英國的研究團(tuán)隊(duì)測量了英國倫敦的著名建筑大本鐘的振動(dòng)模式，并解決了“鐘聲從何而來”這個(gè)問題。大本鐘位于英國議會(huì)大廈威斯敏斯特宮北端的伊麗莎白塔上。
萊斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)首先創(chuàng)建了大本鐘的計(jì)算機(jī)三維模型，然后將測量設(shè)備拖上334級(jí)螺旋樓梯到達(dá)鐘樓頂部。他們?cè)诖蟊剧娬c(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)，用激光器測量鐘的振動(dòng)。
英國萊斯特大學(xué)工程系高級(jí)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)評(píng)估中心（ASDEC）的研究團(tuán)隊(duì)使用兩臺(tái)Polytec PSV-500 3D掃描激光多普勒振動(dòng)計(jì)，在上午9點(diǎn)、10點(diǎn)、11點(diǎn)和正午12點(diǎn)分別測量了大本鐘的鐘聲，希望發(fā)現(xiàn)它是如何產(chǎn)生獨(dú)特音調(diào)的。
伊麗莎白塔上有五個(gè)鐘，其中之一為大本鐘。
圖片提供：英國萊斯特大學(xué)。
圖片提供：英國萊斯特大學(xué)。
萊斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)首先創(chuàng)建了大本鐘的計(jì)算機(jī)三維模型，然后將測量設(shè)備拖上334級(jí)螺旋樓梯到達(dá)鐘樓頂部。他們?cè)诖蟊剧娬c(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)，用激光器測量鐘的振動(dòng)。
研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)專家Martin Cockrill說：“為了完成這項(xiàng)測量工作，我們要與時(shí)間賽跑。”
他說：“因?yàn)槲覀儫o法將整套三維測量系統(tǒng)運(yùn)到塔頂，所以只能使用一維的激光多普勒振動(dòng)計(jì)。而且鐘聲的持續(xù)時(shí)間很短，因此我們需要同時(shí)使用兩臺(tái)振動(dòng)計(jì)才能在這么短的時(shí)間內(nèi)測量足夠的數(shù)據(jù)。”
該儀器能夠記錄大本鐘的振動(dòng)，因?yàn)檫@些振動(dòng)幅度太小，無法用肉眼觀察。Cockrill和他的團(tuán)隊(duì)測量了500次大本鐘的振動(dòng)數(shù)據(jù)，這是以前的測量技術(shù)來不可能實(shí)現(xiàn)的。
Cockrill說：“我們擔(dān)心由于倫敦的污染問題，大本鐘表面會(huì)使測量激光產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)烈的散射而無法獲得足夠詳細(xì)的數(shù)據(jù)。但令人欣慰的是，我們的測量結(jié)果非常好，這得益于大本鐘洪亮的鐘聲。”
這個(gè)三維仿真圖展示了大本鐘的振動(dòng)模式之一。
圖片提供：英國萊斯特大學(xué)。
圖片提供：英國萊斯特大學(xué)。
大本鐘比其他相同尺寸的鐘更厚、更重，因此它的振動(dòng)頻率更高。當(dāng)鐘被撞擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多不同的振動(dòng)模式。這些模式的頻率和強(qiáng)度主要是由鐘的輪廓決定的。
Cockrill表示，該項(xiàng)目中使用的激光掃描振動(dòng)測量儀也在不斷改進(jìn)。
他說：“在此以前，測量大本鐘的振動(dòng)是不可能完成的任務(wù)。但是現(xiàn)在，我們已經(jīng)能夠高效地完成測量。”
對(duì)于Cockrill和他的團(tuán)隊(duì)來說，能夠登上大本鐘為這一歷經(jīng)百年的歷史建筑做科學(xué)測量是一次千載難逢的機(jī)會(huì)。
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