Man nennt es harmonische Klanganalyse. Klanganalyse

Zerlegung eines komplexen Klangs in eine Reihe einfacher Wellen. Es sind zwei Arten der Klanganalyse möglich: Frequenz basierend auf den Frequenzen seiner harmonischen Komponenten und zeitliche Analyse basierend auf der Untersuchung von Signaländerungen im Laufe der Zeit ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

Zerlegung eines komplexen Klangs in eine Reihe einfacher Wellen. Es sind zwei Arten der Klanganalyse möglich: Frequenz basierend auf den Frequenzen seiner harmonischen Komponenten und zeitliche Analyse basierend auf der Untersuchung von Änderungen des Signals im Laufe der Zeit. * * * KLANGANALYSE KLANGANALYSE, Zerlegung… … Enzyklopädisches Wörterbuch

Klanganalyse- garso analysieren Statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Klanganalyse vok. Schallanalyse, f rus. Klanganalyse, m pranc. Analyse des Sohnes, f … Automatikos terminų žodynas

Klanganalyse- garso analysieren Statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Klanganalyse vok. Schallanalyse, f rus. Klanganalyse, m pranc. analysieren de son, f … Fizikos terminų žodynas

Zerlegung eines komplexen Klangs in eine Reihe einfacher Wellen. Es sind zwei Arten von Audiosignalen möglich: Frequenz basierend auf den Frequenzen seiner Harmonie, Komponenten und zeitliche Grundfrequenz. über die Untersuchung der Signalveränderung im Laufe der Zeit ... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

Zerlegung komplexer Klänge. Prozess in eine Reihe einfacher Schwingungen. Es werden zwei Arten der Überwachung verwendet: Frequenz und Zeit. Mit der Häufigkeit z. a. Klang. Das Signal wird durch die Summe der Harmonischen dargestellt. Komponenten, die durch Frequenz, Phase und Amplitude gekennzeichnet sind.... ... Physische Enzyklopädie

Zerlegung eines komplexen Klangprozesses in eine Reihe einfacher Schwingungen. Es werden zwei Arten der Überwachung verwendet: Frequenz und Zeit. Mit der Häufigkeit z. a. Das Schallsignal wird durch die Summe harmonischer Komponenten dargestellt (siehe. Harmonische Schwingungen) … Große sowjetische Enzyklopädie

ANALYSE- 1) Machen Sie a. Klang durch Hören bedeutet, einen separaten Ton (Konsonanz) unserer Musik zu unterscheiden. Instrumente die darin enthaltenen Teiltöne. Die Summe der Schwingungen, die Konsonanz erzeugt, und aus verschiedenen Einzelschwingungen zusammengesetzt, erzeugt unser Ohr... ... Riemanns Wörterbuch der Musik

Analyse der Silbenstruktur eines Wortes- Diese Art der Analyse L.L. Kasatkin empfiehlt die Durchführung nach folgendem Schema: 1) mitbringen Lautschrift Wörter, die Silbenkonsonanten und nichtsilbige Vokale angeben; 2) eine Welle von Wortklang aufbauen; 3) unter den Transkriptionsbuchstaben in Zahlen... ... Wörterbuch sprachliche Begriffe FERNSEHER. Fohlen

Das Phänomen der irreversiblen Umwandlung von Schallwellenenergie in andere Energiearten und insbesondere in Wärme. Gekennzeichnet durch Koeffizient. Absorption a, die als Kehrwert des Abstands definiert ist, um den die Amplitude der Schallwelle um e = 2,718 abnimmt... ... Physische Enzyklopädie

Bücher

• Moderne russische Sprache. Theorie. Analyse sprachlicher Einheiten. In 2 Teilen. Teil 2. Morphologie. Syntax , . Das Lehrbuch wurde im Einvernehmen mit dem Bundesland erstellt Bildungsstandard in Richtung Ausbildung 050100 - Lehrer Ausbildung(Profile „Russische Sprache“ und „Literatur“,…
• Vom Ton zum Buchstaben. Laut-Buchstaben-Analyse von Wörtern. Arbeitsbuch für Kinder von 5-7 Jahren. Bundesstaatlicher Bildungsstandard, Irina Viktorovna Durova. Arbeitsheft„Vom Ton zum Buchstaben.“ Die Laut-Buchstaben-Analyse von Wörtern ist im pädagogischen und methodischen Set „Lesen für Vorschulkinder“ enthalten. Konzipiert für Klassen mit älteren und vorbereitenden Kindern…

ICH HABE KEINE DISKUSSION ZU DIESEN AUFGABEN GESEHEN! Ich werde mündlich fragen!

