음차

Tuning fork
음표(E) 및 주파수(659)가 찍힌 John Walker의 음차

음차란 탄성 금속(일반적으로 강철)의 U자형 막대로 형성된 가지(타인)가 있는 두 갈래 포크 형태의 음향 공진기입니다.표면이나 물체에 부딪혀 진동할 때 특정한 일정한 음조로 공명하며, 높은 음색이 사라지면 순수한 음색을 낸다.음차의 음높이는 두 갈래의 길이와 질량에 따라 달라집니다.그것들은 악기 조율의 표준 음높이의 전통적인 원천이다.

음정은 1711년 영국 음악가 존 쇼어, 트럼펫 연주자 겸 루티스트에 의해 [1]궁정에서 발명되었다.

묘사

모드에서 진동하는 A-440 음차(매우 과장된)의 움직임

음차란 고정음을 내기 위해 많은 애플리케이션에서 사용되는 포크 모양의 음향 공진기입니다.포크 모양을 사용하는 주된 이유는 다른 많은 유형의 공진기와 달리, 기본 주파수에서 대부분의 진동 에너지가 있는 매우 순수한 음색을 내기 때문입니다.그 이유는 첫 번째 오버톤의 주파수가 약하기 때문이다.522/2 = 25/4 =기본 6+1µ4배(위 [2]약 2+1µ2 옥타브).이에 비해 진동현이나 금속봉의 제1오버톤은 기본주파수의 1옥타브 위(두 배)이기 때문에 현이 뽑히거나 막대가 부딪히면 그 진동이 기본주파수와 오버톤주파수를 혼재시키는 경향이 있다.음이 울리면 에너지가 오버톤 모드로 전환되지 않고, 그에 따라 더 빨리 소멸되어 기본 주파수에 순수한 사인파가 남습니다.이 순수한 음색으로 다른 악기를 조율하는 것이 더 쉽다.

포크 형태를 사용하는 또 다른 이유는 진동을 감쇠하지 않고 베이스에 고정할 수 있기 때문입니다.이는 진동의 주요 모드가 대칭이기 때문에 두 갈래는 항상 반대 방향으로 이동하기 때문에 두 갈래가 만나는 베이스에는 진동(감쇠)에서 에너지를 제거하지 않고 처리할 수 있는 노드(진동하지 않는 지점)가 있기 때문입니다.단, 세로 방향(따라서 가지 진동에 대해 직각)으로 핸들에 유도되는 미세한 움직임이 있어 어떤 사운드 보드라도 들을 수 있습니다.따라서 나무 상자, 테이블 상판 또는 악기의 브릿지와 같은 사운드 보드에 음정의 기초를 누름으로써, 높은 음향 압력(따라서 매우 높은 음향 임피던스)에 있는 이 작은 움직임은 상대적으로 더 큰 움직임(입자 속도)을 수반하는 공기 중의 가청음으로 부분적으로 변환된다.ow 압력(저음 [3]임피던스 발생).음차의 음높이는 골전도, 귀 바로 뒤에 있는 뼈에 대고 음높이를 누르거나 심지어 양손을 자유롭게 [4]하고 포크의 줄기를 이빨로 잡아도 바로 들을 수 있다.음차를 이용한 골전도는 특히 중이를 우회하기 위해 청각용 웨버와 린느 테스트에 사용된다.옥외에서 잡기만 하면 강철과 공기의 음향 임피던스 불일치로 인해 음이 매우 희미합니다.또, 각 가지에서 나오는 미약한 음파는 180도 어긋나기 때문에, 그 반대되는 2개의 음파가 간섭해, 서로 큰 상쇄가 된다.따라서 진동 포크의 가지 사이에 솔리드 시트를 밀어 넣으면 확성기가 효율적으로 방사하기 위해 배플을 필요로 하는 것처럼 이 상쇄가 감소함에 따라 겉보기 부피가 실제로 증가합니다.

시판되는 튜닝 포크는 공장에서 올바른 피치로 튜닝되며, 헤르츠 단위의 피치와 주파수가 스탬프로 표시되어 있습니다.그것들은 가지에서 재료를 줄질하여 다시 묶을 수 있다.가지 끝을 줄세우면 음이 올라가고, 가지 밑부분 안쪽을 줄세우면 음이 내려갑니다.

현재 가장 일반적인 음정은 A = 440Hz로 많은 오케스트라가 사용하는 표준 콘서트 피치입니다.A는 바이올린의 두 번째 현의 음고, 비올라의 첫 번째 현이며, 첼로의 첫 번째 현보다 한 옥타브 위입니다.1750년과 1820년 사이의 오케스트라는 많은 포크와 약간 다른 [5]음높이에도 불구하고 대부분 A = 423.5Hz를 사용했습니다.피아노의 중앙 옥타브 내의 모든 음고와 다른 음고에서 진동하는 표준 음정을 사용할 수 있습니다.

