次声波综述
次声波
从前，1984年初，在荷兰有一 只商船，开到马六甲海峡时， 一场风暴过后，人们发现，船 上的人都死光了，货物却安然 无恙，请同学们思考，这是为 什么呢？
这是因为，那只商船遇到了海底火 山喷发，火山喷发引起了地震，而 地震时发出了许多次声波，由于它 的频率低，和人体某些内脏的频率 是一样的，所以引发了人体内脏共 振而破碎，次声波？
次声波是频率小于20Hz（赫兹）的声波
。
次声波的波形
次声波的产生和特点
虽然次声波看不见，听不见，可它却无 处不在．地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、 枪炮发射、热核爆炸等都会产生次声波，科 学家借助仪器可以“听到”它．
次声波的危害
某些频率的次声波由于和人体器官的 振动频率相近，容易和人体器官产生共 振，对人体有很强的伤害性。如4 Hz～8 Hz的次声能在人的腹腔里产生共振，可 使心脏出现强烈共振和肺壁受损．
次声波的应用
通过测定自然或人工产生的次声在 大气中传播的特性，可探测某些大 规模气象过程的性质和规律．如沙 尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰 动等。
次声波武器
次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢 板．人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚 子”里，也还是一样地难逃残废的厄 运．次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物 而无损于建筑物．但两者相比，次声弹的 杀伤力远比中子弹强得多．
次声波
——王翊廷、王容川
频率低于20Hz的声音叫做次声波 （infrasonic wave）。人耳虽然听不到次 声波，但它却时刻存在于我们身边。次声 波不容易衰减，不易被水和空气吸收。而 次声波的波长往往很长，能绕过障碍物传 得很远，而且几乎无孔不入。地震、核爆 炸、火箭发射所产生的次声波能绕地球2~3 周。
次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人 体健康。一定强度的次声波，能使人头晕、恶 心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。有人认 为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次 声波引起的。住在十几层高的楼房里的人，遇 到大风天气，往往感到头晕、恶心，这也是因 为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。更强的 次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死 亡。 如：4 Hz~8 Hz的次声能在人的腹腔里产生共 振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。
自然界
海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海 啸、电闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、 空中湍流、龙卷风、磁暴、极光等都可 能伴有次航 行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃，甚至 像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声 的同时也都能产生次声波。据研究称， 著名的“杀人乐曲”《黑色星期天》所 弹奏的旋律也是属于次声波。
定位救援 次声武器 通过研究自然现象产生的次声波的特性和产生 机制，可以更深入地认识这些现象的特性和规 律。 利用所接收到的被测声源产生的次声波，可以 探测声源的位置、大小和研究其他特性。 预测灾害 医疗
所谓次声波武器就是利用这一原理来对人体产生影 次声波武器归纳起来可分为两类。第一类是"神经型"的： 响和杀伤作用的一类新概念武器。由于人听不到、 它主要是刺激人员的大脑来麻痹人员的神经，使其在 看不见、摸不着次声波，所以又有人把次声波武器 心理和意识上产生一定的影响。轻者感觉不适，注意 称之为"无声杀手"、"哑巴武器"等。 力无法集中，情绪上恐惧不安，引起头痛、恶心、晕
初三物理知识拓展：奇特的次声波
初三物理知识拓展：奇特的次声波次声波又称亚声波，通常情况下次声波并不引起人耳听觉。
与可听声波一样，次声波由各种物体的机械振动产生，通过各种弹性介质的振动向四周扩散传播．次声波又称亚声波，它是一种频率低于人的可听声波频率范围的声波。
次声波的频率范围大致为10-4～20赫。
次声波产生的声源是相当广泛的，现在人们已经知道的次声源有：火山爆发、坠入大气层中的流星、极光、地震、海啸、台风、雷暴、龙卷风、电离层扰动，等等。
利用人工的方法也能产生次声波，例如核爆炸、火箭发射、化学爆炸，等等。
由于次声波的频率很低，因而它显示出了种种奇特的性质。
其中，最显著的特点是传播的距离远，而且不容易被吸收。
我们知道，声音在大气层中的衰减，主要是由分子吸收、热传导和粘滞效应所引起的，相应的吸收系数与声波频率的二次方成正比。
