线性声源的声源介绍

由于机械设备运行中的不平衡，由于偏差或表面缺陷而使部件相互碰撞，摩擦产生的交变机械力使设备的金属板、轴承、齿轮或其他运动部件振动并辐射噪声，称为机械噪声源。机械噪声源分为以下几类。

1，冲击噪声

由于冲击力，机械会产生强烈的冲击噪声。比如锤子工作时，其机械能分为四部分，第一部分做功，第二部分转化为热能，第三部分通过地基以固体声音的形式传播到周围地面，第四部分转化为使零件弹性变形的振动能量。机器部分的部分弹性变形振动能量以声波的形式辐射到周围空间，形成冲击噪声，也可以分解为射流噪声、压力脉冲噪声和冲击瞬间产生的结构噪声。其中结构噪声影响最大，辐射时间最长。

冲击噪声具有以下特点:当冲击发生在坚硬光滑的物体之间时，作用时间短而作用力大，激发的频带较宽，被激发物体本身的振动模式较多，为宽带冲击噪声；如果冲击发生在柔软和不光滑的物体之间，作用时间相对较长，力较小，激励频带较窄，振动模态较少。

2.激励噪声

通常由旋转机械的周期性力产生。最简单的周期力就是转轴、飞轮等旋转系统的静动态不平衡引起的偏心力。这个力与旋转系统的质量以及静态和动态复合偏心率成正比，也与旋转角速度的平方成正比。当旋转系统的转速达到其临界转速时，系统本身就会产生很大的振动，并将振动力传递给与之相连的其他机械部件，从而产生强烈的噪声。零件存在间隙、结构刚度不足或摩擦严重时，激励噪声会增大。

3.摩擦噪声

当物体相互接触，在一定压力下相对运动时，它们之间就会产生摩擦力，摩擦力反方向作用于运动的物体，从而激发物体振动，产生噪声。比如汽车的刹车声。

摩擦噪声主要是摩擦引起的物体弛豫振动激发的噪声。当振动频率与物体的固有振动频率相同时，摩擦噪声会达到最大。

4.结构噪声

机械噪声是由机械振动系统的强迫振动和固有振动共同引起的，其中固有振动起主要作用，固有振动频率是噪声的主要成分，它取决于系统的结构特性和参数，故称为结构噪声。

任何机械部件都有其固有的振动模式，不同的振动模式对应不同的振动频率。振动的模态和频率与零件或材料的物理性质、零件的结构形状和振动的边界条件有关。材料的弹性模量越大，材料越厚，其固有频率越高；材料面积越大，即杆越长，板面积越大，其固有频率越低。

5.齿轮噪声

啮合的齿轮副或齿轮组由于相互碰撞或摩擦会引起齿轮体的振动，这种情况下辐射的噪声称为齿轮噪声。

6、轴承噪音

轴承中相对运动元件之间的摩擦和振动，或旋转部件的不平衡，相对运动元件之间的碰撞等。，会导致轴承噪音。

二、气动噪声源

由于机械零件与周围和封闭介质(空气)相互作用而辐射噪声的声源称为气动噪声源。

1.喷流噪声:气流以高速(音速和亚音速之间)从喷嘴喷出，产生的噪声称为喷流噪声，又称喷流噪声或喷流噪声。

2.涡流噪声(湍流噪声):气流流经障碍物时，由于空气分子粘性摩擦的影响，具有一定速度的气流与障碍物后方相对静止的气体相互作用，在障碍物下游区域形成带有涡流的气流。这些漩涡中心的压力低于周围介质的压力。每当有旋涡脱落时，湍急的气流就会产生压力跃变，这些跃变的压力会通过周围的介质向外扩散，作用于障碍物。当湍流气流中的压力脉动含有可听频率成分且强度足够大时，可辐射出噪声，这种噪声称为涡流噪声或湍流噪声。

3.旋转气流噪声:旋转空气动力机械(如飞机螺旋桨)在旋转过程中与空气相互作用，不断产生压力脉动，因此辐射出的噪声称为旋转气流噪声。

4.燃烧噪声:各种燃料通过燃烧器与空气混合燃烧，燃烧过程中可产生强烈的噪声，称为燃烧噪声。气体燃料的燃烧噪声具有以下特征:

