Количественная мера звука — различия между версиями

Материал из База Знаний Фирмы Интеграл
Перейти к: навигация, поиск
(Новая страница: «Звуковое давление, соответствующее нулевому порогу слышимости человеческого уха на част...»)
 
Строка 45: Строка 45:
 
Удобно для расчетов использовать следующую таблицу:
 
Удобно для расчетов использовать следующую таблицу:
  
'''Таблица 5. Операции с Уровнями Звукового Давления (УЗД)'''
+
'''Таблица 1. Операции с Уровнями Звукового Давления (УЗД)'''
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
Строка 78: Строка 78:
 
| 315 || 180–355 || 280–355
 
| 315 || 180–355 || 280–355
 
|-
 
|-
| 400 || 355–710 || Текст ячейки
+
| 400 || 355–710 || 355–450
 
|-
 
|-
| 500 || 355–710 || Текст ячейки
+
| 500 || 355–710 || 450–560
 
|-
 
|-
| 630 || 355–710 || Текст ячейки
+
| 630 || 355–710 || 560–710
 
|-
 
|-
| 800 || 710–1400 || Текст ячейки
+
| 800 || 710–1400 || 710–900
 
|-
 
|-
| 1000 || 710–1400 || Текст ячейки
+
| 1000 || 710–1400 || 900–1120
 
|-
 
|-
| 1250 || 710–1400 || Текст ячейки
+
| 1250 || 710–1400 || 1120–1400
 
|-
 
|-
| 1600 || 1400–2800 || Текст ячейки
+
| 1600 || 1400–2800 || 1400–1800
 
|-
 
|-
| 2000 || 1400–2800 || Текст ячейки
+
| 2000 || 1400–2800 || 1800–2240
 
|-
 
|-
| 2500 || 1400–2800 || Текст ячейки
+
| 2500 || 1400–2800 || 2240–2800
 
|-
 
|-
| 3150 || 2800–5600 || Текст ячейки
+
| 3150 || 2800–5600 || 2800–3540
 
|-
 
|-
| 4000 || 2800–5600 || Текст ячейки
+
| 4000 || 2800–5600 || 3540–4500
 
|-
 
|-
| 5000 || 2800–5600 || Текст ячейки
+
| 5000 || 2800–5600 || 4500–5600
 
|-
 
|-
| 6300 || 5600–11200 || Текст ячейки
+
| 6300 || 5600–11200 || 5600–7100
 
|-
 
|-
| 8000 || 5600–11200 || Текст ячейки
+
| 8000 || 5600–11200 || 7100–9000
 
|-
 
|-
| 10000 || 5600–11200 || Текст ячейки
+
| 10000 || 5600–11200 || 9000–11200
 +
|}
 +
 
 +
Для измерений уровней звука в реальных условиях используют специальный прибор — шумомер. Так, как чувствительность уха зависит как от частоты, так и от интенсивности звука, поэтому шумомер производит замеры по специальным откорректированным частотным характеристикам A, B, C, D, согласно ГОСТ 17187 обязательной в шумомерах является характеристика А, остальные характеристики являются дополнительными. Таким образом, определение уровня звука в акустике следующее — это энергетическая сумма октавных уровней звукового давления в нормируемом диапазоне частот, откорректированных по частотной характеристике А шумомера по ГОСТ 17187, для её измерения специальная величина дБА.
 +
 
 +
[[Файл:A.jpg]]<br />'''Рисунок 3. Стандартная частотная характеристика "А" шумомера'''
 +
 
 +
'''Таблица 3. Стандартная частотная характеристика "А" шумомера'''
 +
{| class="wikitable"
 +
|-
 +
| Номинальная частота, Гц || 50 || 63 || 80 || 100 || 125 || 160 || 200 || 250 || 315 || 400 || 500 || 630 || 800 || 1000 || 1250 || 1600 || 2000 || 2500 || 3150 || 4000 || 5000
 +
|-
 +
| Частотная характеристика "А" шумомера, дБ || 30,2 || 26,2 || 22,5 || 19,1 || 16,1 || 13,4 || 10,9 || 8,6 || 6,6 || 4,8 || 3,2 || 1,9 || 0,8 || 0 || 0,6 || 1 || 1,2 || 1,3 || 1,2 || 1 || 0,5
 
|}
 
|}

Версия 10:26, 30 мая 2013

Звуковое давление, соответствующее нулевому порогу слышимости человеческого уха на частоте 1000 Гц, равно 2х10–5 Па, а максимальное значение звукового давления, которое воспринимает ухо, равно 2х103 Па, то есть минимальное и максимальное значение звукового давления отличаются в 100 000 000 раз!

