頻率小于20 Hz的聲波叫做次聲波。次聲波不容易衰減，不易被水和空氣吸收。而且由于次聲波的波長很長，因此能繞開某些大型障礙物發(fā)生衍射。例如在1883年8月，南蘇門答臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發(fā)，產(chǎn)生的次聲波繞地球三圈，全長十多萬公里，歷時108小時。1961年，蘇聯(lián)在北極圈內(nèi)新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉(zhuǎn)了5圈。7000 Hz的聲波用一張紙即可阻擋，而7 Hz的次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。地震或核爆炸所產(chǎn)生的次聲波可將岸上的房屋摧毀。次聲如果和周圍物體發(fā)生共振，能放出相當大的能量。如4 Hz～8 Hz的次聲能在人的腹腔里產(chǎn)生共振，可使心臟出現(xiàn)強烈共振和肺壁受損，危險時可致人死亡。
圖1 火山爆發(fā)可產(chǎn)生次聲波
次聲波雖然我們聽不到、看不見，但在我們生活的環(huán)境里卻無處不在。如何去了解并測量這些次聲波呢？就需要用到專門的次聲測量傳聲器，次聲傳聲器就是能夠采集20 Hz以下的次聲波的傳聲器，目前它的種類很多，常見的有：電容式、波紋管膜盒型、光纖型等。其中以電容式的體積小，靈敏度高，頻率響應好，可以直接與記錄器或信號實時模/數(shù)轉(zhuǎn)換器聯(lián)接，使用方便。
隨著社會的發(fā)展與科學的進步，次聲傳聲器的應用也越來越廣泛。次聲傳聲器主要可以用在以下幾方面：
在自然預測中的應用。其中像地震、海嘯、風暴、臺風等很多自然現(xiàn)象都會產(chǎn)生次聲波。因此利用次聲傳聲器探測這些自然現(xiàn)象所發(fā)出的次聲波，便可以有效預測自然災害事件。例如海底地震會引發(fā)海嘯，其引發(fā)的海嘯產(chǎn)生的海浪巨大，能量也十分可觀，在海水隨著地震推進的過程中會不斷向外輻射出低頻長波的次聲波，通過聲音的傳播特性可以了解到，次聲波在水中的傳播速度要遠遠大于在空氣中的傳播速度，因此只要及時探測到水中的次聲波，便可以爭取在災難來臨前的寶貴時間，讓人們有效撤離災區(qū)。
圖2 海嘯可產(chǎn)生次聲波
地下資源勘探中的應用。資源勘探人員往往會在土地表面進行定點引爆，再用次聲傳聲器對爆炸產(chǎn)生的次聲波進行檢測，從而可以對地下礦產(chǎn)資源的分布以及地質(zhì)結構進行探測。另外，在開發(fā)石油過程中，利用次聲波可對儲油層進行勘探，從而降低原油中的水油比例，提高油田的開采率，這些勘探過程都離不開次聲傳聲器的應用。
圖3 次聲傳聲器可應用于地下勘探
在工業(yè)領域的機器故障監(jiān)測。在工廠里，如果機器中的零件的間隙不斷改變，超過了一定的限度，就會產(chǎn)生附加的振動而發(fā)生一定頻率的次聲波。這種次聲波，人耳雖然聽不見，但可以用次聲傳聲器來“收聽”。因此工人可利用次聲傳聲器來檢查機器的故障以及零件的磨損情況。
圖4 次聲傳聲器可用于機器故障檢測
在軍事上的應用。核武器的發(fā)展對次聲學的建立起了很大的推動作用，使得對次聲接收、抗干擾方法、定位技術、信號處理和傳播等方面的研究都有了很大的發(fā)展，次聲傳聲器也逐漸成為軍方聲學測量中必不可少的一部分。
圖5 次聲傳聲器也可應用于軍事偵察
為了滿足客戶需要，杭州愛華儀器有限公司研制了AWA14424L聲壓型次聲測試傳聲器和AWA14423L自由場型次聲測試傳聲器。它們都是電容式預極化測試傳聲器，前者采用前均壓型結構，后者采用后均壓型結構。經(jīng)中國計量科學研究院校準測試，它們的頻率響應測試結果如圖8和圖9。可以看出AWA14424L聲壓型次聲測試傳聲器的低頻頻響可以到0.2 Hz（-3 dB），AWA14423L自由場型次聲測試傳聲器的低頻頻響可以到0.125 Hz（-3 dB）。
圖6 次聲傳聲器外形圖
圖7 次聲傳聲器連同前置放大器
圖8 AWA14424L次聲測試傳聲器頻率響應測試結果
圖9 AWA14423L次聲測試傳聲器頻率頻響測試結果
表1 AWA14424L及AWA14423L性能參數(shù)
型號 | 類別 | 極化電壓（V） | 靈敏度級 （dB，以1V/Pa為參考） | 頻率范圍 （Hz） | 動態(tài)范圍 （dB） | 溫度穩(wěn)定性（dB/℃） | 90%RH試驗驗時絕緣電阻 （Ω） |
AWA14424L | 壓力場 | 0 | -31.5±2 | 0.2～16000 | 24～153 | ±0.015 | ≥1010 |
AWA14423L | 自由場 | 0 | -26±1.5 | 0.125～20000 | 17～140 | ±0.015 | ≥1010 |
今年9月份，中國計量大學利用愛華次聲波傳聲器進行錢塘江大潮次聲波實景測量。錢塘江大潮來臨之際，會發(fā)出不同頻率的聲波，其中含有人耳聽不到的次聲成分。杭州愛華儀器有限公司提供了專門的次聲傳感器和配套設備，幫助科研團隊進行潮水的空氣聲測量及聲信號的采集。
圖10 愛華次聲波傳聲器助力于錢江大潮次聲波測量
次聲在聲學范圍內(nèi)還是一個比較新的領域，它不僅用于探測氣象、地震、預報臺風、海嘯，而且也用于軍事偵察。所以對次聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、影響和應用的研究，已導致現(xiàn)代聲學的一個新分支的形成，這就是次聲學。相信愛華公司的這兩款新型次聲測試傳聲器，能給廣大用戶在這一新領域里面提供一定幫助。
