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    WaveCN软件在声学实验中的应用
    作者:Sender  来源:----  发布日期:2005-04-02  最后修改日期:2008-02-12

      偶得一款软件WaveCN,它是一个32位的音 频编辑软件,能运行于WINDOWS95+IE4/98/ME/NT4.0/2000/XP,DirectX等版本的操作平台、通过本软件可对音频数据进 行编辑修改并能创造出特殊的效果。WaveCN为全中文界面,直观的多文档操作,无穷步的撤销和恢复撤销,支持完全内存编辑,在具备足够大内存的情况下可 以达到最大速度等。程序本身需要大约6MB的硬盘空间。至少使用16位的PCI声卡。该程序可以在没有声卡的环境下工作,但听不到声音。使用 800*600的屏幕分辨率。(WaveCN1.55版为共享软件,版权所有:苏信东。E-Mail地 址:webmaster@wavecn.com。可在www.Wavecn.com下载最新免费WaveCN1.9正式版)。下载后直接运行即可。

      可用该软件代替音叉做声学实验,增强了声学实验的演示效果,还可代替示波器,电压表,信号发生器。将演示内容保存为文件后,实验还具有能重复使用、拷贝复制的优点。现介绍用WaveCN进行的几个声学演示实验。

      一、乐音和噪音

       演示前,先要录制乐音和噪音。录乐音时,打开“效果”、“产生”、“简单频率发生器”、“左声道有效”,频率取1000HZ(频率 可以任意选 取。像按电话号码一样键入),波形取“正弦波”,持续时间为10s。录制噪音时,可用钢锉锉铁皮,把摩擦撞击声录入,录10s。方法是在声卡上连接上话 筒,然后,用鼠标点击菜单栏上的录音标记红点,通道选“单声道”、“CD音质”、“开始”录制。以20s为周期,用“复制和粘贴”的方法,把乐音和噪音相 互交错,中间插入3S的静音(静音的录制方法:“效果”、“产生”、“静音”),最后保存为“乐音与噪声”。wav的格式。

      演示时,打开WaveCN,找到“乐音与噪声”。wav的文件,直接播放,学生听到悦耳的乐音时,屏幕上显示出周期性的规则波形; 当放出噪音时,屏幕显示出杂乱的无规则波形。乐音和噪音交替出现,声图并现,相互对比,给学生留下深刻印象。

      二、响度和声强

       演示响度和声强的关系时,必须录制频率相同而振幅不同的信号。录制时,利用WaveCN中的信号发生器,录制1000HZ信号。调 节信号发生器 输出信号的振幅,以10s为周期,交替录制振幅大小不同的信号。两种信号的振幅比,大约取1:2播放时,两种振幅的信号都能在屏幕上显示出来。当学生听到 响度不同的声音时,可同时从屏幕上看到振幅不同、频率相同的正弦波形。

      三、音调和频率

       演示音调和频率的关系时,必须录制振幅相同而频率不同的信号。用WaveCN中的信号发生器输出264HZ、297HZ、 330HZ、 352HZ、396HZ、440HZ、495HZ、528HZ的信号(相当于C调的dou,ruai,mi,fa,sou,la,ti,dou)录制方 法:“产生”、“频率264HZ”、“正弦波”、“左声道有效”、“持续时间2S”、“在结尾处插入”,再点击“确定”。用同样的方法录制其他频率,结束 后保存。演示方法,播放保存的文件。当学生听到音调不同的声音时,可以从屏幕上看到频率不同、振幅相同的正弦波形。

      四、音色和波形

       基音频率相同、音色不同的声音,由于泛音不同,显示出来的波形也不同。用WaveCN中的信号发生器输出100HZ的正弦波和 100HZ的方 波,以3S为周期,交替地录制下来,演示时仍按“乐音和噪音”的方法演示,可以看到频率相同,波形不同,于是听到的声音就不相同。

      五、气柱的共鸣

       利用WaveCN中的信号发生器输出频率为680HZ的音频信号,录制20S,放音时,利用微机的外接音箱放音。演示时左手拿着长 度为50cm 的玻璃管的上端,把玻璃管插入盛满水的量筒内。右手拿着喇叭,让喇叭口正对玻璃管,喇叭和玻璃管同时升降,玻璃管内空气柱的长度也就随之变化,演示前,调 节好音量,让喇叭发出的声音刚好能被学生听到。演示中,当玻璃管内空气柱长度变化时,会听到声音的响度也随之变化。在室温20℃时,在空气柱长度大约为 10cm和35cm处,声音的响度最大。这说明声音在空气柱内发生共鸣,波长即为50cm(λ=(3-10)×2=50cm),用波长乘以频率 680HZ,即为声波在空气中的传播速度(34m/s)。

      六、声音的干涉

      利用WaveCN中的信号发生器,录制频率为1000HZ的单声道音频信号10S。用微机所配的音箱放音,每个音箱上串联一个开 关,同时检查每个音箱中喇叭的连接相位要相同,必要时进行调整。

       将两只音箱固定在一块木板条上,相距80cm~100cm左右。木板条放置在讲台上,喇叭口正对学生。演示时,让学生用手堵住一只 耳朵。教师启 动WaveCN后,让木板条绕中心轴左右转动,学生将听到强弱相间的声音,这就是声音产生了干涉现象,为了便于分辨,音量要适当小一些。作为对比,用开关 关掉一只扬声器,再将木板条转动,这时只能听到响度相同的声音。

      七、声波激发的共振

       声波是机械波,可以使传播途径上的物体产生受迫振动。当声波频率同物体的固有频率相等时,振动体将发生共振。把长200mm,频率 256HZ的 钢制音叉,插在共鸣箱上,作为振动体。音叉的顶端与吊在铁架台上的骨制小球相接触,利用小球的跳动观察音叉振动的强弱。录放机的喇叭正对共鸣箱的开口端, 两者相距50cm左右。

      用WaveCN中的信号发生器,录制一组振幅相同而频率不同的信号。信号频率如:220HZ、240HZ、256HZ、 270HZ、290HZ。每种频率的信号各录制10s。从一种频率变换到另一种频率时,间隔5S静音,以便让跳动的小球恢复静止。

       演示前调整好播出声音的声强,让220HZ(或290HZ)的声音引起的受迫振动,刚好能被观察出来。演示时,学生通过音调的变 化,就能分辩出 声音频率的变化;音叉的振动情况,通过骨制小球的跳动就能观察出来。当声音频率变为256HZ时,骨制小球跳动最激烈,说明音叉振动振幅最大,产生共振。

      八、声波的多普勒效应

      演示多普勒效应,可录制1000HZ的音频信号,共计2min。

      把音箱用两根结实的尼龙绳绑扎好,尼龙绳上端固定在门框上,让两绳张开一定角度,做成一个摆长约为1.5m的“单摆”。

       演示时,音箱的喇叭正对学生,让音箱往复摆动。学生会发现,当音箱摆向自己时,声音的音调变高;当音箱远离自己时,声音的音调变 低。这说明声音 的频率随声源的速度变化(声源的速度变化是指声源相对于观测者学生而言)而变化。作为对比,当音箱静止时,音调变化的现象立即消失。

      九、演示差频现象

      用WaveCN中的信号发生器输出频率为1000HZ和1002HZ的正弦波信号,分别录制在左右声道上,时间为10s,保存。然 后播放,会听到频率为2HZ的“差频”音。

    摘自:《中学物理教学参考》2005.4
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