(1)燃烧轰鸣声:可燃混合气体燃烧产生的噪声称为燃烧轰鸣声。燃烧咆哮的强度与燃烧强度成正比，燃烧强度表示单位体积的放热率。当火焰燃烧速度保持不变，火焰体积增大时，强度减小，燃烧轰鸣声减小。

(2)振荡燃烧噪声:可燃混合物通过燃烧器燃烧时，燃烧气体强烈振动产生的噪声称为振荡燃烧噪声，也称燃烧激发脉动噪声。

(3)工业燃烧系统噪声:燃烧设备和燃烧过程产生的噪声，如可燃气体和空气供给系统中的风机和阀门噪声，燃烧器喷嘴喷出可燃气体和空气的喷射噪声，燃烧炉或燃烧器空间的* * *振动等。这些噪声可与燃烧轰鸣声和脉动噪声结合形成燃烧系统的噪声。

三、电磁噪声源

磁致伸缩和电磁感应的发生是因为机械部件受到电场或磁场力的作用。铁磁性物质或部件振动和辐射噪声的声源称为电磁噪声源。

1，DC电机电磁噪声

不平衡电磁力是电磁振动和电磁噪声辐射的根源。DC电机的电磁噪声与电机的功率有很大的关系，包括电磁噪声、风扇噪声、电刷噪声、轴承噪声等。电磁噪声是大功率低速DC电机的主要噪声。

2.交流电机的电磁噪声

同步交流电机的电磁噪声特性与DC电机相同。异步交流电机的电磁噪声是由定转子间的谐波相互作用引起的，也称为槽噪声，其大小取决于定转子的槽配合。

电机定子和车辆的谐波频率不同，相互作用合成的磁波频率也不同。当两次谐波相互作用产生的电磁力波动次数较低时，其磁势的幅值较大，激发的振动和噪声较强。

3.变压器的电磁噪声

变压器的电磁噪声是由铁芯在电磁场作用下的磁致伸缩振动引起的。其基频是电源频率的两倍。变压器的电磁噪声除了基频外，还有较高次谐波噪声成分。一般体积较大的变压器最高谐波频率较低。较小变压器的最高谐波频率较高。

变压器的电磁噪声主要是铁心振动耦合到变压器外壳上，使外壳产生振动。这种磁噪声是由变压器辐射出来的，特别是产生* * *振动时，辐射噪声强。

四、点声源、线声源、面声源

声源的类型根据其几何特征分为点声源、线声源和面声源。

点声源:当声源的大小相对于声波的波长或传播距离比较小时，声源的指向性不强时，可以近似地把声源看作点声源。

线声源:火车噪声、大量机动车辆在高速公路上行驶产生的噪声或管道辐射的噪声等。，在远场分析中可视为由许多点声源组成的线声源。这些线性声源以近似柱面波的形式辐射噪声。

面声源:具有辐射声能能力的平面声源，在平面上辐射声能的作用处处平等。这个概念经常用在辐射声能作用的平面外的一些点上，分布很广，需要对平面声源的声场进行分析。

声源振动的频率是指:

产生* * *振动的重要条件之一是要有弹性，当物体受到外界频率时，其频率应与后者相同或基本相似。一般来说，宇宙中绝大多数物质都是有弹性的，从行星到原子，几乎都可以以一个或多个固有频率振动。

* * *振动不仅在物理学中使用非常频繁，而且可以说是宇宙中最常见、最频繁的自然现象之一，所以在某种程度上甚至可以说是* * *振动产生了宇宙和世间万物。没有* * *振动，就没有世界。

众所周知，宇宙是在剧烈的大爆炸后形成的。而大爆炸的根本原因之一就是* * *振动。当宇宙还处于混沌奇点时，它就开始振荡了。起初，这种振荡非常微弱。渐渐的，振荡的频率越来越强，并引起* * *震动。终于，在* * *震动和膨胀* * *的作用下，一声惊天动地的巨响，宇宙在瞬间迅速膨胀扩张。然后产生了太阳、月亮、星星，于是地球上就有了太阳、月亮、河流、江河，植物繁盛，动物飞来飞去。

