• SPRAWOZDANIE

z Laboratorium fizyki CMF PŁ

Dzień 01.10.2007 godzina 18¹⁵-20⁰⁰ grupa 1

Wydział: OiZ Kierunek ZiP grupa II
Semestr III Rok akademicki 2007/2008

Anna Dankowska nr indeksu: 132841

Wioleta Klimczak nr indeksu: 138464

Zbigniew Mroziński nr indeksu: 138479

Ćwiczenie M6

Analiza harmoniczna dźwięku.

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest badanie dźwięku wydawanego przez różne źródła, badanie zmian widma zachodzących przy zmianie warunków wzbudzenia źródła dźwięku.

2. Metoda pomiaru

Na stanowisku pomiarowym znajduje się komputer z odpowiednim oprogramowaniem (Visual Analyser). do komputera podłączony jest mikrofon, którego zadaniem jest przetworzenie słyszalnego dźwięku na sygnał elektryczny oraz źródło dźwięku (gitara).

3. Wyniki pomiaru

Pobudzenie struny 1,3 i 6 (cienkiej, średniej i grubej) poprzez szarpnięcia w różnych jej długościach.

1) CIENKA STRUNA

½ 345 657 1001 1669 2003 2347 [Hz]

-34 -41 -45 -58 -50 -54 [dB]

1/3 334 657 1001 1680 2003 2336 [Hz]

-37 -38 -44 -56 -56 -55 [dB]

Ľ 323 646 991 [Hz]

-38 -38 -48 [dB]

1/5 312 657 1012 1335 1658 2013 2336 3015 3682 [Hz]

-32 -36 -45 -56 -56 -57 -58 -55 -54 [dB]

3) ŚREDNIA STRUNA

½ 194 338 603 797 991 1206 1798 2186 [Hz]

-32 -38 -33 -53 -48 -41 -54 -52 [dB]

1/3 183 388 592 969 1195 1400 2024 2186 [Hz]

-29 -34 -42 -58 -46 -53 -58 -59 [dB]

¼ 183 388 592 775 991 1184 1400 1604 1798 2196 2606 [Hz]

-30 -31 -32 -49 -40 -49 -43 -59 -49 -53 -58 [dB]

2810 3025 4694 [Hz]

-56 -54 -59 [dB]

1/5 194 398 603 1206 [Hz]

-35 -36 -46 -59 [dB]

6) GRUBA STRUNA

˝ 75 172 248 334 420 495 [Hz]

-24 -31 -32 -41 -39 -34 [dB]

1/3 75 151 237 334 409 495 603 [Hz]

-35 -33 -41 -53 -46 -53 -53 [dB]

Ľ 86 161 248 334 398 495 [Hz]

-28 -35 -37 -53 -53 -43 [dB]

1/5 97 161 258 334 431 517 571 [Hz]

-24 -26 -29 -42 -34 -54 -58 [dB]

4. Wnioski

Z powyższych wykresów wynika, że dźwięk wydawany przez struny jest wielotonem harmonicznym (
=N
). Widać także, że ton podstawowy oraz poszczególne składowe mają odpowiednio zbliżone częstotliwości dla wybranych strun we wszystkich pomiarach. Różnica dźwięków poszczególnych strun wynika więc z natężenia fal składowych. Jest to spowodowane różnym umiejscowieniem węzłów i strzałek fal stojących względem przetwornika. Kolejne składowe fale harmoniczne mają mniejsze natężenie dźwięku

Pobudzając strunę powstaje na niej fala stojąca z węzłami w miejscu zaczepu strun. W zależności od miejsca pobudzenia drgań powstaje fala składająca się z różnych składowych harmonicznych, które drgają z częstotliwościami odpowiadającymi naturalnym wielokrotnościom częstotliwości pierwszej. Wraz ze zmianą miejsca potrącania struny w drganiach pojawiają się i znikają niektóre harmoniczne, oraz następuje zmiana w amplitudach. W zależności od strun powstają odmienne częstotliwości drgań.

5. Pomiar widma akustycznego mowy.

Aby wykonać widmo liniowe robiliśmy zapisy poszczególnych głosek. Do analizy użyliśmy samogłoski „a”, „e” oraz spółgłoski „r”.

Widmo „a” (damskie)

22 172 377 528 711 904 1109 1270 1453 1658 [Hz]

-46 -22 -23 -36 -27 -24 -34 -37 -38 -57 [dB]

260

Widmo „e” (damskie)

22 172 334 517 689 861 1066 1238 1572 1820 1949 [Hz]

-37 -24 -31 -40 -34 -36 -47 -55 -52 -46 -45 [dB]

Widmo „r” (damskie)

32 172 332 495 678 845 1001 1701 [Hz]

-21 -29 -30 -41 -48 -51 -55 -58 [dB]

Widmo „a” (męskie)

32 140 226 345 452 592 689 829 937 1077 1174 [Hz]

-50 -31 -28 -32 -32 -27 -24 -24 -34 -41 -43 [dB]

1303 1432 1550 1658 1776 1895 2035 2143 2283 2390 2529 [Hz]

-30 -38 -42 -57 -51 -57 -60 -54 -55 -53 -56 [dB]

3122 3230 3359 3488 3585 3714 3347 3951 [Hz]

-60 -59 -57 -57 -49 -44 -48 -59 [dB]

7. Wnioski

Z wykresów możemy odczytać, że w samogłoskach składowe fale osiągają wyższe częstotliwości..

Widmo akustyczne głosu męskiego ma mniejszą częstotliwość (80-120 Hz dla samogłoski), niż głosu żeńskiego (150- 260 Hz dla samogłoski) co świadczy o tym, że głos męski jest niższy od głosu żeńskiego. Głos męski posiada zdecydowanie więcej składowych harmonicznych niż głos żeński.

Otrzymane pomiary obarczone są błędem pomiarowym, który w tym przypadku ±2,7Hz . Błąd spowodowany mógł być dokładnością odczytu, skalą przyrządu, rozstrojeniem gitary lub wadliwym wykonaniem. Błędy przypadkowe, którymi obarczony jest każdy z pomiarów, mogą wynikać z zakłóceń pochodzących z sąsiednich stanowisk pomiarowych. Również koordynacja szarpnięcia i zapisu obrazu na komputerze mogła być nie wystarczająca.

---