由于次声波的频率很低，所以在传播过程中大气对它的吸收系数很小。
例如，空气对频率为0.1赫的次声波的吸收系数大约是对频率为1000赫的声波吸收系数的一亿分之一。
由于次声波不容易被吸收，所以它的传播距离就很远。
1883年8月27日印度尼西亚的喀拉喀托火山爆发时，它所产生的次声波围绕地球转了三圈，传播了十几万千米。
当时，人们利用简单的微气压计曾记录到它。
次声波不但跑的远，而且它的速度大于风暴传播的速度，所以它就成了海
洋风暴来临的前奏曲，人们可以利用次声波来预报风暴的来临。
次声波简介及其应用
次声波检测系统之泥石流检测
次声波在空气中的传播速度约为340 m／s，而 次声 波在海水中的传播速度约为 l 500m／s。利用 次声波在海水中传播速度快于在空气传播速度这一 特性，可提前测量到海啸的信息。
声波与次声波的主要区别是次声波的变化周期 时间很长，次声波的变化周期可从几秒钟到几个小 时，要接收变化周期这样慢的信号需要有高灵敏度 的接收传感器和低噪音放大器。
• 强烈的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚 至死亡。
次声波的研究
从20世纪50年代起，核武器的发展对次 声学的建立起了很大的推动作用，使得对次 声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理 和传播等方面的研究都有了很大的发展，次 声波的应用也逐渐受到人们的注意。
各种应用
• 利用极光所产生的次声波，可以研究极速度快，容易使敌人在不知不 觉中遭到袭击，适合任何隐蔽性的突然袭击行 动。
• 穿透能力强，作用距离远，即使敌人躲在掩蔽 所里，或乘坐在坦克、装甲车中，甚至是躲在 深海的潜艇中这些常规武器无能为力的地方， 也难以逃脱次声波武器的攻击。
次声波检测系统
次声波天然气管道泄漏检测系统
已经存在空气中的次声波接收设备，技术较为 成熟只要做适当的改进和防水措施就可以作为水体 次声波接收器。
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• 通过接收核爆炸、火箭发射或者台风产生的次声 波，来探测出这些次声源的有关参量。
浅谈次声波及其应用
浅谈次声波及其应用常言道：“未见其人，先闻其声。
”但自然界有与其恰恰相反的现象。
如蜜蜂采蜜时有嗡嗡的声音，而蝴蝶在花丛中飞舞时，却很难听到声音，这是什么原因？自然界有许多我们听不到的声音，次声波就是其中之一。
一、何谓次声波次声波又称亚声波，是一种人耳听不到的声波，频率范围为:10-4Hz～20Hz。
在大自然的许多活动中，我们都可以感觉到它的存在。
人类可闻声波的频率范围为20Hz～20000Hz，可是现代声学研究的声的频率范围不断向高端和低端扩展。
2×104～5×108的声波称为超声波，5×108Hz～1010Hz的声波称为特超声波，而1012Hz～1014hHz则是分子热运动的范畴。
目前，整个声学研究的频率范围跨越1016，是物理学各分支里少有的。
二、次声波的产生本文开头提到的蝴蝶飞舞时，由于翅膀振动的频率很低，发出的就是次声波。
在自然现象中，地震、火山爆发、风暴、雷暴、磁暴、陨石落地、大气湍流等都会产生次声波。
人类的活动，如核爆炸、人工爆破、火箭起飞、飞机起降、奔驰车辆的振动等也会产生相当强的次声波。
另外，还可以人为制造声源——次声发生器。
这种发生器的工作很像风琴管，可以具有较大的功率。
三、次声波的特点和声波一样，次声波的传播遵循声波传播的一般规律，但由于它的频率很低，在传播时也有自己的特殊性。
次声波在20℃的大气中的传播速度为334m/s。
如振动频率f=10-2Hz的次声波,其波长为3.34×104m。
由于次声波的频率低，波长大，容易发生衍射，在传播过程中遇到障碍物很难被阻挡，经常会一绕而过，在有些情况下，哪怕是巨大的山峦也无法阻挡它的传播。
另一方面，声波在传播过程中，频率越高，衰减越大。
次声波由于频率很低，在传播过程中衰减很小。
当次声波在大气中传播几千千米时，空气对其吸收还不到万分之几分贝。
因此，次声波可以在空气、地面等介质中传播得很远。
例如一包5kg的炸药爆炸时，几千米以外就听不到爆炸声了，但由爆炸引起的次声波却能传到80km远处。
次声波
次声波是一种每秒钟振动数很少，人耳听不到的声波．次声的声波频率很低，一般均在20兆赫以下，波长却很长，传播距离也很远．它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远．
例如，频率低于1赫的次声波，可以传到几千以至上万公里以外的地方．1960年，南美洲的智利发生大地震，地震时产生的次声波传遍了全世界的每一个角落！1961年，苏联在北极圈内进行了一次核爆炸，产生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消失！
次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤．次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡．近年来，一些国家利用次声能够“杀人”这一特性，致力次声武器——次声炸弹的研制尽管眼下尚处于研制阶段，但科学家们预言；只要次声炸弹一声爆炸，瞬息之间，在方圆十几公里的地面上，所有的人都将被杀死，且无一能幸免．次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板．人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里，也还是一样地难逃残废的厄运．次声炸弹和中子弹一样，只杀伤生物而无损于建筑物．但两者相比，次声弹的杀伤力远比中子弹强得多．。
