一种声波频率衰减测量仪及方法技术

本发明专利技术提供了声波频率衰减测量仪及方法，包括以下步骤：信号发射端产生低频电子信号做为源低频信号，一路传递给处理器的三角函数和差化积电路，另一路经放大后转换为声波，经声道传递给信号接收端。三角函数和差化积电路接收源低频信号和信号接收端获取的声波信号，两路声波电信号完成求和运算，输出声波频率随传播距离的衰减值。

【技术实现步骤摘要】
一种声波频率衰减测量仪及方法
本专利技术涉及声波频率衰减测量领域，具体为一种声波频率衰减测量仪及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。声波的研究以及应用经历数百年的历史。1842年，多普勒通过行进的火车，其笛声声调发生变化的现象，得到声波频率随声源与观测者之间距离发生变化时，声波频率发生变化的多普勒效应。声呐用于测量水域暗藏的潜艇。利用声波的发射、传播、反射、接收等过程，实现对目标的测量。声波的应用与研究逐步深入。但是声波频率是否随传播距离有微弱的衰减？陈寿元效应认为：声波频率随传播距离，会有微弱的衰减。但是大学物理、语音处理等课本，认为声波频率仅与波源有关，与传播媒质无关。另一种科研声音：光波红移--频率随传播距离增加而降低的天文观测结果。声波存在波的弥散现象。光纤通信中正、负啁啾现象，表明光波在光媒质中传播，频率会发生变化。超新星暴发的光波出现大红移量现象。声波随传播距离而衰减的现象如果存在，为什么科学家迄今没有发现？工程上、实验上为什么没有测量到这种变化？可能的解释：这种变化(声波频率衰减)非常微弱，目前测量技术精度、处理方法不能满足这种精度的要求，因此测量不到，或者理论分析没有认识到这种变化。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种声波频率衰减测量仪及测量方法，利用处理器具有的三角函数和差化积电路，输入两路正弦波，输出乘积模式的电信号，完成调幅模式，使得振幅被调制，检出包络波，去掉声波，经倍频后测量声波随距离的衰减值。本专利技术的第一个方面提供一种声波频率衰减测量方法，包括以下步骤：利用信号发射端产生低频电子信号做为源低频信号，一路传递给处理器的三角函数和差化积电路，另一路经放大后转换为声波，经声道传递给信号接收端的远程声波传感器。利用处理器的三角函数和差化积电路，接收信号发射端发来的源低频信号和信号接收端获取的声波信号，两路声波电信号完成求和运算，输出声波频率随传播距离的衰减值。三角函数和差化积电路功能：输入两路正弦波，输出乘积模式的电信号，完成调幅模式，振幅被调制，出现包络波。波的频率是两个输入频率的均值，振幅变化的包络波变化频率是两个输入波差值的一半，波形式与调幅广播的已调制波雷同。本专利技术的第二个方面提供基于上述声波频率衰减测量方法构建的测量仪。声波频率衰减测量仪，包括信号发射端、声道、信号接收端以及处理器，信号发射端产生低频电子信号，经放大后转换成声波并通过声道到达信号接收端，信号接收端接收并转化得到的声波电子信号与信号发射端产生的低频电子信号输入处理器，处理器使低频电子信号与声波电子信号叠加计算，观测声波频率随传播距离的衰减值。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：利用调幅广播机理实现声波频率衰减的精密测量，测量精度高、测量成本低、易操作，且稳定性高。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术一个或多个实施例提供的声波频率衰减测量仪结构示意图；图2是本专利技术一个或多个实施例提供的声波频率衰减测量仪原理图；图3(a)-(c)是本专利技术一个或多个实施例提供的调幅广播信号调制原理图；图4(a)-(c)是本专利技术一个或多个实施例提供的利用振幅调制测量声波频率衰减的原理图；图5(a)-(c)是本专利技术一个或多个实施例提供的振幅调制原理图；图6(a)是本专利技术一个或多个实施例中Ma<1时的已调波波形图；图6(b)是本专利技术一个或多个实施例中Ma＝1时的已调波波形图；图6(c)是本专利技术一个或多个实施例中Ma>1时的已调波波形图；图7(a)-(c)是本专利技术一个或多个实施例提供的振幅调制的频率(频谱)图；图8是本专利技术一个或多个实施例中频率衰减测量的过程波形图。具体实施方式以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。正如
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中所描述的，陈寿元效应认为：声波频率随传播距离，会有微弱的衰减。可能的解释：这种变化(声波频率衰减)非常微弱，目前测量技术精度、处理方法不能满足这种精度的要求，因此测量不到。或者理论分析没有认识到这种变化。陈寿元效应指：声波在传播过程中，由于声波能量的媒质损耗及扩散、色散造成了能量强度降低。声波能量的两个因子振幅和频率，在信号强时以振幅衰减为主，频率衰减为辅；在信号弱时，振幅、频率都快速衰减，频率的变化带动了波长的变化，所以声波在传播过程中，波长的变化是波能损耗引起的。以下实施例的目的是提供声波频率衰减测量方法及测量仪器，其结构简单且能够显著提高声波频率衰减的测量精度。实施例一：如图8所示，采用低频信号发生器产生低频电子信号，一路传递给处理器的三角函数和差化积电路。另一路经放大后转换为声波，经声道传递给远程声波传感器。三角函数和差化积电路接收低频信号发生器传输来的源低频信号和远程声波传感器获取的声波信号，两路声波电信号完成求和运算，输出声波频率随传播距离的衰减值。三角函数和差化积电路功能：输入两路正弦波，输出乘积模式的电信号，完成调幅模式，振幅被调制，出现包络波。波的频率是两个输入频率的均值，振幅变化的包络波变化频率是两个输入波差值的一半，波形式与调幅广播的已调制波雷同。以下为一种实施方式：如图3-8所示，设载波uc(t)的表达式和调制信号uΩ(t)的表达式分别为：uc(t)＝Ucmcosωct(1)低频电子信号uc(t)的波形图，如图5(a)所示。设声波电子信号uΩ(t)的表达式为：uΩ(t)＝UΩmcosΩt(2)声波电子信号uΩ(t)的波形图，如图5(b)所示。根据调幅的定义，当载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化时，即为调幅信号，则已调波的波形如图5(c)所示，图5(a)、图5(b)则分别为调制信号和载波的波形，调制信号的波形对应低频电子信号和载波的波形对应声波电子信号的波形。由图可见，已调幅波振幅变化的包络形状与调制信号的变化规律相同，而其包络内的高频振荡频率仍与载波频率相同，表明已调幅波实际上是一个高频信号。可见，调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成线性关系，即使Ucm变为Ucm+KaUΩmcosΩt，据此，可以写出已调幅波表达式为：Ma称为调幅系数，Umax表示调幅波包络的最大值，Umin表示调幅波包络的最小值。Ma表明载波振幅受调制控制的程度，一般要求0≤Ma≤1，以便调幅波的包络能正确地表现出调制信号的变化。Ma>1的情况称为过调制,如图6(a)、图6(b)以及图6(c)所示，图6(a)是Ma本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声波频率衰减测量方法，其特征在于：包括以下步骤；/n信号发射端产生低频电子信号做为源低频信号，一路传递给处理器，另一路经放大后转换为声波，经声道传递给信号接收端。/n处理器接收源低频信号和信号接收端获取的声波信号，两路声波电信号完成求和运算，输出声波频率随传播距离的衰减值。/n