Anfrage 20 Nr. 44. Der Lichtbogen ist

A. aus dem Licht der Elektrizität, die an eine Stromquelle angeschlossen ist.

B. elektrische Entladung in Gas.

Korrekte Antwort

1) nur A

2) nur B

4) weder A noch B

Lichtbogen

Ein Lichtbogen ist eine der Arten der Gasentladung. Sie können es auf folgende Weise erhalten. Im Stand werden zwei Kohlestäbe mit spitzen Enden aneinander befestigt und an eine Stromquelle angeschlossen. Wenn die Kohlen in Kontakt gebracht und dann leicht bewegt werden, erscheint zwischen den Enden der Kohlen ein helles Licht. Die Flamme und die Kohlen selbst werden weiß. Der Lichtbogen brennt gleichmäßig, wenn ein konstanter elektrischer Strom durch ihn fließt. Dabei ist immer eine Elektrode positiv (Anode) und die andere positiv (Kathode). Zwischen dem Strom befindet sich eine Säule mit heißem Gas, gut für Strom. Po-lebende Kohle, die eine höhere Temperatur hat, brennt schneller und es bildet sich eine Vertiefung darin - le-nie - po-lo-zhi-tel-ny-Krater. Die Temperatur in der Luft erreicht bei Atmosphärendruck bis zu 4.000 °C.

Ein Lichtbogen kann auch zwischen elektrischen Metallen brennen. Gleichzeitig schmilzt der Strom und wird schnell verbraucht, was viel Energie verbraucht. Aus diesem Grund ist die Temperatur von Metall-Li-Che-Strom normalerweise niedriger als die von Kohle (2.000–2.500 °C). Beim Brennen des Lichtbogens in Gas unter hohem Druck (ca. 2 10 6 Pa) wurden Temperaturen von bis zu 5.900 °C erreicht, also bis zur Temperatur am oberen Rand der Sonne. Eine Gas- oder Dampfsäule, durch die eine Entladung erfolgt, hat eine noch höhere Temperatur – bis zu 6.000–7.000 °C. Deshalb schmelzen fast alle bekannten Stoffe in der Kolonne zu Lichtbögen und verwandeln sich in Dampf.

Um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten, ist eine kleine Spannung erforderlich. Der Lichtbogen brennt, wenn an seinem Stromkreis eine Spannung von 40 V anliegt. Die Stromstärke im Lichtbogen ist ziemlich groß, aber das Gegenteil ist nicht von Bedeutung; Als nächstes leitet eine leuchtende Gassäule einen guten elektrischen Strom. Die Ionisierung von Gasmolekülen im Raum zwischen den Elektronen erfolgt durch deren Aufprall auf die Elektronen, sogenannte Let-My-House-Bögen. Die große Einsatzvielfalt elektrischer Geräte wird durch die Tatsache gewährleistet, dass die Kathode auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird -per-ra-tu-ry. Wenn, um den Lichtbogen zu zünden, die Kohlen in Kontakt gebracht werden, dann entsteht an der Kontaktstelle, about-la-da-yu – wir haben eine sehr große Wärmemenge, Sie haben eine riesige Wärmemenge. Deshalb erhitzen sich die Enden der Kohlen sehr stark, und zwar so stark, dass beim Auseinanderfahren zwischen ihnen ein Lichtbogen entsteht. Anschließend wird die Kathode des Lichtbogens durch den durch den Lichtbogen fließenden Strom in einem erhitzten Zustand gehalten.

Anfrage 20 Nr. 71. Gar-mo-no-che-ana-li-z klingt na-zy-va-yut

A. Festlegen der Anzahl der Töne, die in der Komposition eines komplexen Klangs enthalten sind.

B. Festlegung von Frequenzen und Amplituden von Tönen, die in der Komposition eines komplexen Klangs enthalten sind.

Korrekte Antwort:

1) nur A

2) nur B

4) weder A noch B

Klanganalyse

Mit Hilfe von akustischen Signalen können Sie feststellen, welche Töne in einem bestimmten Klang enthalten sind und wie Sie diese am besten nutzen. Diese Festlegung des Spektrums eines komplexen Klangs erfordert dessen harmonische Analyse.

Zuvor wurde die Schallanalyse mit Hilfe von Re-Zo-On-Graben durchgeführt, die Hohlkugeln unterschiedlicher Größe darstellten, mit einem offenen Abfluss, der in das Ohr eingeführt wurde, und einem Loch mit einem Pro-Ti -falsche Seite -uns. Für die Klanganalyse ist es wichtig, dass immer dann, wenn ein ana-li-zi-ru-e-Geräusch einen Ton enthält, oft -to-ro-go gleich der Frequenz von re-zo-na-to-ra ist last-chi-na-ist in diesem Ton laut.

