Гармонійним аналізом звуку називають. Аналіз звуку
Розкладання складного звуку на низку простих хвиль. Можливі 2 види аналізу звуку: частотний за частотами його гармонійних складових і тимчасовий, заснований на вивченні зміни сигналу в часі … Великий Енциклопедичний словник
Розкладання складного звуку на низку простих хвиль. Можливі 2 види аналізу звуку: частотний за частотами його гармонійних складових і тимчасової, заснованої на вивченні зміни сигналу в часі. * * * АНАЛІЗ ЗВУКУ АНАЛІЗ ЗВУКУ, розкладання… Енциклопедичний словник
аналіз звуку- garso analizė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. sound analysis vok. Schallanalyse, f rus. аналіз звуку, m pranc. analyse de son, f … Automatikos terminų žodynas
аналіз звуку- garso analizė statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. sound analysis vok. Schallanalyse, f rus. аналіз звуку, m pranc. analyse de son, f … Fizikos terminų žodynas
Розкладання складного звуку на низку простих хвиль. Можливі 2 види А. з.: частотний за частотами його гармонії, що становлять, і тимчасової, осн. на вивченні зміни сигналу у часі … Природознавство. Енциклопедичний словник
Розкладання складного звуку. процесу ряд простих коливань. Застосовуються два види З. а.: частотний та тимчасовий. При частотному З. а. звук. сигнал є сумою гармоній. складових, що характеризуються частотою, фазою та амплітудою. Фізична енциклопедія
Розкладання складного звукового процесу на низку простих коливань. Застосовуються 2 види З. а.: частотний та тимчасовий. При частотному З. а. звуковий сигнал є сумою гармонічних складових (див. Гармонічні коливання). Велика Радянська Енциклопедія
АНАЛІЗ- 1) Зробити а. звуку за допомогою слуху означає розрізнити в окремому тоні (звуку) наших музик. інструментів, що містяться в ньому часткові тони. Суму коливань, що породжує звук, і складену з різноманітних поодиноких коливань, наше вухо. Музичний словник Рімана
аналіз складової структури слова- цей вид аналізу Л.Л. Касаткіна рекомендує проводити за наступною схемою: 1) навести фонетичну транскрипцію слова, позначивши складові приголосні та нескладові голосні; 2) побудувати хвилю сонорності слова; 3) під буквами трансрипції цифрами… Словник лінгвістичних термінів Т.В. Жеребило
Явлення незворотного переходу енергії звукової хвилі в інші види енергії і, зокрема, в теплоту. Характеризується коефіцієнт. поглинання а, який визначається як зворотна величина відстані, крім амплітуда звукової хвилі зменшується в е = 2,718 ... ... Фізична енциклопедія
Книжки
- Сучасна російська мова. Теорія. Аналіз мовних одиниць. У 2 частинах. Частина 2. Морфологія. Синтаксис, . Підручник створений відповідно до Федерального державного освітнього стандарту за напрямом підготовки 050100 - Педагогічна освіта (профілі "російська мова" та "література",...
- Від звуку до букви. Звукобуквенний аналіз слів. Робочий зошит для дітей 5-7 років. ФГОС, Дурова Ірина Вікторівна. Робочий зошит Від звуку до букви. Звукобуквенний аналіз слів `входить до навчально-методичного комплекту` Навчання читання дошкільнят`. Призначена для занять з дітьми старшої та підготовчої…
НЕ ПОБАЧИЛА ОБГОВОРЕННЯ ЦИХ ЗАВДАНЬ! Запитаю Усно!
За-да-ня 20 № 44.Електрична дуга — це
А. з-луч-ня-ня світла елек-тро-да-ми, при-соединёнными до ис-точ-ни-ку струму.
Б. елек-три-ський розряд у газі.
