填充水瓶过程中声音信号的含时变化的研究

摘要

采用"圆柱管--活塞辐射器式"声负载共振腔模型来描述该现象中的水瓶,基于流量守恒、声阻抗的转移等原理推导得到了填充水瓶过程中频率随时间的非线性上升的关系;振幅取局部极大值的频率分量成奇数倍的关系;研究还发现,在填充水瓶的管道传声的过程中存在一个截止频率,即人耳能够清晰听到的最高频率,且该截止频率与共振腔的横截面半径成反比.通过设计实验验证理论,实验结果表明,频率的随时间上升的趋势与理论预测符合较好,上述奇数倍关系得以定量验证.此外,实验上还探究了温度的不同对声音的整体性质的影响,结论表明,当用温度更高的水填充水瓶时,所形成的声音频率分布更广.