次声波的介绍
目录1.什么是次声波2.次声波的产生3.次声波的特点与危害4.次声波的应用领域及实例5.其他1.什么是次声波声音是由物体振动而产生的弹性波,并能引起听觉的声波,只是它的大小取决于振动的频率和幅度。
人耳所能接收的频率范围为0Hz~20kHz。
凡超过20kHz的声音信号叫超声波, 而低于20Hz的声音信号称亚声波或次声波。
次声波波形2.次声波的产生在自然界中，海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、水中漩涡、空中湍流、龙卷风、磁暴、极光、地震等都可能伴有次声波的发生.在人类活动中，诸如核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车争驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波。
3.次声波的特点与危害（1）特点次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。
而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。
次声如果和周围物体发生共振，能放出相当大的能量。
某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。
次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低。
大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外。
（2）危害次声波会干扰人的神经系统正常功能，危害人体健康。
一定强度的次声波，能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。
有人认为，晕车、晕船就是车、船在运行时伴生的次声波引起的。
住在十几层高的楼房里的人，遇到大风天气，往往感到头晕、恶心，这也是因为大风使高楼摇晃产生次声波的缘故。
更强的次声波还能使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡。
4.次声波的应用领域及实例（1）研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件。
次声波的应用及其原理
次声波的应用及其原理引言次声波是一种特殊频率范围内的声波，具有许多独特的特性和应用。
本文将介绍次声波的基本原理，并探讨它在不同领域的应用。
次声波的原理次声波是指频率低于人类可听到范围的声波，一般指20Hz以下的声波。
次声波是以空气中的压力波形式传播，通常由于一些特定的物理现象而产生。
次声波的产生原理多种多样，其中包括地震、风、火山爆发、雷电等自然现象，以及机械振动、电磁感应等人类活动所致。
次声波具有高纵波声压幅值和较长的传播距离，可以传播数十到数百公里，同时具有很低的频率和声能量含量。
次声波的应用次声波在多个领域有着广泛的应用，下面将介绍其中的一些应用。
1. 地质勘探次声波在地质勘探中起着重要的作用。
地质勘探是通过观测次声波信号来探测地下的地质构造和矿产资源。
通过分析次声波的传播路径和特征，可以推断地下地质条件和矿藏赋存状况，为矿产资源开发提供重要依据。
2. 气象预报次声波在气象学中也有着广泛的应用。
通过监测次声波信号，可以掌握大气运动和天气变化的信息。
次声波与气象现象之间存在着密切的联系，可以用于预测气象灾害的发生和时间，提前采取应对措施。
3. 工业领域次声波在工业领域有着许多应用。
例如，在船舶和海洋工程中，次声波被用来进行定位和导航；在建筑工程中，次声波被用来检测结构的安全性和稳定性；在材料研究中，次声波被用来研究材料的力学性能和质量控制。
4. 医学诊断次声波在医学诊断中也有一定的应用。
例如，通过次声波的观测，可以评估人体内部组织的弹性特性，从而帮助医生判断病变的性质和位置。
此外，次声波还可以用于检测和治疗一些疾病，如骨质疏松和癌症等。
结论次声波作为一种特殊的声波，在多个领域都有着广泛的应用。
通过对次声波的观测和分析，可以获得有关地质、气象、工业和医学等方面的重要信息，为相关领域的研究和应用提供支持。
随着技术的不断进步，次声波在未来的应用前景将会更加广阔。
次声波及其应用.
次声波及其应用次声波又称亚声波,是频率低于可听声频率范围的声波,其频率范围大致是10-4H z~20H z。
这种声波人耳虽然听不到,但是可以感觉到它的存在。
这种声波在声学范围内还是一个比较新的领域。
由于它具有较强的穿透能力,因此具有很大的实践意义。
次声波与超声波不同,通常具有破坏作用,是有害的。
次声波的研究开始于第一次世界大战期间,在以后的50多年时间虽然少有研究,但人们发现天然次声和人工次声都对人的状况和行为具有强烈的作用。
次声波还可以作为一种新式武器,不仅能用来消灭敌人,而且还可以用来摧毁工业和民用目标。
