Инфразвук в технике. Инфразвук: невидимая угроза или научная загадка?

Что такое инфразвук и как он влияет на человека. Какие источники инфразвука существуют в природе и технике. Как обнаружить инфразвук и защититься от его воздействия. Почему инфразвук вызывает странные ощущения у людей.

Что такое инфразвук и каковы его основные характеристики

Инфразвук представляет собой звуковые колебания с частотой ниже 16-20 Гц, которые не воспринимаются человеческим ухом. Основные характеристики инфразвука:

• Частота колебаний менее 16-20 Гц
• Длина волны от 17 метров и выше
• Способность распространяться на большие расстояния с малым затуханием
• Высокая проникающая способность через различные среды и препятствия
• Способность вызывать резонансные колебания внутренних органов человека

Несмотря на то, что инфразвук не слышен, он может оказывать существенное воздействие на организм человека и животных. Это связано с тем, что частоты инфразвука совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов.

Источники инфразвука в природе и технике

Природные источники:

• Землетрясения и извержения вулканов
• Штормы, ураганы, цунами
• Грозовые разряды
• Обвалы и оползни
• Полярные сияния

Техногенные источники:

• Двигатели внутреннего сгорания
• Промышленное оборудование (компрессоры, турбины, вентиляторы)
• Транспорт (автомобили, самолеты, поезда)
• Взрывы и выстрелы
• Системы вентиляции и кондиционирования

Интересно, что некоторые животные, например слоны и киты, способны генерировать и воспринимать инфразвуковые сигналы, используя их для коммуникации на больших расстояниях.

Как инфразвук влияет на организм человека

Воздействие инфразвука на человека может вызывать различные физиологические и психологические эффекты:

Физиологические эффекты:

• Головокружение и тошнота
• Нарушение равновесия
• Вибрация внутренних органов
• Изменение ритма дыхания и сердцебиения
• Повышение артериального давления

Психологические эффекты:

• Чувство тревоги и страха
• Ощущение присутствия «чего-то необъяснимого»
• Подавленное настроение
• Повышенная утомляемость
• Снижение концентрации внимания

Степень воздействия инфразвука зависит от его интенсивности, частоты и длительности. Длительное воздействие даже низкоинтенсивного инфразвука может приводить к развитию хронических заболеваний.

Методы обнаружения и измерения инфразвуковых колебаний

Для регистрации инфразвука используются специальные методы и оборудование:

• Инфразвуковые микрофоны с расширенным низкочастотным диапазоном
• Акселерометры и сейсмические датчики
• Барометры для регистрации колебаний атмосферного давления
• Специализированные анализаторы спектра
• Программное обеспечение для обработки низкочастотных сигналов

Важный аспект при измерении инфразвука — необходимость защиты оборудования от влияния ветра и других помех. Для этого применяются специальные ветрозащитные экраны и фильтры.

Защита от негативного воздействия инфразвука

Для снижения вредного влияния инфразвука применяются следующие меры защиты:

• Звукоизоляция помещений с использованием специальных материалов
• Виброизоляция оборудования, генерирующего инфразвук
• Применение глушителей и резонаторов
• Рациональное размещение источников инфразвука
• Использование средств индивидуальной защиты (наушники, шлемы)

При проектировании зданий и сооружений важно учитывать возможные источники инфразвука и принимать меры по снижению его воздействия на людей.

Исследования инфразвука и перспективные направления его применения

Исследования инфразвука ведутся по следующим основным направлениям:

• Изучение механизмов генерации и распространения инфразвуковых волн
• Разработка методов и средств обнаружения инфразвука
• Исследование влияния инфразвука на живые организмы
• Поиск возможностей практического применения инфразвука

Перспективные области применения инфразвука включают:

• Мониторинг природных катастроф (землетрясения, цунами)
• Контроль ядерных испытаний
• Дальняя связь и навигация
• Неразрушающий контроль материалов и конструкций
• Медицинская диагностика и терапия

Развитие технологий работы с инфразвуком открывает новые возможности как для научных исследований, так и для практических приложений в различных областях.

Мифы и заблуждения об инфразвуке

Вокруг темы инфразвука существует немало мифов и заблуждений:

Миф 1: Инфразвук абсолютно не воспринимается человеком

На самом деле, хотя человек не слышит инфразвук, он может ощущать его воздействие на организм. Некоторые люди более чувствительны к инфразвуку и способны улавливать его присутствие.

Миф 2: Инфразвук всегда опасен для здоровья

Не всякий инфразвук вреден. Воздействие зависит от интенсивности, частоты и длительности. Низкоинтенсивный инфразвук может не оказывать заметного влияния на человека.

Миф 3: Инфразвуковое оружие способно убивать на расстоянии

Хотя инфразвук может оказывать негативное воздействие, создание эффективного «инфразвукового оружия» сопряжено с большими техническими трудностями и маловероятно.

Миф 4: Все случаи «паранормальных явлений» объясняются инфразвуком

Инфразвук действительно может вызывать странные ощущения, но это не единственное объяснение необычных явлений. Каждый случай требует тщательного исследования.

Важно критически относиться к информации об инфразвуке и опираться на научно подтвержденные факты.

Инфразвук | Физика

Звуковые волны с частотой, меньшей 16 Гц, называются инфразвуком.

Инфразвуковые волны человеческое ухо не воспринимает (рис. 1.71). Несмотря на это, они способны оказывать на человека определенное физиологическое воздействие. Объясняется это действие резонансом. Внутренние органы нашего тела имеют достаточно низкие собственные час­тоты: брюшная полость и грудная клетка — 5-8 Гц, голова — 20-30 Гц. Среднее значение резо­нансной частоты для всего тела составляет 6 Гц. Имея частоты того же порядка, инфразвуковые волны заставляют наши органы вибрировать и при очень большой интенсивности способны при­вести к внутренним кровоизлияниям.

Специальные опыты показали, что облучение людей достаточно интенсивным инфразвуком может вызвать потерю чувства равновесия, тошноту, непроизвольное вращение глазных яблок и т. д. Например, на частоте 4-8 Гц человек ощущает перемещение внутренних органов, а на час­тоте 12 Гц — приступ морской болезни.

Рассказывают, что однажды американский физик Р.

Резонансным влиянием на человеческий организм низкочастотных звуков объясняется и воз­буждающее действие современной рок-музыки, насыщенной многократно усиленными низкими частотами барабанов, бас-гитар.

Инфразвук не воспринимается человеческим ухом, однако его способны слышать некоторые животные. Например, медузы уверенно воспринимают инфразвуковые волны с частотой 8-13 Гц, возникающие при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн. Достигая медуз, эти волны заранее (за 15 часов!) «предупреждают» о приближающемся шторме.

Источниками инфразвука могут служить грозовые разряды, выстрелы, извержения вулканов, работающие двигатели реактивных самолетов, ветер, обтекающий гребни морских волн, и т. д. Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего он может рас­пространяться на очень большие расстояния.

Инфразвук. Удивительный мир звука. И.И.Клюкин :: Класс!ная физика

НОВАЯ ОПАСНОСТЬ ПОЛЗЕТ
ИЗ ГЛУХОГО УГЛА

… включили «неслышимую» ноту Вуда.
Последовал эффект вроде того, который предшествует землетрясению
… волна ужаса распространилась на Шзфтсбюри авеню.
В. Сибрук. Роберт Вуд

Приведенный в эпиграфе отрывок из книги о знаменитом американском физике Р. Вуде — по-видимому, одно из первых описаний воздействия инфразвуковых колебаний на человека.

«Неслышимая» нота включалась на репетиции в одном из театров в 1929 году с целью усиления сценического эффекта. Но этот эффект оказался настолько значительным, что режиссер тут же дал указание прекратить эксперименты.

Существует и другая версия, согласно которой Вуд, один из оригинальнейших физиков мира, рекордсмен и фантазер в науке, принес в театр инфразвуковой генератор (в данном случае это был действительно генератор неслышимых звуков), включил его во время представления и из своей ложи наблюдал, как зрителей охватило невероятное и необъяснимое для них беспокойство и нервозность.

В дальнейшем обширные исследования по генерированию инфразвука и воздействию его на человека развернулись во всех странах мира. Сошлемся лишь на материалы Международного коллоквиума по инфразвуку, состоявшегося в конце 1973 года в Париже. Эти материалы составляют солидный сборник объемом около 500 страниц. Начнем с печально-экзотических инцидентов, предположительно связанных с инфразвуком.

Виднейший венгерский акустик Т. Тарноци доложил о гибели в гроте Борадль (Верхняя Венгрия) трех туристов в условиях резкого изменения атмосферного давления. В сочетании с узким и длинным входным коридором грот являл собой подобие резонатора, а это, как мы уже упоминали в соответствующей главе, могло послужить причиной резкого увеличения наружных колебаний атмосферного давления инфразвуковой частоты.