Solche Methoden sind jedoch sehr ungenau und blutig. Heutzutage sind sie elektrisch viel fortschrittlicher, genauer und schneller. aku-sti-che-ski-mi me-to-da-mi. Ihre Essenz läuft darauf hinaus, dass sich die akustische Co-le-ba-nie des Schlafes in eine elektrische Co-le-ba-nie mit gleicher Form und damit gleichem Spektrum umwandelt dann dieses co-le-ba-nie ana-li-zi-ru-et-sya elek-tri-che-ski-mi me-to-da-mi.

Eines der wesentlichen Ergebnisse des gar-mo-none-of-any-ana-li-for-the-sounds unserer Sprache. Anhand der Klangfarbe können wir die Stimme einer Person erkennen. Aber was sind die Unterschiede zwischen den Lauten, wenn dieselbe Person unterschiedliche Vokale auf derselben Note singt? Mit anderen Worten, was sind in diesen Fällen die Unterschiede zwischen dem pe-ri-o-di-che-k-le-ba-niya air ha, you-you-s-my-go-lo-with-you a-pa -ra-tom mit unterschiedlichen Lippen und Zunge und from-me-no-no- Wie sind die Formen von Mund und Rachen? Offensichtlich muss es in den Vokalspektren einige Besonderheiten geben, die für jeden Vokalklang charakteristisch sind, zusätzlich zu den besonderen Merkmalen, die die Klangfarbe der Stimme einer bestimmten Person erzeugen. Die Gar-mo-ni-che-Analyse von Vokalen bestätigt diese Präposition, nämlich: Vokallaute ha-rak-te-ri- zu-yut-sya on-li-chi-em in ihren Spektren der Regionen sind ob-er-neu mit einer großen Amplitude, und diese Regionen liegen für jeden Vokal immer auf der gleichen Frequenz, nicht hinter dem Klang des Vokalklangs.

Anfrage 20 Nr. 98. Im Massenspektrographen

1) Elektrische und magnetische Felder dienen dazu, die Ladung des Teils zu beschleunigen

2) Elektrische und magnetische Felder dienen dazu, die Bewegungsrichtung des geladenen Teils tsy zu ändern

3) Das elektrische Feld dient dazu, den Ladeteil zu beschleunigen, und das magnetische Feld dient dazu, die rechte Richtung seiner Bewegung zu ändern

4) Das elektrische Feld dient dazu, die Bewegungsrichtung des geladenen Teils zu ändern, und das magnetische Feld dient dazu, es zu beschleunigen

Massenspektrograph

Ein Massenspektrograph ist ein Gerät zur Aufteilung von Ionen nach ihrem Wert von ihrer Ladung in ihre Masse. Im einfachsten mo-di-fi-ka-tion erscheint das Schema des pri-bo-ra auf dem ri-sun-ke.

Ist-das-nächste-Beispiel für spezielles-tsi-al-ny-mi me-to-da-mi (mit-pa-re-ni-em, Elektroschock) wieder in einen gasförmigen Zustand umgewandelt, dann das Das durch Ionen gebildete Gas wird zu genau 1 geformt. Anschließend werden die Ionen durch ein elektrisches Feld beschleunigt und in einer Beschleunigungsvorrichtung 2 zu einem schmalen Strahl geformt. Anschließend gelangen sie durch einen schmalen Eintrittsschlitz in die Kammer 3, in der sich ein einzelner Magnet befindet Feld wird erstellt. Das Magnetfeld verändert die Flugbahn der Teilchenbewegung. Unter dem Einfluss der Lorentzkraft beginnen sich die Ionen entlang eines Kreisbogens zu bewegen und bewegen sich zum Bildschirm 4, wo die re-gi-stri -ru-et-ihren Platz in-pa-da-niya einnehmen. Die Registrierungsmethoden können unterschiedlich sein: fotografisch, elektronisch usw. Ra-di-ustra -ek-to-rii wird durch das Formular bestimmt:

Wo U- elektrische Spannung, die das elektrische Feld beschleunigt; B- Induktion eines Magnetfeldes; M Und Q- dementsprechend die Masse und Ladung des Teilchens.

Da der Radius des Tra-ek-to-rii von der Masse und Ladung des Ions abhängt, erscheinen auf dem Bildschirm unterschiedliche Ionen in verschiedenen Rassen – ich verlasse mich auf die Quelle, die es mir ermöglicht, sie zu trennen und die Zusammensetzung zu analysieren der Probe.

