声学/人类声带
人类声带是一组位于喉内部的唇状组织，是人类和许多动物发声的来源。
喉位于气管顶部。它主要由软骨和肌肉组成，最大的软骨，甲状软骨，被称为“喉结”。
该器官有两个主要功能：充当气道的最后一道屏障，并充当发声的声源。本页重点介绍后一项功能。
生理学链接
尽管声带发声背后的科学很复杂，但可以把它想象成类似于铜管乐器演奏者的嘴唇，或者用草制成的哨子。基本上，声带（或嘴唇或一对草）对气流形成一个收缩，当空气被迫通过狭窄的开口时，声带就会振动。这会导致气压发生周期性变化，被感知为声音。
当气流被引入声带时，它会迫使最初几乎闭合的两个声带打开。由于声带的刚性，它们会试图再次闭合开口。然后气流会试图再次迫使声带打开，等等... 这就产生了声带的振动，进而，正如我在上面所说，产生声音。然而，这是一个阻尼振动，这意味着它最终将达到一个平衡位置并停止振动。那么我们如何“持续”声音呢？
正如稍后将展示的那样，答案似乎在于声带形状的变化。在振动的打开和闭合阶段，声带具有不同的形状。这会影响开口处的压力，并产生额外的压力，以推动声带打开并维持振动。这部分将在“模型”部分中更详细地解释。
这种流致振动，与许多流体力学问题一样，不是一个容易建模的问题。人们已经进行了许多尝试来模拟声带的振动，从单一质量-弹簧-阻尼器系统到有限元模型。在本页中，我想使用我的单质量模型来解释声带振动背后的基本物理原理。
关于声带模型的信息：美国国家语音和言语中心
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模拟声带运动最简单的方法是使用上面所示的单一质量-弹簧-阻尼器系统。该质量代表一个声带，第二个声带假定关于对称轴是对称的。位置 3 代表出口（质量末端）的正下方位置，位置 2 代表声门（两个声带之间的区域）。
推动声带振动的主要驱动力是声门内的压力。流体力学中的伯努利方程指出
-----EQN 1
忽略势差并将 EQN 1 应用于图 1 的位置 2 和 3，
-----EQN 2
请注意，位置 3 处的压力和速度不会发生变化。这使得 EQN 2 的右侧为常数。观察 EQN 2 表明，为了在 2 处获得振荡压力，我们必须在 2 处获得振荡速度。声门内的流动速度可以通过孔口流的理论进行研究。
声带处气流的收缩非常类似于一个孔口流，但有一个主要区别：对于声带，孔口形状是不断变化的。声带的孔口形状可以打开或关闭，以及改变开口形状。在图 1 中，形状是收敛的，但在振动的另一个阶段，它会呈现发散的形状。
孔口流由 Blevins 描述为
-----EQN 3
其中常数 C 是孔口系数，受孔口形状和开口大小的控制。该数字是通过实验确定的，它在振动的不同阶段会发生变化。
解方程 2 和 3，可以确定整个声门区域的压力力。
正如声带视频所示，声带在振动过程中可以完全闭合。当这种情况发生时，伯努利方程失效。相反，碰撞力成为主导力量。对于本分析，应用了赫兹碰撞模型。
-----EQN 4
where
这里，δ 代表声带穿透对称线时的穿透距离。
将压力和碰撞力代入运动方程，模拟得到结果。
图 2 显示，通过声带的恒定气流产生了振荡的容积流量。在模拟振荡时，发现碰撞力限制了振荡幅度，而不是驱动振荡。这意味着压力才是导致持续振荡的原因。
该模型表明，声门开口的变化会导致声带的容积流量发生振荡。这反过来会导致声带后方的压力发生振荡。这种声音产生方式不寻常，因为在大多数其他声音产生方式中，空气是由扬声器锥体等固体周期性压缩的。
经过声带后，产生的声音进入声道。它指的是口腔和鼻腔。这些腔体充当声学滤波器，改变声音的特征。这些特征定义了每个人发出的独特声音。
- 声学基础；Kinsler 等人，John Wiley & Sons，2000
- 声学：物理原理和应用简介；Pierce，Allan D.，美国声学学会，1989。
- Blevins，R.D.（1984）。应用流体力学手册。范·诺斯特兰德·莱因霍尔德公司。81-82。
- Titze，I. R.（1994）。发声原理。普伦蒂斯·霍尔，新泽西州恩格伍德悬崖。
- Lucero，J. C. 和 Koenig，L. L.（2005）。利用动态控制下声带的双质量模型模拟男性和女性口腔气流的时间模式，《美国声学学会杂志》117，1362-1372。
- Titze，I.R.（1988）。声带小幅度振荡的物理学。《美国声学学会杂志》83，1536–1552