Периодически наблюдавшееся появление судов — «летучих голландцев» с мертвым экипажем на борту также все чаще в последнее время стали приписывать мощным инфразвуковым колебаниям, возникающим во время сильных штормов, тайфунов. Снабдить бы все суда простейшими инфразвуковыми самописцами уровня, чтобы можно было сопоставить затем изменения самочувствия экипажа с записанными колебаниями давления воздушной среды!

Пока же специалисты по охране окружающей среды ограничились тем, что установили, например, приемники инфразвука в верхних частях высотных зданий и при этом обнаружили следующее. Во время сильных порывов ветра уровень инфразвуковых колебаний (частоты 0,1 герца) достигает на верхних этажах 140 децибел, то есть даже несколько превышает порог болевого ощущения уха в диапазоне слышимых частот. Элементарная частица нейтрино обладает, как известно, громадной проникающей способностью. Инфразвук — своего рода «акустическое нейтрино», он способен проходить без заметного ослабления через стекла окон и даже сквозь стены. Можно себе представить, что чувствуют не особенно здоровые люди в очень высоких зданиях при сильных порывах ветра.

Природные источники мощного инфразвука — ураганы, извержения вулканов, электрические разряды и резкие колебания давления в атмосфере, быть может, не столь уж часто докучают человеку. Но в этой вредной области инфразвука человек быстро догоняет природу и в ряде случаев уже перегнал ее. Так, при запуске космических ракет типа «Аполлон» рекомендуемое (кратковременное) значение инфразвукового уровня для космонавтов составляет 140 децибел, а для обслуживающего персонала и окружающего населения 120 децибел.

Встреча двух поездов, движение поездов в тоннеле сопровождается появлением мощного инфразвукового шлейфа. (Актуальность этой проблемы была подчеркнута при проектировании тоннеля под Ла-Манщем).

Инфразвук в нашем повседневном окружении… На эту тему старейший английский акустик, лауреат премии Рэлея д-р Стефенс докладывал на всех международных форумах. Инфразвуковые шумы, производимые градирнями теплоэлектроцентралей, различными устройствами всасывания, нагревания воздуха или выпуска отработавших газов; неслышимые, но такие вредные инфразвуковые излучения мощных виброплощадок, грохотов, дробилок, транспортеров! Инфразвуковым шумам в судостроении и судоводительстве была недавно посвящена большая работа в югославском судостроительном журнале.

В общем, источников инфразвука хоть отбавляй. Поговорим теперь о том, каков же все-таки вероятный механизм воздействия инфразвука на организм человека и удается ли хоть в какой-то мере с этим воздействием бороться.
Длина инфразвуковой волны весьма велика (на частоте 3,5 герца она равна 100 метрам), проникновение ее в ткани тела также велико; фигурально говоря, человек слышит инфразвук всем телом. Какие же неприятности может причинить проникший в тело инфразвук? Более сотни лет человечество усиленно изучает свой слуховой орган, занимающий лишь ничтожную часть поверхности тела, и все еще нельзя считать процесс слухового восприятия полностью изученным. Что же говорить о восприятии телом инфразвука? Естественно, об этом пока имеются лишь отрывочные сведения.

Медики обратили внимание на опасный резонанс брюшной полости, имеющий место при колебаниях с частотой 4—8 герц. Пробовали стягивать (сначала на модели) область живота ремнями. Частоты резонансов несколько повысились, однако физиологическое воздействие инфразвука не ослабилось.
Легкие и сердце, как всякие объемные резонирующие системы, также склонны к интенсивным колебаниям при совпадении частот их резонансов с частотой инфразвука. Самое малое сопротивление инфразвуку оказывают стенки легких, что в конце концов может вызвать их повреждение.

Мозг. Здесь картина взаимодействия с инфразвуком особенно сложна. Небольшой группе испытуемых было предложено решить несложные задачи сначала при действии шума с частотой ниже 15 герц и уровнем примерно 115 децибел, затем при действии алкоголя и, наконец, при действии обоих факторов одновременно. Была установлена аналогия воздействия на человека алкоголя и инфразвукового облучения. При одновременном влиянии этих факторов эффект усиливался, способность к простейшей умственной работе заметно ухудшалась.

В других опытах было установлено, что и мозг может резонировать на определенных частотах. Кроме резонанса мозга как упругоинерционного тела, выявилась возможность «перекрестного» эффекта резонанса инфразвука с частотой р- и р-волн, существующих в мозгу каждого человека. Эти биологические волны отчетливо обнаруживаются на энцефалограммах, и по их характеру врачи судят о тех или иных заболеваниях мозга. Высказано предположение о том, что случайная стимуляция биоволн инфразвуком соответствующей частоты может повлиять на физиологическое состояние мозга.

Кровеносные сосуды. Здесь имеются уже некоторые статистические данные. В опытах французских акустиков и физиологов 42 молодых человека в течение 50 минут подвергались воздействию инфразвука с частотой 7,5 герца и уровнем 130 децибел. У всех испытуемых возникло заметное увеличение нижнего предела артериального давления. При воздействии инфразвука фиксировались изменения ритма сердечных сокращений и дыхания, ослабление функции зрения и слуха, повышенная утомляемость и другие нарушения.

Как упоминалось в одной из предыдущих глав, спектральные характеристики шума в звуковом диапазоне в настоящее время нормируются. Так как особенно травмируют нервную систему звуки высоких частот, то на этих частотах допустимые уровни шума малы. На низких частотах в слышимом диапазоне допускаются большие уровни звука. Но если подтвердится особо вредное действие инфразвука на человека, то возможно, что при нормировании инфразвукового шума придется уменьшать допустимые уровни против тех, которые разрешены для сопредельной области частот 60—100 герц.

В действующих международных санитарных шумовых нормах допустимые уровни звука тем выше, чем ниже его частота Но когда дело дойдет до нормирования на совсем низких частотах — в неслышимом «чертовом царстве инфразвука», то, возможно, придется здесь снижать допустимые уровни.

Существуют ли какие-нибудь меры борьбы с инфразвуком? Следует признать, что этих мер пока не так уж много. Упомянем оригинальный глушитель инфразвукового шума компрессоров и других машин, разработанный Лабораторией охраны труда Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта. В коробке этого глушителя одна из стенок сделана податливой, и это позволяет выравнивать низкочастотные переменные давления в потоке воздуха, идущего через глушитель в трубопровод. Площадки виброформовочных машин могут являться мощным источником низкочастотного звука. По-видимому, здесь не исключено применение интерференционного метода ослабления излучения путем противофазного наложения колебаний. В системах всасывания и распределения воздуха следует избегать резких изменений сечения, неоднородностей на пути движения потока, чтобы исключить возникновение низкочастотных колебаний.

Некоторые исследователи разделяют действие инфразвука на четыре градации — от слабой до… смертельной. Классификация — вещь хорошая, но она выглядит довольно беспомощно, если не известно, с чем связано проявление каждой градации.

Да, человечество еще не сдернуло полностью маску с дьявольского незнакомца, именуемого инфразвуком. Но рано или поздно это будет сделано. Остается надеяться, что черт окажется не таким страшным, как его сейчас малюют.

Другие страницы из книги И. И. Клюкина « Удивительный мир звука»

Предисловие
Звуки в воздухе
Звуки в земле
Звуки в воде
Звуки в космосе
Звуковая энергия ушла, а громкость звука возросла?
Когда резонатор усиливает и когда ослабляет звук
Что взять для изоляции звука: ватное одеяло или кровельное железо?
Возможно ли подслушивание через замочную скважину?
«Эти в бархат ушедшие звуки»
Как задержать вибрацию и удары
Колебания встречаются с трением
Есть ли что-нибудь не поющее в мире?
Победное шествие ультразвука
От дымовых фигур до акустической голографии
«Перекрестные» колебательные эффекты. Квантовая акустика
Миллионы укладываются в десятки
Островок слышимости в океане не воспринимаемых звуков
Зрение или слух (и речь)?
Еще немного о слухе
Удивительный мир звука превращается в угрожающий мир звука
«Спасите наши уши!»
Новая опасность ползет из глухого угла
Когда звук убивает наверняка
Откуда взялась у человека «утиная речь»?
Светомузыка и музыкопея
Болтливый «мир безмолвия». Эхолокация в природе

