2.13音叉的受迫振动与共振实验 受迫振动与共振等现象在工程和科学研究中经常用到。如在建筑、机械等工程中，经常须避免共振现象，以保证工程的质量。而在一些石油化工企业中，常用共振原理，利用振动式液体密度传感器和液体传感器，在线检测液体密度和液位高度，所以受迫振动与共振是重要的物理规律受到物理和工程技术广泛重现。 【实验目的】 （1）研究音叉振动系统在周期性外力作用下振幅与强迫力频率的关系，测量及绘制振动系统的共振曲线，并求出共振频率和振动系统振动的锐度，运用计算机进行实时测量，自动分析扫描的曲线。 （2）音叉共振频率与对称双臂质量关系曲线的测量，求出音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系公式。 （3）通过测量共振频率的方法，测量一对附在音叉固定位置上物块的质量。 【实验原理】 1．简谐振动与阻尼振动 许多振动系统如弹簧振子的振动、单摆的振动、扭摆的振动等，在振幅较小而且在空气阻尼可以忽视的情况下，都可作简谐振动处理，即此类振动满足简谐振动方程 （1） 02022=+x dt x d ω（1）式的解为（2）) cos(0?ω+=t A x 式中，A 为系统振动最大振幅，为圆频率，为初相位。 0ω?对弹簧振子振动圆频率，为弹簧劲度，为振子的质量，为弹簧的等效0 0m m K += ωK m 0m 质量。弹簧振子的周期满足T （3） )(402 2m m K T +=π但实际的振动系统存在各种阻尼因素，因此（1）式左边须增加阻尼项。在小阻尼情况下，阻
尼与速度成正比，表示为，则相应的阻尼振动方程为dt dx β2（4）022022=++x dt dx dt x d ωβ式中为阻尼系数。 β2．受迫振动与共振 阻尼振动的振幅随时间会衰减，最后会停止振动，为了使振动持续下去，外界必须给系统一个周期性变化的力（一般采用的是随时间作正弦函数或余弦函数变化的力），振动系统在周期性的外力作用下所发生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为策动力。假设策动力有简单的形式：，为策动力的角频率，此时，振动系统的运动满足下列方程 t F f ωcos 0=ω（5） t m F x dt dx dt x d ωωβcos '202022=++（5）式中，为振动系统的有效质量。 m ′式（5）为振动系统作受迫振动的方程，它的解包括 两项，第一项为瞬态振动，由于阻尼存在，振动开始后振 幅不断衰减，最后较快地为零；而后一项为稳态振动的解， 其为) cos(?ω+=t A x 式中 （6）()22222004ωβωω+?′= m F A 3．共振由式（6）可知，稳态受迫振动的位移振幅随策动力的频率而改变，当策动力的频率为某一特定值时，振幅达到极大值，此时称为共振。振幅达到极大值时的角频率为 （7） 2 202βωωγ?=振幅最大值为 图1共振曲线的锐度
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明。他是一位宫廷小号手，作曲家格奥尔格·弗里德里希·韩德尔及亨利·普赛尔皆曾在曲子中专门写下给他表演的段落。他还是一个鲁特琴手，鲁特琴非常难以调音，朔尔发明音叉来给鲁特琴调音。 音叉受到敲击后所发出的音符非常的微弱，常常只有拿到耳边才听得清楚。为此，有时在敲击后会将音叉压在如桌子等固体平面上，此举让这个平面有共振板的作用，大幅增加了音量。 著名的音叉制造商如Ragg 和 John walker，两者皆位于英国的雪菲尔。编辑本段用途 音叉主要用于乐器调音，虽然电子调音器现已存在，而且一些音乐家拥有绝对音感。当音叉需要调音时，可以在两端分叉的部分做调整：磨短尖端的部分以调高或者修整两叉中间接合处以调低；或者调整两尖叉的重量。即便经过调音，音叉的频率仍会因为材料的弹性模数改变而受影响，为了使音叉发出准确的音高，仍应将其封存在温湿度控制良好的地方。大型的音叉通常由电力驱动，如同电铃，因此可不间断地震动。 音乐乐器 不少键盘乐器里有类似音叉的元件，其中最有名的为电钢琴。在电钢琴中中有如同音叉的元件，并有击槌使之发声。 电动机械表 电动机械表由马克斯·埃泽尔为宝路华公司所研发，名为“Accutron”。此表使用360赫兹的音叉以及一个电池，具有相当高的精确度。在1977年，此表停止生产。 在石英震荡器中含有一细小的石英“音叉”，此最常使用于现代的石英数位手表。石英晶体所具有的压电性质使得石英音叉在共振时产生电流脉冲，因此也被用于电脑芯片中，用来计时。在现在的手表中，石英的共振频率通常为2= 32,768赫兹。(详情请见“石英钟”) 医疗用途 音叉也用来测试病人的听力，最常用的音叉为C-512。较为低频的音叉（通常是C-128）也作为一项末梢神经系统对振动的感应测试。音叉也作为一些特殊疗法中（如sonopuncture）的治疗工具。约翰·博利厄研究音叉在治疗上的功效，并录制了一张名为“Calendula”的音乐专辑，里面所有的音乐都由音叉演奏。其他如亚顿·威肯及杰克·威肯等也是音叉疗效的研究者。 雷达枪校准
