這兩天組了一個名為「千人震」的套件,它的電路是利用變壓器讓9V的電力轉變成約100V高壓電。只要兩手同時摸輸出端(迴紋針),就會
被電到。
高壓電不一定會致人於死,像這組「千人震」就是這樣,有高壓電但電流極微小。所以危險性很低。
這組東西怎麼拿到課堂上玩呢?當然不能拿來嚇學生囉,這樣太下流了,還是拿來當恐怖箱吧。
我是這樣做的:找個紙箱挖四個洞,然後把金屬粉筆夾塞進洞裡,任意兩隻粉筆夾在箱子裡接上千人震。
分組競賽落後的人就有權來享受被電的滋味,當然他可以選擇不玩,反正這只是個小遊戲,而且是個和機率有關係的遊戲,被電到的機率是1/6。
手沾水之後去碰任兩隻粉筆夾,幸運選到通電的夾子的人,瞬間就會有反射動作出現。
你看,多麼有教育意義啊,又可以算機率、教電學,還可以扯到神經系統哩。
2008年5月21日
來根貝多芬的手杖,用骨導音「聽」聲音
貝多芬,一代樂聖,和海頓、莫札特並稱為維也納古典樂派三大作曲家。一生中創造出許多傳世名曲,可是命運開了他一個玩笑。
26歲那年開始,他的聽力慢慢減退,甚至最後全聾。聽力喪失讓他無法見彈奏鋼琴的聲音,於是他用特殊的手杖一端抵住鋼琴發音的地方,另一端則用牙齒咬住,這麼一來他就能聽到鋼琴的聲音。
耳聾的他怎麼能「聽」到聲音呢?其實這就是骨導音的運用,在摀上耳朵也能魔音穿腦這篇曾經提過,聲音除了從股膜經聽骨到卵圓窗進入耳蝸外,另外,也可以經過顱骨的振動,引起耳蝸內淋巴的振動。兩種都能讓聲音傳到內耳。貝多芬利用的就是後者的骨導音。
我在鄭永銘老師的當哈利波特遇上物理-電學篇看到了一個能體驗骨導音的裝置。剛好家中也有這些設備,於是就立刻做了一組,馬上就體會了貝多芬的感覺。
這個「骨導音裝置」的材料有:
先把兩條線焊在耳機接頭的兩個端點
再把另外一端焊在馬達的接點上
這樣就完成了!好簡單的一個裝置,可是卻有意想不到的效果。
把耳機接頭插到MP3隨身聽或是電腦的耳機孔,然後用牙齒咬住馬達的軸,然後播放音樂,你會發現居然聽得到聲音。但實際上你的外耳並沒有接收到聲音,這個聲音透過馬達軸的振動,從牙齒傳到上下顎骨,經過顱骨傳到內耳。
就這樣,不帶耳機,只要咬著馬達,你也聽得到聲音。
不想咬馬達軸也可以像鄭永銘老師文章所說的,插個棒棒糖,這樣就能變成棒棒糖耳機囉!
26歲那年開始,他的聽力慢慢減退,甚至最後全聾。聽力喪失讓他無法見彈奏鋼琴的聲音,於是他用特殊的手杖一端抵住鋼琴發音的地方,另一端則用牙齒咬住,這麼一來他就能聽到鋼琴的聲音。
耳聾的他怎麼能「聽」到聲音呢?其實這就是骨導音的運用,在摀上耳朵也能魔音穿腦這篇曾經提過,聲音除了從股膜經聽骨到卵圓窗進入耳蝸外,另外,也可以經過顱骨的振動,引起耳蝸內淋巴的振動。兩種都能讓聲音傳到內耳。貝多芬利用的就是後者的骨導音。
我在鄭永銘老師的當哈利波特遇上物理-電學篇看到了一個能體驗骨導音的裝置。剛好家中也有這些設備,於是就立刻做了一組,馬上就體會了貝多芬的感覺。
這個「骨導音裝置」的材料有:
- 兩條線
- 3V馬達
- 單音耳機接頭
先把兩條線焊在耳機接頭的兩個端點
再把另外一端焊在馬達的接點上
這樣就完成了!好簡單的一個裝置,可是卻有意想不到的效果。
把耳機接頭插到MP3隨身聽或是電腦的耳機孔,然後用牙齒咬住馬達的軸,然後播放音樂,你會發現居然聽得到聲音。但實際上你的外耳並沒有接收到聲音,這個聲音透過馬達軸的振動,從牙齒傳到上下顎骨,經過顱骨傳到內耳。
就這樣,不帶耳機,只要咬著馬達,你也聽得到聲音。
不想咬馬達軸也可以像鄭永銘老師文章所說的,插個棒棒糖,這樣就能變成棒棒糖耳機囉!
