L'unità di misura dell'intensità del suono è. Caratteristiche della sensazione uditiva e loro relazione con le caratteristiche fisiche del suono

Intensità del suono(assoluto) - un valore pari al rapporto tra il flusso di energia sonora dP attraverso una superficie perpendicolare alla direzione di propagazione del suono nell'area dS questa superficie:

L'unità di misura è il watt per metro quadrato (W/m2).

Per un'onda piana, l'intensità del suono può essere espressa in termini di ampiezza della pressione sonora p0 e velocità oscillatoria v:

Dove ZS- resistenza acustica specifica del mezzo.

Il corpo, che è la fonte delle vibrazioni sonore, emette energia che viene trasferita dalle vibrazioni sonore nello spazio (ambiente) che circonda la sorgente sonora. La quantità di energia sonora che passa in un secondo attraverso un'area di 1 m 2 situata perpendicolare alla direzione di propagazione delle vibrazioni sonore è chiamata intensità (e anche forza) del suono.

Il suo valore può essere determinato dalla formula:

I=P 2 /Cp 0 [W/m 2 ] (1.1)

dove: P - pressione sonora, n/m 2; С – velocità del suono, m/s; р 0 – densità del mezzo.

Dalla formula sopra si vede che all'aumentare della pressione sonora aumenta l'intensità del suono e, di conseguenza, il suo volume.

9. Quali tipi di spettri di frequenza del suono conosci?

Spettro di frequenza del suono- grafico dell'energia relativa delle vibrazioni sonore rispetto alla frequenza. Esistono due tipi principali di tali spettri: discreto e continuo. Uno spettro discreto è costituito da linee separate per frequenze separate da spazi vuoti. Uno spettro continuo contiene tutte le frequenze all'interno della sua banda.

In pratica, le onde sonore di una singola frequenza sono rare. Ma le onde sonore complesse possono essere scomposte in armoniche. Questo metodo si chiama Analisi di Fourier prende il nome dal matematico francese J. Fourier (1768-1830), che per primo lo utilizzò (nella teoria del calore).

DUE TIPI DI ONDE PERIODICHE: a - vibrazioni rettangolari; b - vibrazioni a dente di sega. L'ampiezza di entrambe le onde è uguale ad A e il periodo di oscillazione T è il reciproco della frequenza f.

10. Quale banda di frequenza è chiamata ottava?

Ottava - banda di frequenza in cui la frequenza limite superiore è doppia della frequenza inferiore

Ottava - L'unità dell'intervallo di frequenza è pari all'intervallo tra due frequenze (f2 e f1), il logaritmo del rapporto di cui (basato su 2) log2(f2/f1)=1, che corrisponde a f2/f1=2;

11. Cosa intendono le acque con la soglia dell'udito?

Soglia uditiva- il valore minimo di pressione sonora al quale un suono di una determinata frequenza può ancora essere percepito dall'orecchio umano. Il valore della soglia uditiva è solitamente espresso in decibel, assumendo che il livello zero di pressione sonora sia 2·10−5 N/m2 o 20·10−6 N/m2 alla frequenza di 1 kHz (per un'onda sonora piana) . La soglia uditiva dipende dalla frequenza del suono. Sotto l'influenza del rumore e di altri stimoli sonori, la soglia di udibilità per un dato suono aumenta e l'aumento del valore della soglia di udibilità rimane per qualche tempo dopo la cessazione del fattore interferente, per poi ritornare gradualmente al livello originale. La soglia dell'udito può variare per persone diverse e per le stesse persone in momenti diversi. Dipende dall'età, dallo stato fisiologico e dall'allenamento. Le misurazioni della soglia uditiva vengono solitamente effettuate utilizzando metodi audiometrici.

12. In quali unità viene misurato il livello di pressione sonora?

Pressione sonora- eccesso di pressione variabile che si verifica in un mezzo elastico quando un'onda sonora lo attraversa. L'unità di misura è il pascal (Pa).

Il valore istantaneo della pressione sonora in un punto del mezzo cambia sia nel tempo che spostandosi in altri punti del mezzo, quindi il valore quadratico medio di questa grandezza, associato all'intensità del suono, è di interesse pratico:

dove è l'intensità sonora, è la pressione sonora, è la resistenza acustica specifica del mezzo, è la media temporale.

Quando si considerano le oscillazioni periodiche, talvolta viene utilizzata l'ampiezza della pressione sonora; quindi, per un'onda sinusoidale

dove è l'ampiezza della pressione sonora.