陀螺仪的发展经历了几个阶段。最初的滚珠轴承式陀螺，其漂移速率为(l-2)°/h，通过攻克惯性仪表支撑技术而发展起来的气浮、液浮和磁浮陀螺仪，其精度可以达到0.001°/h，而静电支撑陀螺的精度可优于0.0001°/h。从60 年代开始，挠性陀螺的研制工作开始起步，其漂移精度优于0.05°/h 量级，最好的水平可以达到0.001°/h。 MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。 微惯性器件和微惯性测量组合技术的发展，导致新一代陀螺仪包括硅微机械陀螺仪、石英晶体微惯性仪表、微型光纤陀螺仪、微型光波导陀螺仪等产生和应用。目前，硅微机械陀螺仪应用范围越来越广泛，包括航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。 硅微机械陀螺仪是利用coriolis定理，将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号，其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA 技术、封装技术等批量生产的，它主要特点是： 1. 体积小、重量轻，其边长都小于1mm，器件核心的重量仅为1.2mg。
2. 成本低。 3. 可靠性好，工作寿命超过10 万小时，能承受1000g 的冲击。 4. 测量范围大，目前我公司生产的MEMS陀螺仪测量范围可扩展到7560o/s。 MEMS陀螺仪（gyroscope）的工作原理 传统的陀螺仪是一个不停转动的物体，根据角动量守恒原理可知：陀螺仪的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化。 但MEMS陀螺仪（gyroscope）的工作原理不是这样的，因为用微机械技术在硅片衬底上加工出一个可转动的结构是一件不容易的事情。MEMS陀螺仪是利用科里奥利力，即旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。下面是导出科里奥利力的方法。有力学知识的读者应该不难理解
音叉试验 音叉试验，是确定听力减退性质的主要方法。现在的许多材料虽然把实验的过程和试验结果写得很清楚，却没有说明原理，容易使初学者误解，先把个人的体会列如下： 1、林纳试验（Rinne test，RT）：又称气导骨导对比试验，是比较同侧气导和骨 导的一种检查方法。通常用频率256赫兹的音叉，振动后置于乳突鼓窦区测其骨导听力，待听不到声音时记录其时间，立即将音叉移置于外耳道口外侧1cm外，测其气导听力。若仍能听到声音，则表示气导比骨导时间长（AC＞BC），称林纳试验阳性（RT“＋” ）。反之骨导比气导时间长（BC＞AC），则称林纳试验阴性（RT“－” ）。 正常人气导是大于骨导的，这是因为正常听力的形成主要有两个途径：一是：气导途径，即声源——外耳道——鼓膜——锤骨、砧骨、镫骨——前庭窗——外淋巴——内淋巴——蜗器听神经；二是：骨导，即牙齿、颚骨等等——前庭蜗——听神经。由于同一频率的音叉震动产生的能量在骨导途径中衰减的快，而气导衰减的慢，也就是说气导能听到音叉声音的时间比骨导长，通常气导比骨导听到声音的时间长1～2倍，所以当骨导已无法听到时，立即移到外耳道，通过气导仍能听到音叉的声音。传导性聋因气导障碍，即听神经之前的传导通路出现问题，声能衰减超过了骨导，因此骨导听到的声音时间反而超过了气导，称Rinne试验阴性。感音神经性聋，即听神经之后的部位出现问题时，气导及骨导听到声音的时间均较正常短，且听到声音亦弱，但气导仍大于骨导，故为短阳性。气导与骨导听到声音的时间相等者(AC=BC，RT“±”)亦属传导性聋。 2、韦伯试验（Weber test，WT）：又称骨导偏向试验，系比较两耳骨导听力的强 弱和传导声音时间的长短，来区别耳聋类型的方法。取频率256赫兹（C256）或512赫兹（C512）的音叉，音叉柄底置于前额或头顶正中，让患者比较哪一侧耳听到的声音较响，若两耳听力正常或两耳听力损害性质、程度相同，则感觉声音在正中，是为骨导无偏向。传导性聋，为了弥补气导，骨导反而变得敏感，因此当传导性聋时，患耳骨导要比健耳强，而出现声音偏向患耳；感音神经性聋时则因患耳感音器官有病变，骨导气导均减弱，故健耳听到的声音较强，而出现声音偏向健耳。 3、施瓦伯试验（骨导锐力检查法）：原理同上，方法和结果如下： 这个试验借比较被检者和正常人（检查者）骨导时间的长短来区别耳聋的类型。把振动音叉的柄部放在被检者的乳突部鼓窦区，至听不到声音时立即移到检查者的鼓窦区。如检查者仍能听到声音，则表示被检者的骨导出现问题，比正常人骨导听到声音的时间缩短，反之则为延长。正常听力，被检者与检查者骨导时间相等；传导性耳聋，为了弥补气导，骨导变敏感，因此骨导时间延长、强度增强；感音神经性聋时，骨导时间缩短。 4、高低音限度试验：正常人听力的频率范围在20——2万赫兹左右。该试验通过测 定被检者听高频音和低频音的限度，以区别耳聋的类型。简单的方法可用64赫兹的音叉作为高频音限度，比较被检者和正常人（检查者）的气导时间，如果被检查者的气导时间较短，就表示高音限度有降低。
音叉试验已有一百多年历史，至今仍为临床判断耳聋性质的常用检查方法之一。常用音叉分钢制和合金两种，一套音叉一般分5个或8个频率，即： c c c1 c2 c3 c4 c5 c6 64 128 256 512 1024 2048 4016 8192 检查时，检查者手持叉柄，将叉臂向第一掌骨外缘或肘关节处轻轻敲击，用力适当，一致使其振动，将振动的叉臂置于距外耳道口i厘米处，两叉臂末端应与外耳道口在一平面上，来检查气导(ac)听力，检查骨导(bc)听力时，应将叉柄末端的底部压置于颅面上或鼓窦区。一般骨导检查以256赫和512赫的音叉最为适宜，因低于256赫的音叉测试骨导时能引起振动感，影响测试结果，高于512赫的音叉，检查时因高频音叉的振动能量不易通过叉柄传导，其气导强度比骨导高30分贝一45分贝，骨导测试所听到的声音又多来自气导，故用1024赫，2048赫音叉测骨导多不可靠。此外，对不同频率音叉采用不同的敲击方法：低频音叉前1／3处敲手掌鱼际部，中频音叉敲于腔骨，高频音叉则用金属锤敲击。