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你知道超声波笛子是如何发声的吗？

来源： | 发布日期：2022-10-20

超声波声源都是将电振动转换为机械振动的声源，但也考察了一些将气流或液体流直接转换为声波的所谓笛子之类的声源。下面简单介绍一下其中著名的例子。

图16

图16是被称为Galton笛的最简单的超声波笛，从环形喷嘴N流出的空气，到达前方的腔C，引起腔的谐振产生动数的声波。气流撞击腔口边缘产生的振动中，腔内谐振的振动频率增强。谐振波长几乎是腔深度d的4倍，因此声音振动频率f为

1.13

给出的u是空气中的声速，k是修正项，随气流的流速而变化。螺丝G可以改变d，也可以改变f。

Galton笛子并没有用于如此高的振动频率（高达40kc/s左右），而且输出功率也很弱，但为了简便，很早以前就被用于给看门狗和警犬发出秘密信号（猫狗的听觉频率比人类高）。另外，最近研究的应用是，演讲者更换投影器的幻灯片很方便。也就是说，演讲者只要把笛子藏在口袋里，握住喷雾器用的阀门让其发音，投影器附带的麦克风就会感应到自动更换幻灯片，当然听者是不知道的。

与Galton笛原理相同的更高功率的笛子以及用于液体的笛子也已被设计出来，作为高功率的超声波笛子，Hartmann的笛子最为著名。如图17所示，从前端变窄的喷嘴喷出超音速气流时，前方会产生周期性的压力变化。

图17

a₁b₁、a₂b₂部分是不稳定部分，如果在其中放置空腔口，空气就会周期性地压缩释放并产生声波。
与Galton哨声一样，声音的振动频率大致取决于腔体的尺寸和气流速度。例如，腔体的直径和深度均为4毫米，喷嘴内的过压为2.7 atm，振荡频率为13.4 kc/s，声音输出功率为73W，效率为5%。

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