Инфразвук и ультразвук

• Главная
• Вход
• Поиск

• 1 класс
  • Английский язык
  • Информатика
  • Литературное чтение
  • Математика
  • Окружающий мир
  • Русский язык
• 2 класс
  • Английский язык
  • Информатика
  • Литературное чтение
  • Математика
  • Немецкий язык
  • Окружающий мир
  • Русский язык
• 3 класс
  • Английский язык
  • Информатика
  • Литературное чтение
  • Математика
  • Немецкий язык
  • Окружающий мир
  • Русский язык
• 4 класс
  • Английский язык
  • Информатика
  • Литературное чтение
  • Математика
  • Немецкий язык
  • Окружающий мир
  • Русский язык
• 5 класс
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Математика
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • Природоведение и естествознание
  • Русский язык
• 6 класс
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Математика
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • Русский язык
• 7 класс
  • Алгебра
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Геометрия
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • Русский язык
  • Физика
  • Черчение
• 8 класс
  • Алгебра
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Геометрия
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • ОБЖ
  • Русский язык
  • Физика
  • Химия
  • Черчение
• 9 класс
  • Алгебра
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Геометрия
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • ОБЖ
  • Русский язык
  • Физика
  • Химия
• 10 класс
  • Алгебра
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Геометрия
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • ОБЖ
  • Русский язык
  • Физика
  • Химия
• 11 класс
  • Алгебра
  • Английский язык
  • Биология
  • География
  • Геометрия
  • Информатика
  • История
  • Литература
  • Немецкий язык
  • Обществознание
  • ОБЖ
  • Русский язык
  • Физика

Инфразвук связан с жуткими эффектами

Загадочно потухшие свечи, странные ощущения и дрожь по позвоночнику могут быть не из-за присутствия призраков в домах с привидениями, а из-за звука очень низкой частоты, который не слышен людьми. Британские ученые показали в контролируемом эксперименте, что сильный басовый звук, известный как инфразвук, вызывает у людей ряд причудливых эффектов, включая беспокойство, крайнюю печаль и озноб, что подтверждает популярные предположения о связи между инфразвуком и странными ощущениями.

«Обычно вы этого не слышите», — сказал в понедельник Ричард Лорд, ученый-акустик из Национальной физической лаборатории в Англии, который работал над проектом.

Лорд и его коллеги, которые произвели инфразвук с помощью 23-футовой (7-метровой) трубы и испытали его воздействие на 750 человек на концерте, сказали, что инфразвук также создается природными явлениями.

«Некоторые ученые предположили, что этот уровень звука может присутствовать в некоторых якобы посещаемых привидениями местах и ​​поэтому вызывать у людей странные ощущения, которые они приписывают привидениям — наши результаты подтверждают эти идеи», — сказал профессор Ричард Уайзман, психолог Университет Хартфордшира на юге Англии.

РЕАКЦИИ НА ИНФРАЗВУК

Лорд и Уайзман исполнили четыре современных произведения живой музыки, в том числе некоторые с добавлением инфразвука, в лондонском концертном зале и попросили аудиторию описать свою реакцию на музыку.

Публика не знала, какие произведения включают инфразвук, но 22 процента сообщили о более необычных переживаниях, когда он присутствовал в музыке.

Их необычные переживания включали чувство беспокойства или печали, озноб по спине или нервные чувства отвращения или страха.

«Эти результаты показывают, что низкочастотный звук может вызывать у людей необычные переживания, даже если они не могут сознательно обнаруживать инфразвук», — сказал Вайзман, представивший свои выводы на научной конференции Британской ассоциации.

ПРИРОДНОЕ ЯВЛЕНИЕ

Инфразвук также создается штормами, сезонными ветрами, погодными условиями и некоторыми типами землетрясений. Животные, такие как слоны, также используют инфразвук для связи на большие расстояния или в качестве оружия для отражения врагов.

«Об инфразвуке сказано очень много — он ассоциируется практически со всем, от лучевого оружия до плохого вождения. Приятно иметь возможность исследовать доказательства », — сказала Сара Англисс, композитор и инженер, работавшая над проектом.

© 2003 Reuters Limited. Все права защищены. Републикация или распространение содержания Reuters категорически запрещено без предварительного письменного согласия Reuters.

Вызов полиции в охотников за привидениями

Инфразвук

Инфразвук — это просто звук ниже диапазона человеческого слуха, обычно ниже 20 Гц.На такой низкой частоте настоящая звуковая волна вызывает локальный давление подниматься и опускаться и отличается от движения воздуха. По факту, бризы — главный враг обнаружения инфразвука и изменений давления из-за местный движущийся воздух может быть неотличим от настоящих звуковых волн с помощью одного микрофон, особенно на очень низких частотах, скажем, ниже 1 Гц. Отличие локальных эффектов от реальных звуковых волн, которые прошли сотни или даже тысячи миль делаются путем сопоставления результатов массив микрофонов со значительным расстоянием между ними; настоящий проект! За ученый-любитель или любитель обнаружение местных изменений давления из-за движение воздуха, вероятно, неизбежно и может быть плюсом, в первую очередь для обнаружения большие движущиеся объекты, такие как грузовики на ближайшей скоростной автомагистрали или самолеты над головой. Увы, сам ветер может делать то же самое, поэтому такие наблюдения лучше проводить в тихий день.

Итак, проекты ниже предназначены для обнаружения «инфразвуковых частот », а не только« инфразвука ». Фактически они расширяют диапазон чувствительность в диапазоне слуха, возможно, достигает 200 Гц, где всевозможные происходит интересная деятельность, особенно с участием самолетов, строительства машины, а часто и загадочные источники. Одна из моих ранних «съемок» вертолет, круживший над местом преступления на востоке, был довольно впечатляет, по крайней мере, для меня:

Частота варьируется от 18.От 5 до 22,5 Гц из-за доплеровского сдвига как вертолет кружит. Более четкая часть длится около 45 минут, и я ничего не слышно снаружи.

Скорость прохождения источника звука можно рассчитать по соотношение самой низкой частоты и самой высокой частоты:

R = Fl / Fh

В = 769 миль / ч x (1-R) ​​/ (1 + R)

(Замените скорость звука другой скоростью звука для других систем единиц. )

Итак, если бы вертолет наверху просто пролетал, отношение частоты будет 18.5 / 22,5 = 0,822, а его скорость составляет 769 x (1 — 0,822) / (1+ 0,822) = 75 миль / ч Кажется правдоподобным. Иногда трудно отличить высшее и низшее частоты, но имейте в виду, что допплер довольно быстро выравнивается на крайности. Орбитальный вертолет немного сложнее, так как он постоянно превращение. Я не хочу разбираться в этом! На другом участке пролетает самолет по прямой выставлены Fl 50 Гц и Fh 80 Гц. Я считаю, что это двигался 177 миль в час.Это довольно быстро, но часто бывает трудно сказать предельные частоты; Я могу посмотреть на тот же сюжет и разогнаться до 140 миль в час, тоже. Что интересно, время между двумя крайними частотами было около 3 минут. Легко подсчитать, что самолет пролетел 9 миль в этом время. Вы можете оценить расстояние, умножив это расстояние на поправку. фактор, полученный из тригонометрии. Но в последнее время я сделал хорошее исправление Фактор просто 1. Другими словами, вертолет примерно так же далеко, как и расстояние, которое он прошел, составляя большую часть доплеровской кривой; просто не включай много прямых «хвостов». Все очень приблизительно! Если бы можно было идентифицировать вертолет, используя Flightradar24.com или аналогичный сайт, можно было бы придумать намного лучший поправочный коэффициент.

Для получения дополнительной информации об инфразвуковом мониторинге прочтите Изобретение исследователей НАСА в Лэнгли. Если эта ссылка умирает, проверьте Статья в Википедии о инфразвук.

Супер-простой Инфразвуковой микрофон

Окунуться в это хобби довольно легко. Вездесущий электретный микрофон обычно имеет плоскую частотную характеристику ниже 10 герц с полезной чувствительностью всего в пару герц. Это также верно в отношении типовая звуковая карта; Я читал, что они обычно начинают падать ниже 10 герц. Это едва ли «инфразвук», но, тем не менее, довольно интересно.

Например, вот большое изображение с сегодняшнего утра, используя этот микрофон.Обратите внимание на запуск двигателя около 44 Гц. с гармониками (и, возможно, сабвуферами тоже). Снаружи этого было совершенно не слышно. Есть пара пролетающих самолетов и странный след вверху. В яркая вертикальная линия характерна для проходящей струи. Низкочастотные горбы внизу слева — загадка. Обратите внимание, что даже если чувствительность снижена, сигналы можно увидеть на частотах вплоть до пары Гц. Игнорируйте линию 60 Гц, но прямо под ним — другая частота, производимая таинственным двигателем.Нет вертолетов пока нет; они имеют тот же обратный интегральный вид знака, но по центру больше около 20 Гц.

Микрофон необходимо защитить от непогоды и воздуха. токи необходимо блокировать эффективным ветровым стеклом. Оба выполнены с короткой изоляцией водопроводных труб с закрытыми порами, которую можно найти на любом оборудовании хранить. Вот простые шаги, чтобы иметь работающую инфразвуковую станцию:

Подготовьте микрофон, как показано на фото, сложенный на провода и оканчиваются разъемом RCA phono. Он так сложен, чтобы Предотвратить непреднамеренное нажатие на отверстие микрофона против пены, и разъем RCA был выбран, потому что длинные кабели с такими разъемы обычное дело — смело используйте что-нибудь другое.

