【格物致知】拍音不是因为非线性因素引起的一种解释

2万 · 2017-11-22 09:44

computer00 发表于 2017-11-22 09:36
功率是幅度的平方，本来就是非线性关系

这就是这个问题的关键，功率关于电压或电流是非线性的，但这不是非线性电路的属性。

1万 · 2017-11-22 09:47

eyuge2 发表于 2017-11-22 09:36
有耳膜这个东西，是随着空气压力的变化，一起振动。
如果外面的声源是正弦波，耳膜是不是也应该发生振动 ...

耳膜振动就能听到声音，这个也要基于非线性的。如果耳膜两个方向的振动，最后能够抵消，那一段时间内平均值还是为0，就听不到声音。
之所以能够听到，是因为我们的检测系统有一种类似整流器或转换成能量一样的非线性系统，不管是正向还是负向振动，它都能积累起来。
当然这些只是我自己的理解和推理，并没有看到哪个资料上这么介绍过。如果你能想出一个反例，我们可以一起来探讨一下。

2万 · 2017-11-22 09:49

我一开始就强调了听和视觉的能量属性。离开了能量（功率），讨论此类问题就变得没有意义。

2万 · 2017-11-22 09:59

computer00 发表于 2017-11-22 09:47
耳膜振动就能听到声音，这个也要基于非线性的。如果耳膜两个方向的振动，最后能够抵消，那一段时间内平均 ...

转化为能量不能理解为“非线性整流”，譬如线性电阻产生热能。

1万 · 2017-11-22 09:59

HWM 发表于 2017-11-22 09:44
这就是这个问题的关键，功率关于电压或电流是非线性的，但这不是非线性电路的属性。 ...

所以我开始就要特别澄清一下，我们讨论的非线性不是检测机制这部分的非线性，例如功率计算的非线性、检波电路的非线性等。

1万 · 2017-11-22 10:04

HWM 发表于 2017-11-22 09:59
转化为能量不能理解为“非线性整流”，譬如线性电阻产生热能。

严格意义上来说，这的确是一种非线性。
对电阻发热来说，还存在着两层非线性，一是平方关系的非线性，二是没有负发热的非线性（即发热其实可以理解为一个整流过程）。
个人见解。

只看该作者 · 2017-11-22 10:04

computer00 发表于 2017-11-22 09:47
耳膜振动就能听到声音，这个也要基于非线性的。如果耳膜两个方向的振动，最后能够抵消，那一段时间内平均 ...

明白了你的观点，你认为声音累计一段时间，才能被听到。

1万 · 2017-11-22 10:07

HWM 发表于 2017-11-22 09:44
这就是这个问题的关键，功率关于电压或电流是非线性的，但这不是非线性电路的属性。 ...

我们通常说电阻/电容/电感等是线性元件，是指信号经过它们之后的输出，不会产生新的频率成分。
并没有说过电阻的发热是线性的。

2万 · 2017-11-22 10:15

computer00 发表于 2017-11-22 10:04
严格意义上来说，这的确是一种非线性。
对电阻发热来说，还存在着两层非线性，一是平方关系的非线性，二 ...

如果认为功率和电压或电流是非线性，这没问题，“拍频”也是由此产生的。但将其理解为“整流”，这显然不妥。线性电路中的线性是指电流和电压之类的电路变量的关系，而非功率。

2万 · 2017-11-22 10:20

computer00 发表于 2017-11-22 10:07
我们通常说电阻/电容/电感等是线性元件，是指信号经过它们之后的输出，不会产生新的频率成分。
并没有说 ...

这就是对此问题不能理解的原因之一。听视觉都涉及能量（功率）。

1万 · 2017-11-22 10:21

助听器电路是电工熟悉的，可能更容易解决争论的问题。
假设助听器完全隔开声源和耳朵，那么助听器的感应端是线性还是非线性？发送给耳朵的声音信号又是线性还是非线性？

1万 · 2017-11-22 10:44

助听器发送给耳朵的声音信号是否线性，这个应该电工能够达成一致，那么就说明耳朵是否是线性感应。

只看该作者 · 2017-11-22 10:46

本帖最后由 eyuge2 于 2017-11-22 10:47 编辑

“因为严格意义上说，如果对声音的响应是完全线性的，那么人将听不到正弦信号，因为其平均值为0。”

这句话本身就是将耳朵定义为非线性，而不是证明耳朵是非线性。
如果耳朵是线性的，楼主在这之后的大段论述也是成立的。

1万 · 2017-11-22 10:46

本帖最后由 computer00 于 2017-11-22 10:55 编辑

HWM 发表于 2017-11-22 10:15
如果认为功率和电压或电流是非线性，这没问题，“拍频”也是由此产生的。但将其理解为“整流”，这显然不 ...

并没有将功率理解为整流。只是在电流通过电阻发热这件事情上，发热和电流方向无关，类似有整流的效果，无非就是差个比例关系而已，例如开个根号乘个系数啥的。
如果没有这种类似整流的非线性效果，一段时间的平均值就会为0，从而也就听不到声音了。
当然，我们讨论的前提是信号本身是幅度信号，而不是功率信号。如果你直接把平均耗散功率值看成是一个信号，那就不存在这个非线性转换了。

1万 · 2017-11-22 10:48

eyuge2 发表于 2017-11-22 10:46
“因为严格意义上说，如果对声音的响应是完全线性的，那么人将听不到正弦信号，因为其平均值为0。”

这句 ...

这算是一种反证法吧？

1万 · 2017-11-22 10:50

captzs 发表于 2017-11-22 10:44
助听器发送给耳朵的声音信号是否线性，这个应该电工能够达成一致，那么就说明耳朵是否是线性感应。 ...

这个逻辑关系不成立。助听器只是一个中间环节，把信号增强了而已。

只看该作者 · 2017-11-22 10:58

本帖最后由 eyuge2 于 2017-11-22 10:59 编辑

computer00 发表于 2017-11-22 10:48
这算是一种反证法吧？

请不要介意。
按照您**后部分的的说法，如果耳朵的响应是线性的或者是非线性的，都应该能听到拍频的。

你要表达的意思是耳朵的响应为非线性时，能听到拍频。

我无法证明耳朵的响应是线性还是非线性，当时既然有dB这个东西，耳朵的响应应该是非线性的。

2万 · 2017-11-22 10:59

computer00 发表于 2017-11-22 10:46
并没有将功率理解为整流。只是在电流通过电阻发热这件事情上，发热和电流方向无关，类似有整流的效果，无 ...

我就是指电阻耗散热能和电流（或电压）的关系不能用“整流”来理解。

你首帖内容除了那句不妥外，没什么问题。如果能考虑能量（功率）就更好了。

1万 · 2017-11-22 11:05

eyuge2 发表于 2017-11-22 10:58
请不要介意。
按照您**后部分的的说法，如果耳朵的响应是线性的或者是非线性的，都应该能听到拍频的。

所以我强调了，我们讨论的线性和非线性，有两个层面。
第一个是，我听到声音的大小和声音幅度之间（隐含条件：人能听到声音），是不是一个线性关系。事实证明，这是非线性的；
第二个是，人之所以能听到声音，这里面有没有非线性系统在起作用？这个非线性和第一个非线性不是同一个东西。
按我的理解，如果没有非线性系统在起作用，那么，人将听不到声音。而现在我们能听到声音，所以说人耳这个系统存在着非线性系统。