一、次声波的产生和特点在自然现象中,地震、火山爆发、风暴、雷暴、海浪冲击、机器振动等都会产生次波。
另外,还可以人为制造次声源一次声发生器。
这种发生器的工作原理很像风琴管或警笛,可以具有较大的功率。
次声波在20C的大气中的传播速度为334m/s。
振动频率为10-2H z的次声波,波长为 3.4×104m。
由于次声波的频率很低,大气对其吸收甚小。
当次声波在大气中传播几千千米时,其吸收还不到万分之几分贝。
因此在空气、地面等介质中传播的距离较远。
例如一包4千克的炸药爆炸时,几千米远处就听不到爆炸声了,但爆炸引起的次声却能传到80千米以外。
1883年8月27日,印度尼西亚的喀拉喀托火山突然大爆发,当时使20多立方千米的岩石变成碎块抛向空中,产生了强爆炸波,发出了巨响。
据说,在远离火山几千千米的印度洋上的罗德里格斯岛上还能听到隆隆的声响;而火山爆发激起的次声波则传播得更远,居然绕地球转了3圈,历时108小时。
1961年,苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈。
次声波有很强的穿透能力,可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克和潜艇等障碍物。
7000H z的声波用一张纸即可隔挡,而7H z的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。
高空大气湍流产生的次声波能折断万吨巨轮上的桅杆。
地震或核爆炸所激发的次声波能将高大的建筑物摧毁;海啸带来的次声波可将岸上的房屋毁坏。
次声波的应用 (2)
次声波的应用引言次声波（Infrasound）是指频率低于人类听觉范围（20 Hz 以下）的声波。
虽然人类无法直接听到次声波，但它具有许多重要的应用。
本文将介绍次声波的定义、产生方式以及其在各领域中的实际应用。
次声波产生方式次声波的产生方式多种多样，常见的包括：1.自然现象：例如地震、火山喷发、雷电等大自然的活动都会产生强烈的次声波。
2.人为活动：例如火箭发射、炸药爆炸、飞机超音速飞行等都可以产生次声波。
次声波的传播特点次声波的传播具有以下特点：1.长距离传播：相对于高频声波而言，次声波的能量损失较小，因此可以在较长的距离内传播。
2.穿透能力强：次声波能够穿过许多障碍物，如建筑物、地下、水面等，使得其在监测、预警、探测等方面有着重要应用。
次声波在地震监测中的应用地震监测是次声波应用的一个重要领域。
地震是地球内部能量释放的结果，通常伴随着巨大的能量释放和地壳的震动。
虽然地震波通常以高频声波的形式传播，但次声波的传播速度较快，能够提前几秒或几分钟到达地震发生地附近。
因此，次声波成为地震预警系统的重要组成部分，能够提供宝贵的时间供人们做出紧急反应，减少地震带来的损失。
同时，次声波的传播路径非常稳定，能够穿透地下，因此次声波在地震监测中也被用于研究地震活动的深部结构和发生机理。
次声波在大气监测中的应用大气监测是次声波应用的另一个重要领域。
次声波能够传播几百公里甚至上千公里的距离，因此被广泛应用于监测大气层中的各种现象。
比如，次声波能够提供关于天气系统的信息，如台风、龙卷风、暴雨等的追踪和监测。
次声波还可以用于监测大气层中的大气边界层扩散，从而帮助人们预测和应对空气污染事件。
此外，次声波还可以用于监测大气层中的气候变化和自然灾害等。
次声波在动物研究中的应用次声波在动物研究中也起着重要的作用。
许多动物，尤其是哺乳动物，具有感应次声波的能力。
例如，大象可以通过次声波相互通信，狐狸可以通过次声波来追踪猎物，蝙蝠可以利用次声波进行导航。
次声波估算大气层核爆参数的计算方法综述
的低频次声信号在经过远距离传输后 ， 很容易
被 微压 （ 次声 ） 感 器 捕 捉到 。所 以 ， 过 远 场 传 通 对 次声 信号 的探 测 和分析 可 以来监 测大 气层 核
台网定位的方法相似。单个次声阵只能给出爆
炸 点 的方 位 角 ， 于计 算 方 位角 的方 法 主要 有 用
两种 ： Ｊ一种 是三角形阵计算法 ， 该方 法利用
。
值 ， ２ ｍ高度左右出现一个声速极小值 ， 在 ０ｋ 在 ５ ｍ左右声速出现一个极大值 ， ８ 公里左 ０ｋ 在 ０ 右形成第二个声速极小 值 ， 其间形成两个 “ 声 波导（ 或声道） 。正是 由于大气“ ” 声波导” 现象 的存 在 ， 多 数 声 线 能 够 聚 集 在 “ 波 导 ” ， 大 声 中 反复反射 、 折射传播 ， 播的能量能相对集 中， 传 声 波能量 衰 减 相 对更 小 。 由于 以上 两 个 原 因 ， 核爆炸产生的低频次声波在大气中可以传播很 远， 有时甚至可以绕地球转几 圈。核爆 炸激发
１０ ０
炸 Ｄ取 １３３ Ｔ Ｐ为次声传感器监测到 的次 ．５ ； 、 声 波平 均 周 期 和 平 均 声 压 ， 般 取 波 形 的 前 ３ 一 ６个波 的平 均 周期 和 平均声 压 ， 量纲 。 无
—
图 １ 空 中 ５ ｍ处 的风 速随季节 ０ｋ 和纬度变化 图
１３ 有 效声 速 求 解 Ｒ ．
一
爆 。核爆炸产生 的次声波波列 的幅值 、 频谱特 性与 核爆 炸 的 能 量 （ 叫 当 量 ） 在 一 定 的关 或 存
系， 因此可以根据接收到 的核爆炸次声信号推 算出核爆炸的当量（ 或能量 ） 。
。
次声 是频 率 低 于 ２ ｚ的声 波 ， 大 气 中 ０Ｈ 在
次声波的一种应用和原理