Приклейте прорезь в изоляции трубы длиной 4 дюйма, закрытой контактный цемент (или купите отрезок без щелей) и закройте микрофон и разъем внутри двумя большими стяжками.Сделать обязательно затяните кабельные стяжки очень туго, чтобы запечатать концы. Сначала я использовал силиконовый герметик для герметизации концов, но я не думаю, что это необходимо, и это немного беспорядочно. Наклеиваем эту вещь под небольшой пластиковый цветочный горшок с кирпичом сверху сделает свое дело! Изначально воткнул вышеприведенную сборку в напиток уютный уплотнен диском из поролона для дополнительной защиты от ветра. Но это излишне ослабляет звуковые частоты без особой пользы. Также поместите камень таким образом, чтобы звук мог попасть в отверстия в нижней части пластика горшок. Получается, что спектр до пары сотен герц довольно хорош. интересно.

U

Используйте адаптер, чтобы преобразовать разъем RCA phono в стерео фонокорректор для входа микрофона на звуковую карту. Помните, что подсказка и первое кольцо стереоштекера необходимо связать вместе, чтобы микрофон чтобы получить власть. Как ни странно, микрофон будет работать без питания, но чувствительность будет ужасающей. (В следующий раз, когда я сделаю один, я просто припаяю микрофон.к конец аудиокабеля и припаяйте штекер стереонаушника к другому, замыкание первого кольца на кончик. Возможно, я просто отрежу разъемы RCA старого кабеля динамика.)

Скачать копию бесплатного и действительно потрясающего Spectrum Lab. Есть отличное руководство по настройке на веб-сайте Spectrum Lab. В последнее время я обнаружил, что программа, кажется, настраивается правильно без каких-либо «вмешательство». Вы можете начать с добавления мои настройки в папку конфигурации. Поначалу Spectrum Lab немного пугает, но стоит изучить кривая. Часто можно встретить «усиление микрофона» на панели управления звуковой картой. если вам нужно больше чувствительности.

Ниже приведено изображение с прошлой ночи (3/6/2015) с использованием вышеуказанного микрофон. Обратите внимание на два кружащих вертолета. Один кружил довольно долго. в то время как (5 минут между пунктирными линиями.) Но также обратите внимание на включение / выключение 18,5 Гц. сигнал, примерно на пять минут каждые 15 минут.И сигнал 9 Гц сделал внешность. Что, черт возьми, там происходит!

На днях я увидел несколько пунктирных линий «азбуки Морзе», поэтому решил выследи их. Это блоки HVAC по соседству. Было холодно, поэтому я Предположим, звук исходит из дымохода. Когда мой приходит, сигнал довольно сильно.

Микрофонный предусилитель (изменено из оригинала)

Старый компьютер, который я использую для вышеупомянутого микрофона, не имеют достаточное усиление, поэтому я построил простой предусилитель, который отбирает мощность у Порт USB и дает усиление до 1 Гц. Он встроен в банку Altoids Mini:

Входной разъем RCA находится слева, а кабели к справа включают 5 вольт от старого USB-кабеля и монофонический аудиокабель с фонокорректор для микрофонного входа.

Мощность приходит от использованного USB-кабеля. Два внешних контакта USB-разъема — +5 вольт. и земля; используйте омметр, чтобы определить провода, идущие к двум внешним контактам а затем с помощью вольтметра определить, какой из них +5 вольт.Один из моих ноутбуков имеет чрезмерный низкочастотный шум на питании USB, поэтому вы можете использовать вместо него старый линейный адаптер питания. Нашел нерегулируемый «3,7 вольта» Литой источник питания трансформаторного типа, который выдает около 7 вольт без нагрузки, и я добавил 3-контактный регулятор на 5 вольт.

Практически любой малосигнальные NPN транзисторы будут работать. Этот предусилитель обеспечивает около 20 дБ усиление (x 10) и «усиление низких частот» от 10 Гц до 1 Гц. Я использовал на выходе последовательно включенные конденсаторы. избегайте проблем с полярностью.Просто подключите либо положительный, либо отрицательный выводы конденсаторов вместе. Это могут быть большие значения, возможно 220 мкФ, чтобы избежать спада низких частот, если звуковая карта имеет входной сигнал ниже среднего сопротивление или если по какой-либо причине наконечник и кольцо соединены.

Ураган Харви произвел довольно много инфразвука, что этот микрофон. и усилитель обнаружен хорошо. Вот снимок, показывающий хороший ответ на ниже 1 Гц (26.08.2017).

Лучше Микрофонный предусилитель

Вот еще один микрофонный усилитель, который увеличивает усиление на нижний предел, давая ровный отклик до 1 Гц, даже когда звуковая карта откатывается от тогда.Изучите шум ниже 20 Гц с помощью Spectrum Lab и определите частота, на которой усиление только начинает спадать. Вычислить C (0,1 мкФ в схема), разделив 2 мкФ на эту частоту. Шапка может быть ближайшей стандартное значение. Мой график показал спад на частоте 20 Гц, а C составляет 2 мкФ / 20. = 0,1 мкФ. С этим конденсатором ответ выглядит «живым» вплоть до 1 Гц. Общее усиление может быть увеличено за счет уменьшения значения 22k до минимума. 4,7 км. Я называю этот предусилитель «лучше», потому что у него хорошее подавление мощности. шум питания; Питание от USB может быть шумным.

(Моя установка использует как красный, так и черный телефонные провода для +15 из-за более ранний проект.) Я использовал операционный усилитель TL071, но многие типы будут работать нормально; это не требовательное приложение. Вот LTSpice файл. Измените операционный усилитель на что-то вроде Rh37C (ближе к концу list), если у вас нет модели LM7301. Просто удалите LM7301 и замените его с одним в вашем списке довольно «обычным».

Я установил усилитель и микрофон в телефонную розетку, завернув оберните его тонкой тканью (протрите чистой комнатой), закрепив изолентой. Ткань просто для защиты от любопытных насекомых — наверное, не обязательно. Я вставил сборку в стеклянной банке, заткнул пенополистиролом и смонтировал дело снаружи под глиняным цветочным горшком с камнем наверху. Скала расположена так, чтобы не перекрывать полностью сливное отверстие. Раньше я прикреплял его к антенне шест — плохая идея! Шум ветра был ужасен. Я также добавил морские орехи к банке, чтобы убить ее резонанс.

Забудьте об этой технике! Используйте простой техника изоляции трубы выше.Такой подход пропускает слишком большую влажность и шахту действительно удалось залить водой! (Голос Адама Сэвиджа был в моей голове говоря: «Ну, вот и ваша проблема»). защита от дурака. И, честно говоря, откажитесь от любых внешних разъемов; припаять кабель достаточно долго, чтобы сделайте это в помещении, а затем используйте разъемы по желанию. Используйте пенопластовую трубку большего диаметра и включите контур с микрофон. В следующий раз я куплю трубку из пеноматериала без разреза и сделаю усилитель на более узкой плате для установки в трубку диаметром 1 дюйм.

Поэкспериментировав некоторое время, я бы сказал, что все интересный инфразвук можно обнаружить с помощью описанной выше установки и хороший микрофон. Частоты ниже 1 Гц требуют значительной работы для обнаружения с любой чувствительностью к ветровым помехам. Проверьте микрофоны, чтобы найти плоский до менее 20 Гц. Они существуют. Мои лучшие — из детской игрушки!

Посмотреть внизу страницы Live Data для спектр от этого микрофона.

Забавный (если не утомительный) способ проверить ваш инфразвуковой микрофон открывать и закрывать дверь с частотой около 2 Гц в течение нескольких секунд. Закройте дверь достаточно, чтобы воздух входил и выходил из дома. Вот результат двух дверей в наш прочный каменный дом. Эти двери находятся на противоположной стороне дома от микрофон и тяжелые каменные стены и межкомнатные двери предполагают, что звук ходит по дому, а не через него, но кто знает. Я не продержался как долго на второй двери! Этот метод генерирует импульсную форму волны, поэтому гармоники.

Я не собираюсь документировать эту идею, так что для большего опытный экспериментатор. Если у вас есть лишний «сабвуфер» усиленный динамик подключите его к низкочастотному фильтру звука с вашего микрофона. Я использую рекламу фильтр установлен на 10 Гц, но вы можете сделать фильтр операционного усилителя. Снимите крышку, чтобы что вы можете прикоснуться к конусу динамика, и вы буквально почувствуете инфразвук, намного ниже вашего диапазона слышимости. Это действительно удивительно, как будто у меня появилось новое чувство.Рядом с нами велось тяжелое строительство на шоссе, поэтому я решил сделать видео спикера в действии. Я добавил пара колокольчиков, чтобы вы могли видеть действие. Теперь я подумываю о каком-то визуальный дисплей во временной области, возможно, световая полоса.