1. Suono, tipi di suono.

2. Caratteristiche fisiche del suono.

3. Caratteristiche della sensazione uditiva. Misurazioni del suono.

4. Passaggio del suono attraverso l'interfaccia.

5. Metodi di ricerca validi.

6. Fattori che determinano la prevenzione del rumore. Protezione dal rumore.

7. Concetti e formule fondamentali. Tabelle.

8. Compiti.

Acustica. In senso lato è una branca della fisica che studia le onde elastiche dalle frequenze più basse a quelle più alte. In senso stretto, è lo studio del suono.

3.1. Suono, tipi di suono

Il suono in senso lato è costituito dalle vibrazioni elastiche e dalle onde che si propagano nelle sostanze gassose, liquide e solide; in senso stretto, un fenomeno percepito soggettivamente dagli organi uditivi dell'uomo e degli animali.

Normalmente, l'orecchio umano sente il suono nella gamma di frequenze da 16 Hz a 20 kHz. Tuttavia, con l’età, il limite superiore di questo intervallo diminuisce:

Viene chiamato il suono con una frequenza inferiore a 16-20 Hz infrasuoni, sopra i 20kHz -ecografia, e le onde elastiche a frequenza più alta nell'intervallo da 10 9 a 10 12 Hz - ipersuono.

I suoni presenti in natura sono divisi in diversi tipi.

Tono -è un suono che è un processo periodico. La caratteristica principale del tono è la frequenza. Tono semplice creato da un corpo che vibra secondo una legge armonica (ad esempio un diapason). Tono complessoè creato da oscillazioni periodiche non armoniche (ad esempio, il suono di uno strumento musicale, il suono creato dall'apparato vocale umano).

Rumoreè un suono che ha una dipendenza dal tempo complessa e non ripetitiva ed è una combinazione di toni complessi che cambiano casualmente (il fruscio delle foglie).

Boom sonico- questo è un impatto sonoro a breve termine (battito di mani, esplosione, colpo, tuono).

Un tono complesso, in quanto processo periodico, può essere rappresentato come una somma di toni semplici (scomposti in toni componenti). Questa scomposizione si chiama spettro.

Spettro tonale acusticoè la totalità di tutte le sue frequenze con l'indicazione delle relative intensità o ampiezze.

La frequenza più bassa nello spettro (ν) corrisponde al tono fondamentale e le restanti frequenze sono chiamate sovratoni o armoniche. Gli armonici hanno frequenze che sono multipli della frequenza fondamentale: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Tipicamente, l'ampiezza maggiore dello spettro corrisponde al tono fondamentale. È questo che viene percepito dall'orecchio come altezza del suono (vedi sotto). Gli armonici creano il “colore” del suono. Suoni della stessa altezza creati da strumenti diversi vengono percepiti in modo diverso dall'orecchio proprio a causa dei diversi rapporti tra le ampiezze degli armonici. La Figura 3.1 mostra gli spettri della stessa nota (ν = 100 Hz) suonata su un pianoforte e un clarinetto.

Riso. 3.1. Spettri delle note del pianoforte (a) e del clarinetto (b).

Lo spettro acustico del rumore è continuo.

3.2. Caratteristiche fisiche del suono

1. Velocità(v). Il suono viaggia in qualsiasi mezzo tranne il vuoto. La velocità della sua propagazione dipende dall'elasticità, dalla densità e dalla temperatura del mezzo, ma non dipende dalla frequenza delle oscillazioni. La velocità del suono in un gas dipende dalla sua massa molare (M) e dalla temperatura assoluta (T):

La velocità del suono nell'acqua è 1500 m/s; La velocità del suono nei tessuti molli del corpo ha un’importanza simile.

2. Pressione sonora. La propagazione del suono è accompagnata da una variazione di pressione nel mezzo (Fig. 3.2).

Riso. 3.2. Variazione di pressione in un mezzo durante la propagazione del suono.

Sono i cambiamenti di pressione che causano le vibrazioni del timpano, che determinano l'inizio di un processo così complesso come il verificarsi di sensazioni uditive.

Pressione sonora (Δ Ρ) - questa è l'ampiezza di quelle variazioni di pressione nel mezzo che si verificano durante il passaggio di un'onda sonora.

3. Intensità del suono(IO). La propagazione di un'onda sonora è accompagnata da un trasferimento di energia.

Intensità del suonoè la densità del flusso di energia trasferita da un'onda sonora(vedi formula 2.5).

In un mezzo omogeneo l'intensità del suono emesso in una data direzione diminuisce con la distanza dalla sorgente sonora. Utilizzando le guide d'onda è possibile ottenere un aumento dell'intensità. Un tipico esempio di tale guida d'onda nella natura vivente è il padiglione auricolare.

Il rapporto tra intensità (I) e pressione sonora (ΔΡ) è espresso dalla seguente formula:

dove ρ è la densità del mezzo; v- la velocità del suono in esso.