如一概敲击于坚硬之物，则不能产生纯音而并发许多不和谐的杂音。音叉试验应在静室内进行。采用以下试验可初步鉴别耳聋为传导性或感音神经性耳聋。 1．气骨导比较试验(任内氏试验rt) 此试验旨在测试单耳气、骨导听力之比。方法：将敲响之音叉叉柄的底部先压置于受试耳的鼓窦区，测其骨导听力，当不再听到声音时，立即将音叉壁置于同侧外耳道口外侧，测其气导听力。此时受试耳若仍能听到声音。说明气导＞骨导(ac＞bc)为阳性(十)。若测气导时受试耳已听不到音叉声，应再敲击音叉，先查气导听力，待不再听到声音时，立即将叉柄置于耳鼓区测骨导听力，若骨导仍可听到，证实为骨导＞气导(bc＞ac)为阴性(一)。若气导听力与骨导听力相等(ac＝bc)以(土)表示。结果评价：任内氏试验阳性(ac＞bc)可为正常，亦可为感音神经性耳聋。听力正常者，在频率为512赫的音叉测试时，气导听力较骨导约大2倍左右，阴性者(bc＞ac)为传导性耳聋。气导与骨导相等(ac＝bc)示中度传导性耳聋，或某些混合性耳聋。 2．骨导偏向试验(韦伯氏试验wt) 本试验以比较受检者两耳的骨导听力为目的。方法：取频率为256或512赫的音叉，敲击后将叉柄底部紧压于颅面中线上任意一点亦可置于两侧第一上切牙上，让受检者仔细辨别声音偏向何侧，并以手指表示声音所在方向。记录时以“一”示偏向侧46＝声音在中间。结果评价：听力正常或两耳骨导听力相等时，声音在中间。声音偏向患侧或耳聋较重侧，为传导性耳聋。偏向健侧者，示患耳为感音神经性耳聋。 3．骨导对比试验(施瓦巴赫氏试验st) 本试验意在比经较受检查与正常人的骨导听力。方法：将敲响的音叉先置于正常人的鼓窦区，试其骨导听力，当听不到声音时，即将音叉移于受检者鼓窦区，试受检者能否听到，接着按同样的方法先试受检者，后移于正常人。如受检耳骨导延长以“十”示之，缩短以“一”示之，“土”为两者相似。结果评价：(十)为传音性耳聋，(一)为感音神经性耳聋，(土)如正常人。 4．镫骨活动试验(盖来氏试验gt) 对鼓膜完整的病人，可用此法检查其镫骨是否活动，将鼓气耳镜置于外耳道内，不使漏气。用橡皮球向外耳道内交替加、减压力，同时将振动的音叉置于鼓窦区。若镫骨活动好，患者感到声音有强弱波动，为阳性，或记录“w\”；若患者听到的声音无强弱波动则为阴性，以“＼”示之。耳硬化症或听骨链固定时，盖来氏试验阴性。
简易听力检查法——音叉试验
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简易听力检查法——音叉试验 随着科技的发展，越来越多检测手段能对耳聋做出比较精确的定性和定量诊断,临床常见的有纯音测听、声导抗等,这些都是依托仪器进行检测,然而还有一种简单而实用的手段——音叉试验,它是一种测试听力的器材，可以用于初步判定与鉴别耳聋性质，至今仍为临床常用检查方法之一。 音叉 音叉形状类似大写的英文字母“Y”,常用音叉分钢制和合金两种,不同的音叉因其叉臂长短和粗细不同，其在震动时的发声频率也不同。临床常用C调倍频程频率音叉,其主要的振动频率分别为:C1２8、Ｃ2５6、C５12和C204８,其中C256和C512最常用。 音叉实验 与纯音测听一样，用音叉测试听力也可分为气导测试和骨导测试,音叉和外耳道口保持1厘米的距离,听得者为“气导”, 将叉柄末端的底部压置于颅面上或鼓窦区上听得者为“骨导”。气导检查时要使同时音叉的两臂1/3处都要在外耳道的延长线上，不要碰到耳廓、头发或者其它物体。
测试时,检查者手持叉柄，将叉臂上1/３处向第一掌骨外缘或肘关节处轻轻敲击，每次敲击时要保持力量的均衡,切勿用力过大,不然会有泛音,而且很容易损坏音叉。 根据测试目的不同,音叉实验可分为多种：林纳试验、韦伯试验、施瓦巴赫试验、盖莱试验等,以下将详细介绍各种实验的步骤与判定方法。 林纳试验(Riｎne ｔeｓt，RT) 又称气骨导比较试验，通过比较同侧耳气导和骨导听觉时间判断耳聋的性质。 工具：Ｃ2５6音叉、秒表（或其他计时器)。
听力检查 （音叉检查法） 一、工具 音叉（常用256Hz和512Hz） 二、检查方法 检查者手持音叉柄，将音叉的叉臂上1/3处向检查者第一掌骨外缘或肘关节处轻轻敲击，每次敲击时要保持力量的均衡，切勿用力过大，不然会有泛音。 （一）气导（Air conduction， AC） 1、检查 （1）音叉和受检者外耳道口保持1厘米的距离，音叉的两臂1/3处都在受检者外耳道的延长线上，不要碰到受检者耳廓、头发或者其它物体，听到声音为“气导”。 （2）比较受检者左右两侧耳气导听力。 2、结果表述及意义 （1）两侧耳气导听力相同表述为，“气导，右＝左”。 （2）两侧耳气导听力不同，异常明显侧耳表述在前面： ①左侧耳气导听力明显降低表述为，“气导，左＜右”。 ②右侧耳气导听力降低明显表述为，“气导，右＜左”。 （二）骨导（Bone conduction，BC） 1、检查 （1）将音叉柄末端的底部压置于受检者颅面上或耳的乳突部鼓窦区上听到声音为“骨导”。 （3）比较受检者左右两侧耳骨导听力。 2、结果表述及意义 （1）两侧耳骨导听力相同表述为，“骨导，右＝左”。 （2）两侧耳骨导听力不同，异常明显侧耳表述在前面： ①如左侧耳骨导听力降低明显表述为，“骨导，左＜右”。