Инфразвуковой генератор синусоидальной, квадратной и треугольной формы

Вас могут заинтересовать более низкие частоты, на которых время незаменимым инструментом становится инфразвуковой генератор, особенно для проверка микрофонов и звуковых карт.

Следующая схема использует один CD4049UB для генерации синуса, квадратные и треугольные формы сигналов вплоть до очень низких частот (0,03 Гц или даже при желании ниже). Уникальная схема формирования волны дает гармоники до -40 дБн даже на частоте 30 миллигерц без длительного ожидания запуска. я сделал короткое видео этой схемы, управляющей динамиком около 1 Гц, а осциллограф — 0,1 Гц. Есть небольшое искажение, когда я забыл немного понизить амплитуду, она еле отсекает на полном уровне в динамик на 8 Ом.

См. Также более крупный PDF-файл приведенная выше схема.

Левая половина схемы образует треугольник, квадрат и синусоидальные волны и изображены ниже до добавления остальной схемы. я думаю, схема будет работать и с CD4069. (Я модифицировал вторую гармонику регулировка искажений в попытке уместить обе части.) Но помните что у CD4069 совершенно другая распиновка.

Удивительно, как Хорошая синусоида может быть при тщательной настройке. Я рекомендую отрегулировать два потенциометры, глядя на анализатор спектра БПФ (Spectrum Lab сделает трюк). Я бы порекомендовал многооборотные горшки, если вам действительно нужна лучшая производительность. Установите частоту примерно 30 Гц и отрегулируйте потенциометры, чтобы минимизировать 60 и 90 Компоненты Hz. Тщательная регулировка позволит получить гармоники ниже 40 дБ. сигнал для этих низких частот.Откровенно говоря, для инфразвуковых экспериментов гармоники не имеют большого значения, но получить от них столько производительности — это весело. шестнадцатеричный инвертор.

Генератор синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн

В секции усилителя используется смещение моего более раннего аудиоусилителя. схема для формирования выхода мостового типа с одной стороной для подачи необходимого постоянного тока напряжение смещения. Точность схемы смещения позволяет использовать связь по постоянному току. не заботясь о высоком постоянном токе в динамике.

Камера для тестирования микрофона

Вам быстро понадобится возможность тестировать различные микрофоны в качестве кандидаты на инфразвуковой мониторинг. Оказывается, крошечный динамик может генерировать инфразвуковые изменения давления в герметичном контейнере, если динамик установлен на стене контейнера, нагнетая воздух внутрь и наружу. Ответ вполне плоская от постоянного тока до низких звуковых частот, позволяющая использовать самодельные микрофоны. по сравнению с электретными картриджами заводских характеристик.Лучше использовать низкий частоты, чтобы избежать резонансов внутри коробки, скажем, ниже 100 Гц. Генератор непосредственно выше будет адекватно управлять динамиком.

Коробка должна быть полностью герметичной, включая динамик. сам конус. В некоторых конусах есть крошечные отверстия для выравнивания давления в корпус динамика. Любое такое отверстие необходимо найти и залатать небольшим силиконовая резина или виниловый клей. Также неплохо распылить бумажный конус. с хорошим акриловым покрытием, чтобы закрыть любые трещины или разрывы.Размер динамика не очень важно, но лучше выбрать тот, у которого много конус. Но даже «нахальный» динамик из старого транзисторного радиоприемника будет работать с предельный уровень давления ниже для данной мощности привода. Надеюсь, удачный микрофон будет достаточно чувствительным, но неплохо иметь давление, чтобы проверить более глухие микрофоны. Приклейте динамик к отверстию диаметром 1 дюйм. чехол с большим количеством винилового клея (Goop). Но имейте под рукой несколько Q-советов, чтобы удалите излишки клея, попадающие на подвижную часть конуса прежде, чем посадить его против дела.Работайте быстро; клей начинает схватываться немедленно. Моя тестовая камера ниже сделана из водонепроницаемого футляра для старого военный метр. Другие возможные корпуса включают ящики для боеприпасов, наружные ящики NEMA. с уплотнениями, водонепроницаемыми ящиками для кемпинга и хранения и даже скороварками.

Корпус имеет 8-контактный герметичный разъем, который служит электрическая подача, что позволяет мне подключать микрофоны к трубному разъему для быстрое подключение.Такие разъемы можно заготовить из старых военного образца. реле, генераторы и другие модули. Современный водонепроницаемый соединитель — другое вариант.

Если вы используете осциллограф для контроля выхода вашего микрофона не забудьте использовать настройку постоянного тока. Напряжение смещения может стать проблемой, поэтому вставьте неполярный 10 мкФ последовательно со входом осциллографа. Если на прицеле 1 входной импеданс мегаом, 10 мкФ даст ровный отклик примерно до 16 миллигерц.Это довольно мало, но, чтобы опускаться ниже, подумайте о том, чтобы сделать дифференциал усилитель, который позволяет подавать балансирующий постоянный ток на противоположный вход. Или используйте инфразвуковой преобразователь ниже и измерьте результаты с помощью программы БПФ, например Spectrum Lab.

Инфразвуковой преобразователь

Большинство звуковых карт имеют низкочастотный предел отклика около 10 Гц, требующие дополнительных мер для контроля более низких частот. В инфразвуковой преобразователь, показанный ниже, добавляет 200 Гц к частотам от примерно 7 миллигерц до примерно 50 Гц.Итак, «DC» выходит на 200 Гц и выходит на 13 Гц. при 213 Гц. Это смещение позволяет использовать обычную звуковую карту для мониторинг инфразвуковых частот около нуля герц. Это устройство предназначено для сигналы низкого уровня в десятках милливольт, как с микрофона.

Следите за полярностью конденсатора 2,2 мкФ на входе при с помощью электретного микрофона со связью по постоянному току. Переверните его, если напряжение микрофона выше 2,5 вольт. Или просто используйте неполярный конденсатор. Игнорируйте «LJ415» индуктор и оранжевые конденсаторы на фото ниже; те сформировали полосу пропускания для более ранний дизайн и больше не в цепи.

Эта схема может быть построена несколькими способами. Во-первых, вам нужна прямоугольная волна на 200 Гц при 50-50 рабочий цикл для управления аналоговым переключателем на выводе 11. Но это можно сделать любым числом. способов. Я бы сделал его управляемым кристаллом, чтобы ноль не смещался со временем.Чтобы save protoboard Мне было весело сложить часы и две микросхемы делителя:

Во-вторых, два резистора 22 мегом и два резистора 100к на первом усилитель должен быть достаточно точным, поскольку любое смещение постоянного тока будет усилено операционный усилитель. Просто измените любое из значений так, чтобы на выводе 7 было около 2,5 Вольт. было бы лучше создать «виртуальную землю» 2,5 В, а нам — 10 МОм и 47 кОм для этих двух делителей на это напряжение. (Пара резисторов по 1к в серия была бы адекватной.) Или используйте разделенные блоки питания и подключите эти резисторы к земля.

Звуковой трансформатор — это трансформатор 6: 1, который у меня есть сотни, но практически любой другой тип будет работать как межкаскадный 10k: 2k I уточнить. Трансформатор хорош в что он нарушает заземление компьютера. Обнулить 200 Гц с помощью Анализатор БПФ, но требует много времени; схема имеет очень большие постоянные времени для размещения инфразвука.

Тестер электретных микрофонов

Наличие всего этого изящного оборудования привело к некоторым плодотворным экспериментам. с электретными микрофонными картриджами.Друг прислал мне щедрую сумку микрофоны, и мои первоначальные тесты показали, что у них низкочастотный спад отклика около 10 Гц. Я просто покрыл заднюю часть одного прозрачным слоем и внезапно отклик стал ровным до 2 Гц! Спрей запечатал воздушное пространство за диафрагмой, предотвращая выравнивание давления. Проблема с просто делая это, изменения атмосферного давления, вероятно, майлар против упора и микрофона.будет бесполезен; им нужно дышать маленький. Итак, что необходимо, так это большее воздушное пространство для задней стороны микрофон и гораздо более медленная утечка.

Примечание: есть два фактора определяя низкочастотный конец конденсаторного микрофона, постоянная времени сапуна и воздушного пространства за диафрагмой и постоянная времени емкости диафрагмы и сопротивления усилитель звука. Один — механическая постоянная времени, а другой — электрический.я подозреваю, что я довольно хорошо запечатал заднюю часть микрофона, упомянутого выше и ответ теперь устанавливается исключительно утечкой JFET.

Вот испытательный стенд для определения электрических АЧХ картриджей электретных микрофонов.