Vengono chiamati i valori minimi di pressione sonora e intensità sonora ai quali una persona sperimenta sensazioni uditive soglia dell'udito.

Per l'orecchio di una persona media ad una frequenza di 1 kHz, la soglia uditiva corrisponde ai seguenti valori di pressione sonora (ΔΡ 0) e intensità sonora (I 0):

ΔΡ 0 = 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); I0 = 10 -12 W/m2.

Vengono chiamati i valori di pressione sonora e intensità sonora ai quali una persona avverte un forte dolore soglia del dolore.

Per l'orecchio di una persona media ad una frequenza di 1 kHz, la soglia del dolore corrisponde ai seguenti valori di pressione sonora (ΔΡ m) e intensità del suono (I m):

4. Livello di intensità(L). Il rapporto delle intensità corrispondenti alle soglie di udibilità e dolore è così alto (I m / I 0 = 10 13) che in pratica usano una scala logaritmica, introducendo una speciale caratteristica adimensionale - livello di intensità.

Il livello di intensità è il logaritmo decimale del rapporto tra l'intensità del suono e la soglia uditiva:

L'unità del livello di intensità è bianco(B).

Di solito viene utilizzata un'unità più piccola del livello di intensità: decibel(dB): 1 dB = 0,1 B. Il livello di intensità in decibel si calcola utilizzando le seguenti formule:

Natura logaritmica della dipendenza livello di intensità da se stessa intensità significa che con l'aumento intensità 10 volte livello di intensità aumenta di 10 dB.

Le caratteristiche dei suoni ricorrenti sono riportate nella tabella. 3.1.

Se una persona sente i suoni arrivare da una direzione da diversi incoerente fonti, quindi le loro intensità si sommano:

Livelli elevati di intensità sonora portano a cambiamenti irreversibili nell’apparecchio acustico. Pertanto, un suono di 160 dB può causare la rottura del timpano e lo spostamento degli ossicini uditivi nell'orecchio medio, che porta alla sordità irreversibile. A 140 dB, una persona avverte un forte dolore e l'esposizione prolungata al rumore di 90-120 dB porta a danni al nervo uditivo.

3.3. Caratteristiche della sensazione uditiva. Misurazioni del suono

Il suono è l'oggetto della sensazione uditiva. Viene valutato soggettivamente da una persona. Tutte le caratteristiche soggettive della sensazione uditiva sono legate alle caratteristiche oggettive dell'onda sonora.

Intonazione, timbro

Percependo i suoni, una persona li distingue per altezza e timbro.

Altezza il tono è determinato principalmente dalla frequenza del tono fondamentale (più alta è la frequenza, più alto è il suono percepito). In misura minore, l'altezza dipende dall'intensità del suono (il suono di maggiore intensità viene percepito come inferiore).

Timbro- questa è una caratteristica della sensazione sonora, che è determinata dal suo spettro armonico. Il timbro di un suono dipende dal numero di sovratoni e dalle loro relative intensità.

Legge di Weber-Fechner. Volume del suono

L'uso di una scala logaritmica per valutare i livelli di intensità sonora è in buon accordo con quello psicofisico Legge di Weber-Fechner:

Se aumenti l'irritazione in una progressione geometrica (cioè dello stesso numero di volte), la sensazione di questa irritazione aumenta in una progressione aritmetica (cioè della stessa quantità).

È la funzione logaritmica che ha tali proprietà.

Volume del suono chiamata intensità (forza) delle sensazioni uditive.

L'orecchio umano ha una sensibilità diversa ai suoni di frequenze diverse. Per tenere conto di questa circostanza, puoi sceglierne alcuni frequenza di riferimento, e confrontare con essa la percezione di altre frequenze. Previo accordo frequenza di riferimento assunto pari a 1 kHz (per questo motivo per questa frequenza viene fissata la soglia uditiva I 0).

Per tono puro con una frequenza di 1 kHz, il volume (E) è preso uguale al livello di intensità in decibel:

Per le altre frequenze, il volume viene determinato confrontando l'intensità delle sensazioni uditive con il volume del suono frequenza di riferimento.

Volume del suono uguale al livello di intensità del suono (dB) ad una frequenza di 1 kHz che fa sì che la persona “media” senta la stessa intensità del suono dato.

Viene chiamata l'unità di volume del suono sfondo.

Di seguito è riportato un esempio di volume rispetto alla frequenza a un livello di intensità di 60 dB.

Curve di uguale volume

La relazione dettagliata tra frequenza, volume e livello di intensità è rappresentata graficamente utilizzando curve di uguale volume(Fig. 3.3). Queste curve dimostrano la dipendenza livello di intensità L dB dalla frequenza ν del suono a un dato volume sonoro.

