4-4超声波.ppt

第四章第四章 声现象声现象第四节第四节 声现象在科技中的应用声现象在科技中的应用 蝙蝠在夜间飞行，还蝙蝠在夜间飞行，还能捕捉飞蛾和蚊子能捕捉飞蛾和蚊子,而而且无论怎且无论怎 样，从没见样，从没见过它跟什么东西相撞，过它跟什么东西相撞，即使一根极细的电线，即使一根极细的电线，它也能灵巧地避开。它也能灵巧地避开。蝙蝠为什么能在夜间正常飞行呢？蝙蝠为什么能在夜间正常飞行呢？蝙蝠一边飞行，一蝙蝠一边飞行，一边从嘴里发出一种边从嘴里发出一种声音，这种声音遇声音，这种声音遇到物体反射回来，到物体反射回来，传到蝙蝠的耳朵里。传到蝙蝠的耳朵里。蝙蝠能够判断出是蝙蝠能够判断出是飞蛾还是障碍物，飞蛾还是障碍物，采取相应的捕食或采取相应的捕食或规避动作。规避动作。一 超声波 1 定义（1）正常人的耳朵的听觉频率范围）正常人的耳朵的听觉频率范围是是2020 000 Hz。但每个人能听到的声但每个人能听到的声音频率范围可能不相同。音频率范围可能不相同。（2）蝙蝠发出的声波高于）蝙蝠发出的声波高于20 000 Hz，这种声波称为超声波，人耳是听不到这种声波称为超声波，人耳是听不到的。的。小 资 料 虽然人类听不到超声波，但是某些动物却可虽然人类听不到超声波，但是某些动物却可以感受到。如蚊子、猫、狗和家畜等。以感受到。如蚊子、猫、狗和家畜等。有人用一种叫做犬笛的口哨来呼唤爱犬。有人用一种叫做犬笛的口哨来呼唤爱犬犬笛吹出的是超声波，周围的人茫然不知，犬笛吹出的是超声波，周围的人茫然不知，而小狗已经按照犬笛中发出的口令行动了。而小狗已经按照犬笛中发出的口令行动了。有趣的探究 科学家做了一个实验：用蜡把蝙蝠的科学家做了一个实验：用蜡把蝙蝠的眼睛封起来，让他继续飞行，结果它眼睛封起来，让他继续飞行，结果它不仅飞行正常，而且还能捕捉飞虫。不仅飞行正常，而且还能捕捉飞虫。再把蝙蝠的耳朵堵上，让它飞行，结再把蝙蝠的耳朵堵上，让它飞行，结果失去听觉的蝙蝠到处乱撞，甚至撞果失去听觉的蝙蝠到处乱撞，甚至撞到地上，原来蝙蝠是用耳朵来到地上，原来蝙蝠是用耳朵来“看看”外界的一切的。外界的一切的。你还有别的探究方法吗？你还有别的探究方法吗？小资料 1912年，年，“泰坦尼克泰坦尼克”号首次出航即触号首次出航即触礁沉没。这件事震惊世界，随即有人提礁沉没。这件事震惊世界，随即有人提出用声学的方法遥测航道上的冰山，由出用声学的方法遥测航道上的冰山，由此造出了声呐（回声探测仪）。紧接着此造出了声呐（回声探测仪）。紧接着在第一次世界大战中，出于探测敌方潜在第一次世界大战中，出于探测敌方潜水艇的需要，人们对声呐的研究得到了水艇的需要，人们对声呐的研究得到了进一步的发展。进一步的发展。（1.1.）特点：方向性强，沿直线传播。方向性强，沿直线传播。应用：应用：超声波容易被聚成一束定向发射，遇到超声波容易被聚成一束定向发射，遇到物体又会反射回来，并且在水中能够传播得很远。物体又会反射回来，并且在水中能够传播得很远。制造出声纳。制造出声纳。利用声呐可以探测海洋的深度、鱼群、礁石和敌方利用声呐可以探测海洋的深度、鱼群、礁石和敌方的潜挺等。的潜挺等。2 超声波的特点与应用（2 2）.特点：易反射。超声波在人体内不特点：易反射。超声波在人体内不同组织的交界面上会反射。同组织的交界面上会反射。应用：应用：制造出制造出“B B超超”。医生应用。医生应用“B B超超”可以观察人体内部的器官，帮助做出诊可以观察人体内部的器官，帮助做出诊断。断。（3）.特点：特点：穿透能力强。穿透能力强。应用：应用：工业上使用超声探伤仪，能够探工业上使用超声探伤仪，能够探查出金属零件内部的裂纹等隐患。查出金属零件内部的裂纹等隐患。（4 4）.特点：特点：可以传递能量。可以传递能量。超声波在液体内部传播时，能使液体产生剧烈超声波在液体内部传播时，能使液体产生剧烈震荡，用于清洗、加工和消毒。震荡，用于清洗、加工和消毒。使用超声波能把细小物品表面的污物除掉，用使用超声波能把细小物品表面的污物除掉，用它清洗镜片更显出优越性。现在，很多空气加它清洗镜片更显出优越性。现在，很多空气加湿器也采用超声波对水进行雾化，加湿空气。湿器也采用超声波对水进行雾化，加湿空气。不用洗衣不用洗衣粉的洗衣粉的洗衣机机 一般洗衣一般洗衣机洗衣服要用大量机洗衣服要用大量的洗衣粉。有一种的洗衣粉。有一种洗衣机可以不用洗洗衣机可以不用洗衣粉衣粉,照样能把衣服照样能把衣服洗干净。首先在洗洗干净。