음차 피치는 온도에 따라 약간 달라지는데, 주로 온도가 상승함에 따라 강철의 탄성 계수가 약간 감소하기 때문입니다.강철 음차에서는 °F당 48ppm 주파수 변화(°C당 86ppm)가 대표적입니다.온도가 [6]올라가면 주파수가 감소(평탄화)합니다.튜닝 포크는 표준 온도에서 정확한 피치를 갖도록 제조됩니다.현재 표준 온도는 20°C(68°F)이지만 15°C(59°F)가 더 오래된 표준입니다.다른 계측기의 피치도 온도 변화에 따라 변동될 수 있습니다.

주파수 계산

음차 주파수는 음차 치수와 [7]음차 재료에 따라 달라집니다.

어디에

f는 포크가 진동하는 주파수입니다.
1.875는 cos(x) cosh(x) = [8]-1최소 양의 해이다.
l은 가지 길이입니다.
E는 포크가 만들어지는 재료의 영 계수(탄성 계수 또는 강성)이다.
단면적의 두 번째 순간이다.
θ는 포크가 만들어지는 소재의 밀도입니다.
A는 가지(타인)의 단면적입니다.

위의 방정식에서의 I/A 비율은 지름이 r인 원통형인 경우 r2/4로, 지름이 운동 방향을 따라 가로 a의 직사각형 단면인 경우 a/12다시2 쓸 수 있다.

사용하다

튜닝 포크는 전통적으로 악기 조율사용되어 왔지만, 전자 튜너가 그것들을 대체했다.포크는 전자 발진기 구동식 전자석을 가지 근처에 배치하여 전기적으로 구동할 수 있습니다.

악기로

많은 키보드 악기들이 음정 포크와 비슷한 원리를 사용합니다.이 중 가장 인기 있는 것은 로도스 피아노로, 해머가 픽업의 자기장에서 진동하는 금속 타인에 부딪혀 전기 증폭을 일으키는 신호를 만들어 낸다.튜닝 포크를 직접 사용한 이전의 증폭되지 않은 덜시톤은 저음량으로 인해 어려움을 겪었다.

시계와 시계로

음차 모양으로 형성된 모던 석영시계의 석영 크리스털 공진기.초음파 범위에서 32,768Hz로 진동합니다.
360Hz로 진동하는 강철 음차(중앙에서 볼 수 있음)를 사용하는 1960년대의 Bulova Accutron 시계.

현대의 쿼츠 시계와 시계에서 시간을 측정하는 역할을 하는 쿼츠 크리스털은 작은 음차 형태입니다.일반적으로 초음파 범위(사람의 청력 범위 이상)에서 32,768Hz의 주파수로 진동합니다.전자발진기회로에 의해 결정표면에 도금된 금속전극에 가해지는 작은 진동전압에 의해 진동한다.석영은 압전성이기 때문에 전압에 의해 타인이 앞뒤로 빠르게 구부러집니다.

맥스 헤젤이 개발하고 1960년부터 불로바가 제조한 전기 기계식 시계인 어큐트론은 배터리로 작동하는 트랜지스터 발진기 회로에 부착된 전자석으로 구동되는 360헤르츠 강철 음차를 시계로 사용했다.포크는 기존의 밸런스 휠 시계보다 더 높은 정확도를 제공했습니다.시계가 귀에 닿을 때 윙윙거리는 음이 들렸다.

의료 및 과학적 용도

1927년 미국 국립표준국( NIST)이 주파수 표준으로 사용한 1kHz 음차 진공 튜브 실레이터.

일반적인 A=표준에 대한 대안으로는 C=표준 피치의 철학 또는 과학적 피치가 있습니다.레일리에 따르면, 물리학자들과 음향 기기 제작자들이 이 [9]음을 사용했다고 합니다.John Shore가 George Frideric Handel에게 준 음차에서 C=[10]120이 나옵니다.

일반적으로 C512인 음정 포크는 의사가 환자의 청력을 평가하기 위해 사용합니다.이것은 각각 웨버 테스트와 리네 테스트라고 불리는 두 가지 검사로 가장 흔하게 이루어진다.보통 C128에 있는 저음 또한 말초 신경계 [11]검사의 일부로 진동 감각을 점검하는 데 사용됩니다.

정형외과 의사들은 뼈 골절이 의심되는 부상을 평가하기 위해 음차(음차 주파수 C=128)를 사용하는 방법을 연구했습니다.진동 포크의 끝부분을 골절 의심 부위 위로 잡고 점차 골절 의심 부위에 접근합니다.골절이 있으면 뼈의 골막이 진동해 노크셉터(통증 수용체)를 발사해 국소적으로 날카로운 통증을 [citation needed]일으킨다.이것은 의사가 의료용 X-ray에서 언급하는 골절을 나타낼 수 있습니다.국소 염좌의 날카로운 통증은 잘못된 [citation needed]양성으로 나타날 수 있다.하지만 반응이 염좌를 의미하는지 궁금해 하면서 실제 골절을 놓치는 것보다는 낫기 때문에 확립된 방법은 상관없이 X-ray를 찍어야 합니다.2014년 BMJ Open에서 발표된 체계적인 리뷰에 따르면 이 기법은 임상적으로 [12]사용하기에는 충분히 신뢰할 수 없거나 정확하지 않습니다.