La curva inferiore corrisponde soglia uditiva. Permette di trovare il valore di soglia del livello di intensità (E = 0) ad una determinata frequenza tonale.

Usando le curve di volume uguale puoi trovare volume del suono, se se ne conoscono la frequenza e il livello di intensità.

Misurazioni del suono

Le curve di uguale intensità riflettono la percezione del suono persona media. Per la valutazione dell'udito specifica umano, viene utilizzato il metodo dell'audiometria a soglia tonale pura.

Audiometria - metodo di misurazione dell'acuità uditiva. Utilizzando un dispositivo speciale (audiometro), viene determinata la soglia della sensazione uditiva, o soglia di percezione, LP a frequenze diverse. Per fare ciò, utilizzando un generatore di suoni, creano un suono di una determinata frequenza e, aumentando il livello,

Riso. 3.3. Curve di uguale volume

livello di intensità L, fissa il livello di soglia di intensità L p, al quale il soggetto inizia a provare sensazioni uditive. Modificando la frequenza del suono, si ottiene una dipendenza sperimentale L p (v), chiamata audiogramma (Fig. 3.4).

Riso. 3.4. Audiogrammi

La funzionalità compromessa dell'apparato di ricezione del suono può portare a perdita dell'udito- diminuzione persistente della sensibilità ai vari toni e al parlato sussurrato.

La classificazione internazionale dei gradi di perdita dell'udito, basata sui valori medi delle soglie di percezione alle frequenze del parlato, è riportata nella tabella. 3.2.

Per misurare il volume tono complesso O rumore utilizzare dispositivi speciali - fonometri. Il suono ricevuto dal microfono viene convertito in un segnale elettrico, che viene fatto passare attraverso un sistema di filtri. I parametri del filtro sono selezionati in modo che la sensibilità del fonometro alle varie frequenze sia vicina alla sensibilità dell'orecchio umano.

3.4. Passaggio del suono attraverso l'interfaccia

Quando un'onda sonora colpisce un'interfaccia tra due mezzi, il suono viene parzialmente riflesso e parzialmente penetra nel secondo mezzo. Le intensità delle onde riflesse e trasmesse attraverso il confine sono determinate dai coefficienti corrispondenti.

Per l’incidenza normale di un’onda sonora all’interfaccia valgono le seguenti formule:

Dalla formula (3.9) è chiaro che quanto più diverse sono le impedenze d'onda dei mezzi, tanto maggiore è la proporzione di energia riflessa all'interfaccia. In particolare, se il valore Xè vicino a zero, allora il coefficiente di riflessione è vicino all'unità. Ad esempio, per l'interfaccia aria-acqua X= 3x10 -4 e r = 99,88%. Cioè, la riflessione è quasi completa.

La Tabella 3.3 mostra le velocità e le impedenze d'onda di alcuni mezzi a 20 °C.

Si noti che i valori dei coefficienti di riflessione e rifrazione non dipendono dall'ordine in cui il suono attraversa questi mezzi. Ad esempio, per la transizione del suono dall'aria all'acqua, i coefficienti sono gli stessi della transizione nella direzione opposta.

3.5. Metodi di ricerca validi

Il suono può essere una fonte di informazioni sullo stato degli organi umani.

1. Auscultazione- ascolto diretto dei suoni che si verificano all'interno del corpo. Per la natura di tali suoni, è possibile determinare esattamente quali processi si stanno verificando in una determinata area del corpo e, in alcuni casi, stabilire una diagnosi. Strumenti utilizzati per l'ascolto: stetoscopio, fonendoscopio.

Il fonendoscopio è costituito da una capsula cava con una membrana trasmittente, che viene applicata al corpo, dalla quale i tubicini di gomma vanno all’orecchio del medico. Nella capsula cava si verifica una risonanza della colonna d'aria, che provoca un aumento del suono e, quindi, un migliore ascolto. Si avvertono suoni respiratori, respiro sibilante, suoni cardiaci e soffi cardiaci.

La clinica utilizza installazioni in cui l'ascolto viene effettuato utilizzando un microfono e un altoparlante. Largo

i suoni vengono registrati utilizzando un registratore su nastro magnetico, che ne consente la riproduzione.

2. Fonocardiografia- registrazione grafica dei toni e dei soffi cardiaci e loro interpretazione diagnostica. La registrazione viene effettuata utilizzando un fonocardiografo, costituito da un microfono, un amplificatore, filtri di frequenza e un dispositivo di registrazione.