* * *振动不仅创造了宏观宇宙，微观物质世界的产生也与* * *振动密切相关。从电磁频谱来看，微观世界的核、电子、光子等物质的能量都是以涨落的形式传递的。宇宙诞生初期的化学元素也可以说是* * *振动合成产生的。有些粒子小得不可思议，却能在* * *振动的作用下，在100万亿分之一秒的瞬间相互结合，于是产生了新的化学元素。因为宇宙中这些粒子的产生与* * *振动密切相关，所以粒子物理学家常把粒子称为“* * *振动体”。

既然* * *振动是宇宙中所有物质运动的普遍规律，而人和其他生物也是宇宙中的物质，当然，* * *振动在这些生命中也是常见的。

除了呼吸、心跳、血液循环等。，人有自己的自然频率，思维活动时产生的脑电波也会振动。类似的振动现象在其他动物中也很常见。我们喉咙之间的每一次颤动，都是因为与空气的振动，形成音节，形成句子语言，让我们用这些语言表达感情，进行社会交往。

许多动物还有其他形式的振动。炎热的中午，蝉发出“知道了，知道了”的声音；在宁静的夜晚，蟋蟀发出嘶嘶声。还有大肚子蚱蜢不知疲倦的鸣叫。虽然这些昆虫的音调差别很大，但它们之间的相似之处都是基于* * *振动的原理，都是通过用空气摩擦身体的某个部位来发出声音。除了昆虫，鸟类也是熟练运用* * *振动演奏生命之歌的高手。他们用* * *振动发出的醇厚委婉的歌声，是大自然中生命大合唱中最美的声音和旋律。所以可以说，如果没有* * *振动，这个世界会失去多少声音，地球会变得多么死气沉沉！

事实上，更重要的是，* * *振动可以充当地球生命的保护者。众所周知，紫外线是太阳发出的一种射线。如果它们大规模入侵地球，人类和各种生物都会受到极大的伤害，因为过量的紫外线会严重损害生物的功能。但是不用担心，我们的大气中有臭氧层，正是它们借助振动的力量阻止了紫外线直射进来。当紫外线穿过大气层时，臭氧层的振动频率正好可以和紫外线一起振动，所以这种振动吸收了大部分的紫外线。所以，* * *振动可以让大气中的臭氧层像防晒霜一样，保证我们不会受到辐射的伤害。

除此之外，* * *振动还可以让地球保持一个合适的温度，为地球上的生命创造一个适宜的生长环境。因为尽管有臭氧层的拦截和追击，仍有少部分紫外线能够成功突破层层防御，到达地球表面。这部分紫外光被地球吸收后，能量降低，变成红外光，重新扩散到大气中。而红外线的热量正好可以和二氧化碳一起振动，然后被“保留”在大气中，让大气保持一定的温度，让万物在温暖温暖的环境中生长。

俗话说，万物生长靠太阳。其实也可以说万物生长靠的是振动。因为我们熟悉植物的光合作用，叶绿素随着一些可见光振动，吸收阳光，产生氧气和养分。所以没有振动，植物就无法生长，人类和很多动物就会失去食物来源。也就是说，没有振动，地球上的生命是无法长期存在的。

* * *甄也是一位神奇的画家，善于运用色彩和色调，神奇地把我们看到的一切都染上色彩，让我们的世界变得五彩缤纷。钠光是黄色的，因为钠原子的振动产生黄光。汞原子的振动发出蓝光。氖原子发出的振动到达你的眼睛时会变成红色。在地面上，* * *振动也把所有的物体染成了各种颜色，从花到水果。红苹果吸收了阳光中我们称之为蓝光和绿光的振动频率，所以我们看到的是鲜红和令人垂涎的。绿叶中叶绿素分子的振动频率在太阳的红光和蓝光范围内，所以* * *振动“腐蚀”了这两种颜色，只把绿色反射到我们的眼睛里，所以叶子看起来生机勃勃，呈浓密的绿色或浅绿色。是同一片叶子。秋天，它被* * *的震动“腐蚀”了却是绿光，于是反射出黄色或红色，反映出秋天的苍凉和忧伤。就是那种因为震动而红橙黄绿蓝紫的虚幻彩虹。所以，我们的生活有如此美丽迷人的花朵，绚丽多彩，灿烂辉煌，都是拜* * * *的振动所赐。