Правильну відповідь
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Електрична дуга
Електрична дуга - це один з видів газу розряду. О-лучити її можна слід-ду-ю-щим об-разом. У штаті закріплюють два вугільні стрижні загостреними кінцями один до одного і приєднують до джерела струму . Коли вугілля при-во-дят в со-при-кос-но-ве-ние, а потім злег-ка роз-дві-га-ють, між кін-цями вугілля об-раз-ет-ся яскраве полум'я, а самі вугілля роз-ка-ля-ються до-бе-ла. Дуга горить стійко, якщо через неї проходить постійний електричний струм. У цьому випадку один елек-трод яв-ля-ється весь час по-ло-жи-тель-ним (анод), а другий - от-ри-ца-тель-ним (катод). Між елек-тро-да-ми на-хо-дит-ся стовп розкаленого газу, хо-ро-шо про-во-дя-ще-го елек-три-че-ство. По-ло-жи-тель-не вугілля, маючи більш ви-со-ку тем-пе-ра-ту-ру, зго-ра-є бист-рее, і в ньому об-ра-зу-ється-углиб -ле-ня - по-ло-жи-тель-ний кра-тер. Температура кратера у повітря при атмосферному тиску доходить до 4000 °С.
Дуга може горіти і між ме-тал-лі-че-ськи-ми електрода-ми. При цьому електроди плавляться і швидко використовуються, на що розходиться велика енергія. По-это-му тем-пе-ра-ту-ра кра-те-ра ме-тал-лі-че-ського елек-тро-да зазвичай нижче, ніж вугіль-ного (2 000— 2500 ° С). При горінні дуги в газі при високому тиску (близько 2 · 10 6 Па) температуру кратеру вдалося довести до 5 900 ° С, тобто до тем-пера-тури по-верх-ності Сонця. Стовп газів або пар, через які йде розряд, має ще більш високу температуру — до 6 000—7 000 °С. Тому в стовпі дуги плавляться і обертаються в пар майже всі відомі речовини.
Для під-тримування ду-го-во-го роз-ряду треба невелике на-пря-же-ня, дуга горить при на-пря-жен-ні на її елек-тро- крыша 40 У. Сила струму в дузі до-воль-но зна-чи-тель-на, а со-против-ле-ние не-ве-лі-ко; слід-до-ва-тель-но, све-тя-ний-ся га-зовий стовп хо-ро-шо про-во-дит елек-три-че-ський струм. Іоні-за-цію мо-ле-кул газу в просторі між елек-тро-да-ми ви-зи-ва-ють сво-і-ми уда-ра-ми елек-тро-ни,іс- пус-ка-е-мі ка-то-будинок дуги. Велике число іс-пус-ка-е-мих елек-тро-нів обес-пе-чи-ва-є-ся тим, що катод на-грітий до дуже ви-со-кою тем -Пе-ра-ту-ри. Коли для за-жи-га-ня дуги вна-ча-ле вугілля при-во-дят в со-при-кос-но-ве-ние, то на місці кон-так-та, об-ла-да-ю -щем дуже бол-шим со-про-про-ле-ні-єм, ви-де-ля-ет-ся величезне к-лі-че-ство теп-ло-ти. По-цьому кінці вугілля сильно розігріваються, і цього достатньо для того, щоб при їхньому русі між ними спалахнула дуга. . У подальшому катод дуги підтримується в розжареному стані самим струмом, що проходить через дугу.
За-да-ня 20 № 71.Гар-мо-ні-чеським ана-лі-зом звуку на-зи-ва-ють
А. уста-нов-лення числа тонів, що входять в склад складного звуку.
Б. уста-нов-лі-ня ча-стот і ам-плі-туд тонів, що входять до складу складного звуку.
Правильну відповідь:
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Аналіз звуку
При помо-щі на-бо-рів аку-сти-че-ських ре-зо-на-то-рів можна встановлювати, які тони входять у склад дан-ного звуку і ка-ко-ви їх ам-плі-ту-ди. Таке уста-нов-лення спек-тра складного звуку називається його гар-мо-ні-чеським ана-лізом.