次声波的一种应用和原理引言次声波（Infrasound）是指频率低于20 Hz的声波信号，通常人耳无法听到次声波的声音。
然而，次声波在很多领域都有着重要的应用。
本文将介绍次声波的一种应用和原理。
次声波的应用领域天气预报•次声波在天气预报中扮演着重要的角色。
通过检测大气层中的次声波信号，可以预测出一些极端天气事件，如龙卷风、飓风等。
•次声波的传播速度较慢，因此它可以在天气事件发生之前被探测到，从而提供更准确的天气预警信息。
地震监测•次声波也被广泛应用于地震监测。
地震产生时，会释放出包括可听声音和次声波信号在内的多种频率的波动。
•通过监测次声波信号的频率和振幅变化，可以提前预警地震并进行适当的应急措施。
环境监测•次声波在环境监测中扮演重要角色。
它可以用来监测大气污染、风速、海浪等环境因素。
•通过检测次声波信号的频率和振幅，可以提供关于环境状况的详细信息，从而帮助环境监测人员进行环境保护和管理。
动物行为研究•次声波也被运用于动物行为研究中。
许多动物，如鸟类、大象等，可以听到低频的次声波信号。
•通过分析次声波信号的变化，可以了解动物的行为和交流方式，从而帮助保护动物和研究其行为习性。
次声波的原理次声波的产生和传播遵循传统声波的物理原理，但由于次声波频率较低，其传播方式和特性略有不同。
产生•次声波可以通过多种方式产生，例如自然现象（如地震、天气事件）和人工设备（如声纳、高频振动机等）。
•自然现象产生的次声波信号通常具有较低的频率和较高的振幅，因此可以传播较长的距离。
•人工设备产生的次声波通常用于特定领域的应用，如地震监测、环境监测等。
传播•次声波的传播方式与传统声波类似，可以通过气体、液体和固体传播。
•次声波的传播速度较慢，取决于传播介质的特性。
在大气中，次声波的传播速度约为330米/秒。
•由于次声波频率低，可以绕过物体和障碍物，传播较长距离。
这一特性使其适用于一些远距离的应用场景。
探测与分析•探测次声波信号可以使用专门的接收设备，如次声波麦克风。
次声波原理
次声波原理
次声波原理是指频率范围在20 Hz以下的声波。
次声波是低频声波的一种类型，它的传播速度较慢且能够穿透固体、液体以及气体等物质。
次声波可以通过固体传播，因此在海洋中被称为地震波或水下声波。
次声波的产生主要有两种方式：一种是自然产生，如地震和火山喷发；另一种是人为产生，如声纳系统或次声波发生器。
次声波的传播特性是由介质的密度、弹性模量和衰减系数等参数决定的。
通常情况下，次声波在海水中传播的速度约为1500米每秒。
次声波能够在水中传播数百甚至数千公里，这使得它在海洋勘探和通信领域具有重要应用。
在海洋勘探中，通过发送次声波并接收其反射信号可以获取海洋底部的结构和地下沉积物的信息。
这对于石油勘探和地震预测非常有价值。
次声波在水下通信中也扮演着重要角色。
由于次声波具有穿透力强、传播距离长的特点，它可以用于水下声纳通信、鱼类迁徙研究以及海洋生态环境监测等方面。
总之，次声波作为一种低频声波，具有独特的传播特性和广泛的应用领域。
通过研究和利用次声波原理，我们可以更好地了解海洋和地球的内部结构，同时也能够实现水下通信和监测等重要应用。
次声波特点初中物理
次声波特点初中物理次声波是一种频率低于人类听觉范围的声波，通常在20赫兹以下。
它具有许多特点和应用，下面将详细介绍。
首先，次声波具有很长的波长。
由于次声波的频率非常低，其波长会相应变长。
波长越长，它的穿透能力和传播距离也就越强。
次声波的波长可以达到数十米到数千米之间，因此它可以传播很长的距离，而不会发生衰减。
这使得次声波在地震监测、海洋勘探和大气声学等领域有着广泛的应用。
其次，次声波的传播速度较慢。
根据声波在介质中传播的原理，低频声波在同一种介质中传播的速度要快于高频声波。
次声波频率较低，所以它的传播速度相对较慢。
这种特点对于地震监测非常重要，因为地震波通常是以次声波的形式传播，人们可以通过测量次声波的传播速度来预测地震的发生。
第三，次声波具有很高的穿透能力。
次声波的频率低，穿透性强，可以穿透各种障碍物，如土地、岩石、水和金属等。
这使得次声波在地下矿藏勘探和沉船寻找等领域有着广泛的应用。
利用次声波勘探技术，可以非常准确地确定地下资源的分布和储量，并且可以找到水下沉船的准确位置。
此外，次声波还具有很强的方向性。
由于次声波的波长较长，产生次声波的源头可以非常精确地定位，并且次声波的传播方向与声源的方向是一致的。
这种特点使得次声波在水声通信和声纳导航等领域有着广泛的应用。
通过发送次声波信号，并测量信号的接收时间和方向，人们可以准确地定位声源的位置，并进行声纳导航。
最后，次声波还可用于做海洋生态调查。
许多海洋动物能够感知和产生次声波，它们利用次声波进行远距离的通信和定位。
人们可以通过录制和分析这些次声波，来研究海洋动物的行为习性和生态环境，并保护它们的栖息地。
综上所述，次声波具有很长的波长、传播速度较慢、穿透能力强、具有方向性和广泛的应用等特点。
它在地震监测、地下资源勘探、海洋勘探、水声通信和声纳导航等领域发挥着重要的作用。
通过对次声波的研究和应用，我们可以更好地理解地球和海洋环境，并保护自然资源的可持续利用。
火山次声波研究综述
火山次声波研究综述摘要：正像过去十年中名副其实的火山次声喷发文章所言，喷发的火山会产生强烈的次声波。
火山次声波可以有效地跟踪和量化喷发现象，因为它可以对火山口附近和周围发生的活动做出反应，而不像地震信号只能由表面和内部的火山作用产生。
