Использование фотографии Шлирена для визуализации распространения звука

Question

Я увлекаюсь фотографией. Пока новичок! Я сталкивался с методом фотографии Шлирена некоторое время назад. Что касается моих хобби, я в основном интересуюсь звуком и акустикой. В настоящее время мне поручено улучшить акустику в клубе. Одна из главных задач - выяснить, где звук отражается, и найти шаблоны рассеяния. Это довольно сложно без какой-либо визуализации, и, кроме всего прочего, я начал изучать школьную фотографию. Я знаю, что он может визуализировать незначительные изменения звукового давления, и, по-видимому, было проведено некоторое исследование этого:

Фотография звуковых волн Шлирена, Ф. Д. Карлсон, К. С. Кларк и Дж. С. Эйзенштейн, Электроакустическая лаборатория, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс

J. Acoust. Soc. Am. 17, 101 (1945)

http://scitation.aip.org/content/asa/journal/jasa/17/1/10.1121/1.1902400

(я пока не смог найти эту статью)

Я хотел бы создать карту всего этажа с использованием техники Шлирена (возможно ли это даже?), Показывающую закономерности рассеяния волн.

Вопрос в том, каков минимальный бюджет для выполнения фотографии Шлирена в этой обстановке? Я понимаю, что зеркало само по себе очень дорого. Скорее всего, я буду фотографировать с расстояния 3-4 метра, и мне хотелось бы покрыть большую часть земли (возможно, 40х10 метров), поэтому, возможно, зеркало не должно быть настолько идеальным. Я хотел бы увидеть, как меняются звуковые волны на высоте около 1,80 метра над землей (вот где наши уши как раз). Я понимаю, что мог бы сделать несколько фотографий и сшить их вместе. Каков наилучший способ выполнить этот проект недорого (если это вообще возможно)? Я понимаю, что параболическое зеркало диаметром 15 см в Интернете стоит около 100 долларов, но мне интересно, позволит ли фотографирование с более отдаленного места использовать менее точное зеркало и, возможно, сделать одно из кусочков плоского зеркала. Зеркало 15 см означало бы огромное количество фотографий и сшивания.

Полагаю, я мог бы сделать сшивание, потому что звуковые волны исходят от генератора и всегда рассеиваются одинаково. Я мог бы настроить схему триггера так, чтобы последовательные фотографии всегда происходили в один и тот же точный момент, когда воспроизводится определенная точка в тестовом сигнале - поэтому всегда захватывал один и тот же момент в дисперсионном паттерне, который каждый раз развивается как один и тот же звук. воспроизводится снова и снова, но всегда будет одинаковым, например 10.0000 секунд звука.

Я почти наверняка обратился бы к местному специалисту по фотографии (даже если бы только потому, что у меня нет для этого нужного оборудования), но сначала нужно знать: имеет ли это хоть какой-то отдаленный смысл, и возможно ли это, не тратя десятки тысячи на огромном зеркале?

P.S. Я знаю, что вы можете делать симуляции комнаты - они не работают для меня, так как комната очень сложная. Я также знаю об этой технике с большой выдержкой: http://blog.modernmechanix.com/neon-lamp-traces-sound-waves-picture/, но она очень трудоемкая.

Спасибо!

P.S. возможно, один из других участников мог бы добавить тег "schlieren" к этому вопросу.

Answer 1

Чувак, это определенно серьезное излишество.

Прежде всего, вам нужен лазер хорошего качества И зеркала хорошего качества. Я имею в виду лазер -качественные зеркала, чтобы иметь предсказуемые результаты.

Во-вторых, вы не можете просто «сшить» результирующие изображения, так как только стоячие волны будут показывать постоянную во времени картину, все остальные будут изменяться во времени (в зависимости от фазы от источника, фазы от отражения).

Самым простым будет: вы арендуете микрофон хорошего качества (тот, который соответствует лабораторным характеристикам), а затем выполняете развертку синусоидальной частоты на вашей акустической системе (или многообещающую - быстрее, но требует больше постобработки), в то же время размещая микрофон в пространстве, и тогда вы сможете нарисовать трехмерную карту затухания и фазовой характеристики. Вы должны быть систематичны, нарисовать перекрестную матрицу на полу, настроить микрофон на увеличение высоты и т. Д.

Как правило, вам нужно удвоить максимальную частоту, которую вы используете, а затем рассчитать длину волны воздуха (учитывая температуру в помещении!), И это будет необходимое разрешение сетки, чтобы иметь какие-либо значимые данные. У вас больше времени - сделайте меньшую сетку.

Теперь, почему это пустая трата времени? Поскольку в клубе будут люди разного количества, они будут двигаться и т. Д. Они сами представляют ослабление, искажение фазы, отражение и т. Д. Если они не сидят, как тряпичные куклы, как вы собираетесь это решать? Вы можете сделать свои измерения с людьми в клубе, но вау! Еще один приятный вызов! Если вы не переделываете Метрополитен-опера, я советую не слишком количественно относиться к этому.

Ваша лучшая ставка, вероятно, пробная ошибка. Используйте подвижные звукопоглотители, звукоотражатели, переместите динамики и найдите хорошую настройку.

Answer 2

Кажется, что самой большой проблемой, вероятно, было бы использование достаточно сильного звука, чтобы произвести обнаруживаемое искажение. Возможно, он должен быть обнаружен около конуса динамика, но звук рассеивается и теряет мощность в геометрической прогрессии. Покрытие всей комнаты с достаточной величиной искажения, чтобы быть значимым, вероятно, было бы катастрофически громким.

В статье Википедии на эту тему есть клип искажения при стрельбе из пистолета, и, как вы можете видеть, даже там он рассеивается довольно быстро (и кроме того, есть много движения воздуха) на звуковые волны есть).

Лучше всего было бы использовать высокоскоростную камеру и очень внезапный звук и посмотреть, куда идут волны, но я не уверен, что вы сможете отследить его больше, чем за несколько футов до того, как он затухнет слишком сильно. и не вызывает достаточного искажения для обнаружения.