Gegenwärtig werden viele Arten von Massenspektrometern entwickelt, deren Funktionsprinzip sich aus den obigen Überlegungen ergibt. From-go-tav-li-va-yut-sya, zum Beispiel di-na-mi-che-Massenspektrometer, in denen Massen untersucht werden. Die Anzahl der Ionen wird durch die Flugzeit von der Quelle bestimmt zum re-gi-stri-ru-y-Gerät.

Wenn Sie das Pedal eines Klaviers betätigen und es laut anschreien, können Sie ein Echo hören, das einige Zeit lang zu hören ist und dessen Ton (Frequenz) dem Originalklang sehr ähnlich ist.

Klanganalyse und -synthese.

Mithilfe akustischer Resonatorsätze können Sie bestimmen, welche Töne in der Komposition enthalten sind von diesem Klang und mit welchen Amplituden sie in einem bestimmten Ton vorhanden sind. Diese Ermittlung des harmonischen Spektrums eines komplexen Klangs wird als harmonische Analyse bezeichnet. Bisher wurde eine solche Analyse tatsächlich mit Sätzen von Resonatoren durchgeführt, insbesondere Helmholtz-Resonatoren, bei denen es sich um unterschiedlich große Hohlkugeln handelt, die mit einer Verlängerung ausgestattet sind, die in das Ohr eingeführt wird und auf der gegenüberliegenden Seite eine Öffnung aufweist.

Für die Schallanalyse ist es wichtig, dass immer dann, wenn der zu analysierende Schall einen Ton mit der Frequenz des Resonators enthält, der Resonator bei diesem Ton laut zu klingen beginnt.

Solche Analysemethoden sind sehr ungenau und aufwendig. Derzeit werden sie durch wesentlich fortschrittlichere, genauere und schnellere elektroakustische Methoden ersetzt. Ihr Wesen besteht darin, dass eine akustische Schwingung zunächst in eine elektrische Schwingung umgewandelt wird, wobei die gleiche Form und damit das gleiche Spektrum erhalten bleibt; Anschließend wird die elektrische Schwingung mit elektrischen Methoden analysiert.

Ein wichtiges Ergebnis der harmonischen Analyse kann in Bezug auf die Laute unserer Sprache festgestellt werden. Wir können die Stimme einer Person an der Klangfarbe erkennen. Aber wie unterscheiden sich Schallschwingungen, wenn dieselbe Person verschiedene Vokale auf derselben Note singt: a, i, o, u, e? Mit anderen Worten: Was ist der Unterschied in diesen Fällen? periodische Schwingungen Luft durch den Stimmapparat mit unterschiedlicher Stellung von Lippen und Zunge und Veränderungen der Mund- und Rachenform? Offensichtlich müssen in den Vokalspektren zusätzlich zu den Merkmalen, die die Klangfarbe der Stimme bestimmen, einige für jeden Vokalklang charakteristische Merkmale vorhanden sein diese Person. Die harmonische Analyse von Vokalen bestätigt diese Annahme, nämlich dass Vokale durch das Vorhandensein von Obertonbereichen mit großer Amplitude in ihren Spektren gekennzeichnet sind und diese Bereiche für jeden Vokal immer bei den gleichen Frequenzen liegen, unabhängig von der Höhe des gesungenen Vokalklangs. Diese Bereiche mit starken Obertönen werden Formanten genannt. Jeder Vokal hat zwei für ihn charakteristische Formanten.

Wenn wir das Spektrum eines bestimmten Klangs, insbesondere das Spektrum eines Vokals, künstlich reproduzieren, wird unser Ohr offensichtlich den Eindruck dieses Klangs erhalten, obwohl seine natürliche Quelle fehlen würde. Besonders einfach ist eine solche Klangsynthese (und Vokalsynthese) mit elektroakustischen Geräten durchzuführen. Elektrisch Musikinstrumente ermöglichen es Ihnen, das Klangspektrum ganz einfach zu verändern, d.h. seine Klangfarbe ändern. Durch einen einfachen Schalter ähnelt der Klang den Klängen einer Flöte, einer Geige oder einer menschlichen Stimme oder ist völlig anders als der Klang eines gewöhnlichen Instruments.

Dopplereffekt in der Akustik.

Die Frequenz der Schallschwingungen, die ein stationärer Beobachter hört, wenn sich die Schallquelle ihm nähert oder sich von ihm entfernt, unterscheidet sich von der Schallfrequenz, die ein Beobachter wahrnimmt, der sich mit dieser Schallquelle bewegt oder sowohl der Beobachter als auch die Schallquelle stillstehen. Die mit der Relativbewegung von Quelle und Beobachter einhergehende Änderung der Schallfrequenz (Tonhöhe) wird als akustischer Doppler-Effekt bezeichnet. Wenn sich Schallquelle und Schallempfänger nähern, erhöht sich die Tonhöhe, und wenn sie sich entfernen, erhöht sich die Tonhöhe. dann nimmt die Tonhöhe ab. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich die Geschwindigkeit dieser Bewegung vektoriell zur Geschwindigkeit der Schallausbreitung addiert, wenn sich eine Schallquelle relativ zu dem Medium bewegt, in dem sich Schallwellen ausbreiten.