Раніше аналіз звуку ви-повн-ся з по-мо-щю ре-зо-на-то-рів, пред-став-ля-ю-ють собою порожні кулі раз-но-го раз-ме -ра, іме-ю-щих від-критий від-ро-сток, встав-ля-е-мий у вухо, і от-вер-стіе з про-ти-во-по-лож-ной сто-ро -Ни. Для ана-лі-за звуку су-ще-ствен-но, що всякий раз, коли в ана-лі-зі-ру-е-му звуку со-дер-жит-ся тон, ча-сто-та до -то-ро-го дорівнює ча-сто-ті ре-зо-на-то-ра, по-остан-ній на-чи-на-є голосно-зву-чати в цьому тоні.
Такі спо-со-би ана-лі-за, од-на-ко, дуже не-точ-ни і кро-пот-лі-ви. У на-сто-е-е час вони ви-тес-не-ни зна-чи-тель-но більш со-вер-шен-ни-ми, точ-ни-ми і быст-ри-ми елек-тро- аку-сті-че-скі-ми ме-то-да-ми. Суть їх сво-ди-ся до того, що аку-сти-че-че-ко-ле-ба-ня сна-ча-ла пре-об-ра-зу-ет-е в елек-три-че-ське ко -ле-ба-ня з зі-хра-не-ні-єм тієї ж форми, а слі-до-ва-тель-но, що має той же спектр, а потім це ко-ле-ба-ня ана-лі-зі-ру-є-ся елек-три-че-ськи-ми ме-то-да-ми.
Один із сущ-ственных резуль-та-тов гар-мо-ні-че-ського ана-лі-за ка-са-ет-ся звуків нашої мови. По тембру ми можемо дізнатися голос че-ло-ве-ка. Але чим раз-ли-ча-ють-ся звукові ко-лі-ба-ня, коли один і той же че-ло-век співає на одній і тій же ноті різні гласні? Дру-ги-ми сло-ва-ми, чим раз-ли-ча-ють-ся в цих слу-ча-ях пе-ри-о-ди-че-скіе ко-ле-ба-ня воз-ду- ха, ви-зи-ва-е-ми го-ло-со-вим ап-па-ра-том при різн-них по-ло-же-ні-ях губ і язика і з-ме-не-ні- ях форми по-ло-сті рота та глот-ки? Очевидно, у спек-трах глас-них повинні бути якісь осо-бен-но-сті, ха-рак-тер-ні для ка-до-го глас-ного звуку, понад ті осо-бен-но-стей, ко-то-рие ство-ють тембр го-ло-са дан-но-го че-ло-ве-ка. Гар-мо-ні-ський ана-ліз глас-них під-твер-жда-ет це перед-по-ло-же-ня, а саме-но: глас-ні звуки ха-рак-те-рі- зу-ють-ся на-ли-чи-ем у їх спек-трах об-ла-стей обер-то-нов з великою ам-плі-ту-дою, причому ці об-ла-сті лежать для кож- дой глас-ної завжди на одних і тих же ча-сто-тах не-за-ві-си-мо від ви-со-ти про-пе-то-го глас-но-го звуку.
За-да-ня 20 № 98.У мас-спек-тро-гра-фе
1) елек-три-че-ське і маг-ніт-не поля слу-жать для прискорення за-ря-жен-ної ча-сти-ци
2) елек-три-че-ське і маг-ніт-не поля слу-жат для зме-не-ня на-прав-ле-ня руху за-ря-жен-ної ча-сті- ци
3) елек-три-че-ське поле слу-жить для ускорення за-ря-жен-ної ча-сти-ци, а маг-ніт-не поле слу-жить для зме-не-ня на-прав-ле-ня її дви-же-ня
4) елек-три-че-ське поле слу-жить для зме-не-ня на-прав-ле-ня руху за-ря-жен-ної ча-сти-ци, а маг-нит -ное поле служить для її ускорення
Мас-спек-тро-граф
Мас-спек-тро-граф - це прилад для розподілу іонів по величі відношення їх заряду до маси. У найпростіший модифікації схема приладу представлена на малюнку.