* * *振动也能毁灭世界

任何事情都有两面性，* * *震动对我们来说不完全是好消息，但也是非常有害的。

说到* * *震动的危害，人们最熟悉并举出以下例子:18世纪中叶，一群士兵在指挥官的指挥下，迈着雄壮而整齐划一的步伐走过法国昂热的一座桥，行至桥中央时，桥突然强烈震动，最终断裂坍塌，造成多名官兵和市民落水身亡。经查，是* * *造成了悲剧！因为旅里的战士去急行军的时候，一个频率正好和桥的固有频率重合，加强了桥的震动。当它的振幅达到最大值，直到超过桥的耐压时，桥就断了。类似的事件也发生在俄罗斯和美国。鉴于此，后来很多国家的军队都有这样的规定:一大群人过桥时，要换成齐步走。

对于这座桥来说，能打破它的不仅仅是大队人马沉重而整齐的脚步，看似虚无的风也能对它构成威胁。1940年，美国860米塔科姆大桥因强风引起的* * *震动而倒塌。虽然当时的风速小于设计风速限值的1/3，但桥梁实际抗* *振强度不合格，导致了事故的发生。每年肆虐沿海地区的热带风暴也是借助* * *，将房屋和农作物摧毁。近几十年来，美国、欧洲等国家和地区多次发生高层建筑因强风引起的* * *振动而剧烈摇晃的事件。

也正是因为振动的力量，巨大的冰川才可以被“温柔”的海浪劈开。甚至高达数百米的巨浪也经常出现在美国阿拉斯加的利杜亚湾，因为* * *震动在其中发挥了巨大作用。因为这个海湾的* * *震动太厉害了，很多水手都对这个海湾“敬而远之”。

给人类造成重大人员伤亡和财产损失的地震，也有* * *振动的“鬼影”:当地地壳中的一个板块断裂时，产生的波频会传到地面，与建筑物发生强烈的* * *振动，从而造成房屋毁坏、人员死亡的悲剧。

其实* * *震动的危害程度和范围远不止于此。一定频率的持续声音会打碎玻璃。由于振动，机器的操作可能会损坏机架。山上一声大喊，瞬间就能引起山顶积雪震动，引发大雪崩。如果一辆行驶中的汽车的转动周期刚好与弹簧的自然节奏同步，那么* * *震动就能使汽车失去控制，从而导致汽车被毁。

人们在生活和生产中会接触到各种振动源，这些振动可能对人体有害。科学测试表明，人体不同部位有不同的固有频率，如眼球的固有频率最多在60 Hz左右，颅骨的固有频率最多在200 Hz左右。整体看人体，如果水平方向的固有频率约为3-6 Hz，垂直方向的固有频率约为48 Hz。因此，离振动源非常近的操作人员，如拖拉机司机、风镐、铁锹、电锯和泥铲的操作人员，应尽量避免这些振动源的固有频率和人体相关部位的振动。而且为了保证工人的安全和健康，有关部门也做了相应的规定，要求用手操作的各种振动机械的频率必须大于20 Hz。

对人危害特别大的是次声波产生的* * *振动。次声波是一种声波，每秒振动很小，我们的耳朵听不到。次声波的声音频率很低，一般在20 MHz以下，但是波长很长，不容易减弱。天然的太阳磁暴、咆哮的海浪、雷电、气压突变、火山爆发；军用原子弹、氢弹爆炸试验、火箭发射、飞机飞行等。，可以产生次声波。在我们的工作、学习、生活的周围，有很多可以产生次声波的小功率设备，比如鼓风机、引风机、压缩机、真空泵、柴油机、电风扇、车辆发动机等等。次声波的这种神奇功能也引起了军事专家的极大关注。一些国家利用次声的性质研制了次声武器，次声枪和炸弹也研制出来了。无论是次声波枪还是次声波弹，频率为16-17 Hz的次声波与人体内的某些器官一起振动，使受害者的器官变形、移位或出血，从而达到杀敌的目的。现代科学研究证明，频率为16-17赫兹的大量次声波会引起人体难以忍受的颤抖，导致视力障碍、定向障碍、恶心等症状，甚至内脏损伤或破裂，可导致死亡。这种次声波武器可以说是人类利用振动伤害自己的一种技术极致。

