Интенсивность звука



Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении

Перейти к: навигация, поиск

Интенсивность звуковой волны определяется как средний поток энергии через единицу площади волнового фронта в единицу времени. Иначе говоря, если взять единичную площадку (например, 1 см2), которая полностью поглощала бы звук, и расположить ее перпендикулярно направлению распространения волны, то интенсивность звука равна акустической энергии, поглощаемой за одну секунду. Интенсивность обычно выражается в Вт/см2 (или в Вт/м2).

Приведем значение этой величины для некоторых привычных звуков. Амплитуда избыточного давления, возникающего при обычном разговоре, составляет примерно одну миллионную атмосферного давления, что соответствует акустической интенсивности звука порядка 10—9 Вт/см2. Полная же мощность звука, издаваемого при обычном разговоре, — порядка всего лишь 0,00001 Вт. Способность человеческого уха воспринимать столь малые энергии свидетельствует о его поразительной чувствительности.

Диапазон интенсивностей звука, воспринимаемых нашим ухом, очень широк. Интенсивность самого громкого звука, который может вынести ухо, примерно в 1014 раз больше минимальной, которую оно способно услышать. Полная мощность источников звука охватывает столь же широкий диапазон. Так, мощность, излучаемая при очень тихом шепоте, может быть порядка 10—9 Вт, тогда как мощность, излучаемая реактивным двигателем, достигает 105 Вт. Опять-таки интенсивности различаются в 1014 раз.

Децибел

Поскольку звуки столь сильно различаются по интенсивности, удобнее рассматривать ее как логарифмическую величину и измерять в децибелах. Логарифмическая величина интенсивности представляет собой логарифм отношения рассматриваемого значения величины к ее значению, принимаемому за исходное. Уровень интенсивности J по отношению к некоторой условно выбранной интенсивности J0 равен

Уровень интенсивности звука = 10 lg (J/J0) дБ

Таким образом, один звук, превышающий другой по уровню интенсивности на 20 дБ, превышает его в 100 раз по интенсивности.

В практике акустических измерений принято выражать интенсивность звука через соответствующую амплитуду избыточного давления Ре. Когда давление измеряется в децибелах относительно некоторого условно выбранного давления Р0, получают так называемый уровень звукового давления. Поскольку интенсивность звука пропорциональна величине Pe2, а lg(Pe2) = 2lgPe, уровень звукового давления определяется следующим образом:

Уровень звукового давления = 20 lg (Pe/P0) дБ

Условное давление Р0 = 2Ч10—5 Па соответствует стандартному порогу слышимости для звука с частотой 1 кГц. В таблице приводятся уровни звукового давления для некоторых обычных источников звука. Это интегральные значения, полученные усреднением по всему слышимому диапазону частот.

Типичные уровни звукового давления
Источник звука Уровень звукового давления, дБ (отн. 2Ч10-5 Па)
Штамповочный цех 125
Машинное отделение на судне 115
Прядильно-ткацкий цех 105
В вагоне метро 95
В автомобиле при движении в потоке транспорта 85
Машинописное бюро 78
Бухгалтерия 63
Офис 50
Жилое помещение 43
Территория жилого района ночью 35
Студия радиовещания 25

Громкость

Связь между уровнем давления и уровнем громкости

Уровень звукового давления не связан простой зависимостью с психологическим восприятием громкости. Первый из этих факторов объективный, а второй — субъективный. Эксперименты показывают, что восприятие громкости зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты и условий эксперимента.

Громкости звуков, не привязанных к условиям сравнения, сравнивать невозможно. И все же сравнение чистых тонов представляет интерес. Для этого определяют уровень звукового давления, при котором данный тон воспринимается как равногромкий стандартному тону частотой 1000 Гц. На рисунке представлены кривые равной громкости, полученные в экспериментах Флетчера и Мэнсона. Для каждой кривой указан соответствующий уровень звукового давления стандартного тона 1000 Гц. Например, при частоте тона 200 Гц необходим уровень звука в 60 дБ, чтобы он воспринимался как равногромкий тону 1000 Гц с уровнем звукового давления 50 дБ.

Эти кривые используются для определения фона — единицы уровня громкости, которая тоже измеряется в децибелах. Фон — это уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равногромкого стандартного чистого тона (1000 Гц) равен 1 дБ. Так, звук частотой 200 Гц при уровне 60 дБ имеет уровень громкости в 50 фонов.

Нижняя кривая на рисунке — это кривая порога слышимости хорошего уха. Диапазон слышимых частот простирается примерно от 20 до 20000 Гц.

См.также


Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструкции
Инструменты
Печать/экспорт

Реклама