음정 포크는 또한 초음파시술과 극성 [13]치료와 같은 몇 가지 대체 치료 실습에서 역할을 한다.

레이더 건 보정

스포츠에서 자동차나 공의 속도를 측정하는 레이더 건은 보통 [14][15]음차를 이용해 보정된다.주파수 대신 이러한 포크는 보정 속도와 레이더 대역(예: X-밴드 또는 K-밴드)으로 라벨이 지정됩니다.

자이로스코프

전술용 진동 구조 자이로스코프 및 다양한 유형의 미세 전기 공학 [16]시스템에 더블 및 H형 튜닝 포크가 사용됩니다.

레벨 센서

음차는 진동 포인트 레벨 센서의 감지 부분을 형성합니다.음차는 압전 장치에 의해 공진 주파수로 계속 진동합니다.고체와 접촉하면 진동 진폭이 감소하며, 이는 [17]고체의 포인트 레벨을 감지하기 위한 스위칭 파라미터로 사용됩니다.액체의 경우 음차의 공진 주파수가 액체와 접촉하면 변화하고 주파수의 변화가 레벨을 검출하는 데 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Feldmann, H. (1997). "History of the tuning fork. I: Invention of the tuning fork, its course in music and natural sciences. Pictures from the history of otorhinolaryngology, presented by instruments from the collection of the Ingolstadt German Medical History Museum". Laryngo-rhino-otologie. 76 (2): 116–22. doi:10.1055/s-2007-997398. PMID 9172630.
  2. ^ Tyndall, John (1915). Sound. New York: D. Appleton & Co. p. 156.
  3. ^ Rossing, Thomas D.; Moore, F. Richard; Wheeler, Paul A. (2001). The Science of Sound (3rd ed.). Pearson. ISBN 978-0805385656.[페이지 필요]
  4. ^ Dan Fox (1996). Teach Yourself to Play Mandolin. Alfred Music Publishing. ISBN 9780739002865. Retrieved 3 July 2015.
  5. ^ Fletcher, Neville H.; Rossing, Thomas (2008). The Physics of Musical Instruments (2nd ed.). Springer. ISBN 978-0387983745.[페이지 필요]
  6. ^ Ellis, Alexander J. (1880). "On the History of Musical Pitch". Journal of the Society of Arts. 28 (545): 293–336. Bibcode:1880Natur..21..550E. doi:10.1038/021550a0.
  7. ^ Han, Seon M.; Benaroya, Haym; Wei, Timothy (1999). "Dynamics of Transversely Vibrating Beams Using Four Engineering Theories". Journal of Sound and Vibration. 225 (5): 935–988. Bibcode:1999JSV...225..935H. doi:10.1006/jsvi.1999.2257. S2CID 121014931.
  8. ^ Whitney, Scott (23 April 1999). "Vibrations of Cantilever Beams: Deflection, Frequency, and Research Uses". University of Nebraska–Lincoln. Retrieved 9 November 2011.
  9. ^ Rayleigh, J. W. S. (1945). The Theory of Sound. New York: Dover. p. 9. ISBN 0-486-60292-3.
  10. ^ Bickerton, RC; Barr, GS (December 1987). "The origin of the tuning fork". Journal of the Royal Society of Medicine. 80 (12): 771–773. doi:10.1177/014107688708001215. PMC 1291142. PMID 3323515.
  11. ^ Bickley, Lynn; Szilagyi, Peter (2009). Bates' guide to the physical examination and history taking (10th ed.). Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-8058-2.
  12. ^ Mugunthan, Kayalvili; Doust, Jenny; Kurz, Bodo; Glasziou, Paul (4 August 2014). "Is there sufficient evidence for tuning fork tests in diagnosing fractures? A systematic review". BMJ Open. 4 (8): e005238. doi:10.1136/bmjopen-2014-005238. PMC 4127942. PMID 25091014. open access
  13. ^ Hawkins, Heidi (August 1995). "SONOPUNCTURE: Acupuncture Without Needles". Holistic Health News.
  14. ^ "Calibration of Police Radar Instruments" (PDF). National Bureau of Standards. 1976. Archived from the original (PDF) on 22 February 2012. Retrieved 29 October 2008.
  15. ^ "A detailed explanation of how police radars work". Radars.com.au. Perth, Australia: TCG Industrial. 2009. Retrieved 8 April 2010.
  16. ^ Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy (19–21 May 2008. Yalta, Ukraine). Kyiv/Kharkiv: ATS of Ukraine. 2009. ISBN 978-976-0-25248-5.
  17. ^ 진동 포크 레벨 센서

외부 링크