②如右侧耳骨导听力降低明显表述为，“骨导，右＜左”。 （三）林纳试验(Rinne test，RT，气骨导比较试验) 林纳试验是通过比较受检者同侧耳气导和骨导听觉时间判断耳聋的性质（需比较其差别时间）。现使用林纳试验简化法。 1、检查 检查者将振动的音叉柄部紧密放置于受检者一侧乳突部鼓窦区，受检者可听到振动的音响（骨导），当受检者表示音响消失时，迅速将音叉移至该侧距外耳道口1厘米处（气导）。 2、结果表述及意义 （1）气导＞骨导（AC＞BC），或林纳试验阳性（RT+）见于： ①正常（气导比骨导时间＞2倍）； 或 ②感音神经性耳聋（气导比骨导时间＜2倍）。 （2）骨导＞气导（BC＞AC），或林纳试验阴性（RT-）见于： ①传导性耳聋。 或 ②一侧重度感音神经性耳聋（假阴性）。 （3）气导与骨导时间相等者(AC＝BC)，或林纳试验（RT±)，见于传导性耳聋。 （四）韦伯试验（Weber test，WT，骨导偏向试验） 1、检查 检查者将振动的音叉柄部紧密放置于受检者颅骨中线的任何一点上（通常置于前额或头顶正中），让受检者比较哪一侧耳听到的声音较响。 2、结果表述及意义 （1）韦伯试验居中见于： ①两耳听力正常； 或 ②两耳听力损害性质、程度相同，则感觉声音在正中，无骨导偏向。 （2）韦伯试验左右偏向（韦伯试验偏左、韦伯试验偏右）见于： ①传导性耳聋，偏向患耳； ②感音神经性耳聋，偏向健耳。
音叉的受迫振动与共振实验 华中科技大学 一、预备问题 1、 实验中策动力的频率为200Hz 时，音叉臂的振动频率为多少？ 2、实验中在音叉臂上加砝码时，为什么每次加砝码的位置要固定？ 二、引言 实际的振动系统总会受到各种阻力。系统的振动因为要克服内在或外在的各种阻尼而消耗自身的能量。如果系统没有补充能量，振动就会衰减，最终停止振动。要使振动能持续下去，就必须对系统振子施加持续的周期性外力，以补充因各种阻尼而损失的能量。振子在周期性外力作用下产生的振动叫做受迫振动。当外加的驱动力的频率与振子的固有频率相同时，会产生共振现象。 音叉是一个典型的振动系统，其二臂对称、振动相反，而中心杆处于振动的节点位置，净受力为零而不振动，我们将它固定在音叉固定架上是不会引起振动衰减的。其固有频率可因其质量和音叉臂长短、粗细而不同。音叉广泛应用于多个行业，如用于产生标准的“纯音”、鉴别耳聋的性质、用于检测液位的传感器、用于检测液体密度的传感器、以及计时等等。 本实验借助于音叉，来研究受迫振动及共振现象。用带铁芯的电磁线圈产生不同频率的电磁力，作为驱动力，同样用电磁线圈来检测音叉振幅，测量受迫振动系统振动与驱动力频率的关系，研究受迫振动与共振现象及其规律。具有不直接接触音叉，测量灵敏度高等特点。 三、实验原理 1、音叉的电磁激振与拾振 将一组电磁线圈置于钢质音叉臂的上下方两侧，并靠近音叉臂。对驱动线圈施加交变电流，产生交变磁场，使音叉臂磁化，产生交变的驱动力。接收线圈靠近被磁化的音叉臂放置，可感应出音叉臂的振动信号。由于感应电流dt dB I / , dt dB /代表交变磁场变化的快慢,其值大小取决于音叉振动的速度,速度越快,磁场变化越快,产生的电流越大,从而使测得的电压值越大。所以,接收线圈测量电压值获得的曲线为音叉受迫振动的速度共振曲线。相应
10gxx试验 1、在患者手部按压，使患者明确该感觉 2、部位： 足趾第 1、3、5第1趾节趾腹，第 1、3、5趾足庶关节足底部皮肤，足弓左右两点，足跟部一点，足背部第 1、2足庶骨间皮肤一点 3、使10gxx单丝弯曲1cm 4、最少有一次未触患者皮肤 5、10个点中可触知的≤8个为阳性 6、避开胼胝、溃疡、过度角化 音叉震动 1、在患者额、手桡骨小头、指掌关节骨性隆起处让患者明确震动的感觉 2、在第1趾足庶关节，踝关节骨性隆起部位测试 3、在患者不能感知震动的时候，将音叉移动到髌骨或髂骨，若患者可感知为阳性；或患者两 侧对应部位对比;或患者不能感知而医生能感知到震动为阳性。 深反射是刺激骨膜、肌腱，通过深部感受器引起的反射，又称腱反射。 (1)肱二头肌反射： 左手托扶患者屈曲的肘部，将拇指置于肱二头肌肌腱上，右手用叩诊锤叩击左手拇指指甲，正常时出现肱二头肌收缩，前臂快速屈曲。反射中枢在颈髓5～6节。
(2)肱三头肌反射： 患者半屈肘关节，上臂稍外展，医师左手托扶患者肘部，右手用叩诊锤直接叩击尺骨鹰嘴突上方的肱三头肌肌腱附着处，正常时肱三头肌收缩，出现前臂伸展。反射中枢为颈髓7—8节。 (3)桡骨骨膜反射： 左手托扶患者腕部，并使腕关节自然下垂，用叩诊锤轻叩桡骨茎突，正常时肱桡肌收缩，出现屈肘和前臂旋前。反射中枢在颈髓5～6节。 (4)膝反射： 坐位检查时，小腿完全松弛下垂，仰卧位检查时医师在其胭窝处托起下肢，使髋、膝关节屈曲，用叩诊锤叩击髌骨下方之股四头肌腱，正常时出现小腿伸展。反射中枢在腰髓2～4节。 (5)踝反射患者仰卧，下肢外旋外展，髋、膝关节稍屈曲，医师左手将患者足部背屈成直角，右手用叩诊锤叩击跟腱，正常为腓肠肌收缩，出现足向跖面屈曲。反射中枢在骶髓l一2节。 2．临床意义 ①深反射减弱或消失： 多为器质性病变，是相应脊髓节段或所属脊神经的病变，常见于末梢神经炎、神经根炎、脊髓灰质炎、脑或脊髓休克状态等。 ②深反射亢进： 锥体束的病变，如急性脑血管病、急性脊髓炎休克期过后等。
简易听力检查法——音叉试验 随着科技的发展，越来越多检测手段能对耳聋做出比较精确的定性和定量诊断，临床常见的有纯音测听、声导抗等，这些都是依托仪器进行检测，然而还有一种简单而实用的手段——音叉试验，它是一种测试听力的器材，可以用于初步判定与鉴别耳聋性质，至今仍为临床常用检查方法之一。 音叉 音叉形状类似大写的英文字母“Y”，常用音叉分钢制和合金两种，不同的音叉因其叉臂长短和粗细不同，其在震动时的发声频率也不同。临床常用C调倍频程频率音叉，其主要的振动频率分别为：C128、C256、C512和C2048，其中C256和C512最常用。 音叉实验 与纯音测听一样，用音叉测试听力也可分为气导测试和骨导测试，音叉和外耳道口保持1厘米的距离，听得者为“气导”，将叉柄末端的底部压置于颅面上或鼓窦区上听得者为“骨导”。气导检查时要使同时音叉的两臂1/3处都要在外耳道的延长线上，不要碰到耳廓、头发或者其它物体。
