第六章声波的接收
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声波接收器原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊声波接收器原理这玩意儿,可别小瞧它,它就像是我们生活中的小魔术呢!你想想看,声波这东西,看不见摸不着的,却能被接收器给抓住,是不是很神奇?就好像你在黑夜里捉迷藏,别人怎么都找不到你,可突然就有一双眼睛能准确地发现你。
声波接收器就是那双神奇的眼睛呀!它的工作原理呢,其实就跟我们找东西差不多。
声波在空气中飘来飘去,接收器呢,就时刻准备着,一旦声波撞到它,它就赶紧把这个信息给抓住。
这就好比你在操场上跑步,突然有人朝你扔过来一个球,你肯定会下意识地伸手去接住,对吧?声波接收器就是这么厉害,能准确地接住声波这个“球”。
那它是怎么做到的呢?这可就有讲究啦!它里面有各种精巧的部件,就像一个小小的魔法盒子。
有能感受声波的传感器,就像我们的耳朵能听到声音一样;还有能把声波信号转化成我们能懂的信息的电路,这就像是个翻译官,把声波的语言翻译成我们能明白的文字。
比如说,我们打电话的时候,我们的声音变成声波传出去,对方的手机上的声波接收器就把这些声波接住,然后再转化成声音,让对方听到我们说的话。
这多神奇呀!就好像声波坐着小火车,一路从我们这里跑到对方那里。
而且哦,声波接收器的应用可广泛啦!不只是手机,像那些音响设备、麦克风,甚至是一些高科技的仪器里都有它的身影。
它就像是一个无处不在的小精灵,默默地为我们服务着。
你说,要是没有声波接收器,我们的生活会变成什么样呢?是不是会觉得少了很多乐趣,很多方便?所以啊,可别小看了这个小小的声波接收器,它可是有着大大的能量呢!它让我们能更好地听到声音,更好地交流,更好地享受科技带来的便利。
它就像是我们生活中的好朋友,一直默默地陪伴着我们,为我们带来美好。
你现在是不是对声波接收器原理有了更深刻的认识呀?是不是也觉得它很了不起呢?。
第六章消化和吸收复习题1.消化:①机械消化,指消化道肌肉收缩运动,将食物磨碎,使食物与消化充分混合,并向前推进的过程②化学消化:指消化腺分泌的消化酶对食物进行化学分解,使之成为可吸收的小分子物质过程。
2.胃肠道的运动形式与生理意义:①胃紧张性收缩,保持胃肠形态和位置,保持胃肠内一定的压力,也是其他运动形式的基础②蠕动,将胃肠内容物向远端推进,并研磨混合食物③容受性舒张,使胃容纳和贮存食物,而胃内压不升高④分节运动,使食糜与消化液充分混合有利化学消化,还能增加食糜与肠粘膜的接触机会,利于吸收。
胃排空:胃内食糜进入十二指肠的过程。
胃运动是胃内压增高是胃排空的动力。
排空顺序的快慢:糖→蛋白质→脂肪混合食物完全排空的时间约为4~6小时。
3.唾液成分及作用:99%为水,还有唾液淀粉酶、粘蛋白、溶菌酶及少量的Na+、K+、Cl-等。
作用①舒润和溶解食物②唾液淀粉酶可将淀粉分解为麦芽糖③清洁和保护口腔。
胃液:主要是由胃蛋白酶和盐酸所组成。
盐酸:由胃底腺的壁细胞分泌。
作用为①激活蛋白酶②使食物中的蛋白质变性(消化蛋白质转氨基酸)③有杀菌作用④进入小肠后,可促进胰液、胆汁、小肠液的分泌⑤进入小肠后,促进铁和钙的吸收。
胃蛋白酶原:胃蛋白酶原由泌酸腺的主细胞分泌。
胃蛋白酶最适pH为2.0。
内因子:由壁细胞分泌的一种糖蛋白。
粘液:胃粘液由胃粘膜表面上皮细胞、粘液细胞分泌。
粘液能与胃粘液膜分泌的HCO3-结合在一起,结构粘液碳酸氢盐屏障。
PH此时上升。
胰液:由胰腺的腺泡细胞和小导导管壁上皮细胞所分泌的碱性液。
胰蛋白酶和糜蛋白酶,被肠致活酶(肠激活酶)和胰蛋白酶本身所激活。
胰液含消化酶全面,是所有消化液中消化力最强的一种。
胰液的作用:①碳酸氢盐②胰蛋白酶和糜蛋白酶③胰脂肪酶④胰淀粉酶4.胆汁的组成:胆汁由肝细胞分泌,由胆囊贮存和排放。
主要含胆盐、胆色素、胆固醇、卵磷脂及多种无机盐。
胆汁中不含消化酶。
其中与消化和吸收有关的成分主要是胆盐。
第六章 声波的接收6-1 概述6-1-1声波的接收过程辐射的逆过程---声压作用到接收器振动表面,使其振动;利用换能器件将机械振动转变为电信号。
6-1-2接收器的二次辐射阻抗声压作用到接收器振动表面,使其振动;此振动会受到介质的阻力作用---等效在机械系统中增加了机械阻抗。
6-1-3本章要点与声压信号相比接收器的振动信号的畸变。
6-2 接收器机械振动系统的振速畸变及其控制方法6-2-1 接收器引起的声场畸变及压力系数),(t r P i—无接收器时波场,原声场。
),(t r P o—有接收器时波场,畸变声场。
),(t r P s —接收器的散射波场。
),(),(),(t r P t r P t r P i s o += ;平均畸变压强:接收器接收的畸变力:,为声场畸变系数。
:谐合律振动波场,定义ds PF P ds P F t r p t r p SSi o ⎰⎰⎰⎰====00000S 1S ;),(~),(~ γ :~0压力系数两种典型接收器的接收强与原声场声压之比。
