tify"> Область простору, в якому поширюються звукові хвилі, називають звуковим полем. Фізичний стан середовища в звуковому полі (точніше, зміна цього стану) характеризується звуковим тиском (Р), тобто різницею між значенням повного тиску і середнім статистичним тиском, який спостерігається в повітрі при відсутності звукового поля.
Звуковий тиск, що змінюється від нуля до максимальної величини, оцінюють не миттєвої величиною, а середньоквадратичним значенням за період коливання. Середньоквадратичне значення звукового тиску в точці вимірювання визначається через миттєві значення:
,
де t- поточний час, с;
Т- період коливань, с (в математичної теорії Т ??, у практичних питаннях боротьби з шумом Т=50? 100 мс).
Звуковий тиск являє собою силу, що діє на одиницю поверхні. Одиниця виміру звукового тиску - Паскаль (1 Па=1Н/м2).
Довжиною звукової хвилі (?) називають відстань, що вимірюється вздовж напрямку поширення звукової хвилі між двома найближчими точками звукового поля, в яких фаза коливань частинок середовища однакова. У ізотропних середовищах довжина хвилі пов'язана з частотою (f) і швидкістю звуку (С) залежністю:
.
Частоти акустичних коливань від 20 до 20000 Гц називають звуковими, нижче 20 Гц - інфразвуковими, а вище 20000 Гц - ультразвуковими. Примірна кордон між низькими і середніми частотами становить 200-300 Гц, між середніми і високими 1000-1250 Гц.
При поширенні звукових хвиль відбувається перенесення звукової енергії в просторі. Окремі джерела шуму характеризуються звуковий потужністю (Р). Звуковий потужністю називають загальна кількість звукової енергії, випромінюваної джерелом шуму за одиницю часу (одиниця виміру - Вт). Важливою характеристикою всякого джерела шуму (джерела звукових хвиль) є спрямованість випромінювання. Зазвичай реальні джерела шуму мають нерівномірний випромінювання по різних напрямах.
Звуковий тиск і звукова потужність джерел шуму змінюються в дуже широких межах. Наприклад, звуковий тиск практично може становити приблизно від до Па. Ставлення цих значень звукового тиску становить 109.
Користуватися абсолютними значеннями таких сильно різняться між собою величин вкрай незручно. Крім того, орган слуху людини розрізняються не різниця, а кратність зміни абсолютних значень звукових тисків. У технічній акустиці прийнято вимірювати звуковий тиск і звукову потужність не в абсолютних, а у відносних логарифмічних одиницях - децибелах. Тому шум оцінюють не абсолютною величиною (звуковим тиском), а його рівнем, тобто ставленням створюваного звукового тиску до тиску, прийнятому за одиницю порівняння. Одиницею порівняння служить граничне значення звукового тиску р0, рівне Па.
Рівень звукового тиску L, дБ, визначається за формулою:
,
де р - звуковий тиск, Па;
р0 - порогове звуковий тиск, рівне Па.
Кожному подвоєнню звукового тиску відповідає зміна рівня звукового тиску на 6 дБ. Логарифмічні одиниці рівнів звукового тиску є абсолютними, а відносними і тому безрозмірними одиницями. Однак після того як порогове значення р0 було стандартизовано, що визначаються щодо нього рівні звукового тиску придбали сенс абсолютних значень, так як вони однозначно характеризують відповідне значення звукового тиску. У табл. 2.2.1 наведені середні значення рівнів звукового тиску ряду джерел шуму.
Рівень звукової потужності Lр, дБ, визначається за формулою:
,
де Р - звукова потужність, Вт;
Р0 - порогова звукова потужність, рівна Вт
Значення рівнів звукового тиску джерел шуму
Джерело шумаОбщій рівень звукового тиску, дБПрімечаніеТіхая сільська местность20-Шепот40На відстані 0,3 мРечь середньої громкості60На відстані 1,0 мМеталлорежущіе станкі80-90На робочих местахТкацкіе станкі90-100То жеМагістральная уліца85-100На відстані 7,5 мОтбойний молоток100На відстані 1 мВиступленіе поп-оркестра110То жеВзлет реактивного самолета125На відстані 100 мРеактівний двігатель140На відстані 25 м
Звукова енергія, що випромінюється джерелом шуму, розподіляється по частотах.
Чутливість людини до звуків різної частоти різнорідна. Вона максимальна до звуків частотою близько 4 кГц, стабільна в діапазоні від 200 до 2000 Гц, і знижується при частоті менше 200 Гц.
Гучність шуму залежить від сили звуку і його частоти. Гучність звуку оцінюють, порівнюючи його з гучністю простого звукового сигналу частотою 1000 Гц.
При малому рівні гучності людина менш чутливий до звуків дуже низьких і високих частот. При великому звуковому тиску відчуття звуку переростає в болюче відчуття. На частоті 1 кГц больовий поріг відповідає тиску 20 Па і силі звуку 10 Вт/кв.м.
...
