| 13986122 15360 8522 910 1 служат для восприятия звуковой энергии и преобразования её в др. формы. К приёмникам 3. относится, в частности, слуховой аппарат человека и животных. В технике для приёма 3. применяются гл. обр. электроакустич. преобразователи: в воздухе - микрофоны, в воде - гидрофоны и в земной коре - геофоны. Наряду с такими преобразователями, воспроизводящими временную зависимость звукового сигнала, существуют приёмники, измеряющие усреднённые по времени характеристики звуковой волны, напр. диск Рэлея, радиометр.
Распространение звуковых волн характеризуется в первую очередь скоростью звука. В газообразных и жидких средах распространяются продольные волны (направление колебат. движения частиц совпадает с направлением распространения волны), скорость к-рых определяется сжимаемостью среды и её плотностью. Скорость 3. в сухом воздухе при темп-ре О °С составляет 330 м/сек, в пресной воде при 17 °С- 1430 м/сек. В твёрдых телах, кроме продольных, могут распространяться поперечные волны, с направлением колебаний, перпендикулярным распространению волны, а также поверхностные волны (Рэлея волны). Для большинства металлов скорость продольных волн лежит в пределах от 4000 м/сек до 7000 м/сек, а поперечных-от 2000 м/сек до 3500 м/сек.
При распространении волн большой амплитуды (см. Нелинейная акустика) фаза сжатия распространяется с большей скоростью, чем фаза разрежения, благодаря чему синусоидальная форма волны постепенно искажается и звуковая волна превращается в ударную волну. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, т. е. зависимость скорости распространения от частоты. Дисперсия 3. приводит к изменению формы сложных акустич. сигналов, включающих ряд гармонич. составляющих, в частности - к искажению звуковых импульсов. При распространении звуковых волн имеют место обычные для всех типов волн явления интерференции и дифракции. В случае, когда размер препятствий и неоднородностей в среде велик по сравнению с длиной волны, распространение звука подчиняется обычным законам отражения и преломления волн и может рассматриваться с позиций геометрической акустики.
При распространении звуковой волны в заданном направлении происходит постепенное её затухание, т. е. уменьшение интенсивности и амплитуды. Знание законов затухания практически важно для определения предельной дальности распространения звукового сигнала. Затухание обусловливается рядом факторов, к-рые проявляются в той или иной степени в зависимости от характеристик самого звука (и в первую очередь, его частоты) и от свойств среды. Все эти факторы можно подразделить на две большие группы. В первую входят факторы, связанные с законами волнового распространения в среде. Так, при распространении в неограниченной среде 3. от источника конечных размеров интенсивность его убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Неоднородность свойств среды вызывает рассеяние звуковой волны по различным направлениям, приводящее к ослаблению её в первоначальном направлении, напр. рассеяние 3. на пузырьках в воде, на взволнованной поверхности моря, в турбулентной атмосфере (см. Турбулентность), рассеяние высокочастотного ультразвука в поликристаллич. металлах, на дислокациях в кристаллах. На распространение 3. в атмосфере и в море влияет распределение темп-ры и давления, силы и скорости ветра. Эти факторы вызывают искривление звуковых лучей, т. е. рефракцию 3., к-рая объясняет, в частности, тот факт, что по ветру 3. слышен дальше, чем против ветра. Распределение скорости 3. с глубиной в океане объясняет наличие т. н. подводного звукового канала, в к-ром наблюдается сверхдальнее распространение 3., напр. 3. взрыва распространяется в таком канале на расстояние более 5000 км.
Вторая группа факторов, определяющих затухание 3., связана с физич. процессами в веществе - необратимым переходом звуковой энергии в др. формы (гл. обр. в тепло), т. е. с поглощением звука, обусловленным вязкостью и теплопроводностью среды ("классическое поглощение"), а также переходом звуковой энергии в энергию внутримолекулярных процессов (молекулярное или релаксационное поглощение). Поглощение 3. заметно возрастает с частотой. Поэтому высокочастотный ультразвук и гиперзвук распространяются, как правило, лишь на очень малые расстояния, часто всего на несколько см. В атмосфере, в водной среде и в земной коре дальше всего распространяются инфразвуковые волны, отличающиеся малым поглощением и слабо рассеиваемые. На высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частотах в твёрдом теле возникает дополнит. поглощение, обусловленное взаимодействием волны с тепловыми колебаниями кристаллической решётки, с электронами и со световыми волнами. Это взаимодействие при определённых условиях может вызвать и "отрицательное поглощение", т. е. усиление звуковой волны.
Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, к-рым занимается акустики, чрезвычайно велико. С давних пор 3. служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные муз. инструменты. Звуковые волны являются практически единств. видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации (см. Гидроакустики). Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практич. применение ультразвука создало целую отрасль совр. техники - ультразвуковую технику. Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целен (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механич. обработка, сварка и т. п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твердого тела.
