Звуковий тиск

Вимірювання звуку
	Звуковий тиск p
	Рівень звукового тиску (SPL)
	Particle velocity v
	Particle velocity level (SVL)
	(Sound velocity level)
	Particle displacement ξ
	Інтенсивність звуку I
	Рівень інтенсивності звуку (SIL)
	Sound power Pac
	Sound power level (SWL)
	Sound energy density E
	Sound energy flux q
	Acoustic impedance Z
	Швидкість звуку c

Звукови́й тиск — змінний тиск у середовищі, зумовлений поширенням у ньому звукових хвиль. Звуковий тиск прийнято розуміти в двох значеннях:

- Миттєвий звуковий тиск $\ p_{m}(t)$ оцінюється силою дії звукової хвилі на одиницю площі, та виражений у ньютонах на квадратний метр (1 Н/м²), або Паскалях (Па);

- Діючий звуковий тиск $\ p$ — середньо-квадратичне значення миттєвого звукового тиску $\ p_{m}(t)$ за деякий період часу $\ T$ . Діючий звуковий тиск є вагомою характеристикою періодичних сигналів, та використовується як узагальнена характеристика звукового тиску для визначення інтенсивності звуку та рівня звукового тиску:

$\ p={\sqrt {{1 \over T}\int \limits _{0}^{T}p_{m}^{2}(t)dt}}$

Наприклад, якщо миттєвий звуковий тиск виражено періодичною функцією:

$\ p_{m}(t)=p_{0}\sin(\omega t+\varphi _{0})$ ,

тоді, враховуючи що

$\ w={2\pi \over T}$ ,

маємо: $\ p={\sqrt {{1 \over T}\int \limits _{0}^{T}p_{0}^{2}sin^{2}(\omega t+\varphi _{0})dt}}={\sqrt {p_{0}^{2} \over 2}}={p_{0} \over {\sqrt {2}}}$

Інтенсивність звуку визначається за формулою:

$\ J={p^{2} \over Z}$ ,

де Z — акустичний опір середовища в якому поширюється звук Па·с/м.

Рівень звукового тиску

Оскільки вухо людини має логарифмічну характеристику реакції на звук, в акустиці часто застосовують вимірювання звукового тиску логарифмічною шкалою у децибелах.

Ця шкала називається рівнем звукового тиску, за точку відліку цієї шкали приймається найтихіший звук, який може сприйняти вухо людини при частоті 1 кГц, тобто — $\!p_{B}=2\ 10^{-5}$ Н/м². Співвідношення між двома шкалами визначається наступною формулою:

N=10\,\lg \left({\frac {{p}^{2}}{{p_{B}}^{2}}}\right)=20\,\lg \left({\frac {p}{p_{B}}}\right)

дБ.

Діючий звуковий тиск також пов'язаний залежністю:

p=Z\cdot v={\frac {J}{v}}={\sqrt {J\cdot Z}}

Z — акустичний опір Па·с/м

v — швидкість частинок м/с

J — інтенсивність звуку Вт/м²

Приклади

Нижче приводяться значення діючого звукового тиску та рівня звукового тиску для різних джерел звуку:

Джерело звуку	Звуковий тиск	Рівень звукового тиску
	Па	дБ
Теоретичний максимум гучності при атмосферному тиску в 1 атмосферу	101 325 Па	191 дБ
Реактивний двигун на відстані 30 м	630 Па	150 дБ
Постріл з рушниці на відстані 1 м	200 Па	140 дБ
Больовий поріг	20 — 100 Па	120 — 130 дБ
Концерт рок-музики	2 — 20 Па	100 — 120 дБ
пневматичний відбійний молоток на відстані 1 м	2 Па	близько 100 дБ
симфонічний оркестр на фортіссімо	2×10⁻² — 2 Па	80 — 100 дБ
автомобіль на відстані 10 м	2×10⁻² — 2×10⁻¹ Па	60 — 80 дБ
Домашній телевізор на відстані 1м	2×10⁻² Па	близько 60 дБ
Звичайна розмова на відстані 1 м	2×10⁻³ — 2×10⁻² Па	40 — 60 дБ
Тихий шепіт	2×10⁻⁴ — 6×10⁻⁴ Па	20 — 30 дБ
шелест листя, спокійне дихання	6×10⁻⁵ Па	10 дБ
поріг чутності на частоті 1 kHz	2×10⁻⁵ Па	0 дБ

Див. також

Логарифмічна величина

Джерела

Daniel R. Raichel, The Science and Applications of Acoustics (2006), Springer New York, ISBN 1441920803.
Справочник по радиоэлектронике. — М., «Энергия», 1968
таблиця рівнів гучності
Как слышимость? — Часть I — Громкость звука

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.