Wenn sich beispielsweise ein Auto mit eingeschalteter Sirene nähert und sich dann, nachdem es vorbeigefahren ist, entfernt, ist zuerst ein hoher Ton zu hören, dann ein tiefer.

Überschallknalle

Stoßwellen treten bei einem Schuss, einer Explosion, einer elektrischen Entladung usw. auf. Das Hauptmerkmal einer Stoßwelle ist ein starker Drucksprung an der Wellenfront. Im Moment des Durchgangs der Stoßwelle tritt der maximale Druck an einem bestimmten Punkt fast augenblicklich in einer Zeit in der Größenordnung von 10–10 s auf. Gleichzeitig ändern sich Dichte und Temperatur des Mediums schlagartig. Dann fällt der Druck langsam ab. Die Kraft der Stoßwelle hängt von der Kraft der Explosion ab. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Stoßwellen kann in einem bestimmten Medium größer sein als die Schallgeschwindigkeit. Wenn beispielsweise eine Stoßwelle den Druck um das Eineinhalbfache erhöht, dann steigt die Temperatur um 35 °C und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Front einer solchen Welle beträgt etwa 400 m/s. Wände mittlerer Dicke, die auf dem Weg einer solchen Stoßwelle aufeinandertreffen, werden zerstört.

Starke Explosionen werden von Stoßwellen begleitet, die in der maximalen Phase der Wellenfront einen Druck erzeugen, der zehnmal höher ist als der Atmosphärendruck. In diesem Fall erhöht sich die Dichte des Mediums um das Vierfache, die Temperatur steigt um 500 °C und die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer solchen Welle liegt nahe bei 1 km/s. Die Dicke der Stoßwellenfront liegt in der Größenordnung der freien Weglänge der Moleküle (10-7 - 10-8 m), daher können wir bei theoretischer Betrachtung davon ausgehen, dass die Stoßwellenfront beim Durchqueren eine Explosionsoberfläche darstellt bei dem sich die Gasparameter schlagartig ändern.

Stoßwellen entstehen auch, wenn sich ein fester Körper mit einer Geschwindigkeit bewegt, die über der Schallgeschwindigkeit liegt. Vor einem Flugzeug, das mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, bildet sich eine Stoßwelle, die den Hauptfaktor für den Widerstand gegen die Bewegung des Flugzeugs darstellt. Um diesen Widerstand zu verringern, erhalten Überschallflugzeuge eine pfeilförmige Form.

Die schnelle Kompression der Luft vor einem sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Objekt führt zu einem Temperaturanstieg, der mit zunehmender Geschwindigkeit des Objekts zunimmt. Wenn das Flugzeug Schallgeschwindigkeit erreicht, erreicht die Lufttemperatur 60 0C. Bei einer Geschwindigkeit, die doppelt so hoch ist wie die Schallgeschwindigkeit, steigt die Temperatur um 240 °C, und bei einer Geschwindigkeit, die fast der dreifachen Schallgeschwindigkeit entspricht, beträgt sie 800 °C. Geschwindigkeiten nahe 10 km/s führen zum Schmelzen und zur Umwandlung eines bewegten Körpers in einen gasförmigen Zustand. Der Fall von Meteoriten mit einer Geschwindigkeit von mehreren zehn Kilometern pro Sekunde führt dazu, dass sich Meteoritenkörper bereits in einer Höhe von 150 bis 200 Kilometern selbst in einer verdünnten Atmosphäre merklich erwärmen und glühen. Die meisten von ihnen zerfallen in Höhenlagen von 100 – 60 Kilometern vollständig.

Geräusche.

Die Überlagerung einer großen Anzahl von Schwingungen, die zufällig zueinander gemischt sind und deren Intensität sich im Laufe der Zeit zufällig ändert, führt zu komplexe Form Zögern. Solche komplexen Schwingungen, bestehend aus große Zahl Einfache Geräusche unterschiedlicher Tonalität werden als Lärm bezeichnet. Beispiele hierfür sind das Rascheln der Blätter im Wald, das Rauschen eines Wasserfalls, der Lärm auf einer Stadtstraße. Geräusche können auch durch Konsonanten ausgedrückte Laute umfassen. Geräusche können sich hinsichtlich der Schallintensität, -frequenz und -dauer im Laufe der Zeit in ihrer Verteilung unterscheiden. Geräusche von Wind, fallendem Wasser und Meeresbrandung sind noch lange zu hören. Donnergrollen und Wellenrauschen sind relativ kurzlebige und niederfrequente Geräusche. Mechanische Geräusche können durch Vibrationen verursacht werden Feststoffe. Die Geräusche, die beim Platzen von Blasen und Hohlräumen in einer Flüssigkeit entstehen und die Vorgänge der Kavitation begleiten, führen zu Kavitationsgeräuschen.

