Полезные сведения о звуке

Звуковое давление

Звуковые волны распространяются в воздухе в виде колебаний давления. Уши воспринимают колебания давления, как звук. Звуковое давление измерятся в паскалях, Па.
Наименьшее звуковое давление, которое воспринимает человеческое ухо (порог слышимости), равно 0,00002 Па (20 мкПа). Наибольшее давление (болевой порог) составляет 20 Па. Разница уровней давления составляет 1 миллион раз.
Большая разница между порогом слышимости и болевым порогом создает неудобство при использовании. Поэтому используется логарифмическая шкала, основанная на отношении действительного звукового давления к порогу слышимости. Единицей шкалы является децибел, дБ. При этом 0 дБ соответствует порогу слышимости, а 120 дБ (20lg(Pmax/Pmin) соответствуют болевому порогу.

Звуковая мощность

Звуковая мощность определяется как количество энергии, передаваемой в единицу времени. Звуковая мощность не может быть измерена непосредственно и вычисляется через звуковое давление. Логарифмическая шкала в децибелах различна для звуковой мощности и звукового давления. Звуковая мощность не зависит от конструкции помещения и поэтому ее удобно использовать для сравнения акустических характеристик различных источников звука.

Частота

Количество колебаний источника звука за одну секунду называется частотой, при этом одно колебание в секунду равно 1 герц, Гц. Частота является характеристикой высоты звука. Большее количество колебаний в секунду, т.е. высокая частота, дает более высокий тон.

Зависимость уровня звуковой мощности и уровня звукового давления

На уровень звукового давления, создаваемого источником звука оказывает влияние уровень излучаемой мощности, коэффициент направленности источника; расстояние до источника и поглощающие характеристики помещения.

Коэффициент направленности Q определяет как звук распределяется вокруг источника. Например, при коэффициенте направленности Q=1 излучение звука будет таким же, как при излучении из узкой трубы. Для диффузора, расположенного в середине стены, направленность будет полусферической, а коэффициент направленности Q=2

Способность поверхности поглощать звук определяется как коэффициент поглощения [a], который находится в диапазоне между 0 и 1. Величина равная 1 соотвествует полностью поглощающей поверхности, а величина равная 0 соответствует полностью отражающей поверхности.

Расчет уровня звукового давления

Для расчета уровня звукового давления используется формула.

formul1.png

Lp - уровень звукового давления, дБ;
Lw - уровень звуковой мощности, дБ;
Q - коэффициент направленности;
r - расстояние до источника звука, м;
A - эквивалентная площадь поглощения помещения, м2.

Восприятие уха, как фильтра

Переменная восприимчивость человеческого уха по диапазону частот приводит к тому, что один и тот же уровень звука на низких и высоких частотах не воспринимается одинаково. Он воспринимается, как два различных уровня звука. Для компенсации неравномерной восприимчивости человеческого уха используется фильтр А. Фильтр А на каждой частоте вносит следующую поправку в дБ (А).

formul2.png