顆粒運動之聲音監測｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	謝忠翰 Chung-Han Hsieh
論文名稱：	顆粒運動之聲音監測
指導教授：	周憲德 Hsien-Ter Chou
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	148
中文關鍵詞：	麥克風、加速度計、蛙沙、土石流、監測系統
外文關鍵詞：	acoustic signals, granular particles, squeaking sand, acceleration.
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土石流運動有明顯之聲音產生，本研究先在實驗室進行定性研究，量測不同材質顆粒運動所發出的聲音，分析其音壓值找出顆粒聲音頻率特性與能量大小關係。本研究運用二組實驗，分別使用玻璃珠、BB 彈、細磨石與蛙沙，找到其顆粒固定頻率。比較不同材質撞擊產生音壓能量依序為玻璃珠最大，其次BB 彈，最小為細磨石。材質相同時粒徑越大，則能量越強。因運動狀態不同垂直運動，聲音發聲點在圓筒底部，及蛙沙在速度慢時摩擦底面、邊壁與兩端堆積發聲，在速度快時則顆粒互相碰撞發聲。蛙沙能量圖形為向上凹曲線，以加速度在1.25G 時能量最小。

The motion-induced acoustic signals for different granular particles are experimentally measured in this study. The variation of sound pressures and the corresponding peak frequencies under different forcings are analyzed. Two groups of test are adopted for the granular materials
such as the glass bead, the polypropylene bead, the mill stone and the frog sand. The glass beads generate largest impacting sound pressure, the polypropylene beads in between, and the sound pressure for the mill stones is smallest. The sound pressure increases with particle size for the same material. The sound pressure for frog sand exhibits a peak value at the acceleration of 1.25G.

摘要.................................................... Ⅰ
Abstract ............................................... II
誌謝................................................... III
目錄.................................................... IV
圖目錄................................................. VII
表目錄.................................................. XV
第一章 緒論.............................................. 1
1-1 前言................................................. 1
1-2 研究動機與目的....................................... 2
1-3 研究方法............................................. 3
1-4 論文架構............................................. 4
第二章 文獻回顧.......................................... 6
2-1 土石流特性........................................... 6
2-1.1 流動特性........................................... 6
2-1.2 流動型態........................................... 9
2-1.3 顆粒分離........................................... 9
2-2 聲音特性............................................ 10
2-2.1 波的參數.......................................... 10
2-2.2 聲音的傳遞........................................ 11
2-2.3 聲音的特性........................................ 11
2-2.4 聲音在空氣中的速度................................ 13
2-2.5 次聲的聲音特性.................................... 14
2-3 顆粒運動特性........................................ 16
2-4 沙鳴的產生.......................................... 20
第三章 理論分析......................................... 25
3-1 分析方法............................................ 25
3-1.1 傅立葉轉換（Fourier Transform） .................. 25
3-1.2 快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform）頻率分析...................................................... 26
3-2 顆粒分析方法........................................ 27
第四章 實驗儀器配置..................................... 30
4-1 實驗目的............................................ 30
4-2 實驗配置............................................ 31
4-2.1 量測儀器介紹...................................... 31
4-2.2 圓筒聲音實驗...................................... 37
4-2.3 蛙沙聲音實驗...................................... 41
4-3 實驗方法與步驟...................................... 42
4-3.1 圓筒.............................................. 42
4-3.2 蛙沙.............................................. 45
4-4 實驗分析軟體........................................ 47
第五章 結果與討論....................................... 50
5-1 圓筒實驗結果........................................ 50
5-1.1 不同材質顆粒運動音頻分析比較...................... 96
5-1.2 同材質不同粒徑音頻分析比較........................ 96
5-1.3 顆粒運動發聲能量及頻率與加速度關係................ 97
5-2 蛙沙實驗結果........................................ 99
5-2.1 蛙沙運動音頻分析.................................. 99
5-2.2 蛙沙發聲點與運動位置的關係....................... 109
5-2.3 蛙沙運動發聲能量及頻率與加速度關係............... 110
第六章 結論與建議...................................... 113
6-1 結論............................................... 113
6-2 建議............................................... 114
參考文獻............................................... 115
附錄................................................... 120

                                

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