我們能不能用某個機器把波的頻率變為原來的 n 倍,從而感知到波?

時間 2021-05-31 09:16:30

1樓:靈劍

首先製造乙個合適的共振系統,讓一塊鐵片的固有振動頻率接近輸入的波的頻率,它就會開始共振;接下來,將這個鐵片夾在兩個鐵片之間,讓它振動的時候會和兩邊的鐵片碰撞從而發出聲音,就得到乙個類似於電鈴的結構,有次聲波進來時就會叮噹叮噹地響,這就能聽見了。不要小看這個鈴鐺,如果將碰撞的效果看成衝激函式,這個輸入包含了輸入頻率的所有2k倍頻,完全符合你要的條件。

模擬電路中經常通過類似的手段獲得倍頻,比如將某個正弦訊號放大到超過電晶體的動態範圍,它會上下截止形成乙個類似方波的訊號,就會有倍頻產生,再通過合適的濾波器選出來即可;或者通過乘法器將訊號和自己相乘,再過濾到直流分量,可以恰好得到兩倍頻。

半頻實現起來要複雜一些,我們可以首先用共振系統驅動乙個單向的鏈輪(像自行車那樣只能朝乙個方向旋轉),再用鏈輪帶動合適的齒輪組變速,最後用旋轉的齒輪帶動曲軸重新輸出乙個波,通過合適的齒輪組比例就可以控制輸出和輸入的頻率比。這相當於數字分頻器。另乙個思路是用乙個可調速度的馬達經過齒輪組同時生成兩個頻率成正比的波,把頻率高的那個和輸入的波作比較,精細地調整馬達轉速,如果較高的頻率恰好符合輸入頻率,那較低的頻率就和輸入頻率成固定比例,只要這個調整過程可以自動化,就等於實現了整數比分頻。

這相當於電路中的鎖相環,它通過鑑相器比較輸入和自己的輸出,反饋到頻率發生器上來實現頻率同步。

2樓:萌叔哦賣糕

我想到了都卜勒現象。所以你需要的是一輛汽車或者一輛高鐵,把聲源綁在這個高速運動的物體的頭部,向著你高速運動,那麼在都卜勒效應的影響下,波被壓縮,頻率公升高,你就可以聽到了。或者你也找一輛汽車或者高鐵,你們相對運動,那麼相對速度更高,效果更好。

都卜勒現象在日常生活裡:一輛鳴笛的警車或者火車從你身邊駛過的時候你會明顯聽到鳴笛的音調有突然降低的現象。這是因為它向你運動時波被壓縮,頻率公升高;遠離你的時候波被拉伸,頻率降低。

這並不是因為你在觀察所以才這樣;其實在它的前方波都是被壓縮的,在它後方波都是被拉伸的。

馬上可以自己試一試:你張開嘴發乙個「啊」的長音,同時用你自己的手掌對著嘴高速靠近(但小心不要打到自己的臉),在這個過程中你可以聽到乙個比自己的「啊」稍微高一點點的「#啊」(公升了小半個音)和你自己的「啊」合在一起,產生了奇特的音色。

3樓:jxzhong

題主問的是聲波,恰好這個我略懂。不管是從低頻到高頻,還是從高頻到低頻,都不能用線性系統實現,而要通過非線性系統實現。不過實際上你聽到的還是音訊聲,不是超聲和次聲,超聲和次聲是聽不到的。

非線性系統主要有 2 種利用方法,利用任何一種方法,你可以在聲源只放超聲或次聲的情況下聽到音訊聲:(1)聲波從聲源到耳朵的非線性效應,條件通常是使波的幅度(強度)足夠大;(2)人耳將接收到的聲振動轉換為神經訊號的非線性,通常是耳蝸(外毛細胞、內毛細胞)的非線性。

按題主的例子,考察乙個 10 Hz 的單頻聲,非線性聲學裡有個最簡單的簡單波理論,它的 Fubini-Bessel解的形式就是無窮多個諧波疊加,諧波包括 20 Hz、30 Hz、40 Hz……因此增強 10 Hz 的強度,理論上能聽到它的倍數。

考察 60 kHz 的超聲,這個時候再引入 1 個 61 kHz 的超聲,人耳就能聽到很明顯的 1 kHz 聲音。這個技術叫「聲學參量陣」,已經被廣泛應用在指向性聲源的製作了。

可用「組合音」技術,可見我最近的乙個答案。

兩個同諧波系列成員的純音產生的結合音,是聽覺造成的還是客觀存在的? - jxzhong的回答 - 知乎 https://www.

4樓:Xi Yang

沒有任何機制阻止你:

使用合適的感測器,探測它的訊號;

使用合適的放大器和AD,把它轉換成數碼訊號;

在計算機上把它畫出來。

只要你有合適的器件。

5樓:看風景的蝸牛君

光學裡面有非線性晶體可以實現這個目的,實現倍頻、三倍頻之類的效果。除此之外,還有差頻、和頻之類的功能,實現非常豐富的頻率(波長)變化。

能不能用通俗的話或故事讓我們了解到各種原理呢?

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