与地震学结合起来，次声波在恶劣天气下或在黑暗中也可以可以通过远程记录下来，以此来提供火山动荡的连续记录。
此外，在地震监测效果有限的情况下，次声波也可以应用于在区域或全球距离。
本文提供了该领域现时情况下的文献综述和次声波作为一项工具来更好的了解火山活动的综合应用。
许多关于次声波的研究都集中在与其他地球物理资料一体化上，包括地震，热气流，电磁辐射和气体的光谱，这些研究提高了我们对喷发动力学的认识。
有些研究把次声波纳入到了火山监测，以提高火山危险性监测和降低风险的能力。
本文旨在提供一个火山空气波研究（从模拟微气压计到现代压力传感器）的综述，并总结了目前次声波如何用来推断喷发动力学。
文章概述了本地和区域次声波监控的相对优点，突出了阵列和网络传感器拓扑之间的差异，最后提到传感器技术对于火山次声波的研究也适用。
关键词：火山次声波；突然性喷发；次声波传感器；传感阵列和网络1．介绍早期火山空气波的观测采用能够测量低于约1Hz频率的模拟微气压计记录，在有限的时间分辨率里（1秒到几十秒）采样。
一些大的火山喷发，如1883年17 km3的喀拉喀托火山喷发，1980年1 km3的圣海伦斯火山喷发和1963年的阿贡火山喷发，产生了低频率（几MHz）的通过组合了重力和弹力的大气层传动的声音重力波。
这些在全球范围内记录的大型活动引起了大气振动，导致了质能和热能的大型喷射。
例如，据距离火山5000km远的地方报道：1883年喀拉喀托火山喷发引起了环绕地球七次，同时也产生强烈的声波，包括声音“枪林弹雨”的低频压力振荡。
1980年5月18日圣海伦火山的喷发也产生了世界范围内记录的和声重力波，相关~400pa次声（未解决期间由于低分辨率模拟录音），从火山口记录了54公里，以及距离火山口700公里的发声的声音。
次声波
次声波
次声波是指频率小于20Hz（赫兹），但是高于气候造成的气压变动的声波。
次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。
而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。
某些次声波能绕地球2至3周。
某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
声源
1、自然声源
低频波如地震、火山爆发、陨星坠落、极端的气候现象或者巨浪可以在空气中导致次声波。
这样的次声波可以传播数千公里。
阵风和旋风也会产生次声波。
2、焚风
阿尔卑斯山脉的焚风是一个非常强的次声波声源，其频率在0.01至0.1赫兹间。
这个次声波对人是否有影响至今还在争议中。
3、人工声源
工业设施也会产生次声波。
尤其是假如在封闭的房间里次声波形成驻波，由此导致建筑结构共振，会造成危害。
生理和心理作用
虽然人几乎无法听到次声波，但是通过其波压人可以感受到次声波。
但是听阙非常高，而且随频率不同。
此外身体可以感受到低频的、剧烈的震动。
20世纪60年代，美国航空航天局进行试验显示，次声波的确可能引起胸腔震动、影响呼吸，并让人产生作呕、头疼和咳嗽等现象。
进一步研究发现，特定频率的声波还可能引起眼球的震动，从而让视觉出现扭曲。
由于这些声波能够移动小的物体和表面，甚至还可以让烛光诡异地闪烁个不停，所以有时候我们碰上见鬼这一类的事，也有可能是次声波在作怪。
次声波及其应用(论文)-
次声波及其应用（论文）引言次声波是一种具有特殊频率范围的声波，其频率范围通常在20Hz到20kHz之间。
与常见的声音频率相比，次声波的频率较低，难以被人类的听觉系统察觉到。
然而，尽管次声波的感知能力有限，但它在很多领域中有着广泛的应用。
本文将探讨次声波的性质和应用，并重点介绍其在海洋科学、地质勘探和医学等领域中的应用。
次声波的性质次声波是通过物质中的弹性传播的机械波，其传播速度取决于介质的物理特性。
在气体和液体中，次声波的速度通常比空气中的声速要低。
而在固体中，次声波的速度要远高于传统声波。
次声波的频率范围可以覆盖人类听觉范围之外的低频区域，从而在许多应用中发挥重要作用。
次声波在海洋科学中的应用次声波在海洋科学中的应用十分广泛。
由于次声波在海水中的传播速度较快，同时在水中的衰减相对较小，因此它被广泛用于海洋生物学研究中的鱼类迁徙、鱼群监测和生物声学研究。
通过发射特定频率的次声波信号，科研人员可以监测鱼群的数量、位置和行为，从而更好地了解海洋生态系统的变化。
次声波还被用于海洋地震学研究中。
地震学家可以通过将次声波信号发送到海底，通过接收反射信号来探测地壳的结构和地震活动。
次声波信号的低频特性使其能够穿透水层和沉积物，提供更准确的地壳结构信息。
此外，利用次声波还可以研究海浪、潮汐和海洋环境的改变。
次声波在地质勘探中的应用地质勘探是一种探测地下结构和油田的方法，次声波在地质勘探中有着重要的应用。
通过向地下发送次声波信号，勘探人员可以通过接收反射信号来获得地下结构的信息。
次声波信号在固体中的传播速度相对较高，可以提供更准确的地质勘探数据。
在石油勘探中，次声波也被用于判断油藏的性质和储量。
通过分析次声波信号的衰减和反射特性，勘探人员可以确定油藏中的含油层和非含油层。
利用次声波在地质勘探中的应用，可以提高勘探的效率和准确性，降低勘探成本。
次声波在医学中的应用次声波在医学领域中也有着广泛的应用。
例如，在超声医学中，次声波被用于进行图像增强和诊断。