Лит.: Стретт Дж. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 1 - 2, М.. 1955); Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твёрдых телах, 3 изд., М., I960; Розенберг Л. Д., Рассказ о неслышимом звуке. М.. 1961. И.П. Голямина.
ЗВУК МУЗЫКАЛЬНЫЙ, может иметь высоту осн. тона от до субконтроктавы до до - ре пятой октавы (от 16 до 4000- 4500 гц). Громкость его не может превышать порога болевого ощущения. По длительности и по тембру 3. м. очень разнообразны. 3. м. организуются в муз. систему. Так, в каждой октаве обычно используются лишь 12 звуков, отстоящих па полутон друг от друга (см. Строй). Динамич. оттенки подчинены шкале громкостей (пианиссимо, пиано, меццопиано, меццофорте, форте, фортиссимо н т. п.), не имеющей абсолютных значений (см. Динамики в музыке). В наиболее употребит. шкале длительностей соседние звуки находятся в отношении 1:2 (восьмые так относятся к четвертям, как четверти к половинам, и т. п., см. Ритмическое деление). Тембр звука, определяющийся гя. обр. присутствием в нём обертонов, зависит от его источника (голос, тот или иной Инструмент и т. п.). В музыке применяются многообразные тембры и их сочетания (см. Инструментовки).
Лит.: Музыкальная акустика. 2 изд., М., 1954; Мутли Л. Ф.. Звук н слух, в сб.: Вопросы музыкознания, т. 3, М., 1960; Stumрf К.. Tonpsvchologie, Bel 1 - 2, Lpz., 1883-90; Handsсhin J , Der Toncbarakter. Z., [1948]. Ю. Н. Рогс.
ЗВУКА АНАЛИЗ, разложение сложного звукового процесса на ряд простых колебаний. Применяются 2 вида 3. а.: частотный и временной.
При частотном 3. а. звуковой сигнал представляется суммой гармонич. составляющих (см. Гармонические колебания), характеризующихся частотой, фазой и амплитудой. Частотный 3. а. позволяет получить распределение амплитуд составляющих по частотам (рис.)-т. п. частотно-амплитудные спектры н реже- распределение фаз составляющих по частотам (фазо-частотные спектры). Зная спектр шума, напр. автомобиля, т. е. зная частоты и амплитуды его гармоник, можно рассчитать конструкцию глушителя. Знание спектров речевых и муз. сигналов позволяет правильно рассчитать частотную характеристику передающих трактов, чтобы обеспечить необходимое качество воспроизведения. Для расчёта усталостной прочности конструкции ракеты и предотвращения её разрушения под действием шумов двигателей необходимо знать спектр звука двигателя. При временном 3. а. сигнал представляется суммой коротких импульсов, характеризующихся временем появления и амплитудой. Методы временного 3. а. лежат в основе принципа действия гидролокаторов и эхолотов. Определение времени прихода 'импульсов позволяет судить об удалении цели или о глубине водоёма.
[922-7.jpg]
Форма колебаний и частотно-амплитудные спектры звуков рояля (частота 128 гц} и кларнета (275 гц).
По амплитуде отражённого сигнала можно судить о характере цели или дна. На практике часто возникает необходимость в характеристике, дающей общее представление об изменении сигнала во времени без его разложения на гармонические или импульсные составляющие. В качестве такой временной характеристики часто пользуются т. н. корреляционной функцией (см. Корреляция), к-рая определяется как среднее по времени результата перемножения анализируемого сигнала на его запаздывание (автокорреляция) Либо на запаздывание второго анализируемого сигнала (взаимная корреляция). Методами корреляционного анализа решаются такие задачи, как предсказание характера изменения процесса во времени, выделение слабых акустич. сигналов на фоне помех, измерение искажений вещательных сигналов при передаче через электроакустич. системы и др. По корреляционным функциям Могут быть найдены многие физич. характеристики акустич. процессов, систем н звуковых полей, представляющие практич. интерес.
Лит.: Блинова Л. П., Колесников А. Е.. Ланганс Л. Б., Акустические Измерения, М., 1971; Xаркевич А. А., Спектры и анализ, 4 изд., М., 1962. Н. Н. Нисаревский.
ЗВУКИ РЕЧИ, звуки, образуемые в целях языкового общения посредством произносительного аппарата человека (лёгкие, гортань с голосовыми связками, глотка, полость рта с языком, губы, нёбная занавеска, полость носа). При рассмотрении 3. р. различают три аспекта: артикуляторный, акустический и лингвистический (социальный); иногда выделяют ещё ц 4-й аспект - перцептивный (восприятие). Существует много классификаций 3. р., основанных преим. па артикуляторных признаках.
В 3. р. представлены как тоны, так и шумы. Первые возникают в результате периодич. колебаний источника звука (в речи - голосовых связок). Вторые образуются вследствие пепериодич. колебаний в выходящей из лёгких струе воздуха, встречающей в надгортанных полостях преграду в виде смычки или щели. К тонам относятся прежде всего гласные, к шумам - глухие согласные; звонкие согласные представляют собой сочетание тона и шума. Гласные обычно различаются по ряду и подъёму, согласные - по участию голоса, по характеру шумообразующей преграды и по действующему органу или месту образования.