In der Praxis ist es häufiger erforderlich, das entgegengesetzte Problem zu dem oben diskutierten zu lösen – die Zerlegung eines bestimmten Signals in seine konstituierenden harmonischen Schwingungen. Im Verlauf der mathematischen Analyse wird ein ähnliches Problem traditionell durch die Entwicklung einer gegebenen Funktion in eine Fourier-Reihe gelöst, d. h. in eine Reihe der Form:

Wo ich =1,2,3….

Eine praktische Fourier-Reihenerweiterung namens harmonische Analyse , besteht darin, die Mengen zu finden A 1 ,A 2 ,…,A ich , B 1 ,B 2 ,…,B ich , sogenannte Fourier-Koeffizienten. Anhand des Wertes dieser Koeffizienten kann man den Anteil harmonischer Schwingungen der entsprechenden Frequenz an der untersuchten Funktion beurteilen, ein Vielfaches davon ω . Frequenz ω wird Grund- oder Trägerfrequenz genannt, und die Frequenzen 2ω, 3ω,…i·ω – bzw. 2. Harmonische, 3. Harmonische, ich te Harmonische. Durch den Einsatz mathematischer Analysemethoden ist es möglich, die meisten Funktionen, die reale physikalische Prozesse beschreiben, zu Fourier-Reihen zu erweitern. Der Einsatz dieses leistungsstarken mathematischen Apparats ist unter der Voraussetzung einer analytischen Beschreibung der untersuchten Funktion möglich, was eine eigenständige und oft keine einfache Aufgabe ist.

Die Aufgabe der harmonischen Analyse kann als Suche in einem realen Signal nach dem Vorhandensein einer bestimmten Frequenz formuliert werden. Beispielsweise gibt es Methoden zur Bestimmung der Drehzahl eines Turboladerrotors auf der Grundlage einer Analyse der Geräusche, die seinen Betrieb begleiten. Das charakteristische Pfeifen, das beim Betrieb eines Turbomotors zu hören ist, wird durch Luftvibrationen aufgrund der Bewegung der Kompressorlaufradschaufeln verursacht. Die Frequenz dieses Geräusches und die Drehzahl des Laufrads sind proportional. Beim Einsatz analoger Messgeräte geht man in diesen Fällen etwa so vor: Gleichzeitig mit der Wiedergabe des aufgezeichneten Signals werden mit einem Generator Schwingungen bekannter Frequenz erzeugt und durch den Untersuchungsbereich bewegt, bis Resonanz auftritt. Die der Resonanz entsprechende Frequenz des Generators ist gleich der Frequenz des untersuchten Signals.

Die Einführung digitaler Technik in die Messpraxis ermöglicht die Lösung solcher Probleme durch Berechnungsmethoden. Bevor wir die Hauptideen dieser Berechnungen betrachten, zeigen wir die Besonderheiten der digitalen Darstellung des Signals.

Diskrete Methoden der harmonischen Analyse

Reis. 18. Quantisierung nach Amplitude und Zeit

A – Originalsignal; B – Quantisierungsergebnis;

V , G – gespeicherte Daten

Bei Verwendung digitaler Geräte ist ein echtes Dauersignal (Abb. 18, A) wird durch eine Menge von Punkten dargestellt, genauer gesagt durch die Werte ihrer Koordinaten. Dazu wird das Originalsignal, das beispielsweise von einem Mikrofon oder Beschleunigungsmesser kommt, in Zeit und Amplitude quantisiert (Abb. 18, B). Mit anderen Worten: Die Messung und Speicherung des Signalwerts erfolgt diskret nach einem bestimmten Zeitintervall Δt , und der Wert selbst zum Zeitpunkt der Messung wird auf den nächstmöglichen Wert gerundet. Zeit Δt angerufen Zeit Probenahme , was umgekehrt mit der Abtastfrequenz zusammenhängt.