测试时，检查者手持叉柄，将叉臂上1/3处向第一掌骨外缘或肘关节处轻轻敲击，每次敲击时要保持力量的均衡，切勿用力过大，不然会有泛音，而且很容易损坏音叉。 根据测试目的不同，音叉实验可分为多种：林纳试验、韦伯试验、施瓦巴赫试验、盖莱试验等，以下将详细介绍各种实验的步骤与判定方法。 林纳试验(Rinne test，RT) 又称气骨导比较试验，通过比较同侧耳气导和骨导听觉时间判断耳聋的性质。 工具： C256音叉、秒表（或其他计时器）。
韦伯试验(Weber test，WT) 又称骨导偏向试验，用于比较受试者两耳的骨导听力。工具：C256或C512的音叉
施瓦巴赫试验 (Schwabach test,ST) 又称骨导比较试验，用于比较受试者与正常人的骨导听力，当检查者为正常听力时，为方便实验，也可与检查者的骨导听力做比较。 工具：C256或C512的音叉 盖莱试验(Gelle test，GT)
实验5 音叉的受迫振动与共振 【实验目的】 1.研究音叉振动系统在驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系，测量并绘制它们的关系曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。 2.通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。 3.通过测量共振频率的方法，测量附在音叉上的一对物块的未知质量。 4.在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。【实验仪器】 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪（包括主机和音叉振动装置）、加载质量块（成对）、阻尼片、电子天平（共用）、示波器（选做用） 【实验装置及实验原理】 一．实验装置及工作简述 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪主要由电磁激振驱动线圈、音叉、电磁线圈传感器、支座、低频信号发生器、交流数字电压表（0～1.999V）等部件组成（图1所示） 1.低频信号输出接口 2.输出幅度调节钮 3.频率调节钮 4.频率微调钮 5.电压输入接口 6.电源开关 7.信号发生器频率显示窗 8.数字电压表显示窗 9.电压输出接口10.示波器接口Y11.示波器接口X12.低频信号输入接口13.电磁激振驱动线圈14.电磁探测线圈传感器15.质量块16.音叉17.底座18.支架19. 固定螺丝 图1 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪装置图 在音叉的两双臂外侧两端对称地放置两个激振线圈，其中一端激振线圈在由低频信号发生器供给的正弦交变电流作用下产生交变磁场激振音叉，使之产生正弦振动。当线圈中的电流最大时，吸力最大；电流为零时磁场消失，吸力为零，音叉被释放，因此音叉产生的振动频率与激振线圈中的电流有关。频率越高，磁场交变越快，音叉振动的频率越大；反之则小。另一端线圈因为变化的磁场产生感应电流，输出到交流数字电压表中。因为I=dB/dt，而dB/dt取决于音叉振动中的速度v，速度越快，磁场变化越快，产生电流越大，电压表显示的数值越大，即电压值和速度振幅成正比，因此可用电压表的示数代替速度振幅。由此可知，将探测线圈产生的电信号输入交流数字电压表，可研究音叉受迫振动系统在周期外力作用下振幅与驱动力频率的关系及其锐度，以及在增加音叉阻尼力的情况下，振幅与驱动力频率的关系及其锐度。
音叉的受迫振动与共振实验 一、预备问题 1、 实验中策动力的频率为200Hz 时，音叉臂的振动频率为多少？ 2、实验中在音叉臂上加砝码时，为什么每次加砝码的位置要固定？ 二、引言 实际的振动系统总会受到各种阻力。系统的振动因为要克服内在或外在的各种阻尼而消耗自身的能量。如果系统没有补充能量，振动就会衰减，最终停止振动。要使振动能持续下去，就必须对系统振子施加持续的周期性外力，以补充因各种阻尼而损失的能量。振子在周期性外力作用下产生的振动叫做受迫振动。当外加的驱动力的频率与振子的固有频率相同时，会产生共振现象。 音叉是一个典型的振动系统，其二臂对称、振动相反，而中心杆处于振动的节点位置，净受力为零而不振动，我们将它固定在音叉固定架上是不会引起振动衰减的。其固有频率可因其质量和音叉臂长短、粗细而不同。音叉广泛应用于多个行业，如用于产生标准的“纯音”、鉴别耳聋的性质、用于检测液位的传感器、用于检测液体密度的传感器、以及计时等等。 本实验借助于音叉，来研究受迫振动及共振现象。用带铁芯的电磁线圈产生不同频率的电磁力，作为驱动力，同样用电磁线圈来检测音叉振幅，测量受迫振动系统振动与驱动力频率的关系，研究受迫振动与共振现象及其规律。具有不直接接触音叉，测量灵敏度高等特点。 三、实验原理 1、音叉的电磁激振与拾振 将一组电磁线圈置于钢质音叉臂的上下方两侧，并靠近音叉臂。对驱动线圈施加交变电流，产生交变磁场，使音叉臂磁化，产生交变的驱动力。接收线圈靠近被磁化的音叉臂放置，可感应出音叉臂的振动信号。由于感应电流dt dB I / , dt dB /代表交变磁场变化的快慢,其值大小取决于音叉振动的速度,速度越快,磁场变化越快,产生的电流越大,从而使测得的电压值越大。所以，接收线圈测量电压值获得的曲线为音叉受迫振动的速度共振曲线。相应的输出电压代表了音叉的速度共振幅值。
