音叉

音叉（英文：Tuning Forks），是由金属（多为钢）制成的U形声学器件，它能产生频率稳定单纯的纯音，提供频率标准。音叉由英国音乐家约翰·肖尔（John Shore，卒于1752年）于1711年发明。

音叉是由金属（多为钢）制成的U形声学器件，它能产生频率稳定单纯的纯音，提供频率标准。音叉主要用于乐器调音，也能运用在电动机械表中。在医疗方面，音叉也可用来测试病人的听力。音叉的用途非常广泛，因此对于音叉声音信号的研究具有非常重要的意义。

音叉受到敲击时产生的振动包含共振频率的基频振动和频率比较高的谐频振动。谐频振动很快衰减，剩下的基频振动能维持很长时间。这时音叉发出频率稳定单纯的长音，其频率是由音叉的材料和形状决定的共振频率。音叉受到敲击后所发出的音非常微弱，为此有时在敲击后将音叉压在桌面或专门的共振箱上，以增大音量。音叉主要用于乐器调音，音乐家使用的音叉的频率多为440赫。音叉也用来测试病人的听力。

约翰·沃克 (John Walker) 制作的音叉，刻有音符 (E) 和赫兹频率 (659)

音叉由是由英国音乐家、皇家小号手和鲁特琴演奏家约翰·肖尔（John Shore，卒于1752年）于1711年发明。在这项创新之前，需要标准音高的音乐家必须依赖木制音管，这种音管相当不可靠，容易受到温度和湿度变化的影响。相比之下，音叉可以在各种环境条件下保持其音调，并且还能产生非常纯净的音调。

音叉是一种声学共振器。当音叉被敲击时，会产生几个音调--一个基音和至少一个谐音--但音叉的形状会使谐音最小化，在几秒钟内只能听到基音。叉子发出的音调主要取决于其 "叉齿"（或叉刺）的长度。较长的齿振动较慢，因此产生的音调较低。缩短 "叉齿 "的长度可以让它们振动得更快，从而产生更高的音调。

音叉的发明一般归功于1711年的英国音乐家约翰·肖尔（John Shore）。斯特朗用他的音叉作为音高标准为乐器调音，至今音叉仍在使用。19世纪，随着制造技术的进步，人们可以制造出极其精确的音叉，这些音叉被成套制造，用作音调发生器来识别和测量其他声音。到19世纪末期，音叉已成为所有科学仪器中最精确的一种。人们开发了专门的技术来使用音叉测量不同种类的振动，音叉还经常被用作高精度的计时标准。例如，阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Michelson）首次利用音叉的振动齿反射的光线，对光速进行了测量。

20世纪，用于测量和精确计时的电子技术的发展迅速取代了使用机械音叉的技术。一个值得注意的例外是，1960 年左右，高精度手表开始采用微小的石英音叉。这种共振音叉由电池维持运动，其精确度远远超过传统机械表。

音叉是一种“Y”形敲击乐器，常被当做“标准音”。音叉通过上半部分振动发音，下半部分起到固定作用。当我们敲击音叉时，就会在上部产生特定频率的振动，发出声音。驻波是波形不随时间变化的波。如上图是一种驻波，两头的固定点称为波节，中间振动的部分称为波腹。

波方程

当存在两列传播方向相反的波，叠加（干涉）之后便会产生振幅随位置正弦变化的波。可以看到，通过和差化积振动中已经不存在ωt-kx的传播项，此时的波已经“驻”在此地不动。

当我们把音叉放入水中，音叉就会作为波源在水中激发出表面波。某时刻距离波源r处的波，就是r/v之前由波源发出然后传递过来的，v是波在水面的传播速度。对于存在两个波源的音叉，某处的波就是由两个波源分别于r1/v和r2/v之前发出，其中r1和r2分别是某点到波源的距离，之后再相干叠加形成干涉图样。当r1和r2相等或者相差N倍波长时，两个波源振动相同增强。相差N+1/2个波长时，振动相反而抵消，我们在此处就看不到水波。在其余位置便可以看到幅度不同的振动。最终，音叉会在水面上形成如下图一样的放射状图样。

音叉在水面上形成放射状图样

音叉本身存在一个共振频率。这一频率与音叉所在的介质有关（密度与粘滞系数），通常将音叉的这一共振特性与压电效应相结合，来制作一些探测器，比如探测液氦的超流相变，在材料生长过程中监测薄膜生长厚度等。

音叉是由金属（多为钢）制成的U形声学器件，它能产生频率稳定单纯的纯音，提供频率标准。

音叉在定义现代音乐方面发挥了至关重要的作用。首先，它有助于建立国家乃至国际音乐会音高标准（熟悉的 A=440Hz）。其次，音叉对于现在普遍的平均律键盘调音系统的实现和普及至关重要，这是当代西方音乐的一个决定性特征。音叉还构成了多种乐器（例如现代Fender-Rhodes电钢琴）的核心发声功能。

音叉主要用于乐器调音，也能运用在电动机械表、医疗等方面，音叉的用途非常广泛。

许多键盘乐器使用类似于音叉的原理。其中最受欢迎的是罗德钢琴，其中音锤敲击在拾音器磁场中振动的金属齿，产生驱动电放大的信号。早期的未放大的dulcitone直接使用音叉，但音量较低。

Accutron是一款由Max Hetzel研发、宝路华于1960年开始生产的电动机械手表，它使用一个360赫兹的钢制音叉作为计时器，由连接到电池供电晶体管振荡电路上的电磁铁提供动力。与传统的摆轮手表相比，音叉的精确度更高。将手表放在耳边，可以听到音叉发出的嗡嗡声。

音叉也用来测试病人的听力，最常用的音叉为C-512。较为低频的音叉（通常是C-128）也作为一项末梢神经系统对振动的感应测试。音叉也作为一些特殊疗法中（如sonopuncture）的治疗工具。

测量汽车或运动中球的速度的雷达枪通常使用音叉进行校准。这些音叉没有标有频率，而是标有校准速度和它们校准的雷达波段（例如，X 波段或 K 波段）。

双音叉和H型音叉用于战术级振动结构陀螺仪和各类微机电系统。

音叉构成振动点液位传感器的传感部分。音叉通过压电装置保持在其共振频率下振动。当与固体接触时，振荡幅度下降，这同样用作检测固体点液位的开关参数。对于液体，音叉与液体接触时谐振频率会发生变化，利用频率的变化来检测液位。

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