Ис-сле-ду-е-мий об-ра-зец спе-ци-аль-ни-ми ме-то-да-ми (іс-па-ре-ні-єм, елек-трон-ним ударом) пе-ре-во-дит-ся в га-зо-об-раз-ное со-сто-я-ня, потім об-ра-зо-вав-ший-ся газ іоні-зі-ру-є-ся в ис-точ-ни-ке 1. Потім іони уско-ря-ють-ся елек-три-че-ським полем і фор-мі-ру-ють-ся у вузький пучок у уско-ря-ю-щому пристро-стві 2, після чого через вузьку вхідну щілину по-да-ють в ка-ме-ру 3, в ко-то-рой со-зда-но од-но-рід-не маг-ніт-не поле. Магніт-не поле змінює тра-ек-торію руху часток. Під дією сили лоренця іони на-чі-на-ють рухатися по дузі окруж-ності і по-па-да-ють на екран 4, де ре-ги-стри -ру-є місце їх по-па-да-ня. Ме-то-ди ре-гі-стра-ції можуть бути різними-ми: фо-то-гра-фі-че-ські, елек-трон-ні і т. д. Ра-ді-устра -ек-то-рии опре-де-ля-є-ся за фор-му-ле:
де U— елек-три-че-ське на-пря-же-ня уско-ря-ю-щого елек-три-че-ського поля; B- Індукція магніт-ного поля; mі q- Со-від-віт-но маса і заряд ча-сті-ци.
Так як ра-ді-ус тра-ек-то-рії за-ві-сит від маси і за-ря-да іона, то різні іони по-па-да-ють на екран на різному рас -сто-я-ні від ис-точ-ни-ка, що й поз-во-ля-є їх роз-ді-ляти і ана-лі-зі-ро-вати зі-став об-раз-ца.
У на-сто-е-е час раз-ра-бо-та-ни багато-чи-с-лен-ні типи мас-спек-тро-мет-ров, прин-ци-пи ра-бо-ти ко- то-рих від-лі-ча-ють-ся від роз-смот-рен-ного вище. З-го-тав-ли-ва-ють-ся, на-прі-приклад, ди-на-мі-че-скіе мас-спек-тро-метри, в ко-то-рих маси іс-слі- ду-е-мих іонів опре-де-ля-ють-ся за часом прольоту від ис-точ-ни-ка до ре-ги-стри-ру-ю-ще-го устрою-ства.
Якщо піаніно натиснути на педаль і сильно крикнути на нього, то від нього можна буде почути відгук, який буде чуватися деякий час, з тоном (частотою) дуже схожим на початковий звук.
Аналіз та синтез звуку.
За допомогою наборів акустичних резонаторів можна встановити які тони входять до складу даного звуку і з якими амплітудами вони присутні в даному звуку. Таке встановлення гармонійного спектра складного звуку називається його гармонійним аналізом. Раніше такий аналіз дійсно проводився за допомогою наборів резонаторів, зокрема резонаторів Гельмгольца, що є порожнистими кулями різного розміру, забезпечені відростком, що вставляється у вухо, і мають отвір з протилежного боку.
Для аналізу звуку істотно те, що щоразу, як у аналізованому звуку міститься тон із частотою резонатора, резонатор починає голосно звучати у цьому тоні.
Такі методи аналізу дуже неточні і копіткі. В даний час вони витіснені значно більш досконалими, точними та швидкими електроакустичними способами. Суть їх зводиться до того що, що акустичне коливання спочатку перетворюється на електричне коливання із збереженням тієї ж форми, отже, має такий самий спектр; потім електричне коливання аналізується електричними методами.
