فراصوت
موش ها:
وقتى حرف آواز خواندن به میان مى آید معمولاً آواز پرندگان، نهنگ ها و آدم ها بیش از همه جلب توجه مى کند. اما پژوهش جدیدى نشان مى دهد که موش ها را هم بایستى در همان حد و اندازه ها به این فهرست افزود. اکنون مدتى است که پژوهشگران مى دانند موش هاى نر هنگامى که با نشانه هایى از موش هاى ماده در نزدیکى خود مواجه مى شوند، آواهاى فراصوتى از خود سر مى دهند.تیموتى هولىHoly. T) زیست شناس و زونگ شنگ گیو (.Guo Z) برنامه ساز کامپیوترى، هر دو از دانشگاه پزشکى دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس، براى نخستین بار این آوازها را با جزئیاتشان مورد بررسى قرار دادند و موفق به کشف شگفت انگیزى شدند.اگرچه آوازهاى فراصوت موش ها براى گوش انسان قابل شنیدن نیست اما این پژوهشگران با ضبط و سپس پائین آوردن ارتفاع صوت آواها تا چندین اکتاو توانستند پیچیدگى واقعى آنها را بشنوند.این آواها از دو ویژگى مهم آوازها برخوردارند که عبارتند از انواع چندگانه سیلاب ها و یک الگوى زمانمند منظم. علاوه بر این هر موش آوازهاى مخصوص به خود دارد که در مقایسه با آواهاى ساده حشرات و دوزیستان بسیار پیچیده ترند.
فراصوت : خفاش و گراز ماهی – فروصوت : اسب و حشراتی چون عنکبوت که ده دقیقه قبل از وقوع زلزله امواج طولی را حس می کنند
خفاش با ایجاد فراصوت و گوش دادن به بازتاب آن مانع را شناسایی می کند.
مطالب تکمیلی از صوت و قدرت شنوایی انسانها:
محدوده فرکانس قابل شنیدن برای انسان 20 تا 20000 هرتز میباشد. محدوده فرکانس گفتاری نیز مابین 300 تا 4000 هرتز است. اما گوش انسان نسبت به اصوات با فرکانسهای 1000 تا 4000 هرتز حساسیت بیشتری دارد. به فرکانس صوتی پایین تر از 20 هرتز فروصوت و به فرکانس های صوتی بالاتر از 20 هزارهرتز فراصوت اطلاق میگردد. با اینکه فراصوت و فروصوت توسط انسان قابل شنیدن نمیباشند، اما فردی که در معرض آنها قرار میگیرد دچار احساس سرگیجه، تهوع و سردرد میگردد. اصوات به انواع دایمی و پیوسته (بلندی ثابت است مثل صدای سیستم تهویه هوا)، نوسانی (بلندی و یا فرکانس متغییراست مثل آژیر)، منقطع (مثل زنگ تلفن) و انفجاری (مثل شلیک گلوله) تقسیم بندی میگردند. سرعت صوت در هوا 345 متر در ثانیه، در آب 1500 متر در ثانیه و در فلزات 5000 متر در ثانیه میباشد. سرعت صوت در هوای خشک از طریق فرمول V=331+0.6T محاسبه میگردد، که در آن T حرارت به سانتی گراد میباشد. هر قدر رطوبت هوا بیشتر باشد سرعت صوت نیز بیشتر است. کاهش قدرت شنوایی با عدم توانایی در تشخیص فرکانسهای بالا(صدای زنان و کودکان) آغاز میشود. همچنین این عارضه باعث نامفهوم گشتن اصوات نیز میگردد. به همین خاطر چنانچه فرکانسهای بالا شنیده هم گردند، باز فرد ممکن است قادر به درک صحیح آنها نباشد.