首先在洗衣机中输入声波衣机中输入声波,利利用超声波在洗衣机用超声波在洗衣机水缸内产生大量气水缸内产生大量气泡泡,借助气泡破灭产借助气泡破灭产生一种不大不小的生一种不大不小的作用力作用力,代替洗衣粉代替洗衣粉,把衣服表面肮脏的把衣服表面肮脏的微粒清除掉。微粒清除掉。3 .其他方面的应用。医学上用超声波击碎人其他方面的应用。医学上用超声波击碎人体内部的结石，使之可以顺利地排出体外。体内部的结石，使之可以顺利地排出体外。另外超声测速仪可以测出物体运动的速度。另外超声测速仪可以测出物体运动的速度。超声雾化加湿器超声雾化加湿器在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。室内空气的湿度。这就是超声波加湿器的原理。金属零件、金属零件、玻璃和陶瓷制玻璃和陶瓷制品的除垢是件品的除垢是件麻烦事如果麻烦事如果在放有这些物在放有这些物品的清洗液中品的清洗液中通入超声波，通入超声波，清洗液的剧烈清洗液的剧烈振动冲击物品振动冲击物品上的污垢，能上的污垢，能够很快清洗干够很快清洗干净。净。超声波清洗器超声波清洗器对于咽喉炎、气管炎对于咽喉炎、气管炎等疾病，药力很难达等疾病，药力很难达到患病的部位。利用到患病的部位。利用加湿器的原理，把药加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，液雾化，让病人吸入，能够增进疗效。能够增进疗效。超声波雾化器超声波雾化器核爆炸核爆炸导弹发射导弹发射次声波次声波火山火山地震地震风暴与海啸次声波次声波二二 次声波次声波 1.1.定义：频率低于定义：频率低于20 Hz20 Hz的声波称为次的声波称为次声波。声波。2.2.来源：台风、地震、核爆炸和导弹来源：台风、地震、核爆炸和导弹发射等都能产生。发射等都能产生。3 次声波的特点（1）频率很低，波长很长，传播距离很远（2）速度快于风暴速度（3）在传播过程中，能量损失慢，有预警作用。（4）具有很强的穿透力4.4.应用及危害：预报破坏性很大的台风、应用及危害：预报破坏性很大的台风、海啸；可测出几千千米以外的核爆炸和海啸；可测出几千千米以外的核爆炸和导弹发射。导弹发射。3)3)危害危害:不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。次声穿透人体时，不仅舰、潜艇和飞机都不在话下。次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤。还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤。次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡。次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡。次声次声“杀人杀人”之谜之谜18901890年，一艘名叫年，一艘名叫“马尔波罗号马尔波罗号”帆船在从新西兰帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了驶往英国的途中，突然神秘地失踪了2020年后，人年后，人们在火地岛海岸边发现了它奇怪的是：船上的开们在火地岛海岸边发现了它奇怪的是：船上的开都原封未动完好如初船长航海日记的字迹仍然都原封未动完好如初船长航海日记的字迹仍然依稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都依稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都“各在各在其位其位”，保持着当年在岗时的，保持着当年在岗时的“姿势姿势”；19481948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时，一场风暴过后，全船海员莫明其妙地死光；场风暴过后，全船海员莫明其妙地死光；在匈牙利鲍拉得利山洞入口廊里，在匈牙利鲍拉得利山洞入口廊里，3 3名旅游者齐刷名旅游者齐刷刷地突然倒地，停止了呼吸刷地突然倒地，停止了呼吸.次声波的危害次声波的危害 原原来来，人人体体内内脏脏固固有有的的振振动动频频率率和和次次声声频频率率相相近近似似（0.010.012020赫赫），倘倘若若外外来来的的次次声声频频率率与与身身体体内内脏脏的的振振动动频频率率相相似似或或相相同同，就就会会引引起起人人体体内内脏脏的的“共共振振”，从从而而使使人人产产生生头头晕晕、烦烦躁躁、耳耳鸣鸣、恶恶心心等等等一系列症状。