Можна вказати один істотний результат гармонійного аналізу щодо звуків нашої мови. За тембром ми можемо дізнатися про голос людини. Але чим різняться звукові коливання, коли один і той же людина співає на одній і тій самій ноті різні голосні: а, і, о, у, е? Іншими словами, чим розрізняються в цих випадках періодичні коливання повітря, викликані голосовим апаратом при різних положеннях губ і язика та змінах форми порожнин рота та горла? Очевидно, у спектрах гласних мають бути якісь особливості, характерні для кожного гласного звуку, понад ті особливості, що створюють тембр голосу даної людини. Гармонічний аналіз гласних підтверджує це припущення, зокрема, голосні звуки характеризуються наявністю у тому спектрах областей обертонів з великою амплітудою, причому ці області лежать кожної гласної завжди на тих самих частотах, незалежно від висоти проспіваного голосного звуку. Ці області сильних обертонів називають формантами. Кожна голосна має дві характерні для неї форманти.
Очевидно, якщо штучним шляхом відтворити спектр того чи іншого звуку, зокрема спектр голосної, то наше вухо отримає враження цього звуку, хоча його природне джерело не було б. Особливо легко вдається здійснювати такий синтез звуків (і синтез гласних) за допомогою електроакустичних пристроїв. Електричні музичні інструменти дозволяють дуже легко змінювати діапазон звуку, тобто. міняти його тембр. Просте перемикання робить звук схожим на звуки то флейти, то скрипки, то людського голосу або зовсім своєрідним, несхожим на звук жодного зі звичайних інструментів.
Ефект Доплера в акустиці.
Частота звукових коливань, які чує нерухомий спостерігач у разі, якщо джерело звуку наближається або віддаляється від нього, відмінна від частоти звуку, що сприймається спостерігачем, який рухається разом із цим джерелом звуку, або спостерігач і джерело звуку стоять на місці. Зміна частоти звукових коливань (висоти звуку), що з відносним рухом джерела і спостерігача називається акустичним ефектом Доплера. Коли джерело і приймач звуку зближуються, висота звуку підвищується, і якщо вони видаляються. то висота звуку знижується. Це з тим, що з русі джерела звуку щодо середовища, у якій поширюються звукові хвилі, швидкість такого руху векторно складається зі швидкістю поширення звуку.
Наприклад, якщо машина з увімкненою сиреною наближається, а потім, проїхавши повз, видаляється, то спочатку чутний звук високого тону, а потім низького.
Звукові удари
Ударні хвилі виникають під час пострілу, вибуху, електричного розряду тощо. Основною особливістю ударної хвилі є різкий стрибок тиску на фронті хвилі. У момент проходження ударної хвилі максимум тиску в цій точці виникає практично миттєво за час 10-10 с. При цьому одночасно стрибком змінюються щільність та температура середовища. Потім тиск повільно падає. Потужність ударної хвилі залежить від сили вибуху. Швидкість поширення ударних хвиль може бути більшою за швидкість звуку в даному середовищі. Якщо, наприклад, ударна хвиля збільшує тиск у півтора рази, то при цьому температура підвищується на 35 0С та швидкість поширення фронту такої хвилі приблизно дорівнює 400 м/с. Стіни середньої товщини, що зустрічаються на шляху такої ударної хвилі, будуть зруйновані.
Потужні вибухи супроводжуватимуться ударними хвилями, які створюють у максимальній фазі фронту хвилі тиск, що в 10 разів перевищує атмосферний. При цьому щільність середовища збільшується в 4 рази, температура підвищується на 500 0C, швидкість поширення такої хвилі близька до 1 км/с. Товщина фронту ударної хвилі має порядок довжини вільного пробігу молекул (10-7 - 10-8 м), тому при теоретичному розгляді можна вважати, що фронт ударної хвилі є поверхнею вибуху, при переході через яку параметри газу змінюються стрибком.
Ударні хвилі також виникають, коли тверде тіло рухається зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку. Перед літаком, що летить із надзвуковою швидкістю, утворюється ударна хвиля, яка є основним фактором, що визначає опір руху літака. Щоб цей опір послабити, надзвукові літаки надають стрілоподібної форми.