Die Anzahl der Intervalle, in die die doppelte Amplitude des maximal zulässigen Signals unterteilt wird, wird durch die Bitkapazität des Geräts bestimmt. Es ist offensichtlich, dass für die digitale Elektronik, die letztendlich mit booleschen Werten („Eins“ oder „Null“) arbeitet, alle möglichen Bittiefenwerte als bestimmt werden 2 N. Wenn wir sagen, dass die Soundkarte unseres Computers 16-Bit ist, bedeutet dies, dass das gesamte zulässige Intervall des Eingangsspannungswerts (die y-Achse in Abb. 11) unterteilt wird 2 16 = 65536 gleiche Intervalle.

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, gehen bei einer digitalen Methode zur Messung und Speicherung von Daten einige der ursprünglichen Informationen verloren. Um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen, sollten die Bittiefe und die Abtastfrequenz der Konvertierungsausrüstung erhöht werden.

Kehren wir zur eigentlichen Aufgabe zurück – der Bestimmung des Vorhandenseins einer bestimmten Frequenz in einem beliebigen Signal. Betrachten Sie zur besseren Klarheit der verwendeten Techniken ein Signal, das die Summe zweier harmonischer Schwingungen ist: q=Sünde 2t +Sünde 5t , mit Diskretion spezifiziert Δt=0,2(Abb. 19). Die Tabelle in der Abbildung zeigt die Werte der resultierenden Funktion, die wir weiter als Beispiel für ein beliebiges Signal betrachten werden.

Reis. 19. Zu untersuchendes Signal

Um das Vorhandensein der für uns interessanten Frequenz im untersuchten Signal zu überprüfen, multiplizieren wir die ursprüngliche Funktion mit der Abhängigkeit der Änderung des Schwingungswerts bei der getesteten Frequenz. Dann addieren (numerisch integrieren) wir die resultierende Funktion. Wir werden Signale über ein bestimmtes Intervall multiplizieren und summieren – die Periode der Trägerfrequenz (Grundfrequenz). Bei der Wahl des Wertes der Grundfrequenz ist zu berücksichtigen, dass nur eine größere im Verhältnis zur Grundfrequenz geprüft werden kann, in N mal die Frequenz. Wählen wir als Hauptfrequenz ω =1, was der Periode entspricht.

Beginnen wir den Test sofort mit der „richtigen“ (im Signal vorhandenen) Frequenz j N =sin2x. In Abb. In Abb. 20 werden die oben beschriebenen Aktionen grafisch und numerisch dargestellt. Es ist zu beachten, dass das Ergebnis der Multiplikation hauptsächlich über der x-Achse verläuft und daher die Summe deutlich größer als Null ist (15,704>0). Ein ähnliches Ergebnis würde man erhalten, wenn man das ursprüngliche Signal mit multipliziert Q N =sin5t(Die fünfte Harmonische ist auch im untersuchten Signal vorhanden). Darüber hinaus ist das Ergebnis der Summenberechnung umso größer, je größer die Amplitude des Testsignals im Testsignal ist.

Reis. 20. Überprüfen des Vorhandenseins einer Komponente im untersuchten Signal

Q N = sin2t

Führen wir nun die gleichen Aktionen für eine Frequenz durch, die im untersuchten Signal nicht vorhanden ist, beispielsweise für die dritte Harmonische (Abb. 21).

Reis. 21. Überprüfen des Vorhandenseins einer Komponente im untersuchten Signal

Q N =sin3t

In diesem Fall verläuft die Kurve des Multiplikationsergebnisses (Abb. 21) sowohl im Bereich positiver als auch negativer Amplituden. Die numerische Integration dieser Funktion ergibt ein Ergebnis nahe Null ( ∑ =-0,006), was darauf hinweist, dass diese Frequenz im untersuchten Signal nicht vorhanden ist, oder mit anderen Worten, dass die Amplitude der untersuchten Harmonischen nahe Null liegt. Theoretisch hätten wir Null bekommen sollen. Fehler aufgrund von Einschränkungen Diskrete Methoden aufgrund der endlichen Bittiefe und Abtastfrequenz. Indem Sie die oben beschriebenen Schritte so oft wiederholen, wie erforderlich, können Sie das Vorhandensein und den Pegel eines Signals einer beliebigen Frequenz ermitteln, die ein Vielfaches des Trägers ist.

Ohne auf Details einzugehen, können wir sagen, dass bei den sogenannten ungefähr die gleichen Aktionen ausgeführt werden diskrete Fourier-Transformation .

Im betrachteten Beispiel hatten zur besseren Übersichtlichkeit und Einfachheit alle Signale die gleiche Anfangsphasenverschiebung (Null). Um mögliche unterschiedliche Anfangsphasenwinkel zu berücksichtigen, werden die oben beschriebenen Aktionen mit komplexen Zahlen durchgeführt.

