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第4章乐器的声学模型159
的基频完全由下面两个因素决定:(a)共鸣管的长度;(b)另一端是开放的还是封闭的。空气簧片振动基频6对此的依赖性可用声压脉冲到达和离开开放端或封闭端的过程来说明。
图4.16所示为一组快照图片,表示空气簧片产生的声压脉冲在长度分别为L。和l。的开放管和封闭管传播的情况以及管长对空气簧片振动基频的影响(空气簧片的振动原理见图4.14。图中每个音管的上1/3部分显示从左向右传播的压力波,中间1/3部分显示从右向左传播的压力波,下1/3部分显示两列压力波之和,时间坐标轴采用线性刻度。由于压力波以恒定的速度前进,所以每个等时间间隔传播的距离相等。在考虑声波的反射方式时,音管的哨端可看成是开放端(见图415。每当压力波到达并从哨端反射时,如果到达哨端的是压缩波并以稀疏波反射回去,则空气簧片由内向外移动;
如果到达哨端的是稀疏波,则情况相反,如图416所示。
图4.16压力波在开
放管(左)和封闭管
(右)中传播并使空气
簧片振动(时间坐标
轴采用线性刻度,音
管上部显示从左向右
的传播,中部显示从
右向左的传播,下部
显示两列波之和)
一a2 压缩
对开放管而言,第1个图表示一个压缩波从哨端开始向管内传播,同时另一个压缩波正离开音管的开放端(后面很快会解释这个压缩波存在的原因);第2个图表示两列波到达音管中心的瞬间,这时音管中心位置的声压达到最大值,同时两列波保持原有特性继续传播(见第1章声波叠加原理);第3个图表示压缩波到达开放端后以稀疏波形式反射回来,而另一个压缩波到达哨端后使空气簧片向外偏移,并产生稀疏波(这看来似乎难以理解,但它是产生第5个图的原因);第4个图表示两列稀疏波在中心位置相遇的时刻,中心的声压是两个稀疏声压之和,达到最小