Швидке стиснення повітря перед предметом, що рухається з великою швидкістю, призводить до підвищення температури, яка з наростанням швидкості предмета - збільшується. Коли швидкість літака досягає швидкість звуку, температура повітря досягає 60 °C. При швидкості руху вдвічі вище швидкості звуку температура підвищується на 240 0C, а при швидкості, близької до потрійної швидкості звуку - стає 800 0С. Швидкості близькі до 10 км/с призводять до плавлення і перетворення тіла, що рухається, в газоподібний стан. Падіння метеоритів зі швидкістю кілька десятків кілометрів на секунду призводить до того, що вже на висоті 150 - 200 кілометрів, навіть у розрідженій атмосфері метеоритні тіла помітно нагріваються і світяться. Більшість із них на висотах 100 - 60 кілометрів повністю розпадаються.
Шуми.
Накладання великої кількості коливань безладно змішаних одне щодо іншого і довільно змінюють інтенсивність у часі, призводять до складної форми коливань. Такі складні коливання, які з великої кількості простих звуків різної тональності, називають шумами. Прикладами можуть бути шелест листя в лісі, гуркіт водоспаду, шум на вулиці міста. До шумів також можна віднести звуки, що виражаються приголосними. Шуми можуть відрізнятися розподілом за силою звуку, частотою і тривалістю звучання в часі. Тривалий час звучать шуми, створювані вітром, води, що падає, морським прибоєм. Щодо короткочасні гуркіт грому, рокіт хвиль - це низькочастотні шуми. Механічні шуми можуть викликатись вібрацією твердих тіл. Звуки, що виникають при лопанні бульбашок і порожнин у рідині, які супроводжують процеси кавітації, призводять до кавітаційних шумів.
Насправді частіше доводиться вирішувати зворотну стосовно розглянутої вище завдання – розкладання певного сигналу складові його гармонійні коливання. У курсі математичного аналізу подібне завдання традиційно вирішується розкладанням заданої функції в ряд Фур'є, тобто в ряді видів:
де i =1,2,3….
Практичне розкладання ряд Фур'є, зване гармонійним аналізом , полягає у знаходженні величин a 1 ,a 2 ,…,a i , b 1 ,b 2 ,…,b i , званих коефіцієнтами Фур'є. За значенням цих коефіцієнтів можна судити про частку в досліджуваній функції гармонічних коливань відповідної частоти, кратної ω . Частоту ω називають основною або несучою частотою, а частоти 2ω, 3ω,… i·ω – відповідно 2-ою гармонікою, 3-ою гармонікою, i -й гармонікою. Застосування методів математичного аналізу дозволяє розкласти до ряду Фур'є більшість функцій, що описують реальні фізичні процеси. Застосування цього потужного математичного апарату можливе за умови аналітичного опису досліджуваної функції, що є самостійним і часто непростим завданням.
Завдання гармонійного аналізу може формулюватися як пошук у реальному сигналі факту присутності тієї чи іншої частоти. Наприклад, існують методи визначення частоти обертання ротора турбокомпресора, що ґрунтуються на аналізі звуку, що супроводжує його роботу. Характерний свист, який чують при роботі двигуна з турбонаддувом, викликаний коливаннями повітря через рух лопаток робочого колеса компресора. Частота цього звуку та частота обертання робочого колеса пропорційні. При використанні аналогової вимірювальної апаратури в цих випадках надходять приблизно так: одночасно з відтворенням записаного сигналу за допомогою генератора створюють коливання відомої частоти, перебираючи їх в досліджуваному діапазоні до виникнення резонансу. Частота генератора, що відповідає резонансу, дорівнюватиме частоті досліджуваного сигналу.
Впровадження цифрової техніки у практику вимірювань дозволяє вирішувати такі завдання із застосуванням розрахункових методів. Перш ніж розглянути основні ідеї, закладені у цих розрахунках, покажемо відмінні риси цифрового представлення сигналу.