3. Percussioni - esame degli organi interni toccando la superficie del corpo e analizzando i suoni che si presentano. La maschiatura viene effettuata utilizzando martelli speciali o utilizzando le dita.

Se le vibrazioni sonore vengono causate in una cavità chiusa, ad una certa frequenza del suono l'aria nella cavità inizierà a risuonare, migliorando il tono che corrisponde alla dimensione della cavità e alla sua posizione. Schematicamente il corpo umano può essere rappresentato come la somma di diversi volumi: gassoso (polmoni), liquido (organi interni), solido (ossa). Quando si colpisce la superficie di un corpo, le vibrazioni si verificano a frequenze diverse. Alcuni di loro usciranno. Altri coincideranno con le frequenze naturali dei vuoti, quindi saranno amplificati e, per risonanza, saranno udibili. La condizione e la topografia dell'organo sono determinate dal tono dei suoni delle percussioni.

3.6. Fattori che determinano la prevenzione del rumore.

Protezione dal rumore

Per prevenire il rumore è necessario conoscere i principali fattori che ne determinano l'impatto sul corpo umano: la vicinanza della sorgente sonora, l'intensità del rumore, la durata dell'esposizione, lo spazio limitato in cui opera il rumore.

L'esposizione a lungo termine al rumore provoca un complesso insieme sintomatico di cambiamenti funzionali e organici nel corpo (e non solo nell'organo dell'udito).

L'impatto del rumore prolungato sul sistema nervoso centrale si manifesta con un rallentamento di tutte le reazioni nervose, una riduzione del tempo di attenzione attiva e una diminuzione delle prestazioni.

Dopo una prolungata esposizione al rumore, il ritmo respiratorio e la frequenza cardiaca cambiano e si verifica un aumento del tono del sistema vascolare, che porta ad un aumento della pressione sistolica e diastolica

livello di pressione sanguigna normale. L'attività motoria e secretoria del tratto gastrointestinale cambia e si osserva un'ipersecrezione delle singole ghiandole endocrine. C'è un aumento della sudorazione. C'è la soppressione delle funzioni mentali, in particolare della memoria.

Il rumore ha un effetto specifico sulle funzioni dell'organo uditivo. L'orecchio, come tutti gli organi di senso, può adattarsi al rumore. Allo stesso tempo, sotto l'influenza del rumore, la soglia uditiva aumenta di 10-15 dB. Dopo la cessazione dell'esposizione al rumore, il valore normale della soglia uditiva viene ripristinato solo dopo 3-5 minuti. Ad un livello elevato di intensità del rumore (80-90 dB), il suo effetto faticoso aumenta notevolmente. Una delle forme di deficit uditivo associato all'esposizione prolungata al rumore è la perdita dell'udito (Tabella 3.2).

La musica rock ha un forte impatto sia sullo stato fisico che psicologico di una persona. La musica rock moderna produce rumore nella gamma da 10 Hz a 80 kHz. È stato sperimentalmente stabilito che se il ritmo principale impostato dagli strumenti a percussione ha una frequenza di 1,5 Hz e ha un potente accompagnamento musicale a frequenze di 15-30 Hz, allora una persona diventa molto eccitata. Con un ritmo con una frequenza di 2 Hz e lo stesso accompagnamento, una persona cade in uno stato vicino all'intossicazione da droghe. Nei concerti rock l'intensità del suono può superare i 120 dB, anche se l'orecchio umano è sintonizzato più favorevolmente su un'intensità media di 55 dB. In questo caso, possono verificarsi commozioni cerebrali, "ustioni" del suono, perdita dell'udito e della memoria.

Il rumore ha anche un effetto dannoso sull'organo della vista. Pertanto, l'esposizione prolungata al rumore industriale su una persona in una stanza buia porta ad una notevole diminuzione dell'attività della retina, da cui dipende il funzionamento del nervo ottico, e quindi l'acuità visiva.

La protezione dal rumore è piuttosto complessa. Ciò è dovuto al fatto che, a causa della lunghezza d'onda relativamente lunga, il suono si piega attorno agli ostacoli (diffrazione) e non si forma un'ombra sonora (Fig. 3.5).

Inoltre, molti materiali utilizzati nell’edilizia e nella tecnologia non hanno un coefficiente di assorbimento acustico sufficientemente elevato.

Riso. 3.5. Diffrazione delle onde sonore

Queste caratteristiche richiedono mezzi speciali per combattere il rumore, che comprendono la soppressione del rumore derivante alla fonte stessa, l'uso di silenziatori, l'uso di sospensioni elastiche, materiali fonoassorbenti, l'eliminazione di crepe, ecc.