شدت و بلندی صدا با مقیاس دسی بل(DECIBEL) اندازه گیری میشود. شدت صوت به بزرگی نوسانات در فشارهوا که توسط امواج صوتی ایجاد میگردند، اطلاق میگردد. پایین ترین حد آن 0 دسی بل است که آستانه شنوایی نامیده میگردد. مقیاس دسی بل لگاریتمی میباشد. بطوری که با افزایش هر 10 دسی بل، شدت سر و صدا 10 برابر میگردد. ادراک بلندی صدا نیز در انسان لگاریتمی است بطوری که به ازای هر 10 دسی بل افزایش شدت، ادراک بلندی صدا نیز دو برابر میگردد. بنابراین شدت 80 دسی بل یک میلیون بار شدید تر از 20 دسی بل بوده و 64 بار بلندتر میباشد. درغیاب هرگونه شی بازتابنده، سطح موثر دسی بل به میزان 6 دسی بل به ازای 2 برابر شدن فاصله، کاهش می یابد. برای مثال شدت صدای 100 دسی بل در فاصله 10 متری، در فاصله 20 متری به 94 دسی بل و در فاصله 40 متری به 88 دسی بل کاهش می یابد. به ازای هر 3 دسی بل افزایش شدت صوت، میزان فشاری که به پرده صماخ گوش وارد میشود، 2 برابر میگردد. دو فاکتور شدت صوت و طول مدت قرارگیری در معرض منبع صدا در آسیب به شنوایی انسان موثر میباشند. شدت صوت به ازای دو برابر شدن فاصله از منبع صوت به میزان 6 دسی بل کاهش می یابد.
تاریخچه
در سال 1876 میلادی، فرانسیس گالتون برای اولین بار پی بوجود امواج فراصوت برد. در زمان جنگ جهانی اول کشور انگلستان برای کمک به جلوگیری از غرق شدن غم انگیز کشتی هایش توسط زیردریاییهای کشور آلمان در اقیانوس آتلانتیک شمالی دستگاه کشف کننده زیردریایی ها به کمک امواج صوتی به نام صوت یاب (Sonar) ابداع کرد. این دستگاه امواج فراصوت تولید می کرد که در پید اکردن مسیر کشتیها استفاده می شد. این تکنیک در زمان جنگ جهانی دوم تکمیل گردید و بعدها بطور گسترده ای در صنعت این کشور برای آشکار سازی شکافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار می گرفت. از کاربرد بخصوصی که انعکاس صوت در جنگ و صنعت داشت Sonar به علم پزشکی وارد شد و تبدیل به یک وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشکی گردید.
طریقه ی تولید فرا صوت
مواج ماورای صوت را به روشهای مکانیکی و الکتریکی و مغناطیسی می توان تولید کرد. ابزار مکانیکی تولید ماورای صوت عبارت است از: سیرن ، سوتک گالتن ، مولد الکتریکی ، مولد مغناطیسی ، نوسانگر پیزو الکتریک و نوسانگر مانیتواستریکتیو که در زیر برخی از آنها که کاربرد وسیعی دارند شرح مختصری می دهیم.
سیرن :
سیرن از یک ظرف محکم ساخته شده است که بوسیله لوله ای به تلمبه تراکم هوا مربوط می شود و می توان در آن هوای با فشار زیاد متراکم کرد. در قسمتی از سطح بالایی این ظرف دو صفحه فلزی گرد محور واحدی قرار دارند که بر روی آنها تعدادی سوراخ به یک فاصله از محور موجود است. صفحه پایین ثابت است و صفحه بالایی می تواند بر روی آن با سرعت زیاد دوران کند.
سوراخهایی که بر روی این دو صفحه موجود است، می توانند در مقابل یکدیگر قرار گیرند. ولی امتداد آنها در صفحه بالایی و پایینی برهم قرار ندارد و طوری است که وقتی هوایی با فشار زیاد از سوراخهای پایینی به دهانه سوراخهای بالایی می رسد، تغییر جهت و امتداد می دهد. و همین تغییر جهت حرکت هوا سبب می گردد که بر صفحه بالایی نیرویی اثر کند و آن را به چرخش در آورد. فرکانس صوتی که سیرن تولید می کند با تعداد سوراخهای صفحه دوّار (p) و نیز تعداد دوری که صفحه گردان سیرن در ثانیه دوران می کند (n) نسبت مستقیم دارد (f = pn). که در آن f فرکانس صوت می باشد.
معمولا بر روی سیرنها دستگاهی است که می تواند صوت حاصل را مشخص کند. ولیکن اگر تعداد سوراخها در صفحه بسیار زیاد و نیز فشار هوا یا بخار آب که در ظرف سیرن متراکم شده است، بسیار زیاد باشد، ارتعاشات ماورای صوت تولید می شود. به کمک این سیرنها امواجی تا فرکانس200 کیلو هرتز تولید کرده اند.
– سیستمهای توموگرافی حرکتی:
اطلاعات مربوط به عمق را در بر دارد و در همه سطوح به جز سطح مورد نظر ، عدم وضوح یا رنگ باختگی حرکت عمومی ایجاد می کند.
13