音叉的受迫振动与共振 (实验预习报告) 【实验目的】 1.研究音叉振动系统在驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系，测量并绘制它们的关系曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。 2.通过对音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量，研究音叉共振频率与附在音叉双臂一定位置上相同物块质量的关系。 3.通过测量共振频率的方法，测量附在音叉上的一对物块的未知质量。 4.在音叉增加阻尼力情况下，测量音叉共振频率及锐度，并与阻尼力小情况进行对比。【实验仪器】 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪（包括主机和音叉振动装置）、加载质量块（成对）、阻尼片、电子天平（共用）、示波器（选做用） 【实验装置及实验原理】 一．实验装置及工作简述 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪主要由电磁激振驱动线圈、音叉、电磁线圈传感器、支座、低频信号发生器、交流数字电压表（0～1.999V）等部件组成（图1所示） 1.低频信号输出接口 2.输出幅度调节钮 3.频率调节钮 4.频率微调钮 5.电压输入接口 6.电源开关 7.信号发生器频率显示窗 8.数字电压表显示窗 9.电压输出接口10.示波器接口Y11.示波器接口X12.低频信号输入接口13.电磁激振驱动线圈14.电磁探测线圈传感器15.质量块16.音叉17.底座18.支架19. 固定螺丝 图1 FD-VR-A型受迫振动与共振实验仪装置图 在音叉的两双臂外侧两端对称地放置两个激振线圈，其中一端激振线圈在由低频信号发生器供给的正弦交变电流作用下产生交变磁场激振音叉，使之产生正弦振动。当线圈中的电流最大时，吸力最大；电流为零时磁场消失，吸力为零，音叉被释放，因此音叉产生的振动频率与激振线圈中的电流有关。频率越高，磁场交变越快，音叉振动的频率越大；反之则小。另一端线圈因为变化的磁场产生感应电流，输出到交流数字电压表中。因为I=dB/dt，而dB/dt取决于音叉振动中的速度v，速度越快，磁场变化越快，产生电流越大，电压表显示的数值越大，即电压值和速度振幅成正比，因此可用电压表的示数代替速度振幅。由此可知，将探测线圈产生的电信号输入
音叉振动合成拍现象 实验目的:观察音叉的振动声放大、共振声放大、拍振动声放大现象。 实验原理:音叉的共振现象称为共鸣。如果两个音叉的频率相同，敲击一个音叉发声所激发的空气振动可引发另一个音叉振动发声；如果两音叉的频率不同，则不会有共鸣。 改变音叉的频率，可采用在音叉臂上附加重物的方法，例如滴蜡，绕以铜丝、套橡胶圈等。也可以如本实验，做两个金属套环套在音叉上，金属套环可以移动，并用螺丝固定。调节音叉臂上的金属套环的位置，则可改变音叉的频率，金属套环的质量大小决定音叉频率可改变的范围。若所加的金属套环较重时，在音叉臂上的位置必须保持对称，否则音叉振动会衰减过快。 设受迫振动系统的角频率为，周期性策动力的角频率为 ，振幅为h，系统的阻尼系数为
，当受迫振动达到稳态时，系统的振幅为：
上式对求导，并令 ，可得：。由此可知，若系统的振动阻尼可忽略，当策动力的频率接近系统的固有频率时，系统振动的振幅最大，这种现象称为共振。当两个振动方向相同，频率略有差别的振动合成时，就会形成拍。
设两个分振动分别为： 合成后的振动方程为：；这个合成的振动中，振幅为：
可见，振幅是周期性变化的，其频率为：，这个频率称为拍频。 由金属材料制作的叉型物体，受打击后发生振动，为了使听觉系统能较强烈地感觉到这个振动，把音叉固定在共鸣箱上，其结构确定了频率。两个结构完全相同的音叉，其振动频率也相同，可作共鸣演示。当改变其中一个的结构后，两个音叉振动的频率不同，可作振动方向相同而频率不同的两个振动的合成演示。 装置：频率相同的音叉2支、橡皮锤、共鸣箱 现象演示 （1）将一支音叉接至共鸣箱，并用橡皮锤敲击音叉，听其振动声。 （2）将两支频率相同的带有共鸣箱的音叉1、2相对放置（两者相隔一定距离），用橡皮锤敲响音叉1，使之振动，稍待一会儿随即握住此音叉使它停振，在安静的室内可清晰地听到音叉的声响。这是因为音叉1虽已停振，但在停振以前，通过空气振动，已迫使另一音叉2振动，因此可听到另一音叉2的共鸣声，这时的声响就是音叉2发出的。手握音叉2，声响消失，即可证明。
音叉的受迫振动与共振实验 一、预备问题 1、 实验中策动力的频率为200Hz 时，音叉臂的振动频率为多少？ 2、实验中在音叉臂上加砝码时，为什么每次加砝码的位置要固定？ 二、实验原理 1、音叉的电磁激振与拾振 将一组电磁线圈置于钢质音叉臂的上下方两侧，并靠近音叉臂。对驱动线圈施加交变电流，产生交变磁场，使音叉臂磁化，产生交变的驱动力。接收线圈靠近被磁化的音叉臂放置，可感应出音叉臂的振动信号。由于感应电流dt dB I /∝, dt dB /代表交变磁场变化的快慢,其值大小取决于音叉振动的速度,速度越快,磁场变化越快,产生的电流越大,从而使测得的电压值越大。所以,接收线圈测量电压值获得的曲线为音叉受迫振动的速度共振曲线。相应的输出电压代表了音叉的速度共振幅值。 1、简谐振动与阻尼振动 物体的振动速度不大时，它所受的阻力大小通常与速率成正比，若以F 表示阻力大小，可将阻力写成下列代数式： dt dx F γ γμ-=-=（1） 式中γ是与阻力相关的比例系数，其值决定于运动物体的形状、大小和周围介质等的性质。 物体的上述振动在有阻尼的情况下，振子的动力学方程为： kx dt dx dt x d m --=γ22 其中m 为振子的等效质量，k 为与振子属性有关的劲度系数。 令m m k γ δω== 2,2 0，代入上式可得： 02202 2=++x dt dx dt x d ωδ（2） 式中0ω是对应于无阻尼时的系统振动的固有角频率，δ为阻尼系数。