Per combattere il rumore che penetra nei locali residenziali, è di grande importanza una corretta pianificazione dell'ubicazione degli edifici, tenendo conto della rosa dei venti, e la creazione di zone protettive, compresa la vegetazione. Le piante sono un buon smorzatore di rumore. Alberi e arbusti possono ridurre il livello di intensità di 5-20 dB. Le strisce verdi tra il marciapiede e il marciapiede sono efficaci. I tigli e gli abeti rossi smorzano meglio il rumore. Le case situate dietro un'alta recinzione di pini possono essere quasi completamente esenti dai rumori della strada.

La lotta al rumore non implica la creazione del silenzio assoluto, poiché in assenza prolungata di sensazioni uditive una persona può sperimentare disturbi mentali. Il silenzio assoluto e l'aumento prolungato del rumore sono ugualmente innaturali per l'uomo.

3.7. Concetti e formule di base. Tabelle

Continuazione della tabella

Fine del tavolo

Tabella 3.1. Caratteristiche dei suoni incontrati

Tabella 3.2. Classificazione internazionale della perdita dell'udito

Tabella 3.3. Velocità del suono e resistenza acustica specifica per alcune sostanze e tessuti umani a t = 25 °C

3.8. Compiti

1. Un suono con un livello di intensità L 1 = 50 dB sulla strada viene udito nella stanza come un suono con un livello di intensità L 2 = 30 dB. Trova il rapporto tra le intensità del suono sulla strada e nella stanza.

2. Il livello del volume di un suono con una frequenza di 5000 Hz è pari a Mi = 50 von. Trova l'intensità di questo suono utilizzando curve di uguale volume.

Soluzione

Dalla Figura 3.2 troviamo che alla frequenza di 5000 Hz, il volume E = 50 di fondo corrisponde ad un livello di intensità L = 47 dB = 4,7 B. Dalla formula 3.4 troviamo: I = 10 4,7 I 0 = 510 -8 W/ m2.

Risposta: I = 5?10 -8 W/m2.

3. La ventola crea un suono con un livello di intensità di L = 60 dB. Trovare il livello di intensità sonora quando sono in funzione due ventilatori adiacenti.

Soluzione

L2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0,3 + 6B = 63 dB (vedi 3.6). Risposta: L2 = 63 dB.

4. Il livello sonoro di un aereo a reazione a una distanza di 30 m da esso è di 140 dB. Qual è il livello del volume a una distanza di 300 m? Trascurare la riflessione da terra.

Soluzione

L'intensità diminuisce in proporzione al quadrato della distanza - diminuisce di 10 2 volte. L 1 - L 2 = 10xlg(I 1 /I 2) = 10x2 = 20 dB. Risposta: L2 = 120 dB.

5. Il rapporto tra le intensità delle due sorgenti sonore è pari a: I 2 /I 1 = 2. Qual è la differenza nei livelli di intensità di questi suoni?

Soluzione

ΔL = 10xlg(I 2 /I 0) - 10xlg(I 1 /I 0) = 10xlg(I 2 /I 1) = 10xlg2 = 3 dB. Risposta: 3dB.

6. Qual è il livello di intensità di un suono con frequenza di 100 Hz che ha lo stesso volume di un suono con frequenza di 3 kHz e intensità

Soluzione

Usando le curve di uguale volume (Fig. 3.3), troviamo che 25 dB ad una frequenza di 3 kHz corrispondono a un volume di 30 von. Ad una frequenza di 100 Hz, questo volume corrisponde ad un livello di intensità di 65 dB.

Risposta: 65dB.

7. L'ampiezza dell'onda sonora è triplicata. a) quante volte è aumentata la sua intensità? b) di quanti decibel è aumentato il volume?

Soluzione

L'intensità è proporzionale al quadrato dell'ampiezza (vedi 3.6):

8. Nella sala laboratorio situata nell'officina, il livello di intensità del rumore ha raggiunto gli 80 dB. Per ridurre il rumore si è deciso di rivestire le pareti del laboratorio con materiale fonoassorbente, riducendo di 1500 volte l'intensità del suono. Quale livello di intensità del rumore ci sarà nel laboratorio dopo questo?

Soluzione

Livello di intensità sonora in decibel: L = 10 X log(I/I 0). Quando l'intensità del suono cambia, la variazione del livello di intensità del suono sarà uguale a:

9. Le impedenze dei due mezzi differiscono di un fattore 2: R 2 = 2R 1 . Quale parte dell'energia viene riflessa dall'interfaccia e quale parte dell'energia passa nel secondo mezzo?

Soluzione

Utilizzando le formule (3.8 e 3.9) troviamo:

Risposta: 1/9 parte dell'energia viene riflessa e 8/9 passano nel secondo mezzo.

