回聲
回聲是直達(dá)聲結(jié)束以后所接收由于經(jīng)過長(zhǎng)距離的反射和折射而來的聲波,是大小和(或)時(shí)間都有一定相差,足以和直達(dá)聲區(qū)別開來的非直達(dá)聲。人們利用回聲制造了回聲測(cè)深儀,超聲探傷器等儀器。
概述
【回聲】(echo)直達(dá)聲結(jié)束以后所接收由于經(jīng)過長(zhǎng)距離的反射和折射而來的聲波,是大小和(或)時(shí)間都有一定相差,足以和直達(dá)聲區(qū)別開來的非直達(dá)聲。日常生活中指它同直達(dá)聲傳到人耳的時(shí)間相差1/20秒以上,強(qiáng)度又相差不多的現(xiàn)象,常發(fā)生在山谷或大廳內(nèi)。這種回聲會(huì)妨礙聽音,是影劇院和大廳的設(shè)計(jì)中必須避免的問題。在科技領(lǐng)域中往往泛指聲源發(fā)出聲脈沖后,經(jīng)反射或散射而能被儀器檢測(cè)到的聲波。利用回聲現(xiàn)象,人們制造了回聲測(cè)深儀,水聲走向器,超聲探傷器等儀器。
人耳能辨別出回聲的條件是反射聲具有足夠大的聲強(qiáng),并且與原聲的時(shí)差須大于0.1秒。當(dāng)反射面的尺寸遠(yuǎn)大于入射聲波長(zhǎng)時(shí),聽到的回聲最清楚。
回聲的利用
1912年,英國(guó)大商船泰坦尼克號(hào)在赴美途中發(fā)生了與冰山相撞沉沒的悲劇。這次大的海難事件引起了全世界的關(guān)注,為了尋找沉船,美國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)并制造出第一臺(tái)測(cè)量水下目標(biāo)的回聲探測(cè)儀,用它在船上發(fā)出聲波,然后用儀器接收障礙物反射回來的聲波信號(hào)。測(cè)量發(fā)出信號(hào)和接收信號(hào)之間的時(shí)間,根據(jù)水中的聲速就可以計(jì)算出障礙物的距離和海的深淺。第一臺(tái)回聲探測(cè)儀于1914年成功地發(fā)現(xiàn)了3千米以外的冰山。實(shí)際上這就是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、海洋開發(fā)事業(yè)的聲吶裝置的雛形。 第一次世界大戰(zhàn)時(shí),德國(guó)潛水艇擊沉了協(xié)約國(guó)大量戰(zhàn)艦、船只,幾乎中斷了橫跨大西洋的海上運(yùn)輸線。當(dāng)時(shí)潛水艇潛在水下,看不見,摸不著,一時(shí)橫行無敵。于是利用水聲設(shè)備搜尋潛艇和水雷就成了關(guān)鍵的問題。法國(guó)著名物理學(xué)家郎之萬等人研究并造出了第一部主動(dòng)式聲吶,1918年在地中海首次接收到2~3千米以外的潛艇回波。這種聲吶可以向水中發(fā)射各種形式的聲信號(hào),碰到需要定位的目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生反射回波,接收回來后進(jìn)行信號(hào)分析、處理,除掉干擾,從而顯示出目標(biāo)所在的方位和距離。
第二次世界大戰(zhàn)期間,由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要聲吶裝置更趨完善。戰(zhàn)后,人們開始實(shí)驗(yàn)使用軍艦上的聲響探測(cè)魚群。不但測(cè)到了魚群,而且還能分辨出魚的種類和大小。人們?cè)诖嘶A(chǔ)上研制出各種魚探機(jī),極大地促進(jìn)了漁業(yè)的發(fā)展。
回聲在地質(zhì)勘探中也有廣泛的應(yīng)用。例如在石油勘探時(shí),常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸藥包,放上一列探頭,把炸藥引爆,探頭就可以接收到地下不同層間界面反射回來的聲波,從而探測(cè)出地下油礦。
在建筑方面,設(shè)計(jì)、建造大的廳堂時(shí),必須把回聲現(xiàn)象作為重要因素加以考慮。在封閉的空間里產(chǎn)生聲音后,聲波就在四壁上不斷反射,即使在聲源停止輻射后,聲音還要持續(xù)一段時(shí)間,這種現(xiàn)象叫做混響。混響時(shí)間太長(zhǎng),會(huì)干擾有用的聲音。但是混響太短也不好,給人以單調(diào)、不豐滿的感覺。所以設(shè)計(jì)師們須采取必要的措施,例如,廳堂的內(nèi)部形狀、結(jié)構(gòu)、吸聲、隔聲等,以獲得適量的混響,提高室內(nèi)的音質(zhì)。