發(fā)布時間：2020-06-07 04:39

【摘要】：本文深入地研究了階梯狀結(jié)構(gòu)界面上的聲傳播問題,旨在揭示所謂的“水鳴天梯”奇異聲學(xué)現(xiàn)象的形成機(jī)理,并試圖理論上解釋其它類似的聲學(xué)現(xiàn)象�！八Q天梯”乃指在山東即墨鶴山山頂附近臺階發(fā)現(xiàn)的奇特聲學(xué)現(xiàn)象:當(dāng)人在臺階從下往上行走時,站在臺階上方很遠(yuǎn)處的人能聽到清晰的“水滴聲”。本文根據(jù)對“水鳴天梯”聲景觀現(xiàn)象的全面觀測,提出了其形成的聲學(xué)機(jī)理,并進(jìn)行了深入的理論探索。利用Floquet定理,文章分析探討了聲波速度勢解,證實了階梯狀石質(zhì)結(jié)構(gòu)界面上聲表面波的存在性。根據(jù)臺階的幾何尺寸,計算出了 Floquet指數(shù),給出了臺階上各階表面波傳播模式的截止頻率。有限元軟件的數(shù)值模擬證實了我們的理論分析。然后,根據(jù)理論預(yù)測的表面波的性質(zhì),我們重新設(shè)計并進(jìn)行了現(xiàn)場實驗。實驗表明,在臺階的底部腳踏石階或者發(fā)射的脈沖聲波,經(jīng)過臺階表面作用后到達(dá)臺階頂部時,只有低頻成份的聲能量得到了較大保留,高頻部分衰減較多,與理論分析和數(shù)值模擬相一致。最終,我們確定正是周期臺階的表面波效應(yīng)使得沉悶的腳踏聲轉(zhuǎn)變?yōu)閻偠乃温�。根�?jù)所提出的理論,任何具有類似結(jié)構(gòu)的臺階,都會存在類似的“水滴聲”聲學(xué)現(xiàn)象。為了驗證此觀點(diǎn),我們作了較為廣泛的觀測。我們發(fā)現(xiàn),即使普通如南京大學(xué)聲西樓附近的臺階也存在類“水滴聲”現(xiàn)象。而我們對諸如安陽長春觀、芮城禹王廟的現(xiàn)場實測表明,類似于“水鳴天梯”的聲學(xué)現(xiàn)象確實是廣泛存在的。類似的建筑結(jié)構(gòu)奇異聲學(xué)現(xiàn)象,應(yīng)該成為景觀聲學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。本文揭示了此類聲學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理,從而為設(shè)計類似的聲景結(jié)構(gòu)奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

工作人員在上下樓梯時，發(fā)現(xiàn)了水鳴聲。近年，許多聲學(xué)研究人員對“招逡逑鶴回明”這一現(xiàn)象進(jìn)行了研宄與實驗，給出了合理的解釋，本文在此不再贅述。逡逑“水鳴天梯”景觀（見圖２．１）在遇真宮三真殿旁邊一座高高的臺階，名為“天逡逑梯”的上山臺階長約１４．５ｍ，共４７級。人們攀上臺階頂端，俯身傾聽，就會發(fā)現(xiàn)逡逑只要有人沿著臺階上行，每踏出一步便有“叮咚”的聲音發(fā)出，連續(xù)邁步便形成逡逑了悅耳的流水聲，而且上臺階的腳步越重臺階頂端發(fā)出的聲音就越響亮，稱為“水逡逑鳴天梯”景觀。這一現(xiàn)象引起了人們極大的好奇和猜測。對這一現(xiàn)象的猜測主要逡逑有：道家法術(shù)說和空腔共振說。道家追崇長壽，，因此當(dāng)?shù)貍髡f道家的神奇法術(shù)使逡逑得水聲和鶴聲存在，當(dāng)然這種說法是毫無科學(xué)依據(jù)的。而按照空腔共振說，水滴逡逑聲的形成和鼓聲相類似，即臺階下方存在一些空腔，當(dāng)腳踩踏臺階時，某些頻率逡逑會發(fā)生共振從而形成水鳴聲，這一猜測一直沒有得到的證實。逡逑２０１４年

２．２實驗設(shè)計與測量逡逑為了實驗驗證我們的表面波之說ｎ４１，我們設(shè)計并進(jìn)行了相關(guān)實驗測量。實驗逡逑測量在“水鳴天梯”臺階上進(jìn)行，如圖２．２所示。逡逑＃邋Ｊ［逡逑圖２．邋２實驗測量逡逑主要測試儀器型號如下：Ａｎｔｙｓｏｕｎｄ的封閉箱揚(yáng)聲器，丹麥ＢｒｕｅｌａｎｄＫｊａｅｒ＇Ｒ＿逡逑公司的４１９１傳聲器，丹麥Ｂｒｕｅｌ邋ａｎｄ邋Ｋｊａｅｒ；Ｋ＿公司的３１６０－Ａ－０２２邋Ｐｕｌｓｅ分析儀，惠逡逑普公司的便攜計算機(jī)，以及專業(yè)功率放大器�，F(xiàn)場進(jìn)行了兩類測量實驗：垂直方逡逑向聲壓級衰減測量和腳踏聲濾波實驗。逡逑首先進(jìn)行的是垂直方向聲壓級衰減測量實驗。將計算機(jī)、Ｐｕｌｓｅ分析儀、功逡逑率放大器、揚(yáng)聲器以及傳聲器相連，組成測量系統(tǒng)。逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O42

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2700858