ส้อมเสียงเป็นเครื่องกำเนิดเสียง ที่มีลักษณะเป็น ง่ามสองง่ามโดยง่าม ( ซี่ ) ทำจากโลหะ ยืดหยุ่นรูปตัวยู(โดยทั่วไปคือเหล็ก ) มันจะสั่นสะเทือน ด้วย ระดับเสียงคงที่เมื่อถูกทำให้สั่นโดยการตีกับพื้นผิวหรือวัตถุ และจะให้เสียงดนตรี ที่บริสุทธิ์เมื่อเสียง โอเวอร์โทนสูงจางหายไป ระดับเสียงของส้อมเสียงขึ้นอยู่กับความยาวและมวลของง่ามทั้งสอง ส้อมเสียงเป็นแหล่งกำเนิดเสียงมาตรฐานดั้งเดิมสำหรับการปรับเสียงเครื่องดนตรี

ส้อมเสียงถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1711 โดยจอห์น ชอร์ นักดนตรีชาวอังกฤษจ่าสิบเอกทรัมเป็ตและนักเล่นลูทประจำราชสำนัก^{[ 1 ]}

ส้อมเสียงคืออุปกรณ์กำเนิดเสียง รูปทรงส้อม ที่ใช้ในงานหลายอย่างเพื่อสร้างเสียงที่มีความถี่คงที่ เหตุผลหลักที่ใช้รูปทรงส้อมคือ ต่างจากอุปกรณ์กำเนิดเสียงประเภทอื่นๆ มันสร้างเสียงที่บริสุทธิ์ มาก โดยพลังงานการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่อยู่ที่ความถี่พื้นฐานเหตุผลก็คือความถี่ของเสียงโอเวอร์โทนแรกอยู่ที่ประมาณ⁠5 ²/2 ²=​​25/4= 6​+1/4 เท่าของค่าพื้นฐาน (ประมาณ 2 )+1/2 อ็อกเทฟเหนือขึ้นไป) ^{[ 2 ]} เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว โอเวอร์โทนแรกของสายหรือแท่งโลหะที่สั่นจะอยู่สูงกว่าความถี่พื้นฐานหนึ่งอ็อกเท ฟ (สองเท่า) ดังนั้นเมื่อดีดสายหรือตีแท่งโลหะ การสั่นสะเทือนจะผสมความถี่พื้นฐานและโอเวอร์โทนเข้าด้วยกัน เมื่อตีส้อมเสียง พลังงานเพียงเล็กน้อยจะไปที่โหมดโอเวอร์โทน และโหมดเหล่านั้นก็จะจางหายไปเร็วขึ้นตามไปด้วย เหลือเพียงคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่ความถี่พื้นฐาน การปรับจูนเครื่องดนตรีอื่นๆ ด้วยเสียงบริสุทธิ์นี้จึงง่ายกว่า

อีกเหตุผลหนึ่งที่ใช้รูปทรงส้อมคือ สามารถจับที่ฐานได้โดยไม่ ทำให้ การสั่นลดลง นั่นเป็นเพราะ โหมดการสั่นหลักมีความสมมาตร โดยง่ามทั้งสองจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามเสมอ ดังนั้นที่ฐานซึ่งง่ามทั้งสองมาบรรจบกันจะมีจุดนิ่ง (จุดที่ไม่มีการสั่นสะเทือน) ซึ่งสามารถจับได้โดยไม่ลดพลังงานจากการสั่น (การลดทอน) อย่างไรก็ตาม ยังคงมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อยเกิดขึ้นในด้ามจับในทิศทางตามยาว (ดังนั้นจึงตั้งฉากกับการสั่นของง่าม) ซึ่งสามารถทำให้ได้ยินได้โดยใช้แผ่นเสียง ชนิดใดก็ได้ ดังนั้นโดยการกดฐานของส้อมเสียงกับแผ่นเสียง เช่น กล่องไม้ โต๊ะ หรือสะพานของเครื่องดนตรี การเคลื่อนไหวเล็กน้อยนี้ แต่มีความดันเสียง สูง (ดังนั้นจึง มีความต้านทานเสียงสูงมาก) จะถูกแปลงเป็นเสียงที่ได้ยินในอากาศ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ที่มากกว่ามาก ( ความเร็วของอนุภาค ) ที่ความดันค่อนข้างต่ำ (ดังนั้นจึงมีความต้านทานเสียงต่ำ) ^{[ 3 ]}ระดับเสียงของส้อมเสียงยังสามารถได้ยินโดยตรงผ่านการนำเสียงผ่านกระดูกโดยการกดส้อมเสียงแนบกับกระดูกด้านหลังใบหู หรือแม้กระทั่งการคาบก้านส้อมเสียงไว้ในฟัน ทำให้มือทั้งสองข้างว่าง^{[ 4 ]}การนำเสียงผ่านกระดูกโดยใช้ส้อมเสียงถูกนำมาใช้โดยเฉพาะใน การทดสอบการได้ยิน ของ WeberและRinneเพื่อหลีกเลี่ยงหูชั้นกลางหากถือส้อมเสียงไว้ในอากาศ เสียงจะเบามากเนื่องจากความไม่ตรงกันของความต้านทาน เสียง ระหว่างเหล็กกับอากาศ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากคลื่นเสียงที่อ่อนแอที่ออกมาจากแต่ละซี่ของส้อมเสียงนั้นมีเฟส ต่างกัน 180° คลื่นสองคลื่นที่ตรงข้ามกันจึงรบกวนกันและหักล้างกันเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นเมื่อแผ่นแข็งถูกสอดเข้าไประหว่างซี่ของส้อมเสียงที่สั่น ระดับเสียงที่ปรากฏจะเพิ่มขึ้น จริง ๆ เนื่องจากความหักล้างนี้ลดลง เช่นเดียวกับลำโพงที่ต้องการแผ่นกั้นเพื่อกระจายเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ส้อมเสียงเชิงพาณิชย์ได้รับการปรับจูนให้ได้ระดับเสียงที่ถูกต้องจากโรงงาน และระดับเสียงและความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์จะถูกประทับไว้บนตัวส้อมเสียง สามารถปรับจูนใหม่ได้โดยการตะไบส่วนปลายของส้อมเสียง การตะไบส่วนปลายจะทำให้ระดับเสียงสูงขึ้น ในขณะที่การตะไบส่วนด้านในของฐานส้อมเสียงจะทำให้ระดับเสียงต่ำลง