当阻尼较小时，式（2）的解为： )cos(00?ωδ+=-t e A x t （3） 式中2 2 0δωω-=。 由公式(3)可知，如果δ=0，则认为是无阻尼的运动，这时)cos(00?ω+=t A x ，成为简谐运动。在δ≠0，即在有阻尼的振动情况下，此运动是一种衰减运动。从公式 220δωω-=可知，相邻两个振幅最大值之间的时间间隔为： 2 20 22δ ωπ ω π -= = T （4） 与无阻尼的周期0 2ωπ =T 相比，周期变大。 2、受迫振动 实际的振动都是阻尼振动，一切阻尼振动最后都要停止下来．要使振动能持续下去，必需对振子施加持续的周期性外力，使其因阻尼而损失的能量得到不断的补充．振子在周期性外力作用下发生的振动叫受迫振动，而周期性的外力又称驱动力．实际发生的许多振动都属于受迫振动．例如声波的周期性压力使耳膜产生的受迫振动，电磁波的周期性电磁场力使天线上电荷产生的受迫振动等。 为简单起见，假设驱动力有如下的形式： t F F ωcos 0= 式中0F 为驱动力的幅值，ω为驱动力的角频率。 振子处在驱动力、阻力和线性回复力三者的作用下，其动力学方程成为 t F kx dt dx dt x d m ωγcos 022+--=（5） 仍令m m k γ δω== 2,2 0，得到： t m F x dt dx dt x d ωωδcos 202 022=++（6） 微分方程理论证明，在阻尼较小时，上述方程的解是： )cos()cos(02200?ω?δωδ+++-=-t A t e A x t （7）
10g尼龙丝试验 1、在患者手部按压，使患者明确该感觉 2、部位：足趾第1、 3、5第1趾节趾腹，第1、3、5趾足庶关节足底部皮肤，足弓左右两点， 足跟部一点，足背部第1、2足庶骨间皮肤一点 3、使10g尼龙单丝弯曲1cm 4、最少有一次未触患者皮肤 5、10个点中可触知的≤8个为阳性 6、避开胼胝、溃疡、过度角化 音叉震动 1、在患者额、手桡骨小头、指掌关节骨性隆起处让患者明确震动的感觉 2、在第1趾足庶关节，踝关节骨性隆起部位测试 3、在患者不能感知震动的时候，将音叉移动到髌骨或髂骨，若患者可感知为阳性；或患者两 侧对应部位对比; 或患者不能感知而医生能感知到震动为阳性。 深反射是刺激骨膜、肌腱，通过深部感受器引起的反射，又称腱反射。 (1)肱二头肌反射：左手托扶患者屈曲的肘部，将拇指置于肱二头肌肌腱上，右手用叩诊锤叩击左手拇指指甲，正常时出现肱二头肌收缩，前臂快速屈曲。反射中枢在颈髓5～6节。(2)肱三头肌反射：患者半屈肘关节，上臂稍外展，医师左手托扶患者肘部，右手用叩诊锤直 接叩击尺骨鹰嘴突上方的肱三头肌肌腱附着处，正常时肱三头肌收缩，出现前臂伸展。反射中枢为颈髓7—8节。 (3)桡骨骨膜反射：左手托扶患者腕部，并使腕关节自然下垂，用叩诊锤轻叩桡骨茎突，正常时肱桡肌收缩，出现屈肘和前臂旋前。反射中枢在颈髓5～6节。 (4)膝反射：坐位检查时，小腿完全松弛下垂，仰卧位检查时医师在其胭窝处托起下肢，使髋、膝关节屈曲，用叩诊锤叩击髌骨下方之股四头肌腱，正常时出现小腿伸展。反射中枢在腰髓2～4节。 (5)踝反射患者仰卧，下肢外旋外展，髋、膝关节稍屈曲，医师左手将患者足部背屈成直角，右手用叩诊锤叩击跟腱，正常为腓肠肌收缩，出现足向跖面屈曲。反射中枢在骶 髓l一2节。 2．临床意义 ①深反射减弱或消失：多为器质性病变，是相应脊髓节段或所属脊神经的病变，常见于末梢神经炎、神经根炎、脊髓灰质炎、脑或脊髓休克状态等。 ②深反射亢进：锥体束的病变，如急性脑血管病、急性脊髓炎休克期过后等。
几种常用的听力测验法 如何测试人耳听力是否正常和是否患有听觉系统疾病呢?听力测验法是诊断听觉系统疾病的一种方法。通过观察声音对人耳的刺激引起的反应，了解其听觉功能状态，进而对听觉系统疾病作出病因和定位诊断。常用的方法有以下几种。 1、表声法 听力正常者在比较安静的环境中能听到 1米距离秒表的声音，如能听到的距离缩短或完全听不到，则示有听觉损害。此法适用于群体体检时作听力是否正常的初步筛选。 2、言语测听法 言语听力可反映实用听力。常用的为耳语法，一般体检，包括招生、招工、兵役和司机年检等均采用此法。耳语发声是用呼气后的余气发日常用语，听力正常耳能听5米距离,在有听力障碍时则能听距离缩短。现代临床测听学上所谓的言语测听法系指根据特制的词表发出口声或用录声磁带放声与听力计相结合的测试法，语声的强弱可由听力计的听力级衰减器任意调节，从而测出受检耳的言语接受阈和言语识别率，反映出受检耳的听功能特点。还可以进一步将测试用词语应用电声技术使其发生畸变作为刺激声并观察受检者的感受能力以协助中枢疾病的诊断。 3、音叉试验 音叉由钢质或铝合金制成。略如“ Y”形。音叉试验分气导和骨导两种：气导试验是将击响的音叉放在受检耳的外耳道口，通过空气传声，并借助中耳的生理功能将声音放大;骨导试验是将击响的音叉以其柄端放在受检耳乳突部。各种音叉试验的原理是基于心理声学上的掩蔽效应，即当环境中有声音存在时，则人耳对特定声音的感受能力将有所降低，亦即对该特定声音的听阈值将提高，因此正常耳由于环境噪声的掩蔽骨导听力反而不及有传音障碍的聋耳。这在判定耳聋性质──传导性抑或感觉神经性有重要价值。