2008年5月19日
用Audacity和praat作蝙蝠叫聲分析
上一篇介紹的是硬體部份,接下來要看軟體的部份。這是我家附近蝙蝠的聲音。
http://pancala.googlepages.com/bat.mp3
錄的方式是用一條公對公的3.5mm接頭的線連接到電腦的mic接口。然後開啟Audacity來錄音。
Audacity是一套開放原始碼的軟體,有win和inux各種作業版本。
連續錄了多軌,只要用剪貼方式就可以併成一軌。
首先要看頻譜圖。選擇音軌->頻譜
畫面會變成紅色的,夾雜白色線段,白色代表該頻率的能量較多。
因為我一開始在偏好設定裡設定最高頻率是20000,所以為了要看更仔細,應該把它縮小成5000。此外顏色也可以調整成灰階,
改成最高頻5000Hz之後,白色部份就比較清楚了。
再放大一點,看得出大約集中在3000K附近。
除了這個圖以外,還可以用功能表的分析>描繪頻譜的方式,來獲得像這種的畫面。
除了Audacity以外,另外一套軟體Praat也很好用。
Praat也是一套開放原始碼的軟體,是阿姆斯特丹大學語音科學學院Paul Boersma and David Weenink(Institute of Phonetic Sciences)所製作。是一套語音分析、語音合成的軟體。
它也能拿來錄音,不過我覺得拿Audacity來錄音比較方便。
假設已經有錄好的聲音檔,現在要來開檔
Read> Read from file...
然後要對這個聲音作分析,按下Edit
這個畫面左下角,有四個按鈕all、in、out和sel。分別是顯示全部畫面、放大、縮小、選取範圍放大
選取的方式,是用滑鼠圈
看頻率分佈
這蝙蝠的聲音頻率分佈在什麼範圍。先設定共振峰Formant
Formant >Formant settings...
改成只有一個共振峰(Number of formants:1)
它會在能量最強的地方標示紅點,如果是預設值,那會有五個共振峰,那就會有一堆紅點。從紅點上看來,就知道主要頻率大約在3000Hz附近。
背景的頻譜圖也可以取消顯示,只要把Spectrum> show spectrum勾勾取消
頻譜圖已經消失,只留下共振峰
圈選範圍
如何取得量化的頻率數據
第一步是圈選範圍。
選擇Formant>Formant listing
出現主要頻率分佈,第一行是時間,第二行才是我們要的數據。代表那個時間點的主要頻率。
作圖
先圈選範圍,然後
Formant>Extract visible formant contour
在主畫面就會多出一個物件(object):Formant untitled
在Praat Picture的視窗,先框選要畫的圖有多大。它會出現粉紅色的圈選範圍。然後點選Formant untitled,按下Draw,選擇Speckle...
這個視窗直接按下OK就可以了。
就會在Praat picture視窗中會畫出剛剛選出的共振峰圖。如果要存檔就要選File> Write to Windows metafile...
這就是那一個圈選範圍的共振峰圖,顯示牠主要的頻率集中在3000x16=48000Hz,(乘16是因為偵測器是把蝙蝠的聲音除了16,所以現在要還原)
如果有興趣對台灣蝙蝠聲音做進一步的瞭解,可以在台灣蝙蝠聲音資訊網中(http://www.biol.ntnu.edu.tw/batman/batcall/index.htm) ,找到數種台灣蝙蝠的叫聲、聲譜圖和頻譜圖。
http://pancala.googlepages.com/bat.mp3
錄的方式是用一條公對公的3.5mm接頭的線連接到電腦的mic接口。然後開啟Audacity來錄音。
Audacity是一套開放原始碼的軟體,有win和inux各種作業版本。
連續錄了多軌,只要用剪貼方式就可以併成一軌。
首先要看頻譜圖。選擇音軌->頻譜
畫面會變成紅色的,夾雜白色線段,白色代表該頻率的能量較多。
因為我一開始在偏好設定裡設定最高頻率是20000,所以為了要看更仔細,應該把它縮小成5000。此外顏色也可以調整成灰階,
改成最高頻5000Hz之後,白色部份就比較清楚了。
再放大一點,看得出大約集中在3000K附近。
除了這個圖以外,還可以用功能表的分析>描繪頻譜的方式,來獲得像這種的畫面。
除了Audacity以外,另外一套軟體Praat也很好用。
Praat也是一套開放原始碼的軟體,是阿姆斯特丹大學語音科學學院Paul Boersma and David Weenink(Institute of Phonetic Sciences)所製作。是一套語音分析、語音合成的軟體。
它也能拿來錄音,不過我覺得拿Audacity來錄音比較方便。
假設已經有錄好的聲音檔,現在要來開檔
Read> Read from file...