Obl.jpg
Рисунок 1. Область слухового восприятия человека
1 — порог слышимости, 2 — болевой порог

Легко представить, что математические действия с числами такого порядка будут весьма затруднительны, поэтому основной мерой звука в акустике является децибел (дБ) (отношение двух одноименных физических величин). Для определения уровней звукового давления и уровня звука используется следующая формула:

L = 20 * lg (p/p0), дБ

где: p - среднеквадратичное значение звукового давления, измеряемое в паскалях; p0 - нулевой порог слышимости (2х10-5 Па);

Система измерения звука в децибелах, позволяет легко сравнивать величины звука соизмеримые с чувствительностью человеческого уха, не используя для этого числа с большим количеством нулей. Область восприятия звука человеком в шкале децибел от 0 дБ (нулевой порог) до 130–140 дБ (болевой порог).


Tip.jpg
Рисунок 2. Типичные источники звука, измеренные в децибелах


Для акустических расчетов достаточно часто используются такие характеристики, как уровни интенсивности и уровни звуковой мощности, которые определяются по формулам:


L = 10 * lg (I/I0), дБ L = 10 * lg (W/W0), дБ

где: I и W - среднеквадратичные значения интенсивности и мощности звука; I0 = 10–12 Вт/м2;W0 = 10–12 ≈ Вт — значения нулевых порогов соответственно интенсивности и мощности звука.

Математические действия с децибелами:

Так, как децибел логарифмическая величина, то арифметические действия с ними имеют свои особенности, например:

L1 + L2 = 60дБ + 60дБ = 10 lg (100,1*60 + 100,1*60) = 10 lg (106 + 106) = 10 lg (2 * 106) = 10 * 6,3 = 63дБ

а:

L1 + L2 = 60дБ + 70дБ = 10 lg (100,1*60 + 100,1*70) = 10 lg (106 + 107) = 10 lg (11 * 106) = 10 * 7,04 = 70дБ

Формула сложения децибел имеет вид:

L1 + L2 = 10 lg (100,1L1 + 100,1L2)

Удобно для расчетов использовать следующую таблицу:

Таблица 1. Операции с Уровнями Звукового Давления (УЗД)

Разность УЗД (УЗ) двух складываемых источников дБ (дБА) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Добавка (Δ) к большему УЗД (УЗ), дБ (дБА) 3 2,5 2,1 1,8 1,5 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4

В реальных условиях создать звук строго определенной частоты могут только специальные приборы — зависимость уровней звукового давления от частоты называют спектром звука. В зависимости от частоты человеческое ухо по-разному воспринимает звук: на высоких частотах звук воспринимается лучше, чем на низких .Поэтому болевой порог на низких частотах выше, чем на высоких. Именно поэтому необходимо знать частотную характеристику звука, которая показывает уровни звука в зависимости от его частоты. В акустике используют восемь диапазонов частот, называемых октавными полосами частот, в составе каждой из которых выделяют три частотных диапазона, которые называют третьоктавными полосами частот, в каждой третьоктавной полосе выбрана среднегеометрическая частота, по которой ведется измерение уровней звукового давления.

Таблица 2. Среднегеометрические и граничные частоты октавных и третьоктавных полос

Среднегеометрические частоты Гц Граничные частоты для полос, Гц (октавных) Граничные частоты для полос, Гц (третьоктавных)
50 45-90 45-56
63 45-90 56-71
80 45-90 71-90
100 90–180 90–112
125 90–180 112–140
160 90–180 140–180
200 180–355 180–224
250 180–355 224–280
315 180–355 280–355
400 355–710 355–450
500 355–710 450–560
630 355–710 560–710
800 710–1400 710–900
1000 710–1400 900–1120
1250 710–1400 1120–1400
1600 1400–2800 1400–1800
2000 1400–2800 1800–2240
2500 1400–2800 2240–2800
3150 2800–5600 2800–3540
4000 2800–5600 3540–4500
5000 2800–5600 4500–5600
6300 5600–11200 5600–7100
8000 5600–11200 7100–9000
10000 5600–11200 9000–11200

Для измерений уровней звука в реальных условиях используют специальный прибор — шумомер. Так, как чувствительность уха зависит как от частоты, так и от интенсивности звука, поэтому шумомер производит замеры по специальным откорректированным частотным характеристикам A, B, C, D, согласно ГОСТ 17187 обязательной в шумомерах является характеристика А, остальные характеристики являются дополнительными. Таким образом, определение уровня звука в акустике следующее — это энергетическая сумма октавных уровней звукового давления в нормируемом диапазоне частот, откорректированных по частотной характеристике А шумомера по ГОСТ 17187, для её измерения специальная величина дБА.

A.jpg
Рисунок 3. Стандартная частотная характеристика "А" шумомера

Таблица 3. Стандартная частотная характеристика "А" шумомера

Номинальная частота, Гц 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000
Частотная характеристика "А" шумомера, дБ 30,2 26,2 22,5 19,1 16,1 13,4 10,9 8,6 6,6 4,8 3,2 1,9 0,8 0 0,6 1 1,2 1,3 1,2 1 0,5