等一系列症状。特特别别是是当当人人的的腹腹腔腔、胸胸腔腔等等固固有有的的振振动动频频率率与与外外来来次次声声频频率率一一致致时时，更更易易引引起起人人体体内内脏脏的的共共振振，使人体内脏受损而丧命。使人体内脏受损而丧命。超声波的频率远大于人内脏的固有频率，不会超声波的频率远大于人内脏的固有频率，不会“共振共振”。超声波对人体是否也有这样的危害呢？超声波对人体是否也有这样的危害呢？为什么次声波能致人于死呢？为什么次声波能致人于死呢？次声波的次声波的应应用：用：1 1、科学家通过研究和监测，将它作为、科学家通过研究和监测，将它作为预预报报地震、台风的依据和地震、台风的依据和监测监测核爆炸的手段。核爆炸的手段。2 2、次声波、次声波武器武器 经过进化，许多动物有完善的发射和接经过进化，许多动物有完善的发射和接收超声波的器官，如蝙蝠、海豚。研究收超声波的器官，如蝙蝠、海豚。研究动物身上的器官构造和功能，用来改进动物身上的器官构造和功能，用来改进现有的设备和研制新的设备，这是仿生现有的设备和研制新的设备，这是仿生学的研究领域。学的研究领域。三语音识别技术课后调查：语音识别的发展史 语音识别技术 语音识别的优点 语音识别的困难 语音识别的应用1 语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术，也就是让机器听懂人类的语音。2 一个完整的语音识别系统可大致分为三部分：（1）语音特征提取：目的是从语音波形中提取随时间变化的语音特征序列。（2）声学模型与模式匹配（识别算法）：声学模型是识别系统的底层模型，并且是语音识别系统中最关键的一部分。3）语义理解：计算机对识别结果进行语法、语义分析。明白语言的意义以便做出相应的反应。通常是通过语言模型来实现。3 语音识别技术的应用 一是用于人机交流。一方面应用便是语音输入和合成语音输出。现在,已经出现能将口述的文稿输入计算机并按指定格式编排的语音软件,它比通过键盘输入在速度上要提高24倍。装有语音软件的电脑还能通过语音合成把计算机里的文件用各种语言“读”出来,这将大大推进远程通信和网络电话的发展。语音识别技术的应用包括语音拨号、语音导航、室内设备控制、语音文档索检、简单的听写数据录入等。语音识别技术与其他自然语言处理技术如机器翻译及语音合成技术相结合，可以构建出更加复杂的应用，例如语音到语音的翻译。语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。顺口溜物因振动而发声，振动停止停发声。固比液气传声快，真空不能传播声。规则振动叫乐音，无规振动生噪声。分贝强弱要注意，乐音也能变噪声。防噪产生阻传声，严防噪声入耳中。声音高低叫音调，频率高低调不同。长松粗低短紧高(音调)，发声物体要分清。声音大小叫响度，响度大小看振幅。距离太远响度小，减少分散增大声(响度)。同一音调乐器多，想要区分靠音色，只闻其声知其人，音色不同传信息。超声次声听不到，回声测距定位妙。B超查病信息传，超声碎石声传能。顺口溜顺口溜物体振动发声音，振动停止发声停物体振动发声音，振动停止发声停 传播声音靠介质，传到真空声消失传播声音靠介质，传到真空声消失 固体液体传声快，固体液体传声快，区分回声区分回声17米米 记记住音速住音速340，还有单位还有单位m/s乐音特征有三个，音调响度与音色乐音特征有三个，音调响度与音色 频率高的音调高，振幅大的响度大频率高的音调高，振幅大的响度大 距离远的响度小，材料结构定音色距离远的响度小，材料结构定音色 声纳声纳B超高科技，超声清洗碎结石超高科技，超声清洗碎结石 减弱噪声三途径，声源、中途、人耳处减弱噪声三途径，声源、中途、人耳处 课堂小结超声波1.频率高于频率高于20 000 Hz的声波称为超声波。的声波称为超声波。2.超声波的特点及应用。超声波的特点及应用。3.简单介绍了次声波。简单介绍了次声波。在铸铁管的一端敲一下，在另一端听到两次响声，第一次是由铸铁传来的，第二次是由空气传来的。管长931米，两次响声相隔2.5s，如果当时空气中的声速为340m/s，求铸铁中的声速。作 业 完成课本第完成课本第60页的实践活动，要求写页的实践活动，要求写出一份书面报告。出一份书面报告。