В акустич. отношении 3. р., подобно др. звукам в природе, представляют собой колебания упругой среды, обладающие определённым спектром, интенсивностью и длительностью. Частотный диапазон 3. р., учитывая не только осн. тон, но и входящие в спектр 3. р. высокочастотные составляющие, равен от 70 до 10000-12000 гц, что полностью укладывается в возможности слухового восприятия человека (16-20 000 гц). To же относится к интенсивности: нормальный уровень речи не превышает 80-90 дб, тогда как уровень болевого ощущения звука равен 120-130 дб.
В совр. фонетике (фонологии) общепризнана ведущая роль лингвистич. аспекта, т.к. только с этой точки зрения можно говорить об отдельном 3. р. Последний не дан в речи непосредственно, он определим только через фонему - как представитель или как реализация её.
Лит.: Матусевич М. И., Введение в общую фонетику, М., 1959; Зиндер Л. Р.. Общая фонетика, Л., 1960; Сапожков М. Л., Речевой сигнал в кибернетике и связи, М., 1963; Фант Г., Акустическая теория речеобразования, пер. с англ., М.. 1964; Буланин Л. Л., Фонетика современного русского языка, М., 1970. Л. Р. Зиндер
ЗВУКОВАЯ КОЛОНКА, групповой акустический излучатель в виде линейной (обычно вертикальной) цепочки из однотипных, синфазно включённых и установленных в общем кожухе громкоговорителей.
[922-8.jpg]
Звуковая колонка типа 10 КЗ-1 со снятым кожухом (слева) и на треноге (справа).
Громкоговорители (обычно электродинамические) укрепляются на пластине с отверстиями (рис.) и подключаются через общий согласующий трансформатор и подводящие провода к усилителю мощности электрич. колебаний звуковых частот или трансляционной сети. Пластина и кожух служат акустич. экраном; для устранения вредных вибраций стенки кожуха, как правило, демпфируют. 3. к. выпускаются разной мощности - от 2 до 100 вm, число громкоговорителей - от 2 до 8. Т. к. размеры 3. к. по высоте много больше поперечных размеров, диаграмма направленности излучения в вертикальной плоскости значительно острее, чем в горизонтальной у одиночного громкоговорителя. Такая характеристика направленности удобна при озвучении больших площадей и закрытых помещений (стадионы, конференц-залы). В последних она помогает снизить помехи из-за реверберации. В тех случаях, когда направленность излучения 3. к. в вертикальной плоскости недостаточна, применяют составные 3. к. Они составляются из синфазно включённых двух, трёх 3. к., расположенных друг над другом.
Лит.: фурдуев В. В., Акустические основы вещания, М., 1960.
Н. Т. Молодая, Л. 3. Папернов.
ЗВУКОВАЯ РАЗВЕДКА, часть артиллерийской разведки. Ведётся в наземной артиллерии звукометрии. подразделениями, оснащёнными спец. звукометрич. приборами, позволяющими определять координаты ненаблюдаемых стреляющих батарей противника (орудий, миномётов, пусковых установок реактивной артиллерии) по звуку их выстрелов, а при корректировании огня своей артиллерии определять места падения снарядов или мин по звуковым волнам, возникающим при разрывах снарядов. Приборы 3. р. рассчитаны преим. на приём звуков выстрелов (разрывов); посторонние звуки, возникающие на поле боя, на работу приборов практически не влияют, если их источники находятся на расстоянии неск. сот м от звуковых постов.
ЗВУКОВАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, передача и приём сообщений на расстоянии при помощи голоса или акустич. приборов (рупор, сирена, свисток и др.). См. Сигнализация военная.
ЗВУКОВИДЕНИЕ, получение с помощью звука видимого изображения объекта, находящегося в оптически непрозрачной среде. 3. осн. на проникающей способности звука и особенно ультразвука и их визуализации (см. Звукового поля визуализация). В 3. обычно используются упругие колебания в диапазоне частот от 10 кгц до 100 Мгц и выше. Ультразвуковые волны хорошо проходят через металлы, пластмассы, большинство строит. материалов, живые ткани и жидкости. По отражению и преломлению ультразвуковых лучей от границ раздела твёрдое тело - газ (вследствие неодинаковых скоростей распространения ультразвуковых волн в различных средах) можно обнаруживать твёрдые тела и газовые пузыри в жидкостях и живых тканях, а также трещины, раковины и пустоты в твёрдых телах, что используется для изучения и контроля структуры и геометрии внутр. неоднородностей оптически непрозрачных тел. 3. выгодно отличается, напр., от рентгеноскопии тем, что ультразвук легко фокусируется акустич. линзами и зерк |