巧妙地消除* *振动的危害

* * *振动给人们带来意想不到的灾难。那么，人们能消除这些灾难吗？所以人们通过实践总结出了很多消除* * *振动的方法。

根据历史记载，中国晋代有人对* * *振动现象作出了正确的解释，他们已经能够充分认识到，防止* * *振动的最好方法是改变物体的固有频率，使其与外力的频率相差越大越好。

在古代，有一个关于人们如何巧妙地消除振动的有趣故事。唐朝时，洛阳某寺僧房里挂着的一件乐器，经常无缘无故自动响起，于是僧人们惊恐成疾，四处求治无效。他有个朋友是朝鲜负责音乐的官员，听到消息就去看他了。这时，我刚好听到殿中钟声响起，乐器又响了。于是朋友说:我能治好你的病，因为我找到了你生病的根源。我看到一个朋友找了一个铁锉，在乐器上磨了几下，乐器就再也不会自动发声了。朋友解释说，这个乐器符合寺庙里钟声的* * *振动频率，所以钟声一响，乐器就会相应地响。现在，把乐器稍微锉一下，就会改变它的固有振动频率，它就不会再随着太阳穴的钟声响起来了。和尚恍然大悟，原来病治好了。

今天，人类有各种更先进的方法来应对振动的危害。比如人们经常在电影院、影城等隔音要求高的地方安装一些海绵、塑料泡沫或窗帘，使声音的频率不能随这些柔软的物体振动，而是被它们吸收。再如电机要安装在水泥浇筑的基础上，与大地牢固连接，或安装在较重的底盘上，以增加基础部分的固有频率，从而增加与电机振动频率(驱动力频率)的差值，防止基础振动。

街上的行人，车辆的噪音，机器的隆隆声——这些持续不断的噪音不仅影响了人们的正常生活，也损害了人们的听力。于是人们发明了消声器，它是由一个有许多小孔的孔板和一个空腔组成的。当噪声频率与消声器的固有频率相同时，会随着小孔内的空气柱剧烈振动。这样，相当一部分噪音在震动时可以被“吞噬”，也可以转化为热能利用。

用振动能量带来快乐。

其实中国人对* * *振动的使用可以追溯到很久以前。

早在战国初期，当时的人们就发明了各种* * *警报器来探测敌情。墨子碑学记载了其中的几条:

在城墙下每隔一段距离挖一个深坑，坑内埋一个容量为70-80升的陶瓮，瓮口用皮革覆盖。这样，一个* * *蜂鸣器实际上就做好了。让听力聪明的人躺在这个蜂鸣器上听动静。当敌人挖地道攻城时，不仅能探测到，还能根据每个罐子的响度差异识别敌人的方向和距离。还有一种方法是在同一个深坑里埋两个盖着皮的坛子，两个坛子相隔一定距离，根据两个坛子的响度差就可以判断敌人的方向。

以上方法历代兵家都有使用。明朝著名抗日军人戚继光就用上述方法听敌人挖地道的声音。即使在本世纪的一些现代战争中，许多国家和民族仍继续采用这些方法。

中国古代发明了另一种更轻、更简单、更实用的乐器。比如唐朝的军队里，有一种皮制的军枕，叫“空葫芦”，是那些听觉灵敏，在宿营时警觉性较高的士兵用来睡觉的。“凡人马行三十里，东西南北皆闻。”当声音通过地面传播到空腔时，在空腔处产生混响，就可以知道敌人有多远。值得一提的是，这种用竹筒听地声的方法，就是现代医用听诊器的起源。

