2.5.2. Реверберация

Входы: нет.

Выходы: звук.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.21. Принцип реверберации

Сущность:

Реверберация - процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения его источника. Воздействующий объем помещения представляет собой колебательную систему с очень большим числом собственных частот. Каждое из собственных колебаний характеризуется своим коэффициентом затухания, зависящим от поглощения звука при его отражении от ограничивающих поверхностей (черные линии на рис.) и при его распространении. Поэтому возбужденные источником в центре (рис.2.21) собственные колебания (изображены в виде красных окружностей на (рис.2.21) различных частот затухают не одновременно. Реверберация оказывает значительное влияние на слышимость речи и музыки в помещении, т.к. слушатели воспринимают прямой звук на фоне ранее возбужденных колебаний воздействующего объема, спектр которых изменяется во времени в результате постепенного затухания отдельных собственных колебаний.

Длительность реверберации характеризуется временем реверберации, т.е. временем, в течение которого интенсивность звука уменьшается в 10⁶ раз, а его уровень на 60 дБ. Время реверберации - важнейший фактор, определяющий акустическое качество помещения. Оно тем больше, чем больше объем помещения (или время свободного пробега звука) и чем меньше поглощение на ограничивающих поверхностях.

Математическое описание.

, где

T – время реверберации,

V – объем помещения,

А – эквивалентная звукопоглощающая поверхность.

А=α_полS_пол+ α_стеныS_стены+ α_{потолок}S_{потолок}+поглощение предметами, где

А - эквивалентная звукопоглощающая поверхность (представляет собой все звукопоглощение в помещении),

S- площадь,

α- звукопоглощение.

Пояснение к уравнению: За основу данного уравнения берется диффузное звуковое поле, т.е. равномерно распределенное поглощение в практически кубическом по форме помещении с объемом менее 2000 куб.м.

Применение:

Эффект реверберации широко используется в архитектурной акустике. В частности, реверберация с правильно подобранным временем задержки (что достигается подбором геометрии помещения) позволяет усиливать звучание музыкальных инструментов в концертном зале.

А.с. 346 588: Акустический способ определения количества вещества в замкнутом сосуде отличается тем, что, с целью упрощения, в свободном пространстве сосуда создают акустический импульс и измеряют время реверберации, по которому судят о количестве вещества.

2.5.3. Акустомагнетоэлектрический эффект

Входы: магнитное поле, звуковая волна.

Выходы: электрический ток, электрическое напряжение.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.22. Электрон под действием акустомагнетоэлектрического эффекта

Сущность:

Если поперек направления распространения звука в проводящей среде наложить магнитное поле (Рис.2.22), то электроны, которые увлекаются звуком, будут отклоняться в этом поле, что приведет к возникновению поперечного тока или, если образец разомкнуть в поперечном направлении, электродвижущей силы (ЭДС). Но магнитное поле в соответствии с законом Лоренца отклоняет электроны разных скоростей по-разному, поэтому величина и даже знак ЭДС показывают, какие электроны увлекаются звуком, то есть каковы свойства электронного газа в данной среде. В каждом веществе звук увлекает за собой группу электронов характерных именно для данного вещества. Если звук проводит через границу двух веществ, то одни электроны должны смениться другими, например, более холодные более горячими. При этом от границы будет уноситься тепло, а сама граница – охлаждаться. Данный эффект похож на известный эффект Пельтье. Однако принципиальное отличие этого эффекта от эффекта Пельтье состоит в том, что он не исчезает даже при очень низких температурах и охлаждение может продолжаться до температур, близких к абсолютному нулю. Это открытие зарегистрировано под номером 133 в следующей формулировке: установлено неизвестное ранее явление возникновения в телах, проводящих ток, помещенных в магнитное поле, при прохождении через них звука, электродвижущей силы поперек направления распространения звука, обусловленной взаимодействием со звуковой волной носителей заряда, находящихся в различных энергетических состояниях. На основе открытия уже сделано ряд изобретений.

Математическое описание:

, где

–ЭДС,

- заряд электрона,

- скорость звука,

- коэффициент поглощения звука,

- плотность потока звуковой энергии,

- подвижность носителей тока,

- концентрация носителей тока,

• - напряженность магнитного поля.

Применение.

1. А.с.512 422: Способ измерения времени релаксации энергии носителей заряда в кристалле, заключающийся в измерении проводимости и разности потенциалов на исследуемом образце, отличается тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения, в образец вводят ультразвуковую волну, измеряют разность потенциалов в направлении распространения волны и проводимость в перпендикулярном направлении.

2. А.с. 543 140 Способ усиления поверхностных звуковых волн в пьезоэлектрическом полупроводнике, основанный на взаимодействии звуковых волн с электрическим полем, отличается тем, что, с целью повышения эффективности, дрейфовое напряжение прикладывают в направлении, перпендикулярном распространению поверхностной звуковой волны.