Это флакон для таблеток с динамиком, приклеенным ко дну над Отверстие 1/2 дюйма с использованием «Сантехнической трубки». На белой крышке есть большое отверстие, достаточно большое, чтобы легко проходит через корпус микрофона, а на лайнере есть небольшое отверстие, достаточно большое чтобы впустить звук (или в зависимости от обстоятельств).Я приклеил выбранное уплотнительное кольцо для моего микрофона. картридж к вкладышу с большим количеством липкости. Уплотнительное кольцо находится со стороны лайнер, обращенный к крышке. Идея в том, что я смогу скользить разные микрофоны легко вставляются и выключаются. Мне нравится, что провода не должны проходить бутылка.

Оказывается, немного сложно получить подходящее уплотнение, поэтому предпринять дополнительные шаги. После высыхания клея, удерживающего динамик, бегите еще одна бусинка по краю.Я тоже добавил ленту. Обязательно обработайте конус нанесите на динамик прозрачный спрей, чтобы сделать его полностью герметичным. Также добавьте толстое кольцо клея между вкладышем и белой крышкой, чтобы склеить их вместе затем используйте еще клей (и скотч в моем случае), чтобы закрыть крышку бутылки. Смажьте уплотнительное кольцо тонким слоем вазелина или силиконовой смазки и обновляйте это время от времени. Это простое устройство с хорошим уплотнением позволяет измерять нижний конец электрической частотной характеристики микрофона.В сущность, маленькое отверстие для дыхания, встроенное в микрофон, не может стравить давление из большого объема воздуха достаточно быстро, чтобы повлиять на частотный отклик. Как будто весь флакон с таблетками отстал диафрагма микрофона. С помощью этого приспособления я быстро определил, что моя сумка идентичные на вид микрофоны имеют частотную характеристику в диапазоне от ниже 2 Гц до 20 Гц. Конечно, первым, что я попробовал, был блок 2 Гц! Там нет смысла устанавливать один из микрофонов 20 Гц в корпус с большая задняя громкость в попытке достичь более низкой полосы пропускания, но блок 2 Гц будет стоить проблем, так как механическая утечка, встроенная в микрофон ограничивает низкие частоты примерно от 6 до 10 Гц.

Инфразвуковой микрофон большого размера

Этот проект немного безумный! Вы можете рассмотреть отверстия меньшего размера, возможно около 1 дюйма. Кроме того, я обнаружил, что обычные электретные микрофоны могут быть уговоренным к хорошей производительности ниже нескольких Гц (см. начало страницы), и это много всего интересного там внизу. Ниже 1 Гц другие проблемы, например ветер стал проблемой, и в любом случае это не так уж и интересно.

Оказывается, довольно простой проект построить большой конденсаторный микрофон для инфразвуковых экспериментов.Я построил весь микрофон обычными ручными инструментами, и я не встречал каких-либо значительных трудности, хотя некоторые шаги требуют особой осторожности. Основные компоненты были сделаны из трех алюминиевых пластин размером 4 x 5 x 0,125 дюйма, все сделано вручную дрель, биты и кольцевые пилы. я скрепил три части вместе, разметил отверстия и использовал ручную дрель:

Просверлите все маленькие отверстия сверлом, подходящим для постукивая по болту любого размера, который вы хотите использовать, чтобы скрепить все вместе.я использовал 10-24 болта, поэтому я просверлил сверлом № 25 (0,1495 дюйма), только пластину с будет сделано резьбовое отверстие меньшего размера, две другие пластины будут просверлены очистить болт 10-24.

Нанесу на будущее немного красной краски на угол Регистрация. Проделав это снова, я пропил бы канавку, которую можно было бы почувствовать через майлар. Или вы можете использовать более точный метод обработки! Я хотел приклеить простыми методами мог попробовать каждый. Когда на всех панелях было по пять отверстий, я просверлил большие отверстия и схему отверстий для входа звука:

Мои большие дыры были амбициозными на 1.75 дюймов и 2,25 дюйма, но меньшие отверстия тоже подойдут. Сохраните вырез из большего отверстия, так как он станет приемной пластиной. Вы хотите, чтобы оставшийся вырез имел несколько больший диаметр, чем меньшее отверстие, так что у него есть плечо для упора на. Очистите все заусенцы и отшлифуйте края до гладкости. наждачной бумагой, а затем стальной ватой. Не стесняйтесь использовать любой рисунок отверстий для звуковой вход. Я подозреваю, что он будет работать нормально только с одним маленьким отверстием на минимум для инфразвука. Постучите по угловым отверстиям в пластине меньшим из два больших отверстия и просверлите угловые отверстия на двух других пластинах, чтобы легко приспособить выбранный размер болта. Я бы сделал эти отверстия немного просторными, так как небольшой помой облегчит сборку.

См. Обновление под этим абзацем.

Следующий шаг немного сложен. Вырежьте прямоугольник металлизированного майлара из аварийного одеяла, стараясь найти кусок без морщины, по крайней мере, в том месте, где будет отверстие.Lay it металлизация лицевой стороной вверх на очень плоской поверхности. (Используйте омметр, чтобы определить, на какой стороне металл.) Нанесите тонкую, но непрерывную полоску клея Gorilla Glue в кольцо на один сторона металлической пластины с меньшим из двух больших отверстий. Не было бы больно «раздражаться» на клей, как если бы вы чистили очки или запотели вверх по стеклу; клей застывает в присутствии влажности, и вы собираетесь его запечатать в достаточно герметичном месте. Переверните тарелку и осторожно опустите на майлар.Старайтесь не перемещать его много. А теперь экспериментальная часть! Первоначально я позволял весу этой единственной пластины устанавливать натяжение майлара. но я думаю, что желательно больше напряжения (см. обновление ниже). Итак, найдите пару скромных весов, чтобы опираться на края тарелки или, возможно, использовать перевернутый стакан для питья. В стекло позволит вам наблюдать за фольгой для следующего шага. Я бы добавил только несколько максимум унций — может быть, бокал для коктейля.

Установив гирю, используйте большие пальцы рук и пальцами, чтобы плотно отвести четыре угла от центра.Фольга должна идеально ровно смотрятся в центре. Я думаю, вы уже видите морщинку на фото ниже. Не соглашайтесь на это. Упираясь пятками рук в стол, аккуратно снимите напряжение, подняв пальцы вверх. В вес и вязкость клея теперь будут определять натяжение. Через несколько секунды добавляют больше веса, но обязательно спускаются прямо вниз.

Важно дать клей достаточно времени, чтобы застыть.Не пытайтесь загнуть края до следующего день. На следующий день отрежьте излишки майлара, чтобы уши можно было сложить и скотчем. Это сторона входа звука, и решетка будет давить на лента, заставляя металлизацию контактировать с алюминием. Посредством Кстати, важно не проткнуть диафрагму пальцем от этого указать вперед. Если да, подумайте о замене — он должен быть очень и очень плоским. Не волнуйтесь, если по краям отверстия всплывает немного клея Gorilla Glue.Не придирайтесь!

Очень аккуратно вырежьте маленькие х-образные узоры из майлара. и скотчем, чтобы обнажить четыре угловых отверстия. Я не обнаружил, что мне нужно удалить материал, но это не повредит. Важны две детали: плоскостность. диафрагмы и электрического контакта между майларом и металлической пластиной. Идеальные отверстия для болтов не важны, и у меня получился небольшой надрыв один угол — ничего страшного.

Пожалуйста, прочтите это обновление.

Недавно обнаружила, что майлар сморщился. со временем делает микрофон менее эффективным на высоких частотах. (Удивительно, но он все еще работал на очень низкой частоте.) Я отремонтировал диафрагму. с помощью превосходного метода, который я рекомендую для первоначального строительства. Вот как это выглядело после пары лет службы:

Разборка и ремонт микрофона была на удивление легко.Открутите четыре болта, и узел майларовой мембраны твои руки. Остальной микрофон остался нетронутым. Я счистил майлар и клей, чтобы начать сначала (попробуйте лезвие бритвы). На этот раз я растянул майлар плотно, приклеив к столу металлизацией вверх:

Начните с одного угла и туго натяните майлар, когда заклейка прилегающих углов. Добавьте больше ленты, пока майлар не станет идеально плоский в центре с большим натяжением.Микрофон такой «сумасшедший» чувствительны к тому, что очень плотная диафрагма не повредит и прослужит дольше. На этот раз я использовал клей «Супер» (цианоакрилат), так как мой клей Gorilla Glue затвердел. я нанесли кольцо клея на алюминий примерно в четверти дюйма от отверстие, поставил пластину на один край, осторожно опустил и прижал к майлар со значительной силой. Я добавил гирю и оставил примерно на 30 минут (на всякий случай):

Стакан для питья с перевернутой наковальней. наверху.Когда клей успел схватиться, я срезала излишки майлара:

Я оставил достаточно длины, чтобы обернуть майлар входная сторона металлической пластины. Обычный скотч удерживает майлар алюминий, как и раньше. Накладка будет давить на ленту, заставляя майлар для электрического контакта с алюминиевой пластиной. К сожалению, я увидел финишную черту и забыл сфотографировать, но майлар очень плотный и идеально плоский.В клей хорошо растекается, и фольга выглядит «приваренной» к алюминию. Одна проблема заключается в том, что уплотнение между майларом и стирольным клеем испорчено. когда сдираешь старую диафрагму. Проведите тонкую, но непрерывную бусинку чего-нибудь как силиконовая резина по краю майларовой поверхности. Держитесь краев, но оставайтесь внутри отверстий для винтов (они тоже протекают). Когда майлар прижат Силиконовый каучук образует новое уплотнение относительно приемной пластины. Не получить силиконовая резина на стироле.Используйте как можно меньше, но убедитесь, что непрерывная бусина.