然後要對這個聲音作分析,按下Edit
這個畫面左下角,有四個按鈕all、in、out和sel。分別是顯示全部畫面、放大、縮小、選取範圍放大
選取的方式,是用滑鼠圈
看頻率分佈
這蝙蝠的聲音頻率分佈在什麼範圍。先設定共振峰Formant
Formant >Formant settings...
改成只有一個共振峰(Number of formants:1)
它會在能量最強的地方標示紅點,如果是預設值,那會有五個共振峰,那就會有一堆紅點。從紅點上看來,就知道主要頻率大約在3000Hz附近。
背景的頻譜圖也可以取消顯示,只要把Spectrum> show spectrum勾勾取消
頻譜圖已經消失,只留下共振峰
圈選範圍
如何取得量化的頻率數據
第一步是圈選範圍。
選擇Formant>Formant listing
出現主要頻率分佈,第一行是時間,第二行才是我們要的數據。代表那個時間點的主要頻率。
作圖
先圈選範圍,然後
Formant>Extract visible formant contour
在主畫面就會多出一個物件(object):Formant untitled
在Praat Picture的視窗,先框選要畫的圖有多大。它會出現粉紅色的圈選範圍。然後點選Formant untitled,按下Draw,選擇Speckle...
這個視窗直接按下OK就可以了。
就會在Praat picture視窗中會畫出剛剛選出的共振峰圖。如果要存檔就要選File> Write to Windows metafile...
這就是那一個圈選範圍的共振峰圖,顯示牠主要的頻率集中在3000x16=48000Hz,(乘16是因為偵測器是把蝙蝠的聲音除了16,所以現在要還原)
如果有興趣對台灣蝙蝠聲音做進一
結婚週年禮物的蝙蝠偵測器DIY
蝙蝠這生物,傍晚我家附近常可以看到牠們飛來飛去,偶而還會撿到屍體。
大概國小學生都知道牠們會發射超音波,用回聲定位來覓食吧?不過不是每種蝙蝠都會這招,像大蝙蝠科的狐蝠主要靠視覺和嗅覺來覓食。
我沒看過台灣狐蝠,不過在2003年一月去柬埔寨的時候,倒是意外看見另外一種狐蝠,大概是馬來大狐蝠(Pteropus vampyrus)吧。
不知道現在那邊還有沒有,但還是說明一下位置,位置在GRAND HOTEL d'ANGKOR對面的Royal Gardens,那個公園裡有好幾棵雙翅龍腦香,傍晚五點多的時候會飛出去覓食。各位最近如果要去吳哥窟,倒是可以順便去繞繞。
我們那時路過公園,意外看見樹下有很多大便,抬頭一看,哇!一群蝙蝠,而且是展翅超過一公尺長的大蝙蝠,經我們估算大約有兩千隻。不仔細看還以為是果實吊在樹上。隔天我們就早上六點和傍晚五點的時候,都特地去看蝙蝠。
早上去的時候,他們都已經覓食回來了。剛回來還沒睡著,偶而還會吵個小架、佔個地盤,看起來很有趣。傍晚大約到了六點十分左右,蝙蝠們開始蠢蠢欲動,有些在搔癢,有些在互抓像是在玩一樣。五分鍾之後,開始有蝙蝠飛出來,但只是在熱身而已,只是飛來飛去換樹待 著而已。光看他們在樹冠層頂飛翔,就可以知道他們有多大隻了。
他們胸前有著很美麗的金色毛髮延伸到腹面,頭部不同於一般小翼手目的蝙蝠,而是像狗頭一樣。過了幾分鍾之後,蝙蝠們開始飛翔出去覓食,飛了二三十分鍾,還有蝙蝠還沒飛出去,可見數量有多龐大,整個天空都是翼展一公尺以上的大狐蝠。
Build a Simple Bat Detector
在經過原作者Tony Messina 的同意下,我將電路圖改繪成麵包板的插線圖,以下就是教各位DIY蝙蝠偵測器的方法。
電路圖:http://home.earthlink.net/~bat-detector/SBD2.html
材料清單:(以下零件價格為2008年4月於台北光華商場附近電子零件行訪價。部份零件因零售或是小量購買,價格略有不同。)
全部加起來不到台幣300元啊,有夠便宜啦
這是零件囉,才這樣一點點(不包括麵包板、機殼和旋鈕...)