ปัจจุบัน ส้อมเสียงที่ใช้กันทั่วไปจะให้เสียงโน้ตA = 440 Hz ซึ่ง เป็นระดับเสียงมาตรฐานที่วงออร์เคสตราหลายวงใช้ เสียง A นี้เป็นระดับเสียงของสายไวโอลินที่สูงเป็นอันดับสอง สายไวโอล่าที่สูงที่สุด และสูงกว่าสายเชลโลที่สูงที่สุดหนึ่งอ็อกเทฟ วงออร์เคสตราในช่วงระหว่างปี 1750 ถึง 1820 ส่วนใหญ่ใช้เสียง A = 423.5 Hz แม้ว่าจะมีส้อมเสียงหลายแบบและระดับเสียงที่แตกต่างกันเล็กน้อยก็ตาม^{[ 5 ]}ส้อมเสียงมาตรฐานมีจำหน่ายที่สั่นที่ระดับเสียงทั้งหมดภายในอ็อกเทฟกลางของเปียโน และยังมีระดับเสียงอื่นๆ อีกด้วย

ระดับเสียงของส้อมเสียงจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามอุณหภูมิ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการลดลงเล็กน้อยของโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงความถี่ 48 ส่วนต่อล้านส่วนต่อองศาฟาเรนไฮต์ (86 ส่วนต่อล้านส่วนต่อองศาเซลเซียส) เป็นเรื่องปกติสำหรับส้อมเสียงเหล็ก ความถี่จะลดลง (แบนราบ ) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น^{[ 6 ]}ส้อมเสียงถูกผลิตขึ้นเพื่อให้มีระดับเสียงที่ถูกต้องที่อุณหภูมิมาตรฐาน ปัจจุบัน อุณหภูมิมาตรฐานคือ 20 องศาเซลเซียส (68 องศาฟาเรนไฮต์) แต่ 15 องศาเซลเซียส (59 องศาฟาเรนไฮต์) เป็นมาตรฐานเก่า ระดับเสียงของเครื่องดนตรีอื่นๆ ก็อาจเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเช่นกัน

ความถี่ของส้อมเสียงขึ้นอยู่กับขนาดและวัสดุที่ใช้ทำ โดยใช้แบบจำลองคานออยเลอร์-เบอร์นูลลีความถี่พื้นฐานของส้อมเสียงคือ: ^{[ 7 ] [ 8 ]}

${\displaystyle f={\frac {\alpha ^{2}}{2\pi L^{2}}}{\sqrt {\frac {EI}{\rho A}}},}$

ที่ไหน

fคือความถี่ที่ส้อมสั่น ( หน่วย SI : เฮิร์ตซ์ หรือ 1/วินาที)

α ≈ 1.875เป็นคำตอบจริงบวกที่เล็กที่สุดของ cos ( α ) cosh ( α ) = −1 , ^{[ 7 ]}ซึ่งเกิดขึ้นจากเงื่อนไขขอบเขตของโครงสร้างคานยื่นของง่าม

