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声波灭火器
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基于声波对周围介质分布影响的灭火原理
摘 要
常用的灭火器含有泡沫、干粉、卤代烷或二氧化碳等，因为是是高压容器，即使不可燃烧，被烘烤后也会膨胀爆裂，罐体碎片有危险，而且气体灭火容易引起窒息，封闭空间使用有危险。声音在空气中以纵波的形式传播，由此，会改变介质的疏密程度。如果认为某片空气中氧气二氧化碳等物质是均匀分布的，那么，在某一频率声波的影响下，该区域中氧气也会呈现疏密分布，含氧量稀薄的部分，则不便于发生氧化反应产生燃烧现象。本文即是以此为基础，探讨了声波灭火的原理以及可行性。
关键词：声波 纵波 灭火
声波的含义
发声体的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是一种纵波，是弹性介质中传播着的压力振动。
声波可以理解为介质偏离平衡态的小扰动的传播。这个传播过程只是能量的传递过程，而不发生质量的传递。如果扰动量比较小，则声波的传递满足经典的波动方程，是线性波。如果扰动很大，则不满足线性的声波方程，会出现波的色散，和激波的产生。
声波与纵波的联系
“声源”在空气中振动时，一会儿压缩空气，使其变得“稠密”；一会儿空气膨胀，变得
“稀疏”，形成一系列疏、密变化的波，将振动能量传送出去。这种媒介质点的振动方向与波的传播方向一致的波，称为“纵波”。声波的传播不是介质分子的直接位移，而是能量以波动形式的扩展。声波的能量随扩展的距离逐渐消耗，最后声音消失。连续振动的音叉，使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。在空气中传播的声波是纵波，在纵波中，介质分子的振动方向和波前进的方向平行。
声波的传播

当振动的物体向外振动时会挤压介质，使介质的密度变大；而当它向内振动时，介质质点间的间隔则会变大，密度也就会跟著变小，这一疏一密的持续变化，就是声波的形成。
源表面各点沿径向作同振幅、同相位的振动。如图 所示，假设脉动球源的半径为 ，表面振动位移
为 ，随着表面位移的和谐变化，球面向外辐射声波，当然辐射的是球面波。球面波在无限介质中的声压为，
                                     
介质中的质点振速则为，
                           
在球源的表面处，介质的质点振速与球源表面的振动速度一致，假设球源的振动速度为 ，代入上式可得，
                               
由此可以完全确定脉动球源的辐射声压，
                        
脉动球源辐射声压与球源的大小、球源振动频率及速度关系密切。进一步对上式作分析，可以发现：对于相同大小的球源，脉动频率比较高的球源辐射声压也比较大；对于以相同频率和速度脉动的球源，球源越大则辐射声压就越大。这一规律不但对脉动球源适用，而且还具有普遍性，一般而言，辐射面积大的振动物体的辐射声压大于辐射面积小的物体。
    通过波阵面的声强为，
                 
由此得到脉动球辐射的声功率为，
                       
图 脉动球的辐射效率
引入一个新的参量 辐射效率