Intensità del suono (intensità del suono)

Intensità il suono è una quantità fisica pari all'energia media nel tempo trasferita per unità di tempo da un'onda sonora attraverso un'area unitaria orientata perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell'onda (densità del flusso di energia). Per il suono periodico, la media viene effettuata su un periodo di tempo maggiore rispetto al periodo oppure su un numero intero di periodi.

Per un’onda armonica piana, l’intensità del suono è pari a:

dov'è l'ampiezza della pressione sonora; – ampiezza della velocità di oscillazione; - densità del mezzo in cui si propaga il suono; – velocità del suono nel mezzo (fase o gruppo; se la dispersione è piccola, allora le velocità sono quasi le stesse).

Nel sistema di unità internazionale SI, l'intensità del suono è misurata in .

Livello di intensità

Livello di intensità– un valore di intensità stimato espresso in decibel (dB). Il numero di decibel N è pari a:

(2)

dove è l'intensità di un dato suono, è l'intensità di soglia.

Intensità di soglia

Intensità di soglia– intensità corrispondente alla soglia di sensibilità dell'orecchio umano. Si assume che l'intensità di soglia sia:

(3)

Un'altra caratteristica quantitativa del suono è pressione sonora effettiva, Perché una persona percepisce fisiologicamente l'intensità del suono come la pressione che le onde sonore esercitano sugli organi dell'udito. Anche in questo caso lo è una misura quantitativa livello di pressione sonora . Dovrebbe essere distinto pressione sonora da pressione sonora. La pressione di radiazione sonora (altrimenti nota come pressione sonora, pressione di radiazione) è la pressione costante sperimentata da un corpo situato in un campo sonoro stazionario. La pressione della radiazione sonora è proporzionale alla densità dell'energia sonora. È piccolo rispetto alla pressione sonora. La pressione sonora è diverse centinaia di volte maggiore della pressione sonora.

Pressione sonora efficace– valore effettivo (o efficace) della pressione sonora (rms):

(4)

Vedi formula (1).

Livello di pressione sonora

Livello di pressione sonora– valore stimato della pressione, espresso in bel (B) o decibel (dB):

(5)

dov'è la soglia uditiva condizionale; k – coefficiente di normalizzazione. Se k=1, allora il livello di pressione sonora viene misurato in bel (B); se k=10, il livello di pressione sonora viene misurato in dB.

Soglia uditiva condizionale

Soglia uditiva condizionaleè specificato come valore numerico della pressione sonora alle frequenze di 1,5 - 3 kHz, pari a

La teoria può essere letta più dettagliatamente nelle linee guida “Rumore e Vibrazioni”, nonché nell'elenco di riferimenti allegati alla fine di questo lavoro.

Descrizione del dispositivo

Il dispositivo universale SLM 329 (Fonometro 329) consente di misurare il livello di pressione sonora effettivo in un ampio intervallo. I limiti di misurazione e le specifiche del dispositivo sono riportati nella Tabella 1. La fase di misurazione e l'errore dello strumento sono riportati nella Tabella 2.

Dispositivo non può essere usato nelle condizioni:

alta umidità;

temperatura elevata (più);

nei raggi luminosi diretti del sole; Se esposto a luce intensa o calore notevole, il display a cristalli liquidi potrebbe diventare nero e lo strumento stesso potrebbe diventare inadatto alle misurazioni. Tuttavia, se le condizioni estreme non comportano ancora danni al dispositivo, dopo averlo raffreddato per 1-2 ore il dispositivo sarà nuovamente pronto per l'uso;

polvere pesante o vicino a fiamme libere;

durante un temporale o in un'area con forti campi elettromagnetici.

Prima di iniziare il lavoro, il dispositivo deve raggiungere la temperatura ambiente, quindi quando lo porti dentro dal freddo, non iniziare subito la misurazione, attendi che il dispositivo si riscaldi.

L'alimentazione è fornita da una batteria da 9 volt. Quando la durata della batteria è bassa, sul lato sinistro del display viene visualizzata l'icona corrispondente. La batteria deve essere cambiata. La batteria può essere sostituita solo da un assistente di laboratorio o da un insegnante.

Non accendere mai il dispositivo quando il vano batterie è aperto.

