonlar dairenin yayı boyunca hareket etmeye başlar ve regi-stri -Ru-em-sya'nın pa-da-nia'daki yerlerinin bulunduğu ekran 4'e gider. Kayıt yöntemleri farklı olabilir: photo-to-gra-phi-ch, elektronik, vb. Ra-di-us tra -k-to-rii, form-mu-le tarafından belirlenir:

nerede sen- elektrik-üçüncü -s-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th-th alanı; B- manyetik alanın indüksiyonu; m ve Q- birlikte yanıt veren, ancak parçacığın kütlesi ve yükü.

ra-di-us tra-ek-to-rii iyonun kütlesine ve yüküne bağlı olduğundan, ekranda farklı iyonlar, kaynaktan farklı ırklarda -sto-i-nii görünür, bu da onların ayrılmasını ve ayrılmasını sağlar. Numunenin bileşimini analiz edin.

Şu anda, birçok türde kütle spektrometresi vardır, yukarıdaki hususlardan prin-ci-py work-bo-you co-that-ryh from-li-cha-yut-Xia. Go-tav-li-va-yut-sya'dan, örneğin, kütlelerin doo-e-iyonları olduğu di-na-mi-che-mass-spec-tro-metreler uçuş süresine göre belirlenir kaynaktan regi-stri-ru-u-shch-th cihazına.