Основы акустики

границе раздела фаз)

Продольные волны (наиболее распространенный случай)

Основные физические характеристики

р – звуковое давление (разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, наблюдаемым при отсутствии звука) фаза сжатия р > 0, фаза разряжения p < 0.
с – скорость распространения звука (м/с).
λ – длина волны (м).
f – частота колебаний (Гц).

Р – звуковая мощность (количество передаваемой через звук энергии, Вт).
D – плотность звуковой энергии (энергия в единице объема, Вт/м3).

интенсивность звуковой энергии (плотность в одном направлении, звуковоая энергия, проходящая через какую-либо площадку => определяется видом звукового поля).
Для свободного звукового поля, в котором звуковые волны идут только в одном направлении (от источника):
Для диффузного звукового поля
(равновероятен приход звука из любого направления): I = 0,
но интенсивность звука проходящего только с одной стороны:
Z = ρс – импеданс (акустическое сопротивление среды)
Импеданс введен по аналогии с электрическим импедансом
(v – скорость колебательного движения среды).

Значения p могут меняться в диапазоне 2·10-5… 2·104 Па
Уровень интенсивности:

Пороговое значение: I0 = 10-12 Вт/м2, p0 = 2·10-5 Па

Парадокс: L – безразмерный, но после введения пороговых значений, lg(I/I0) – 1 белл, т.е. L [Дб]

направлении и средняя по направлениям интенсивность.

Алгоритм измерения

ПН центробежного вентилятора

Фактор направленности:

160 дБ – шок, травмы, контузии, 160-200 дБ – разрыв барабанных перепонок, > 200 дБ – смерть.

по частоте.
Частотный анализ – разложение сложного колебательного процесса на простейшие составляющие по частоте.
Частотный спектр – величины, характеризующие распределение энергии шума по частотному диапазону (обычно по звуковому давлению, звуковой мощности).
Средняя частота полосы
Ширина спектра f2/f1 = 2 – одна октава; - треть октавы.

Более мелкие интервалы:

Цент: две частоты с разницей в 1 цент:

Или отношение частот в центах:

В музыке используется понятие тона, которое не имеет одной величины (зависит от музыкального строя). Равномерно темперированный строй делит октаву на 12 полутонов. Пифагоров строй – по «школе гармоники»

звуковой мощности

Здесь LW – уровень звуковой мощности по 8-ми октавным полосам по шкале коррекции А

Приведенный по этой таблице шум получается в дБА

Спектр шума: 1 – низкие частоты, 2 – средние частоты, 3 – высокие частоты

Номограмма для быстрого суммирования уровней шума:
Определяем больший уровень L1 и меньший уровень L2.
Находим L1 – L2.
По номограмме определяем ΔL.
Суммарный уровень L1 + ΔL.

Выделяется эквивалентный шум, т.е. приведенный к одной частоте, в этом случае  эквивалентный (по энергии, «взвешенный») уровень звука с размерностью дБА (дБ(А), то есть - с фильтром «А»).

800 Гц, при частоте < 400 Гц согласование плохое.

Кривые одной громкости для чистых тонов

Фоны – логарифмическая оценка громкости звука (делается коррекция для разных частот) для 1000 Гц фоны совпадают с Дб.

пропорциональности, I – интенсивность звука.
Фактически громкость 1 сон – уровень в 40 Дб тона с частотой 1000 Гц. При увеличении уровня на 10 Дб громкость в сонах удваивается.

Громкость, соны

Отношение интенсивности звука к условному значению пороговой чувствительности уха