Lคือความยาวของซี่ (เมตร)

Eคือค่าโมดูลัสของยัง (โมดูลัสความยืดหยุ่นหรือความแข็ง) ของวัสดุที่ใช้ทำส้อม (Pa หรือ N/m² ^หรือ kg/(ms² ⁾ )

Iคือโมเมนต์ที่สองของพื้นที่หน้าตัด (m ⁴ )

ρคือความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้ทำส้อม (กก./ลบ.ม. ⁾และ

Aคือพื้นที่หน้าตัดของซี่ (ซี่) ( ^ตร.ม. )

อัตราส่วนk ² = I / Aในสมการข้างต้น โดยที่kคือรัศมีไจเรชันของขา สามารถเขียนใหม่ได้เป็นr ² /4หากขาเป็นทรงกระบอกที่มีรัศมีrและb ² /12หากขามีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีความกว้างbตามทิศทางการเคลื่อนที่^{[ 9 ]}

ส้อมเสียงถูกใช้มาแต่ดั้งเดิมในการปรับเสียงเครื่องดนตรีแต่ ปัจจุบัน เครื่องปรับเสียงอิเล็กทรอนิกส์ได้เข้ามาแทนที่แล้ว ส้อมเสียงสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าได้โดยการวางแม่เหล็ก ไฟฟ้า ที่ขับเคลื่อนด้วยออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ไว้ ใกล้กับปลายส้อมเสียง

เครื่องดนตรี ประเภท คีย์บอร์ดหลายชนิด ใช้หลักการคล้ายกับส้อมเสียง เครื่องดนตรีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ เปียโนโรดส์ซึ่งค้อนจะกระทบกับซี่โลหะที่สั่นในสนามแม่เหล็กของตัวรับสัญญาณ ทำให้เกิดสัญญาณที่ขับเคลื่อนการขยายสัญญาณไฟฟ้า ส่วน เครื่องดนตรีดัลซิโทน รุ่นก่อนๆ ที่ใช้ส้อมเสียงโดยตรงและ ไม่มีการขยาย สัญญาณนั้น มีข้อเสียคือเสียงเบา

ผลึกควอตซ์ซึ่งทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบในการบอกเวลาในนาฬิกาควอตซ์สมัยใหม่นั้นมีรูปร่างคล้ายส้อมเสียงขนาดเล็ก โดยปกติจะสั่นด้วยความถี่ 32,768 เฮิรตซ์ ใน ช่วง คลื่นอัลตราโซนิก (สูงกว่าช่วงการได้ยินของมนุษย์) การสั่นของผลึกเกิดขึ้นจากการใช้แรงดันไฟฟ้าสั่นเล็กน้อยที่ส่งผ่าน วงจร ตัวกำเนิดสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ไปยังขั้วโลหะที่เคลือบอยู่บนพื้นผิวของผลึก ควอตซ์เป็นวัสดุเพียโซอิเล็กทริกดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงทำให้ซี่ส้อมเสียงงอไปมาอย่างรวดเร็ว

นาฬิกา Accutron ซึ่งเป็นนาฬิกาอิเล็กโทรเมคานิกส์ที่พัฒนาโดย Max Hetzel ^{[ 10 ]}และผลิตโดยBulovaตั้งแต่ปี 1960 ใช้ส้อมเสียงเหล็ก 360 เฮิรตซ์เป็นตัวบอกเวลา โดยใช้พลังงานจากแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต่อกับวงจรออสซิลเลเตอร์ทรานซิสเตอร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ส้อมเสียงนี้ให้ความแม่นยำมากกว่านาฬิกาแบบล้อสมดุลทั่วไป เสียงหึ่งๆ ของส้อมเสียงสามารถได้ยินได้เมื่อนำนาฬิกาแนบหู

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากมาตรฐาน A=440 ทั่วไป ได้แก่ระดับเสียงเชิงปรัชญาหรือวิทยาศาสตร์ที่มีระดับเสียงมาตรฐาน C=512 ตามที่Rayleigh กล่าว นักฟิสิกส์และผู้ผลิตเครื่องดนตรีอะคูสติกใช้ระดับเสียงนี้^{[ 11 ]}ส้อมเสียงที่John Shoreมอบให้George Frideric Handelให้เสียง C=512 ^{[ 12 ]}