由左至右,5KΩ可變電阻、10KΩ可變電阻、220Ω電阻、150Ω電阻
電容:由左至右,470uF、220uF、10uF、10uF、0.022μf、0.022μf、0.047μf
6.8mH電感和超音波接受器
超音波接收器,左邊是正極,右邊是負極。
按鈕開關,用來控制電源。這個我沒有畫在麵包板裡,要加的自己在電源旁邊接上。
用小型麵包板就行了
開始組裝,先插上IC,左至右:LM386、LM386、CD4024
再插上電阻
然後把電容插上去
從側面看一下
再來插陶瓷電容(上面寫223和473那種)
側面來一張
再來是插上電感(藍色那個)
側面來一張
再來就是插上線
可變電阻先焊上線
電源和耳機插座也焊上線
大合體,為了測試(測試方式,請看文末),先把超音波接受器插在板子上(左下角),實際用的時候,要另外接線
放近一點來看,左下角是超音波接受器。
再來是準備塑膠盒
盒子上方要鑽可變電阻塞進去的孔,前面要鑽超音波接受器的接線孔,後面要有按鈕開關的孔和耳機插座的孔。
全部做好之後,再把旋鈕塞到可變電阻的轉軸上
噹噹噹噹~
蝙蝠偵測器完工!其中一個是我的,另外一個是作給梅子的。
去年的週年禮物是DNA尋根套件,今年的就是
超華麗bling-bling蝙蝠偵測器
上面可是用施華洛士奇水鑽鑲了一隻可愛小蝙蝠呢!
中間還是個愛心哩。這個水鑽可是我特地去手機包膜專門店裡做的耶!
光是要在店裡掏出「蝙蝠偵測器」就很需要勇氣了,何況還要求鑲水鑽哩。
做好了偵測器,可是偏偏沒有蝙蝠怎麼辦?沒關係,週遭能發出超音波的東西其實不少。以下這些動作都可以發出超音波
我把偵測器接上教室擴音喇叭,然後把機器放在教室的角落,人在走廊上晃鑰匙,它都偵測的到,的確很夠力啊!
這段聲音檔就是我把偵測器接上電腦錄到的東亞家蝠聲音
http://pancala.googlepages.com/bat.mp3
下一篇就要來介紹怎麼用軟體「看聲音」。
大概國小學生都知道牠們會發射超音波,用回聲定位來覓食吧?不過不是每種蝙蝠都會這招,像大蝙蝠科的狐蝠主要靠視覺和嗅覺來覓食。
我沒看過台灣狐蝠,不過在2003年一月去柬埔寨的時候,倒是意外看見另外一種狐蝠,大概是馬來大狐蝠(Pteropus vampyrus)吧。
不知道現在那邊還有沒有,但還是說明一下位置,位置在GRAND HOTEL d'ANGKOR對面的Royal Gardens,那個公園裡有好幾棵雙翅龍腦香,傍晚五點多的時候會飛出去覓食。各位最近如果要去吳哥窟,倒是可以順便去繞繞。
我們那時路過公園,意外看見樹下有很多大便,抬頭一看,哇!一群蝙蝠,而且是展翅超過一公尺長的大蝙蝠,經我們估算大約有兩千隻。不仔細看還以為是果實吊在樹上。隔天我們就早上六點和傍晚五點的時候,都特地去看蝙蝠。
早上去的時候,他們都已經覓食回來了。剛回來還沒睡著,偶而還會吵個小架、佔個地盤,看起來很有趣。傍晚大約到了六點十分左右,蝙蝠們開始蠢蠢欲動,有些在搔癢,有些在互抓像是在玩一樣。五分鍾之後,開始有蝙蝠飛出來,但只是在熱身而已,只是飛來飛去換樹待 著而已。光看他們在樹冠層頂飛翔,就可以知道他們有多大隻了。
他們胸前有著很美麗的金色毛髮延伸到腹面,頭部不同於一般小翼手目的蝙蝠,而是像狗頭一樣。過了幾分鍾之後,蝙蝠們開始飛翔出去覓食,飛了二三十分鍾,還有蝙蝠還沒飛出去,可見數量有多龐大,整個天空都是翼展一公尺以上的大狐蝠。
除了大蝙蝠以外,蝙蝠還有不少是會發射超音波的種類。
超音波,就是聲音的頻率超過20000Hz,人耳已經聽不到了。如果我們要聽見,那就要靠
市面上的蝙蝠超音波偵測器好幾百元美金,折合台幣也是好幾千元
其中最簡單的電路屬於分頻式的電路
Build a Simple Bat Detector
在經過原作者Tony Messina 的同意下,我將電路圖改繪成麵包板的插線圖,以下就是教各位DIY蝙蝠偵測器的方法。