Дискретні методи гармонічного аналізу
Рис. 18. Квантування з амплітуди та часу
а - Вихідний сигнал; б - Результат квантування;
в , г – збережені дані
При використанні цифрової апаратури реальний безперервний сигнал (мал. 18, а) є набором точок, точніше значеннями їх координат. Для цього вихідний сигнал, що йде, наприклад, з мікрофона або акселерометра, квантується за часом і амплітудою (мал. 18, б). Інакше кажучи, вимірювання та запам'ятовування величини сигналу відбувається дискретно через деякий інтервал часу Δt а саме значення величини в момент вимірювання округляється до можливої найближчої величини. Час Δt називають часом дискретизації що пов'язано з частотою дискретизації зворотною залежністю.
Кількість інтервалів, на яке розбито подвійну амплітуду максимально допустимого сигналу, визначається розрядністю апаратури. Очевидно, що для цифрової електроніки, що оперує зрештою булевими величинами («одиниця» або «нуль»), всі можливі значення розрядності будуть визначатися як 2 n. Коли ми говоримо, що звукова карта нашого комп'ютера 16-розрядна, це означає, що весь допустимий інтервал вхідної величини напруги (вісь ординат на рис. 11) буде розбитий 2 16 = 65536 рівних інтервалів.
Як видно з малюнка, при цифровому способі вимірювання та зберігання даних частина вихідної інформації буде втрачена. Для підвищення точності вимірювань слід підвищувати розрядність та частоту дискретизації перетворюючої техніки.
Повернемося до поставленого завдання – визначення у довільному сигналі присутності певної частоти. Для більшої наочності використовуваних прийомів розглянемо сигнал, що є сумою двох гармонійних коливань: q=sin 2t +sin 5t , заданих з дискретністю Δt=0,2(Рис. 19). У таблиці малюнка наведено значення результуючої функції, які далі розглядатимемо як приклад деякого довільного сигналу.
Рис. 19. Досліджуваний сигнал
Для перевірки присутності в досліджуваному сигналі цікавої для нас частоти помножимо вихідну функцію на залежність зміни коливальної величини при частоті, що перевіряється. Після чого складемо (чисельно проінтегруємо) отриману функцію. Примножувати та підсумовувати сигнали будемо на певному інтервалі – періоді несучої (основної) частоти. При виборі значення основної частоти, треба враховувати, що перевірити можливо тільки велику, по відношенню до основної, nразів частоту. Виберемо як основну частоту ω =1, якій відповідає період.
Почнемо перевірку одразу з «правильної» (присутньої у сигналі) частоти y n =sin2x. На рис. 20 описані вище дії представлені графічно та чисельно. Слід звернути увагу, що результат множення проходить переважно вище за осі абсцис, і тому сума помітно більша за нуль (15,704>0). Подібний результат був би отриманий і при множенні вихідного сигналу q n =sin5t(п'ята гармоніка теж є у досліджуваному сигналі). Причому результат підрахунку суми буде тим більшим, чим більше амплітуда сигналу, що перевіряється в досліджуваному.
Рис. 20. Перевірка присутності у досліджуваному сигналі складової
q n = sin2t
Тепер виконаємо ті ж дії для частоти, що не присутня в досліджуваному сигналі, наприклад, для третьої гармоніки (рис. 21). 
Рис. 21. Перевірка присутності у досліджуваному сигналі складової
q n =sin3t
У цьому випадку крива результату множення (рис. 21) проходить як у ділянці позитивних амплітуд, так і негативних. Чисельне інтегрування цієї функції дасть результат, близький до нуля ( ∑ =-0,006), що вказує на відсутність цієї частоти в досліджуваному сигналі або, говорячи іншими словами, амплітуда досліджуваної гармоніки близька до нуля. Теоретично ми мали отримати нуль. Похибка викликана обмеженнями дискретних методів через кінцеву величину розрядності та частоти дискретизації. Повторюючи описані вище дії потрібну кількість разів, можна з'ясувати наявність і рівень сигналу будь-якої частоти, що кратна несе.