Es sind viele diskrete Fourier-Transformationsalgorithmen bekannt. Das Ergebnis der Transformation – das Spektrum – wird oft nicht als Linie, sondern als kontinuierliche Linie dargestellt. In Abb. Abbildung 22 zeigt beide Varianten der Spektren für das im betrachteten Beispiel untersuchte Signal.

Reis. 22. Spektrumoptionen

Hätten wir in dem oben betrachteten Beispiel den Test nämlich nicht nur für Frequenzen durchgeführt, die ein Vielfaches der Grundfrequenz sind, sondern auch in der Nähe mehrerer Frequenzen, hätten wir festgestellt, dass die Methode das Vorhandensein dieser harmonischen Schwingungen mit einer Amplitude anzeigt größer als Null. Die Verwendung eines kontinuierlichen Spektrums in der Signalforschung wird auch dadurch gerechtfertigt, dass die Wahl der Grundfrequenz in der Forschung weitgehend zufällig ist.

Man nennt es harmonische Klanganalyse

A. Ermitteln der Anzahl der Töne, aus denen ein komplexer Klang besteht.

B. die Festlegung der Frequenzen und Amplituden der Töne, aus denen ein komplexer Klang besteht.

Korrekte Antwort:

1) nur A

2) nur B

4) weder A noch B

Klanganalyse

Mithilfe akustischer Resonatorsätze können Sie bestimmen, welche Töne Teil eines bestimmten Klangs sind und welche Amplituden sie haben. Diese Bestimmung des Spektrums eines komplexen Klangs wird als harmonische Analyse bezeichnet.

Bisher wurde die Schallanalyse mit Resonatoren durchgeführt, bei denen es sich um Hohlkugeln unterschiedlicher Größe handelt, die mit einer offenen Verlängerung in das Ohr eingeführt werden und auf der gegenüberliegenden Seite ein Loch haben. Für die Schallanalyse ist es wichtig, dass immer dann, wenn der analysierte Schall einen Ton enthält, dessen Frequenz gleich der Frequenz des Resonators ist, dieser in diesem Ton laut zu erklingen beginnt.

Solche Analysemethoden sind jedoch sehr ungenau und aufwendig. Derzeit werden sie durch wesentlich fortschrittlichere, genauere und schnellere elektroakustische Methoden ersetzt. Ihr Wesen besteht darin, dass eine akustische Schwingung zunächst in eine elektrische Schwingung umgewandelt wird, die die gleiche Form beibehält und daher das gleiche Spektrum aufweist, und diese Schwingung dann mit elektrischen Methoden analysiert wird.

Eines der bedeutenden Ergebnisse der harmonischen Analyse betrifft die Laute unserer Sprache. Wir können die Stimme einer Person an der Klangfarbe erkennen. Aber wie unterscheiden sich die Klangschwingungen, wenn dieselbe Person unterschiedliche Vokale auf derselben Note singt? Mit anderen Worten: Wie unterscheiden sich in diesen Fällen die durch den Stimmapparat verursachten periodischen Luftschwingungen bei unterschiedlicher Stellung von Lippen und Zunge sowie Veränderungen in der Form von Mundhöhle und Rachen? Offensichtlich müssen in den Vokalspektren einige Merkmale vorhanden sein, die für jeden Vokalklang charakteristisch sind, zusätzlich zu den Merkmalen, die die Klangfarbe der Stimme einer bestimmten Person bestimmen. Die harmonische Analyse von Vokalen bestätigt diese Annahme, nämlich: Vokale zeichnen sich durch das Vorhandensein von Obertonbereichen mit großer Amplitude in ihren Spektren aus, und diese Bereiche liegen für jeden Vokal immer bei den gleichen Frequenzen, unabhängig von der Höhe des gesungenen Vokalklangs.

Welches physikalische Phänomen liegt der elektroakustischen Methode der Schallanalyse zugrunde?

1) Umwandlung elektrischer Schwingungen in Schall

2) Zerlegung von Schallschwingungen in ein Spektrum

3) Resonanz

4) Umwandlung von Schallschwingungen in elektrische

Lösung.

Die Idee der elektroakustischen Methode der Schallanalyse besteht darin, dass die untersuchten Schallschwingungen auf die Mikrofonmembran einwirken und deren periodische Bewegung verursachen. Die Membran ist mit einer Last verbunden, deren Widerstand sich entsprechend dem Bewegungsgesetz der Membran ändert. Da sich der Widerstand bei gleichbleibendem Strom ändert, ändert sich auch die Spannung. Man sagt, dass es zu einer Modulation des elektrischen Signals kommt – es entstehen elektrische Schwingungen. Somit basiert die elektroakustische Methode der Schallanalyse auf der Umwandlung von Schallschwingungen in elektrische.

Die richtige Antwort finden Sie unter Nummer 4.