 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
148
углом 90°) к направлению распространения волны. Интенсивность звука выражается следующим
образом:
,
2
C
P
I
(17.9)
где
I
– интенсивность звука, Вт/м²;
Р – звуковое давление (разность между мгновенным значением полного давления и средним
значением давления, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля). Па;
? – плотность среды, кг/м³;
С – скорость звука в среде, м/с.
Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха и вызываемое ею
ощущение громкости зависят от звукового давления. Звуковое давление – это дополнительное
давление, возникающее в газе или жидкости при нахождении там звуковой волны.
В природе величины звукового давления и интенсивности звука, генерируемые различными
источниками шума, меняются в широких пределах: по давлению – до 10
8
раз, а по интенсивности – до
10
16
раз. В соответствии с законом Вебера – Фехнера прирост силы ощущения анализатора человека, в
том числе и слухового, пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых
раздражений. Поэтому для характеристики уровня шума используют не непосредственно значения
интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические
значения, называемые уровнем интенсивности звука или уровнем звукового давления.
Уровень интенсивности звука определяют по формуле:
L1= 101g
,
0
I
I
(17.10)
где
L1
– уровень интенсивности в децибелах (дБ);
I
– интенсивность звука, Вт/м²;
I
0
–
интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человеческого уха (I
0
–
постоянная величина; I
0
=
10
-12
Вт/м² на частоте 1000 Гц).
Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на
звуковое давление, уровень которого определяется по формуле:
,
201g
101g
0
2
0
2
P
P
P
P
L
p
(17.11)
где
Р – звуковое давление. Па;
P
0
– пороговое звуковое давление (P
0
– постоянная величина, P
0
= 2•10-5 Па на частоте 1000 Гц).
Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления определяется следующим
выражением:
L1= 101g
,
101g
101g
101g
/
101g
0
0
0
0
0
2
2
0
0
0
2
0
C
C
L
C
C
P
P
C
P
C
P
I
I
p
(17.12)
где
?
0
и С
0
– соответственно плотность среды и скорость звука при нормальных атмосферных
условиях, т. е. при t = 20 ?С и P
0
= 10
5
Па;
?
и С
– плотность среды и скорость звука в условиях измерения.
При распространении звука в нормальных атмосферных условиях L
I
= L
p
. При расчетах уровня шума
используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека – уровень
звукового давления.
Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 гц.
Звуковой диапазон принято подразделять на низкочастотный (20–400 гц), среднечастотный (400–1000
гц) и высокочастотный (свыше 1000 гц). Звуковые волны с частотой менее 20 гц называются
инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 гц – ультразвуковыми. Инфразвуковые и ультразвуковые
колебания органами слуха человека не воспринимаются.
Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона – низкочастотный (20–100 кГц) и
высокочастотный (100 кГц– 1000 МГц). Ультразвуки весьма сильно поглощаются газами и во много раз