電路圖:http://home.earthlink.net/~bat-detector/SBD2.html
材料清單:(以下零件價格為2008年4月於台北光華商場附近電子零件行訪價
| 規格 | 數量 | 價格(元) | 備註 | 電路圖上編號 |
超音波接收器 | 40K Hz | 1 | 120~250 | 通常與超音波發射器一起包裝販賣 | |
電感 | 6.8mH | 1 | 10 | | |
積體電路IC | LM386 | 2 | 10 | | IC1 |
積體電路IC | CD4024 | 1 | 11 | | IC2 |
單音耳機插孔 | 3.5mm | 1 | 4 | | |
單音耳機 | 3.5mm | 1 | 80 | 若無法買到單音耳機,亦可使用一般耳機 | |
小型麵包板 | | 1 | 70~80 | 又稱免焊電子電路實驗板 | |
電解電容器 | 470μF 16V | 1 | 3 | | C4 |
電解電容器 | 220μF 16V | 1 | 2 | | C7 |
電解電容器 | 10μF 16V | 2 | 1 | | C2、C3 |
陶瓷電容器 | 0.047μf | 1 | 0.3~1 | 標示為473 | C1 |
陶瓷電容器 | 0.022μf | 2 | 0.3~1 | 標示為223 | C6 |
電阻器 | 220Ω 1/8w | 1 | 0.3~1 | 標示為紅紅棕金 | R4 |
電阻器 | 150Ω 1/8w | 1 | 0.3~1 | 標示為棕綠棕金 | R1 |
可變電阻 | 10KΩ | 1 | 6~10 | 調整音量 | RV1 |
可變電阻 | 5KΩ | 1 | 6~10 | 調整靈敏度 | R2 |
全部加起來不到台幣300元啊,有夠便宜啦
這是零件囉,才這樣一點點(不包括麵包板、機殼和旋鈕...)
由左至右,5KΩ可變電阻、10KΩ可變電阻、220Ω電阻、150Ω電阻
電容:由左至右,470uF、220uF、10uF、10uF、0.022μf、0.022μf、0.047μf
6.8mH電感和超音波接受器
超音波接收器,左邊是正極,右邊是負極。
按鈕開關,用來控制電源。這個我沒有畫在麵包板裡,要加的自己在電源旁邊接上。
用小型麵包板就行了
開始組裝,先插上IC,左至右:LM386、LM386、CD4024
再插上電阻
然後把電容插上去
從側面看一下
再來插陶瓷電容(上面寫223和473那種)
側面來一張
再來是插上電感(藍色那個)
側面來一張
再來就是插上線
可變電阻先焊上線
電源和耳機插座也焊上線
大合體,為了測試(測試方式,請看文末),先把超音波接受器插在板子上(左下角),實際用的時候,要另外接線
放近一點來看,左下角是超音波接受器。
再來是準備塑膠盒
盒子上方要鑽可變電阻塞進去的孔,前面要鑽超音波接受器的接線孔,後面要有按鈕開關的孔和耳機插座的孔。
全部做好之後,再把旋鈕塞到可變電阻的轉軸上
噹噹噹噹~
蝙蝠偵測器完工!其中一個是我的,另外一個是作給梅子的。
去年的週年禮物是DNA尋根套件,今年的就是
超華麗bling-bling蝙蝠偵測器
上面可是用施華洛士奇水鑽鑲了一隻可愛小蝙蝠呢!
中間還是個愛心哩。這個水鑽可是我特地去手機包膜專門店裡做的耶!
光是要在店裡掏出「蝙蝠偵測器」就很需要勇氣了,何況還要求鑲水鑽哩。
做好了偵測器,可是偏偏沒有蝙蝠怎麼辦?沒關係,週遭能發出超音波的東西其實不少
- 食指和中指互相摩擦上下襬動
- 摩擦塑膠袋
- 搖晃鑰匙
我把偵測器接上教室擴音喇叭,然後把機器放在教室的角落,人在走廊上晃鑰匙,它都偵測的到,的確很夠力啊!
這段聲音檔就是我把偵測器接上電腦錄到的東亞家蝠聲音
http://pancala.googlepages.com/bat.mp3
下一篇就要來介紹怎麼用軟體「看聲音」。
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