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浅谈次声波1.引言在声波的频段划分中，人们把频率低于20Hz的声波称作次声波。
次声普遍存在于多种现象中。
由于人耳只能听到频率在20~20kHz范围内的声音，所以长期以来次声没有引起人们过多的注意。
在自然现象中，地震、火山爆发、风暴、雷暴、磁暴、陨石落地、大气湍流等都会产生次声波。
人类的活动，如核爆炸、人工爆破、火箭起飞、飞机起降、奔驰车辆的振动等也会产生相当强的次声波。
另外，还可以人为制造声源——次声发生器。
这种发生器的工作很像风琴管，可以具有较大的功率。
次声波和声波一样，其传播遵循声波传播的一般规律，但由于它的频率很低，在传播时也有自己的特殊性。
次声波在20℃的大气中的传播速度为334m/s。
由于次声波的频率低，波长大，容易发生衍射，在传播过程中遇到障碍物很难被阻挡，经常会一绕而过，在有些情况下，哪怕是巨大的山峦也无法阻挡它的传播。
另一方面，声波在传播过程中，频率越高，衰减越大。
次声波由于频率很低，在传播过程中衰减很小。
当次声波在大气中传播几千千米时，空气对其吸收还不到万分之几分贝。
因此，次声波可以在空气、地面等介质中传播得很远。
近些年来，对次声波有了较多的关注和研究，逐渐发现它在各个方面的应用价值。
次声波的应用前景大致有这样几个方面：（1）通过研究自然现象所产生的次声波的特性和产生的机理，更深入地研究和认识这些自然现象的特征与规律。
例如，利用极光所产生的次声波，可以研究极光活动的规律。
（2）利用所接收到的被测声源产生的次声波，可以探测声源的位置、大小和研究其他特性。
例如，通过接收核爆炸、火箭发射或者台风产生的次声波，来探测出这些次声源的有关参量。
（3）预测自然灾害性事件。
许多灾害性的自然现象，如火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等，在发生之前可能会辐射出次声波，人们就有可能利用这些前兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发生。
（4）次声波在大气层中传播时，很容易受到大气介质的影响，它与大气层中的风和温度分布等因素有着密切的联系。
因此，可以通过测定自然或人工产生的次声波在大气中的传播特性，探测出某些大规模气象的性质和规律。
这种方法的优点在于可以对大范围大气进行连续不断的探测和监视。
因此对次声波的检测显得越来越重要，鉴于次声信号的低频特点，对次声传感器的特性便有特殊要求。
常见的次声波传感器有电容式、动圈式以及光纤等。
目前市场上次声波检测装置基本上是采用电容式传感器，特别是驻极体电容传感器。
2.次声波的探测技术及研究现状2.1电容式次声探测器2010年，O.V.Achemtov的小组报道了[1]一种液体次声传感器。
如图1所示就是这种传感器的基本结构。
该传感器有两个联通室构成，里面封装了用于测量液位的电容器，一个测量室直接与大气相连，而另外一个则通过一根毛细管与大气相连，则当外界压力均匀时，液位在联通室的1/2处。
当外界压力发生变化时，液位的变化将会导致电容器的电容值发生变化。
液位的变化是通过AD7764转换器转化为电压的变化。
这种传感器结构简单，操作方便，而且有很高的灵敏度。
它的分辨率可以达到0.02Pa。
图1.液体次声波传感器示意图（1）铸件（2）连通管（3）隔板（4）电容器极板（5）液体2.2 动圈式次声传感器动圈式次声传感器[2]的结构如图2所示，将约80匝80mm*65mm的矩形线圈固定在130mm*130mm的PET薄膜上构成次声传感器，薄膜用铝框绷紧。
当次声波到达薄膜时，薄膜将带动感应线圈，使线圈在磁场中振动，并切割磁力线，线圈两端会产生感应电动势和感应电流，从而实现声电转换。
次声波的频率高，膜的振动频率就高，音圈中感应电动势和感应电流变化的频率也就越高；次声强度越大，振膜的振动幅度就越大，音圈中产生的感应电动势和感应电流的幅度也越大。
线圈中的感应电信号经过电路处理后，利用示波器即可直接测量输出电压。
图2 动圈式次声传感器示意图2.3光纤声传感器主要类型对低频、次声波的探测，目前常见的低频声传感器有电容式、动圈式等。
这些技术主要基于电容、压电等电学检测机制，探测端对外界电磁信号的干扰无能为力，这必然严重限制了低频、低频声传感器应用于需要高绝缘性能，良好抗电磁干扰能力的特殊应用环境。
而光纤次声传感器就具有这些优点。
2.3.1相位调制型光纤声传感器相位调制型光纤声传感器可通过外界声波对光纤的压力作用改变光纤纤芯的折射率及长度，从而引起在光纤中传播光束光程发生变化，导致相位变化，但由于光频过高，目前的探测技术无法直接检测光波相位的变化，必须将相位变化转换为随相位变化的光强，通过信号解调得出声波的信息。
通常采用的相位调制型光纤声传感器主要基于四种干涉仪原理：Mach-Zehnder干涉仪、Michelson 干涉仪、Fabry-Perot干涉仪和Sagnac干涉仪。
2003年，美国报道了一种光纤式次声传感器[3]，其频率响应为1-10Hz。
其原理图如图3所示。
这种光纤式次声传感器的工作原理是将一对光纤顺着缠绕在密封的管子上，当周围的压力发生改变时，光纤对密封的管子上产生的机械张力产生反应，通过光纤的“2-1-1”缠绕方法，在相同压力下使得其中一根光纤的拉伸比其他的光纤要长一些，然后通过干涉测量法来测得两根光纤的长度差，然后通过这个长度差来推算出作用在传感器上的压力，通过这种方法来探测次声波。
