下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
研究声学必然离不开振动，声学现象实际上就是传声媒介（气体、液体、固体等）的质点所产生的一系列力学振动传递过程的表现，而且声波的发生基本上也来源于物体的振动。当有一阵风吹来时，我们可以听到树叶振动而发出的声响。当人们敲打鼓或锣时，我们可以发现鼓或锣的振动同时也能感受到锣鼓的声响。既然声是从物体振动而来，那么从物体的振动规律自然可以预知声的一些规律。
振动的基本知识：振动的基本形式为简谐振动，或称为谐振动，它是最简单的振动，任何复杂的振动都可以分解为某些简谐振动的和。简谐振动的位移、速度和加速度公式，都是时间的正弦或余弦函数（图5-1）。
图5-1 简谐振动
振动物体在平衡位置两边离开平衡位置最大位移，称为振动的振幅。物体完成1个全振动（来回1次）所需要的时间称为振动周期。物体在单位时间（1 s）内完成全振动的次数称为振动的频率，其单位叫作赫兹（Hz），每1 s振动多少次，就是多少赫兹。
一个物体往往参与几个简谐振动，由这些简谐振动求取物体的合振动就称为振动的合成。其规律为：相位相同的振动互相加强，相位相反的则互相削弱。
阻尼振动：理想的振动叫作自由振动，又称为无阻尼振动，物体做自由振动时的频率叫作它的固有频率。但在实际情形中，由于摩擦力无法避免，所以振动物体最初获得的能量，在以后的振动过程中会不断地被消耗。导致振幅随着时间减小，经过一段时间后振动就完全停止。振动物体因克服摩擦力或其他阻力做功，能量或振幅要逐步减少，这种能量或振幅随时间减小的振动，叫作阻尼振动或减幅振动。没有阻尼的振动是简谐振动，有阻尼时则不是简谐振动，如果阻尼不大可以看作近似于简谐振动。理论和实验都认为，对于一定的振动物体，有阻尼的振动周期比无阻尼的振动周期大，即完成一次振动的时间更长，阻尼增加，周期也相应增大。
受迫振动是指物体在周期性变化的外力的强迫下所产生的振动，物体不按自己固有周期振动，而是按照外力的周期运动。受迫振动有一个特殊情况，就是策动力变化的周期（或频率）与物体的固有周期（或固有频率）一致时就会出现共振，此情况下，受迫振动的振幅可能达到最大值。
脉诊中被检测到的声波主要源于人体中的两大振动源，一是心脏收缩和舒张产生的明显振动，二是身体疾病导致部分动脉变形等因素产生的血流湍流的振动。由于心脏收缩和舒张的功能强大，故心脏产生振动的波幅和能量最为强大，疾病导致动脉变形和其他病理变化而产生的振动波幅和能量比较弱。由于振动源处心肌、瓣膜、血液、动脉管壁均有阻力，故人体循环系统的振动为阻尼振动。振动从振动源处发生后，会随着在人体循环系统的传导而消失，不会无休止地振动。根据临床的观察，振动的产生和消失为1个心跳周期。因此，每次脉搏搏动可以产生1个心跳周期的振动，振动产生的声波也是随着心跳的周期而反复产生和消失的，每一次动脉搏动中的声波都是一次新的振动所致，这也是我们诊脉时需要随着动脉搏动而一次次捕捉每一次脉搏里的信息的原因之一。