【技术特征摘要】
1.一种声波频率衰减测量方法，其特征在于：包括以下步骤；
信号发射端产生低频电子信号做为源低频信号，一路传递给处理器，另一路经放大后转换为声波，经声道传递给信号接收端。
处理器接收源低频信号和信号接收端获取的声波信号，两路声波电信号完成求和运算，输出声波频率随传播距离的衰减值。


2.如权利要求1所述的一种声波频率衰减测量方法，其特征在于：所述处理器输出乘积模式的电信号，完成调幅模式后出现包络波，包络波的周期和频率为声波衰减值的二分之一。


3.基于权利要求1所述方法的声波频率衰减测量仪，其特征在于：包括信号发射端、声道、信号接收端以及处理器，信号发射端产生低频电子信号，经放大后转换成声波并通过声道到达信号接收端，信号接收端接收并转化得到的声波电子信号与信号发射端产生的低频电子信号输入处理器，处理器使低频电子信号与声波电子信号叠加计算，观测声波频率随传播距离的衰减值。


4.如权利要求3所述的声波频率衰减测量仪，其特征在于：所述信号发射端包括连接在一起的低频电子信号电路、低频信号放大器和高音喇叭。


5.如权利要求4所述的声波频率衰减测量仪，其特征在于：所述信号发射端具有基准低...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈寿元，陈宇，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37