激光技術解決“鍾聲從何而來”問題

英國的研究團隊測量了英國倫敦的著名建築大本鍾的振動模式，並解決了“鍾聲從何而來”這個問題。大本鍾位於英國議會大廈威斯敏斯特宮北端的伊麗莎白塔上。

英國萊斯特大學工程係高級結構動力學評估中心（ASDEC）的研究團隊使用兩台Polytec PSV-500 3D掃描激光多普勒振動計，在上午9點、10點、11點和正午12點分別測量了大本鍾的鍾聲，希望發現它是如何產生獨特音調的。

伊麗莎白塔上有五個鍾，其中之一為大本鍾。
圖片提供：英國萊斯特大學。

萊斯特大學的研究團隊首先創建了大本鍾的計算機三維模型，然後將測量設備拖上334級螺旋樓梯到達鍾樓頂部。他們在大本鍾整點報時時，用激光器測量鍾的振動。

研究團隊的技術專家Martin Cockrill說：“為了完成這項測量工作，我們要與時間賽跑。”

他說：“因為我們無法將整套三維測量係統運到塔頂，所以隻能使用一維的激光多普勒振動計。而且鍾聲的持續時間很短，因此我們需要同時使用兩台振動計才能在這麽短的時間內測量足夠的數據。”

該儀器能夠記錄大本鍾的振動，因為這些振動幅度太小，無法用肉眼觀察。Cockrill和他的團隊測量了500次大本鍾的振動數據，這是以前的測量技術來不可能實現的。

Cockrill說：“我們擔心由於倫敦的汙染問題，大本鍾表麵會使測量激光產生相當強烈的散射而無法獲得足夠詳細的數據。但令人欣慰的是，我們的測量結果非常好，這得益於大本鍾洪亮的鍾聲。”

這個三維仿真圖展示了大本鍾的振動模式之一。
圖片提供：英國萊斯特大學。

大本鍾比其他相同尺寸的鍾更厚、更重，因此它的振動頻率更高。當鍾被撞擊時，會產生許多不同的振動模式。這些模式的頻率和強度主要是由鍾的輪廓決定的。

Cockrill表示，該項目中使用的激光掃描振動測量儀也在不斷改進。

他說：“在此以前，測量大本鍾的振動是不可能完成的任務。但是現在，我們已經能夠高效地完成測量。”

對於Cockrill和他的團隊來說，能夠登上大本鍾為這一曆經百年的曆史建築做科學測量是一次千載難逢的機會。

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