宋代科学家沈括巧妙地利用* * *振动原理，设计了一个在弦上跳舞的小人形:先根据普通演奏的需要，调整一架钢琴或竖琴的琴弦，再剪一些小纸人夹在每根弦上。当一根没有托住纸人的弦被弹奏时，随之振动的弦上的纸人会随着音乐跳起舞蹈。这项发明比西方同类发明早了几个世纪。

在现代，随着科学技术的发展和对振动研究的深入，振动在我们的社会和生活中“振荡”得越来越频繁、越来越紧密。

弦乐器中的* * *声，收音机中的电共鸣等。，就是让系统的固有频率与驱动力的频率相同，产生* * *振动。我们在施工现场经常可以看到，在浇筑混凝土墙体或楼板时，施工人员总是在浇筑混凝土的同时使用振动器进行振动，以提高质量，使混凝土因振动而变得更紧密、更坚固。此外，还有粉碎机、振动计、电动振动泵、测速仪等。都是利用* * *振动现象来工作的。

进入20世纪后，微波技术取得了巨大的进步，将我们人类的生活带入了一个全新的、更加神奇的领域。而微波技术是一种非常巧妙地利用* * *振动的技术。微波技术不仅广泛应用于电视、广播、通信等领域，而且“走进房间”，与人们的日常生活越来越密切相关。微波炉是振动技术家庭应用的最好体现。频率约为2500赫兹的电磁波称为“微波”。食物中水分子的振动频率与微波几乎相同。微波加热食物时，在炉内产生强烈的振荡电磁场，使食物中的水分子受迫振动，产生* * *振动，将电磁辐射能量转化为热能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热技术是针对物体内部的一体化加热技术，与以往从外部加热物体的方式完全不同。它是一项先进的技术，大大提高了加热效率，非常有利于环境保护。

一个人的生命离不开音乐的“沐浴”和“滋润”，优美曼妙的音乐也包含着颤动的“精神”。专家认为，音乐的频率、节奏和有规律的声波振动是一种物理能量，适度的物理能量会引起人体组织和细胞的和谐振动。这种声波引起的震动会直接影响人的脑电波、心率、呼吸节奏等。，并使细胞体微微颤动，使人感到舒适惬意。节奏的变化会让人感觉很舒服。它激活体内细胞，加速血液流动，在身体层面激活人的生命潜能。人们还发现，当人处于优美宜人的音乐环境中时，可以提高精神系统、心血管系统、内分泌系统和消化系统的功能，促进一种健康活性物质的分泌，提高大脑皮层的兴奋度，振奋人的精神，陶冶和升华人的心灵。因此，人们开始利用音乐产生的* * *振动来缓解人们因各种因素引起的紧张、焦虑、抑郁等不良心理状态，它还可以用来治疗一些心理和生理疾病。

我们知道，粒子加速器对于物理学的研究和发展非常重要，用“登峰造极”来形容粒子加速器对* * *振动的应用一点也不为过。在粒子物理的基本小宇宙中，每一种能量都有对应的频率，反之亦然。这是一个自然的物质互补原理，既有波的特性，又有粒子的特性。物质有频率是因为它的波动性。粒子加速器就是利用这样一种* * *振动原理，将许多小“涟漪”叠加在一起，产生一个大“峰”，可以将电子或质子推到接近光速，在高速碰撞下产生粒子。

总之，振动不仅是一个客观存在，也是一个有待进一步探索的科技领域。* * *振动技术广泛应用于机械、化学、力学、电磁学、光学与分子、原子物理、工程技术等几乎所有科技领域。比如音响设备中的喇叭锥的振动，各种弦乐器中* * *共鸣箱中音腔的振动，都是利用了“机械* * *振动”；电磁波的接收和发射利用“电磁振动”；激光的产生采用“光学* * *振动”；医疗技术已经非常普及“核磁共振”等等。在21世纪以来信息技术、基因科学、纳米材料、航空航天高科技蓬勃发展的浪潮中，振动技术得到了广泛的应用。而且随着科学的发展，可以预见* * *震动会对我们的社会产生更大的“震动”。