Не заглиблюючись у подробиці можна сказати, що такі дії виконують у разі так званого дискретного перетворення Фур'є .
У розглянутому прикладі для більшої наочності та простоти всі сигнали мали однаковий (нульовий) початковий фазовий зсув. Для обліку можливих різних початкових фазових кутів, описані вище дії виконують з комплексними числами.
Відомо багато алгоритмів дискретного перетворення Фур'є. Результат перетворення - спектр - часто є не лінійним, а суцільним. На рис. 22 показані обидва варіанти спектрів для досліджуваного у розглянутому прикладі сигналу
Рис. 22. Варіанти спектрів
Дійсно, якби ми в розглянутому вище прикладі виконали перевірку не тільки для частот суворо кратних основний, але і на околицях кратних частот, то виявили б, що метод показує наявність цих гармонійних коливань з амплітудою більше нуля. Застосування суцільного спектра щодо сигналів обгрунтовано ще й тим, що вибір основної частоти в дослідженнях носить багато в чому випадковий характер.
Гармонічним аналізом звуку називають
А. Встановлення числа тонів, що входять до складу складного звуку.
Б. встановлення частот та амплітуд тонів, що входять до складу складного звуку.
Правильну відповідь:
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Аналіз звуку
За допомогою наборів акустичних резонаторів можна встановити які тони входять до складу даного звуку і які їх амплітуди. Таке встановлення спектра складного звуку називається його гармонійним аналізом.
Раніше аналіз звуку виконувався за допомогою резонаторів, що є порожнистими кулями різного розміру, що мають відкритий відросток, що вставляється у вухо, і отвір з протилежного боку. Для аналізу звуку істотно, що щоразу, як у аналізованому звуку міститься тон, частота якого дорівнює частоті резонатора, останній починає голосно звучати у цьому тоні.
Такі способи аналізу, однак, дуже неточні та копіткі. В даний час вони витіснені значно більш досконалими, точними та швидкими електроакустичними методами. Суть їх зводиться до того що, що акустичне коливання спочатку перетворюється на електричне коливання із збереженням тієї ж форми, отже, має той самий спектр, та був це коливання аналізується електричними методами.
Один із суттєвих результатів гармонійного аналізу стосується звуків нашої мови. За тембром ми можемо дізнатися про голос людини. Але чим різняться звукові коливання, коли той самий людина співає однією й тієї ж ноті різні голосні? Іншими словами, чим розрізняються в цих випадках періодичні коливання повітря, що викликаються голосовим апаратом при різних положеннях губ та язика та змінах форми порожнини рота та глотки? Очевидно, у спектрах гласних мають бути якісь особливості, характерні для кожного гласного звуку, понад ті особливості, що створюють тембр голосу даної людини. Гармонічний аналіз голосних підтверджує це припущення, а саме: голосні звуки характеризуються наявністю в їх спектрах областей обертонів з великою амплітудою, причому ці області лежать для кожної голосної завжди на одних і тих же частот незалежно від висоти проспіваного голосного звуку.
Яке фізичне явище є основою електроакустичного методу аналізу звуку?
1) перетворення електричних коливань на звукові
2) розкладання звукових коливань у спектр
3) резонанс
4) перетворення звукових коливань на електричні
Рішення.
Ідея електроакустичного методу аналізу звуку у тому, що досліджувані звукові коливання діють мембрану мікрофона і викликають її періодичне переміщення. Мембрана пов'язана з навантаженням, опір якого змінюється відповідно до закону переміщення мембрани. Оскільки опір змінюється за постійної силі струму, змінюється і напруга. Кажуть, що відбувається модуляція електричного сигналу – виникають електричні коливання. Таким чином, в основі електроакустичного методу аналізу звуку лежить перетворення звукових коливань на електричні.
Правильна відповідь вказана за номером 4.