常用的音叉试验有下列数种。 ①林纳氏试验。即同一耳的气、骨导对比试验。如气导>骨导，为林纳试验阳性(R+);反之，如骨导>气导，为林纳试验阴性(R-)。正常耳和感觉神经性聋耳为阳性，传导性聋为阴性。 ②韦伯氏试验。即骨导偏向试验。将击响的音叉柄端置于受检者头顶或前额部正中,在感觉神经性聋时,则骨导偏向听力较好的一耳;如为传导性聋，则偏向患侧。如两耳听力正常，或两耳听力损害性质相同，程度相等，则无偏向。 ③施瓦巴赫试验。即受检耳与正常耳的骨导对比试验。如受检耳听到的骨导音时间比正常耳为短，示有感觉神经性聋;如听到的时间比正常耳为长，示受检耳为传导性聋。 ④宾氏试验。即堵耳试验。先试受检耳气导，在听不到时立即用手指堵塞其外耳道口，造成人为的传音障碍，若此时声音再现，示该耳听力正常或只是轻度感觉神经性聋;若该耳本来即有传导性聋，则堵耳将对之不发生影响。 ⑤盖莱试验。此法是试验受检耳的镫骨能否活动。将击响的音叉放在受检耳的乳突部，并用咽鼓管吹张球或鼓气耳镜向耳道内加压，如镫骨可活动，加压时可使镫骨运动受限，骨导音将变弱;压力恢复常态，声音又复原，是为盖莱试验阳性(Gelle+)。若镫骨本来即已固定，则加压对之将无影响，是为阴性(Gelle-)。 4、听力计测验法 听力计有多种，各种测听法也因所用听力计的品种不同而采用相应的命名。 纯音测听。国际上评价听力即评定耳聋程度的通用方法。所用听力计通常为诊断用纯音听力计，可通过气导耳机和骨导器输出 9～11个倍频程和半倍频程纯音信号，其声级可用衰减器上下调节。现代听力计是以正常青年人的气导平均听阈声压级分贝定为0分贝,即所谓听力计气导0级或测听0级;骨导器输出的则为力分贝值或加速度分贝值。故用听力计测出的听阈，即与正常耳相比损失的听力，其计量为听力级分贝。按一定的操作规程测出两耳的气导听阈及骨导听阈，在专用听力表上绘制出听力图，则耳聋性质和听力损失程度一目了然。根据听力图形和两耳听力是否对称还可推断某些耳聋的致聋病因。应用纯音听力计的固有或附加装置可加作一些特殊试验，如双耳交替响度平衡试验、短增量敏感指数试验、音衰变试验等，可借以推断听觉系统的神经损害是在耳蜗或蜗后。 ②筛选听力计测听法。筛选听力计一般用单耳机;测试音只有 500、1000、2000和4000Hz等四个音频;听
09级少年班 姓名周天剑 学号PB09000846 实验日期2010年10月25 日 音叉振动合成拍现象 一、实验目的:观察音叉的振动声放大、共振声放大、拍振动声放大现象。 二、实验原理:音叉的共振现象称为共鸣。如果两个音叉的频率相同，敲击一个音叉发声所激发的空气振动可引发另一个音叉振动发声；如果两音叉的频率不同，则不会有共鸣。 改变音叉的频率，可采用在音叉臂上附加重物的方法，例如滴蜡，绕以铜丝、套橡胶圈等。也可以如本实验，做两个金属套环套在音叉上，金属套环可以移动，并用螺丝固定。调节音叉臂上的金属套环的位置，则可改变音叉的频率，金属套环的质量大小决定音叉频率可改变的范围。若所加的金属套环较重时，在音叉臂上的位置必须保持对称，否则音叉振动会衰减过快。 设受迫振动系统的角频率为，周，振幅为，系 统的阻尼系数为 h ，当受迫振动达到稳态时，系统的振幅为： 上式对求导，并令，可。由此可知，若系统的振动阻尼可忽略，当策动力的频率接近系统的固有频率时，系统振动的振幅最大，这种现象称为共振。 当两个振动方向相同，频率略有差别的振动合成时，就会形成拍。 设两个分振动分别为： 合成后的振动方程为： ；这个合成的振动中，振幅为：
09级少年班姓名周天剑学号PB09000846 实验日期2010年10月25日 可见，振幅是周期性变化的，其频率为：，这个频率称为拍频。 由金属材料制作的叉型物体，受打击后发生振动，为了使听觉系统能较强烈地感觉到这个振动，把音叉固定在共鸣箱上，其结构确定了频率。两个结构完全 相同的音叉，其振动频率也相同，可作共鸣演示。当 改变其中一个的结构后，两个音叉振动的频率不同， 可作振动方向相同而频率不同的两个振动的合成演 示。 三、装置：频率相同的音叉2支、橡皮锤、共鸣箱 四、现象演示 （1）将一支音叉接至共鸣箱，并用橡皮锤敲击音叉，听其振动声。 （2）将两支频率相同的带有共鸣箱的音叉1、2相对放置（两者相隔一定距离），用橡皮锤敲响音叉1，使之振动，稍待一会儿随即握住此音叉使它停振，在安静的室内可清晰地听到音叉的声响。这是因为音叉1虽已停振，但在停振以前，通过空气振动，已迫使另一音叉2振动，因此可听到另一音叉2的共鸣声，这时的声响就是音叉2发出的。手握音叉2，声响消失，即可证明。 （3）将压电传感器粘与音叉 。压电传感器与另一投于转换器连接。再将转换器与音响连接 然后将音响通电打开开关，在调节音量旋钮（在按步棸3操作） 用计算机的声卡采集音叉振动信号,研究了两个音叉振动合成拍现象 【演示步骤】 本软件界面如图所示，软件可通过计算机外接麦克风对声音数据采样、显示，并进行频—幅分析: 使用前的说明: 1、在使用软件前,请确保麦克风等硬件已与计算机正确相连; 2、在程序窗口的左上方,【幅值最大的频率】数据框显示的是当前波形各个分量中振幅最大的那个分量的频率; 3、在【时间设置】框内,【刷新时间】表示的是当前采样显示的时间宽度(即在屏幕上一次显示多长时间的波形数据),该时间宽度不能小于0.01秒,【采样时间】表示的是如果要保存波形数据,那么保存多长时间的数据; 4、【采样频率】框内,您可以选择设置当前的采样频率,共有四个选项,分别是11025点/S,22050点/秒,44100点/S,88200点/S(请注意,并不是所有计算机都能达到这四种采样频率的,须要根据具体的计算机来进行设置,我们推存您使用程