是接收器的平均畸变压系数。
,为接收器的接收压力:谐合律振动波场,定义ii o p S F p p γγ==图6.1 几种接收器压力系数与ka 的关系一般,ka<<1时,接收压力系数的模值趋于常数(与频率无关)。
6-2-2接收器的二次辐射阻抗声压作用到接收器振动表面,使其振动;此振动会受到介质的阻力作用,这个阻力作用等效在机械系统中增加了机械阻抗;称作二次辐射阻抗,记:Z 2S6-2-3 接收器机械振动系统的机电类比图图6.2接收器机械振动系统的机电类比图)(为:则振速信号为:如果,原声场声压信号)(励力与振速有关系:据网络定理,显然,激2-6 )]}([{)()();(1-6 ~~~21220t p F Z Z S F t u t u t p Z Z S p Z Z F u i sm i sm i s m +=+=+=-γγ6-2-4 接收器机械振动系统的振速畸变及其控制方法畸变的影响。
对;减少设计机械振动系统,使控制方法:畸变。
的函数,会引起二次辐射阻抗是)接收灵敏度下降。
负作用:接收面小,使畸变;趋于常数,减少时,控制方法:畸变。
的函数,会引起是压力系数)()()(2)(1)()13-6 )]}([{)(22221t u Z Z Z t u Z t u ka t u t p F Z Z S F t u s m s s i sm <<<<∴+=-ωγωγγ。
根据实际具体问题进行畸变的控制方法通常要机械阻抗引起控制方法:畸变。
的函数,会引起机械阻抗是))()(3t u Z t u Z m m ω质量控制’)加速度计,利用‘阻尼控制’‘)动圈式麦克风,利用弹性控制’‘)电容式麦克风,利用例如:坦的频响。
,输出的电学量具有平参数,使得在工作频段械振动系统的结构及其要合理设计选择机机电转换元件的类型,进行;而是根据接收器局限于针对往往并不虑和控制信号畸变输出是电学量;所以考对于实际接收器,由于一般控制方法:。
根据实际具体问题进行畸变的控制方法通常要机械阻抗引起321)(,)(t u t u Z m 6-3 声场互易定理及其物理意义6-3-1声场互易定理数学表达的推导无限介质区域内,有两个声源:所围区域;为其中)(远边界条件方程和满足外声压则:在的辐射声压记作的闭曲面;声源是包围声源令11112121111;/,4-6;0)()(:)(,11)1(S V c k V r r p k r p H r p S p S ω=∉=+∇∞-图6.3声源1所对应的曲面所围区域;为其中)(远边界条件方程和满足外声压则:在的辐射声压记作的闭曲面;声源是包围声源令22222222222;/,5-6 ,;0)()(:)(,22)2(S V c k V r r p k r p H r p S p S ω=∉=+∇∞-图6.4声源2所对应的曲面)(作体积分,得:在,则对上式为边界的区域记作和、内;若以在、,使作包面内处处成立;上式在)(,得:)式()则有:式(7-60)}()()()({2121)3(216-60)}()()()({ 0)()()()()(4-6)(5-61221122112222121=∇-∇⋅∇+∉=∇-∇⋅∇⇒=∇-∇⨯-⨯⎰⎰⎰Vdv r p r p r p r p V V S S S S V V S V V r r p r p r p r p r p r p r p r p r p r p图6.5包面S的外法线方向;为其中,)(又)(得:高公式:根据奥v S S S SS S S VS n ds n r p r p n r p r p dsnr p ds n r p s d r p ds n r p ds n r p s d r p s d r p r p r p r p sd A dv A v9-60})()()()({)()()(,)()()(8-60)}()()()({211221222111211221=∂∂-∂∂∴⇒∂∂=⋅∇=⋅∇∂∂=⋅∇=⋅∇=⋅∇-∇⋅=⋅∇-⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰++++)(有:的表面振速记作的表面;且声源声源同理,)尤拉公式:辐射产生;又声场由声源()(;则,据边界条件:的表面振速记作且声源的表面声源又令)(则:远辐射条件;满足、;由于令12-6122111-611;110-600)()()4(22222221111111121212121S S nn n S S nS S SS S SS S np j u v v S npu j n p t u p np j u v v S r p r p S ∂∂-==→∂∂-=⇒∂∂-=∂∂∂∂-==→=+⇒=++=∞∞→⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰++ωρωρρωρ)(14-6 )(})()({ 2(})()()()({)0)((13-6)(})()({ 1(})()()()({2122222211212122121221212111112111211221112211=⇒==+=-=∂∂-∂∂-==⇒==+-=-=∂∂-∂∂-=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰S nS nS n n S S n n S S S nS n S n n S S n n S S u v u v u u ds v r p j ds u r p u r p j S n ds n r p r p n r p r p u v u v u u ds v r p j ds u r p u r p j S n ds n r p r p n r p r p ;而)(的外法线)为同理,;而)(的外法线)为ωρωρωρωρ数学表达式!此式为声场互易定理的)(得:):由式(15-6)()(0)()(010-6)5(22111222111221⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰=⇒=+-=+S S S S S S dsv r p ds v r p ds v r p j ds v r p jωρωρ6-3-2 声场互易定理的物理意义功率相等。
:声场中声源间的输入义声场互易定理的物理意的输入功率;场对声源辐射的声等式右侧为声源而的输入功率;辐射的声场对声源等式左侧为声源位面积的声功率)的乘积是声能流;(单与振速声压:分析)(声场互易定理12112)1(16-6 )()(:221112∴=⎰⎰⎰⎰u p dsv r p ds v r p S S定理名称的由来。
亦即:收发互易。
互易点接收的声场值相等。
点发射点接收与在点发射:同一声源,在声场中义声场互易定理的物理意推论:若)(;声源强度)()为:为点声源,则式(和声源如果声源:分析A B B A r p r p Q Q ds v Q Q r p Q r p ds v r p ds v r p S S Sii i S S S S S S 2)()(17-6 )()()()(16-621)2(21122122111222211112=⇒===⇒=⎰⎰⎰⎰⎰⎰jiij jij ij Sij ij S S Z Z i j v f Z Z Z v fv f i j ds r p f f v f v dsr p v ds r p v ===⇒=⇒==⇒=⎰⎰⎰⎰⎰⎰阻抗相等;即:声场中声源间的互辐射:物理意义推论,声场互易定理的声源的互辐射阻抗。
声源对为定义:)(声源表面的作用力声源的辐射场对;为其中,)()为:(均振速分布均匀,则式和声源如果声源:分析3;19-6 ;)(18-6 )()(17-621)3(2112121212212121212121复习)指向性函数的概念:()声源辐射(声场的)换能器。
此换能器称作收发互易声波;则又可以作为接收器接收以作为声源辐射声波,)如果一个换能器即可:分析b a )4(性函数相同。
指向性函数与接收指向收发互易换能器的辐射:物理意义推论,声场互易定理的;其中,为:性函数;则接收器的接收指向接收力为时,接收器接收面上的面不同位置辐射声波,点声源在球的远场球面上有点声源定义:以接收器为球心略讲)函数的概念:(了解,)接收器的接收指向性4}),,(max{),,(),,(),,(),,(),,(:),,(00000000000ϕθϕθϕθϕθϕθϕθϕθr F r F r F r F r D r F r c r ==6-4 声波接收的多普勒效应(1)多普勒效应(现象)用接收器接收声波,由于介质、辐射器和接收器有相对运动,会使得接收器接收的声波频率与辐射器辐射声波的频率不同,此现象称作多普勒效应(现象)。
(2)多普勒效应的应用举例:多普勒测速(流量)、目标识别(3)多普勒效应可用运动介质声学理论予以分析;也可用运动学解释。
(4)本课用运动学理论推导多普勒频移公式: ;介质中声波的波长:的速度向接收器运动辐射器相对介质以接收器相对介质静止,;;辐射器辐射频率介质中波速为fvc f v f c v A f c -=-=':)λ图6.6辐射器相对运动时的多普勒效应马赫数。
辐射器在介质中运动的式中:)(接收器接收的频率:cvM f M fv c c cf v v =-=-==∴20-6 11''λ动的马赫数。
为该物体在该介质中运则定义:;运动,介质中的声速为以速度定义,若物体在介质中cvM c v v = )()(频率:其倒数为接收器接收的)(长所经历时间声波通过接收器一个波;介质中声波的波长:的速度向辐射器运动接收器相对介质以辐射器相对介质静止,21-6 1'1''::)f M f cu c T f u c f cuc T fcu B u +=+==+=+=⇒=λλ图6.7接收器相对运动时的多普勒效应)(的频率:射器运动。