曆史
1912年,英國大商船泰坦尼克号在赴美途中發生了與冰山相撞沉沒的悲劇。這次大的海難事件引起了全世界的關注,為了尋找沉船,美國科學家設計并制造出第一台測量水下目标的回聲探測儀,用它在船上發出聲波,然後用儀器接收障礙物反射回來的聲波信号。
測量發出信号和接收信号之間的時間,根據水中的聲速就可以計算出障礙物的距離和海的深淺。第一台回聲探測儀于1914年成功地發現了3千米以外的冰山。實際上這就是現在被廣泛應用于國防、海洋開發事業的聲呐裝置的雛形。
第一次世界大戰時,德國潛水艇擊沉了協約國大量戰艦、船隻,幾乎中斷了橫跨大西洋的海上運輸線。當時潛水艇潛在水下,看不見,摸不着,一時橫行無敵。
于是利用水聲設備搜尋潛艇和水雷就成了關鍵的問題。法國著名物理學家郎之萬等人研究并造出了第一部主動式聲呐,1918年在地中海首次接收到2~3千米以外的潛艇回波。
這種聲呐可以向水中發射各種形式的聲信号,碰到需要定位的目标時産生反射回波,接收回來後進行信号分析、處理,除掉幹擾,從而顯示出目标所在的方位和距離。
第二次世界大戰期間,由于戰争需要聲呐裝置更趨完善。戰後,人們開始實驗使用軍艦上的聲響探測魚群。不但測到了魚群,而且還能分辨出魚的種類和大小。人們在此基礎上研制出各種魚探機,極大地促進了漁業的發展。
辨别
人耳能辨别出回聲的條件是反射聲具有足夠大的聲強,并且與原聲的時差須大于0.1秒。當反射面的尺寸遠大于入射聲波長時,聽到的回聲最清楚。即相隔17米時。
20Hz~20000Hz,人類對聲音的感應範圍。此外,是超聲波和次聲波。 0.38~0.72μm,人類對光的感知範圍。之外,還有紅外線、紫外線。
注意:當原聲與回聲時間間隔大于0.1秒,能被人耳分辨出,叫做回聲;當小于0.1秒,則為混響(混響使音量增大,所以音箱的原理就是混響)。
應用
關于回聲的應用,聲呐裝置可謂典型。用回聲測海深、測冰山的距離和敵方潛艇的方位,都是由不同功能的聲呐裝置完成的。
回聲在地質勘探中也有廣泛的應用。例如在石油勘探時,常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸藥包,放上一列探頭,把炸藥引爆,探頭就可以接收到地下不同層間界面反射回來的聲波,從而探測出地下油礦。
山塘承擔着農業用水、居民消防、農村壞境等綜合功能,為維護農村居民的日常生活和安全,厘清山塘水深和庫容具有重要意義。利用回聲測深儀對山塘水下數據進行采集,進而計算山塘庫容。為今後類似的山塘測量提供理論依據和技術支撐。
在建築方面,設計、建造大的廳堂時,必須把回聲現象作為重要因素加以考慮。在封閉的空間裡産生聲音後,聲波就在四壁上不斷反射,即使在聲源停止輻射後,聲音還要持續一段時間,這種現象叫做混響。混響時間太長,會幹擾有用的聲音。但是混響太短也不好,給人以單調、不豐滿的感覺。所以設計師們須采取必要的措施,例如,廳堂的内部形狀、結構、吸聲、隔聲等,以獲得适量的混響,提高室内的音質。



















