定义
当声源与听声人处于相对运动状态时,听声人会感到声源所发出声音的频率有变化,这种现象称为多普勒效应。
说人话:当声源或观察者在运动时,听到的声音频率会变高或变低,这种现象就是多普勒效应。
基本原理
声源与听声人相对静止时(Vs=0,V1=0)
设声源所发声音的频率为f,波长为λ,听声人听到的频率为f',则:
f'=\frac{c}{λ}=f
即频率无变化
听声人、声音都相对与煤质运动时
该情况使用与人移动、声音不移动,人不移动,声音移动的情况
V1使人移动的速度,成年人正常走路速度
1m/s~1.5m/sVs是声源移动速度
- 若两者相向运动则
f'=\frac{c+v_1}{c-v_s}f
即听声人听到的声音的音调要变高。
- 当声源与听声人运动方向相反时
f'=\frac{c-v_1}{c+v_s}f
即听声人听到的声音的音调要变低。
当纸盆扬声器同时发出一较强的低频声和一较弱的高频声时,由于纸盆受强低频声信号作用,振动很强烈,这时所发出的高频声就是由前后强烈振动着的扬声器纸盆发出的,因此,高频声的频率就会由于多普勒效应而变动,使听到的高频声音调不稳定。
如果听声人与声源的运动并不沿着两者的连线方向,那么,只要将在连线方向的速度分量作为Vs和V1,然后带入以上的公式可求出移动后的频率。
实际频率变化
案例一
假设成年人走路速度是1.2m/s,往靠近声音方向走,计算听声人走路时对声调的变化大小。
f'=f\frac{340+1.2}{340}=1.00353f
以 1.2 m/s 走向声源时:
听到的频率 ≈ 原频率 × 1.00353,
也就是频率升高约 0.35%。
20-20kHz变化量
Δf=f×\frac{1.2}{340}≈f×0.003529
全频段 20Hz ~ 20kHz 的变化量
| 原频率 | 20Hz | 1000Hz | 20000Hz |
|---|---|---|---|
| 变化后频率 | 20.07Hz | 1003.53Hz | 20070.59Hz |
| 变化量 | 0.07Hz | 3.53Hz | 70.59Hz |

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