ส้อมเสียง ซึ่งโดยทั่วไปคือ C512 ถูกใช้โดยแพทย์เพื่อประเมินการได้ยินของผู้ป่วย โดยทั่วไปจะทำด้วยการทดสอบสองแบบที่เรียกว่าการทดสอบ Weberและการทดสอบ Rinneตามลำดับ ส้อมเสียงที่มีระดับเสียงต่ำกว่า ซึ่งโดยทั่วไปคือ C128 ยังใช้เพื่อตรวจสอบความรู้สึกสั่นสะเทือนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจระบบประสาทส่วนปลาย^{[ 13 ]}

ศัลยแพทย์กระดูกและข้อได้สำรวจการใช้ส้อมเสียง (ความถี่ต่ำสุด C=128) เพื่อประเมินอาการบาดเจ็บที่สงสัยว่ากระดูกหัก โดยพวกเขาจะวางปลายส้อมเสียงที่สั่นไว้บนผิวหนังเหนือบริเวณที่สงสัยว่ากระดูกหัก ค่อยๆ ขยับเข้าใกล้บริเวณที่สงสัยว่ากระดูกหักมากขึ้นเรื่อยๆ หากมีกระดูกหักเยื่อหุ้มกระดูกจะสั่นและกระตุ้นตัวรับความเจ็บปวดทำให้เกิดอาการปวดอย่างรุนแรงเฉพาะที่ ซึ่งอาจบ่งชี้ว่ามีกระดูกหัก และแพทย์จะส่งต่อให้ทำการเอกซเรย์ทางการแพทย์ อาการปวดอย่างรุนแรงจากการเคล็ดขัดยอกเฉพาะที่อาจทำให้ผลการตรวจผิดพลาดได้ อย่างไรก็ตาม แนวทางปฏิบัติที่ได้รับการยอมรับนั้นกำหนดให้ทำการเอกซเรย์อยู่ดี เพราะดีกว่าการพลาดการตรวจพบกระดูกหักจริงในขณะที่สงสัยว่าอาการที่เกิดขึ้นนั้นหมายถึงการเคล็ดขัดยอกหรือไม่ การทบทวนอย่างเป็นระบบที่ตีพิมพ์ในปี 2014 ในBMJ Openชี้ให้เห็นว่าเทคนิคนี้ไม่น่าเชื่อถือหรือแม่นยำเพียงพอสำหรับการใช้งานทางคลินิก^{[ 14 ]}

ส้อมเสียงยังมีบทบาทใน การบำบัด ทางเลือก หลายอย่าง เช่นโซโนพังก์เจอร์และ การ บำบัดด้วยขั้ว^{[ 15 ]}

ปืนเรดาร์ที่ใช้วัดความเร็วของรถยนต์หรือลูกบอลในการแข่งขันกีฬามักจะได้รับการสอบเทียบด้วยส้อมเสียง^{[ 16 ] [ 17 ]}แทนที่จะใช้ความถี่ ส้อมเสียงเหล่านี้จะมีป้ายกำกับความเร็วในการสอบเทียบและย่านความถี่เรดาร์ (เช่น ย่านความถี่ X หรือย่านความถี่ K) ที่ได้รับการสอบเทียบไว้

ส้อมเสียงคู่และส้อมเสียงรูปตัว H ใช้สำหรับไจโรสโคปโครงสร้างสั่นสะเทือน ระดับยุทธวิธีและ ระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ประเภทต่างๆ^{[ 18 ]}

ส้อมเสียงเป็นส่วนประกอบในการตรวจจับของเซ็นเซอร์ระดับจุดแบบ สั่น ส้อมเสียงจะสั่นด้วยความถี่เรโซแนนซ์โดยอุปกรณ์เพียโซอิเล็กทริก เมื่อสัมผัสกับของแข็ง แอมพลิจูดของการสั่นจะลดลง ซึ่งใช้เป็นพารามิเตอร์การสลับเพื่อตรวจจับระดับจุดสำหรับของแข็ง^{[ 19 ]}สำหรับของเหลว ความถี่เรโซแนนซ์ของส้อมเสียงจะเปลี่ยนไปเมื่อสัมผัสกับของเหลว การเปลี่ยนแปลงความถี่จะใช้ในการตรวจจับระดับ

• เครื่องจูนอิเล็กทรอนิกส์
• ท่อเป่าเสียง
• ล้อซาวาร์ต
• เครื่องวัดความดันลูกตา

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับส้อมเสียง

ลองค้นหาคำว่า "tuning fork"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• Onlinetuningfork.comคือเครื่องมือปรับเสียงออนไลน์ที่ใช้Macromedia Flash Player
• "ส้อมเสียง"  .สารานุกรมเล่มใหม่ของคอลลิเออร์ . 1921.
• "ส้อมเสียง" สารานุกรมบริแทนนิกาเล่มที่ 27 (ฉบับที่ 11) ปี 1911 หน้า 392