Конец обновления

Сейчас вы можете скрепить три пластины болтами. Сначала прикрутите решетку к диафрагме. Не затягивайте слишком сильно, но будьте фирма. Затем закрепите пластину захвата четырьмя гайками:

Обратите внимание, что я добавил клеммную колодку для удержания электроника. Я просверлил и проткнул отверстие в этой пластине и убедился, что болт не вышел на другую сторону — ОЧЕНЬ ВАЖНО.Ты можешь выбрать какой-то другой способ удерживать несколько частей. Например, вы можете смазать небольшой кусок материала печатной платы торчит прямо вверх, как клеммная колодка. Будь ближе к отверстие, так как банка должна подходить ко всему.

Просверлите отверстие в вырезе, из которого вы сохранили отверстие большего размера и закрепите любой наконечник для пайки с помощью болта, который не полностью выступать:

Наклейте кусочки скотча так, чтобы прокладка одинарной толщины по краю диска.Я думаю, что вижу место, где мои ленты перекрывают друг друга — избегайте этого. Пробелы в порядке; это просто проставка. Вы можете переверните заклеенный диск и используйте хорошие ножницы, чтобы легко обрезать ленту. я удерживая диск, взявшись за выступ для припоя. Проушина — это как электрический контакт будет сделан на пластине захвата.

Пришло время сделать самодельный Q-допинг, если вы уже есть. Растворить арахис при транспортировке из пенополистирола в МЕК можно на строительный магазин или магазин красок.Не используйте другие растворители.

Немного вспенивается, но пузыри не болят что-нибудь. Полагаю, можно было подождать, пока они очистятся, но я этого не сделал. Сделай это довольно густой — используйте много арахиса. Одна проблема заключается в том, что стирол будет протекать под сенсорной пластины и прикоснитесь к диафрагме. Установите приемную пластину на место, центрирование на глаз и нанесите тонкий слой стирольного клея в зазор с помощью мягкая кисть. я бы сделал это пару раз за пару часов.После того, как эти пальто высохнут заполните зазор большим количеством клея. Стирол затвердеет и удержит диск на месте. Не пробуйте эпоксидную смолу или что-нибудь еще, если вы не очень-очень уверены из того, что вы выбрали. Я настроен скептически. 🙂 Большинство материалов просто слишком токопроводящие. Эта штука делает свое дело.

Я возился со схемами справа, а ты вижу, как я заполнил брешь пенистым Q-dope. Я буду обсуждать возможное схемы позже, но простая схема показана ниже.В основном ворота микрофон JFET, такой как J201, идет прямо к пластине звукоснимателя, как и высокоомный резистор. В данном случае это резистор на 13 гигом (коричнево-оранжевый белый!) Емкость пластины и что сопротивление устанавливает нижнюю границу частотной характеристики. 10 гигом резисторы доступны за пару баксов — см. мои комментарии ниже относительно электрической пропускной способности.

Убедитесь, что больше ничего не касается центральной пластины! Другой конец 13 гигом идет на крайний правый терминал, который является «землей».»Источник 10k резистор также идет на массу от третьего вывода. Это результат Терминал. Сток — это второй терминал, и он получает Vcc. Первое фото показывает ошибку проводки, исправленную во втором. Я сдвинул крайнюю левую ногу 1 мкФ на вторую клемму для обхода стока на землю. Крайний левый терминал электрически подключен к внешнему корпусу, который смещен до Vcc. Это Конденсатор емкостью 2,2 мкФ ниже 1 мкФ, который подключается между Vcc и землей.

Найдите способ добавить герметичный соединитель в суп мочь. Я использовал старомодный заголовок, вроде тех, что используются в военных реле или генераторы, но водонепроницаемый разъем тоже подойдет. Баллончик нуждается в калиброванном утечка, причем медленная. Вот отличный трюк для добавления очень и очень медленного течь в банку. Отрежьте несколько дюймов полужесткого коаксиального кабеля, например, RG-405 и вытащите центральный провод. Я сдерживал тефлоновый центральный изолятор проволокой стриптизерши и приподнимали центральный провод, пока он не вырвался и не начал выходит.В итоге получается очень узкая соломинка. Просверлите отверстие в банке и припаяйте оплетку, как показано ниже. Чем длиннее трубка, тем медленнее течь. я Думаю, показанной длины достаточно, может быть, 3 дюйма. Вы можете себе представить, что это займет довольно много времени, чтобы давление из такой большой банки могло разрядиться через нее. Прикрепите баллон к металлической пластине силиконовым герметиком или резиной. Банка не будет располагаться по центру приемной пластины, но смещаться в сторону, чтобы освободить место для электроника.Только убедитесь, что край банки не касается стирола. Сделайте аккуратную работу; он должен быть герметичным. Я добавил длинные наконечники для пайки под два винты близко к банке и припаял их непосредственно к банке, чтобы помочь удерживать ее должность. Если вы не делаете ничего подобного, проведите провод от банки к терминалу. подключен к пластинам — банка и пластины подключаются к Vcc.

На последней фотографии показано еще одно отверстие с оранжевой лентой покрывая это.Это отверстие для «сапуна» необходимо, чтобы выпускать пары клея, как-нибудь сделать изоляцию из стирола немного токопроводящей. Но оказывается Выяснилось, что отверстие довольно удобно для тестирования. На фото ниже показан разница в окружающем шуме со снятой и установленной лентой:

Ясно микрофон рабочий. Это приятно «санитарная проверка.»

Микрофон готов, но теперь шаги должны быть взяты, чтобы подавить — насколько это возможно — вездесущий шум ветра порывы ветра.Шаг первый: поместить микрофон в небольшой пенополистирольный лед из 6 пакетов. грудь. Я сделал свой футляр из пенополистирола:

Я использовал аэрозольный клей для пенополистирола и силикон. конопатить, чтобы запечатать его, но я не заклеивал провода, идущие от микрофона к телефонный разъем. Коробке тоже нужно вентиляционное отверстие. (За микрофоном из вид — это свежеиспеченный большой мешок с осушителем.) Ветер, дующий на этот контейнер, вызовет давление меняется внутри, так что еще один или два слоя — хорошая идея.Я просто поставил эту вещь под пластиковым мусорным баком с камнем наверху, а это под патио. Ты можешь добавьте мусорное ведро меньшего размера между ними. Воздух внутри корпуса микрофона должен быть абсолютно неподвижным.

Чувствительность этого микрофона довольно высокая, абсурдно высокий на самом деле. я изначально смотрел выход на прицел без усиления. Но я хочу добавить усилитель у микрофона для управления кабелем, когда он имеет тенденцию принимать шум как есть.Я буду обсуждать электронику более подробно в будущем. Более плотная диафрагма немного снизит чувствительность и улучшит высокие частоты. частотная характеристика плюс увеличение полезного срока службы.

Я использую Spectrum Lab для наблюдения за инфразвуком спектр, но осциллограф также интересен для наблюдения за большими колебаниями давления от проезжающих самолетов, грузовиков и др.

Внизу вертолет делает круги вдалеке. В самом низу там «адские огни», где постоянно шумят автомобили и грузовики толкает воздух (около 0.1 Гц).

Вот спектр с центром в нуле и шириной около + — 0,7 Гц. я почти уверен, что скачки — это автомобили, проезжающие по близлежащему шоссе. Постоянная красная линия — постоянный фоновый шум, исходящий от электрического отклик микрофонной цепи (-3 дБ на частоте около 100 миллигерц). Это симметричный за счет преобразования с низкой частоты до 1 кГц; просто не обращай внимания нижняя половина. Это заставляет осциллограмму немного подпрыгивать.

Ладно, это определенно детектор вертолета:

Вертолет кружил вдалеке и знаки обратного интеграла обусловлены доплеровским сдвигом ротора. частота. Все такие автомобили сначала показывают высокую частоту. Так как они подход, частота сдвинута высоко.