图3 光纤次声传感器装置图光纤光栅声音传感器是以光栅的谐振耦合波长随外界参量变化而移动为原理。
光纤布拉格光栅是光纤传感器的一种敏感器件。
其原理是在光纤中写入按照设计要求的周期性折射率变化区，形成窄带的滤波器或反光镜。
当宽带光源的输出光经过一个光纤布拉格光栅时，根据模式耦合理论可知，波长满足布拉格条件的光将被反射回来，其余波长的光则被透射。
当传感光栅周围的应力随声压发生变化时，将导致有效折射率或光栅栅距的变化，从而产生传感光栅相应的中心反射波长偏移，实现声压对反射信号光的波长调制。
图4是光纤光栅的麦克风传感器头[4]，声音很容易通过振动作用于光纤光栅，导致光栅常数变化。
通过该光栅的投射光（反射光）中心波长会发生改变，波长的变化幅度随声场的强度而变。
因此声音调制的是光波长。
如果在光纤中传输了多个波长的光，不同的光栅调制可以得到不同声场的信号，从而实现组网应用。
利用光纤布拉格光栅组成光纤声音传感器阵列系统如图5所示。
图4 FBG光纤麦克风图5 光纤声音传感器阵列系统图基于Mach-Zehnder干涉原理的次声传感器，如图6所示[5]。
耦合器1出来的光被分成两束，进入补偿干涉仪，短臂中光的角频率Wo经声光移频器变为W1，长臂中的光经过光纤圈后角频率仍然为Wo。
由于激光二极管的相干长度比干涉仪中两臂的光程差短得多，所以在耦合器2处，两个频率稍有不同的光并没有发生干涉。
混合光到达传感干涉仪时，在耦合器3处，光波又被分成两束分别进入干涉仪的两个臂中。
最后在耦合器4处，参考臂和传感臂中均含有Wo和W1的频率成分，通过将传感干涉仪的光程差等于补偿干涉仪的光程差，所以只有传感臂中的频率W1和参考臂中的频率Wo因为传播相同的距离而发生干涉。
因为传感干涉仪的参考臂非常短，所以这就大大降低了因长参考臂所带来的噪声。
而且，光纤的低损耗及Wo到W1之间的色散可以忽略使得传感干涉仪与补偿干涉仪之间的距离可适当增加而不会影响干涉仪的性能。
这个水听器的优点是：激光源的相干长度相对较短，传感干涉仪是被动的，补偿干涉仪可以放置在靠近信号处理的地方而远离传感干涉仪。
实验表明：在5-20kHz范围内，该水听器有着平坦的响应，平均相位灵敏度为-322.3 dB re1/u Pa ，均压力灵敏度为-153.7 dB re rad/u Pa。
这些性能参数均优于传统的压电水听器。
通过改善信号处理方式，相位灵敏度还可以增加到-313 dB re1/uPa，压力灵敏度可以提高到-136.9 dB re rad/u Pa。
图6 双Mach-Zehnder光纤水听器装置图该装置（如图7所示）是用高双折射光纤Sagnac干涉仪来作为线性声光调制器[6]，当声压施加于光纤上时，会导致光纤中的折射率差发生变化，所以干涉后引起的相位偏移与声波的强度成比例，从而可以测出有关声波的信息。
实验表明，在1550nm处能测得20Hz到20kHz的声波，并且该光纤在很宽的范围内不受到温度影响。
线性调制器的动态范围在0dB到40dB之间。
图7 基于高双折射光纤Sagnac干涉仪的声光调制器2.3.2 光强调制型光纤声传感器光强调制型光纤声传感器直接利用外界声压对光纤中传输的光强度进行调制，当前应用最广泛、原理最简单的首推反射式强度型光纤声传感器，其中形式最简单的就是一进一出型的光纤对式声传感器，如图8。
这种光纤传感器的工作原理为：光源发出的光通过光纤传输经透镜聚焦后投射到反射膜上，反射膜把光反射回透镜，再经过透镜耦合到接受光纤，由声压的扰动引起反射膜的振动，从而影响耦合到接受光纤中的光强度，这个过程就是声压对光载体进行的强度调制，接受光纤拾取经过调制的光再传输到光电探测器，由光电探测器转换成包含了声压信息的电信号，再经过对电信号的处理就可以分离出所要的声压信号了。
图8 反射式光强调制光纤麦克风为了克服光强波动对光纤声音传感器测量结果的影响设计了如图9所示的双同心圆光纤结构的声传感器[7]。
最里面层为入射光纤，外面依次为两束接收光纤。
这种光线结构以两个同心光纤输出电压之比为声音调制信号，克服了光强波动带来的影响。
当有声音时，由于空气的振动带动传感器探头前端的振动膜片发生振动，振动膜片对发射光进行强的调制，通过光电检测器转换直接输出两个电压信号。
激光器输出的光强很容易受到温度和电压的影响，这两个电压信号包含了激光源的波动情况，但是以两路输出电压的比值为传感器输出信号则避免了光强波动带来的影响。
相对于单输入多输出的光线结构形式，这种光纤声传感器很容易实现传感器的微型化和集成化。
图9 双同心圆光纤结构如图10所示的是单透镜光纤麦克风[8]。
光从发射光纤出来后，它的出射角被光纤的临界角所限制，所以可以设置光纤出射端到会聚透镜的距离，使得经过透镜后的光束已经被准直。
假如膜相对于y轴有个倾斜角度，那么到达膜面上的准直光束相对于膜面也有个相同的倾斜角度，那么反射光的总偏移角度便加倍。
反射光再次通过透镜后，光束就会被聚到接收光纤的纤芯。
所以当声压作用于膜面时，会引起膜面的弯曲，也就相当于有了倾斜角，所以当出射光经过透镜后到达膜面时便会斜射到接收光纤上。
实验得到，当检测到输出电压为1V时，倾斜角只需为98urad，而仅通过纵向移动膜面是无法达到这么高的灵敏度的。
图10 单透镜光纤麦克风装置图图11是Y型单根多模反射式光纤传感探头结构形式图11 光纤麦克风的系统框图图12是基于双FBG的光纤声传感器的传感头设计，图13显示的是该次声传感器[9]。