Кількісна міра звуку
Звуковий тиск, відповідне нульового порогу чутності людського вуха на частоті 1000 Гц, так само 2х10 -5 Па, а максимальне значення звукового тиску, а й приймати вухо, так само 2х10 3 Па, тобто мінімальне і максимальне значення звукового тиску відрізняються в 100 000 000 раз!
Малюнок 1. Область слухового сприйняття людини
1 - поріг чутності, 2 - больовий поріг
Легко уявити, що математичні дії з числами такого порядку будуть дуже скрутні, тому основним запобіжним звуку в акустиці є децибел (дБ) (відношення двох однойменних фізичних величин). Для визначення рівнів звукового тиску і рівня звуку використовується наступна формула:
де: p - середньоквадратичне значення звукового тиску, вимірюваний в паскалях; p0 - нульовий поріг чутності (2х10 -5 Па);
Система вимірювання звуку в децибелах, дозволяє легко порівнювати величини звуку співмірні з чутливістю людського вуха, не використовуючи для цього числа з великою кількістю нулів. Область сприйняття звуку людиною в шкалі децибел від 0 дБ (нульовий поріг) до 130-140 дБ (больовий поріг).
Малюнок 2. Типові джерела звуку, виміряні в децибелах
Для акустичних розрахунків досить часто використовуються такі характеристики, як рівні інтенсивності і рівні звукової потужності, які визначаються за формулами:
L = 10 * lg (I / I0), дБ L = 10 * lg (W / W0), дБ
де: I і W - середньоквадратичні значення інтенсивності та потужності звуку; I0 = 10 -12 Вт / м 2; W0 = 10 -12 ≈ Вт - значення нульових порогів відповідно інтенсивності і потужності звуку.
Математичні дії з децибелами:
Так, як децибел логарифмічна величина, то арифметичні дії з ними мають свої особливості, наприклад:
L1 + L2 = 60дБ + 60дБ = 10 lg (10 0,1 * 60 + 10 0,1 * 60) = 10 lg (10 6 + 10 6) = 10 lg (2 * 10 6) = 10 * 6,3 = 63дБ
L1 + L2 = 60дБ + 70дБ = 10 lg (10 0,1 * 60 + 10 0,1 * 70) = 10 lg (10 6 + 10 7) = 10 lg (11 * 10 6) = 10 * 7,04 = 70дБ
Формула складання децибел має вигляд:
Зручно для розрахунків використовувати наступну таблицю:
Таблиця 1. Операції з Рівнями Звукового тиску (УЗД)
Різниця УЗД (УЗ) двох складаються джерел дБ (дБА)
В реальних умовах створити звук строго певної частоти можуть тільки спеціальні прилади - залежність рівнів звукового тиску від частоти називають спектром звуку. Залежно від частоти людське вухо по-різному сприймає звук: на високих частотах звук сприймається краще, ніж на низьких .Тому больовий поріг на низьких частотах вище, ніж на високих. Саме тому необхідно знати частотну характеристику звуку, яка показує рівні звуку залежно від його частоти. В акустиці використовують вісім діапазонів частот, які називаються октавними смугами частот, в складі кожної з яких виділяють три частотні діапазони, які називають третьоктавний смугами частот, в кожній третинно октавній смузі обрана середньогеометричними частота, по якій ведеться вимір рівнів звукового тиску.
Таблиця 2. Среднегеометрические і граничні частоти октавних і третьоктавних смуг
Среднегеометрические частоти Гц
Граничні частоти для смуг, Гц (октавних)
Граничні частоти для смуг, Гц (третьоктавних)
Для вимірювань рівнів звуку в реальних умовах використовують спеціальний прилад - шумомір. Так, як чутливість вуха залежить як від частоти, так і від інтенсивності звуку, тому шумомір виробляє виміри за спеціальними скоригованим частотним характеристикам A, B, C, D, згідно з ГОСТ 17187 обов'язкової в шумомірах є характеристика А, інші характеристики є додатковими. Таким чином, визначення рівня звуку в акустиці наступне - це енергетична сума октавних рівнів звукового тиску в нормованому діапазоні частот, відкоригованих по частотній характеристиці А шумоміра по ГОСТ 17187, для її вимірювання спеціальна величина дБА.
Малюнок 3. Стандартна частотна характеристика "А" шумоміра
Таблиця 3. Стандартна частотна характеристика "А" шумоміра
Номінальна частота, Гц
Частотна характеристика "А" шумоміра, дБ
Персональні інструменти
простори назв
Інструменти
- Опис База Знань Фірми Інтеграл