Примечание об электрическом низкочастотном ответ

Я использовал резистор 13 гигом для смещения JFET и работая против емкости диафрагмы 100 пФ, я вычисляю частоту -3 дБ 120 мГц. Мне это показалось немного завышенным, учитывая механический микрофон. ответ, вероятно, намного ниже этого. Кроме того, чем больше резистор смещения, тем снизить вклад шума на определенной частоте выше порога среза. (The емкость спадает с шумом резистора быстрее, чем увеличивается из-за сопротивление на определенной частоте.) ОДНАКО, я провел быстрый эксперимент и решил, что, вероятно, лучше оставить все как есть. Это хорошо новости для экспериментатора, так как резисторы 10 гигом в Digikey довольно дешевы и Mouser.Оказывается, фоновый шум резко возрастает на малых частотный конец спектра, быстрее, чем отклик микрофона катится выкл. И фоновый шум намного выше электронного шума. Вот график спектра, показывающий реакцию микрофона с передышкой и без него отверстие заклеено скотчем. Это 20 дБ на деление.

Понятно, что электроника не способствует значительно к шуму до долей Гц.Это правда, что 100 Миллигерц едва виден на этом графике, но еще один тест, который я провел с осциллограф предполагает наличие зазора не менее 20 дБ для частот ниже 50 миллигерц (судя по размаху размаха в течение многих минут). За это время след выглядит довольно мертвым с дырой раскрывается, и он «оживает» с заблокированным отверстием. Электрический спад на самом деле помогает микрофону справляться с очень сильными сигналами.я подумайте, если бы я увеличил этот резистор в 10 раз, электроника будет проводить много времени в перегрузке. Так что 100 миллигерц, наверное, хороший используемая электрическая полоса пропускания. Вот сигнал с микрофона во временной области. после НЧ 1 Гц, ВЧ 0,05 Гц и усиление 20 дБ с осциллографом, установленным на 50 мВ на деление и 5 секунд на деление:

Это внешний шум. Было бы «ровная линия» если бы я открыл отверстие для сапуна.

Инфразвук в лесном пожаре — Mindworks

Обзор проекта [править]

Фон [править]

• Недавно было обнаружено, что большие лесные пожары генерируют инфразвуковые волны, которые могут быть обнаружены инфразвуковыми обсерваториями.
• Достижения в области измерительной техники сделали возможным создание портативных и недорогих измерительных устройств.

Постановка проблемы [править]

• Разработайте развертываемый самоподдерживающийся пакет, который может непрерывно измерять данные инфразвуковых волн со скоростью 2 кГц / с и передавать эти данные по беспроводной сети.
• Установка должна работать в течение 3 месяцев, не полагаясь на существующую энергетическую инфраструктуру.

Поставки и спецификации [править]

• Питание от батареи с возможностью солнечной генерации и технологии переключения энергии
• Беспроводной доступ для измерения и загрузки данных в течение 6 часов
• Лора в вышку сотовой связи или Зигби в вышку сотовой связи
• Возможная цепная сеть для увеличения диапазона от пакета до инфраструктуры связи
• Синхронизация времени GPS с сохранением данных
• Прототип должен стоить менее 1000 долларов
• Портативный комплект для переноски одним человеком
• Исправление ошибок передаваемых данных
• Возможные командные сигналы от центра управления

Голы [править]

В настоящее время мы как группа определили наши проектные ограничения, то, что мы хотим, чтобы система делала, и что, по нашему мнению, будет инженерным решением для текущего проекта. Мы обнаружили, что основной проблемой в рамках нашего проекта будет энергопотребление, поскольку мы не будем полагаться на какую-либо крупную инфраструктуру для питания нашей системы, нам нужно иметь возможность работать с ней в течение нескольких месяцев. Мы также обнаружили, что для связи мы должны использовать вышки сотовой связи для подключения к Интернету. Для этого потребуется настроить сеть 3G / 4G / LTE для системы. В настоящее время мы изучаем, что потребуется для связи. В ближайшем будущем мы хотим узнать, как получать данные с датчика, используя только RP-3B, и записывать / отправлять эти данные в читаемом формате.Это потребует создания гирляндной сети с использованием Xbee или Zigbee для отправки данных на большие расстояния. Наши будущие цели — создать и провести тестирование сети связи со встроенным сбором данных датчиков. Мы продолжим попытки найти решения проблемы питания и способы питания всей системы проектирования. В планах на будущее будет рассматриваться экологически чистая энергия, преобразование постоянного тока в постоянный и ограничения связи в сетях 3G / 4G / LTE.

Компоненты [править]

	Инфразвуковой датчик с сейсмической развязкой IFS-5000 является результатом многолетних исследований, разработок и испытаний инфразвуковых датчиков ведущими учеными в области инфразвуковой акустики. Серия IFS-5000 доступна как в аналоговой, так и в цифровой версии и обеспечивает превосходную относительную сейсмическую чувствительность, тепловую чувствительность, а также согласование амплитуды и фазы между датчиком и датчиком.Датчики IFS-5000 были разработаны и протестированы для обеспечения надежной и долговечной работы при длительных полевых установках. Атрибуты наряду с низкими начальными и текущими затратами позволяют устанавливать массивы в тех случаях, когда такие приложения были слишком дорогими в прошлом.
	Raspberry Pi — самый недорогой и мощный одноплатный компьютер в мире. Это самый дешевый микропроцессор в мире, специально созданный для учащихся и мастеров. Мы можем легко узнать, как программное обеспечение и оборудование работают вместе, не беспокоясь о повреждениях / стоимости.Мы можем купить плату Raspberry Pi примерно за 35 $. Стоимость Pi позволяет новичкам отмечать ошибки и извлекать из них максимальную пользу. Кроме того, у Raspberry Pi огромное сообщество и множество онлайн-ресурсов, которые упрощают обучение.
	10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) MCP3008 сочетает в себе высокую производительность и низкое энергопотребление в небольшом корпусе, что делает его идеальным для встраиваемых приложений управления. MCP3008 имеет архитектуру регистров последовательного приближения (SAR) и стандартный последовательный интерфейс SPI, что позволяет добавлять 10-битные АЦП к любому микроконтроллеру PIC®.MCP3008 имеет 200 тыс. Выборок в секунду, 8 входных каналов, низкое энергопотребление (обычно 5 нА в режиме ожидания, 425 мкА обычно в активном состоянии) и доступен в 16-контактных корпусах PDIP и SOIC. Приложения для MCP3008 включают сбор данных, контрольно-измерительные приборы, многоканальные регистраторы данных, промышленные ПК, управление двигателями, робототехнику, промышленную автоматизацию, интеллектуальные датчики, портативные приборы и домашнюю медицинскую технику.
	Антенна Yagi — это антенна направленного типа с одним диполем, рефлектором и несколькими элементами. Антенны Yagi можно использовать для приложений Wi-Fi точка-точка или точка-точка с несколькими точками.
	XBee — это модуль производства Digi International, который в основном используется в качестве приемопередатчика и приемника радиосвязи. PRO-модуль — это усиленная версия модуля XBee с мощностью 100 мВт. XBee обычно используется вместе с оборудованием Arduino.

Проектирование системы [править]

Коммуникационный модуль [редактировать]

• Использовал программу XTCU Xbee для установления связи с ПК и Raspberry Pi
• Установлена ​​связь между двумя Raspberry Pi с помощью последовательных команд
• Настройте светодиоды для подтверждения установления связи
• Подтверждена работоспособность регулятора напряжения с цифровым мультиметром

Блок-схема [править]

Показанная блок-схема представляет наш текущий план передачи данных от инфразвукового датчика обратно в центр управления. Инфразвуковое измерительное устройство будет передавать свои измерения дифференциального напряжения на Raspberry Pi, с которого пи будет оцифровывать и передавать эти данные через подключенный модуль LoRa. Дополнительные raspberry pis будут размещены между измерительным устройством и коммуникационной инфраструктурой 4G для формирования гирляндной цепи для увеличения рабочего расстояния инфразвукового устройства. Окончательный raspberry pi будет передавать измеренные данные через локальную вышку сотовой связи через 3G / 4G. модуль щита.Загруженные данные будут сохранены в центре управления.

Проверка оборудования [править]

Выборка и удержание. Используемый генератор функций с осциллографом для обеспечения функциональности выборки и удержания с помощью raspberry pi

Вход сигнала. Используемый генератор функций и осциллограф, используемые для проверки работы АЦП с raspberry pi

Ошибка бита АЦП. Найден минимальный уровень шума датчика для определения допустимого размера шага и битовой ошибки

Ссылка [править]

Информация о команде [править]

Ниже вы можете найти ссылки на наш портфель проектов.

PPT — Семинар по инфразвуковой технологии Токио, Япония, ноябрь 2007 г. Презентация в PowerPoint