Tabella 1

Caratteristiche tecniche e limiti di misura dell'SLM 329 (specifiche del dispositivo)

№	Parametro	Senso
	Schermo	Cristalli liquidi a quattro cifre
	Massima velocità di misurazione	2 misurazioni al secondo
	Allineare	Da 40 dB a 130 dB
	Frequenze dei segnali misurati	Da 125 Hz a 8 kHz
	Tempo per una misurazione	In modalità VELOCE 125 ms, in modalità LENTA 1 s
	Temperatura di lavoro	Da A
	Umidità relativa	Dal 10% al 75% non è consentita la formazione di condensa
	Temperatura ottimale per le misurazioni
	Indicazione della necessità di sostituire la batteria	Se la tensione della batteria scende sotto i 7,5 V, sul display appare l'icona .
	Batterie consigliate	NEDA 1604 9V o 6F22 9V (“Corona”)
	Tempo di funzionamento continuo senza sostituzione dell'alimentazione	Nella modalità di misurazione continua, il tempo di funzionamento non supera le 10 ore
	Peso	170 g con batteria
	Dimensioni: lunghezza larghezza altezza	231 53 33 millimetri

Tavolo 2

Precisione del passo e della misurazione

Controlli

1 – microfono capacitivo,

2, 4 – display digitale a cristalli liquidi,

3 – tasto di accensione/spegnimento (ON/OFF),

5 – tasto per l'impostazione dei filtri: “A” per segnali audio normali, “C” - per segnali a bassa frequenza o contenenti componenti a bassa frequenza,

6- tasto “Fast/Slow” (FAST/SLOW) per impostare la velocità di misurazione: “Fast” (FAST) per la modalità normale, “Slow” (SLOW) per misurare segnali con intensità crescente o decrescente,

7 – Tasto “Livello” (LEVEL) per cambiare gli intervalli di misurazione (40 dB, 70 dB) (60 dB, 90 dB) (80 dB, 110 dB) (100 dB, 130 dB),

8 – interruttore a levetta “CAL” per la calibrazione.

La procedura per accendere il dispositivo e impostare le modalità di misurazione necessarie

1. Per accendere il dispositivo, premere il tasto, quello in alto sul pannello frontale. Utilizzare lo stesso tasto per spegnere il dispositivo dopo aver completato le misurazioni.

2. Attivare la modalità segnale massimo utilizzando il tasto MAX, il secondo dall'alto sul pannello frontale. La modalità abilitata è indicata sul display in alto a destra. Se per qualche motivo l'indicazione scompare, premere nuovamente il tasto. Apparirà e la modalità si attiverà.

3. Successivamente è necessario installare il filtro. Se nel segnale studiato non sono previste componenti a bassa frequenza, è necessario installare il filtro A premendo il tasto A/C. Se è destinato a misurare segnali a bassa frequenza o contenenti una componente a bassa frequenza, è necessario installare il filtro C essere installato utilizzando lo stesso tasto. L'indicazione del filtro installato si trova sulla destra del display.

4. Impostare la velocità di misurazione utilizzando il tasto FAST/SLOW. Di norma, la modalità FAST è conveniente per effettuare misurazioni. Ma se si presuppone che l'intensità del segnale possa cambiare durante il processo di misurazione, è necessario impostare la modalità SLOW. Indicazione sul display in alto a destra.

5. È necessario selezionare l'intervallo di misurazione. La selezione si effettua tramite il tasto LEVEL. Indicazione nella parte inferiore del display. Fino a quando non si ottengono i risultati della misurazione e l'intervallo non viene chiarito, è possibile concentrarsi sui seguenti livelli sonori:

(40 dB, 70 dB) – il solito livello “casalingo”: conversazione, TV funzionante, elettrodomestici silenziosi;

(60 dB, 90 dB) – suoni tecnici, ad esempio un trapano funzionante, un aspirapolvere, automobili che passano nelle vicinanze, ecc.;

(80 dB, 110 dB) – si tratta di suoni già piuttosto forti, ad esempio una motocicletta sportiva, un'auto senza marmitta, un'auto che guida in modalità Formula 1, ecc.;

(100 dB, 130 dB) - il livello dei suoni al limite delle sensazioni dolorose, in cui l'interlocutore non può essere ascoltato - un aereo in decollo, un motore turbo ruggente, cannonate, colpi di pistola, fuochi d'artificio di cannoni proprio "sopra il orecchio." Suoni di questo livello possono essere pericolosi per gli organi uditivi. Pertanto, se intendete effettuare misurazioni in questo intervallo, utilizzate per sicurezza delle cuffie speciali.

Per garantire il corretto funzionamento del dispositivo, è necessario calibrarlo una volta all'anno.

Processo di calibrazione

Come sorgente del segnale sonoro viene utilizzata una sorgente con un livello di pressione sonora effettivo di 94 dB, una frequenza di 1 kHz e una forma di impulso sinusoidale. Per effettuare le misure si impostano le seguenti modalità:

filtro A,

Tempo di misurazione VELOCE,

modalità di misurazione senza indicazione MAX,

gamma (80 dB, 110 dB).

Sul lato destro è presente una piccola presa per una chiave che può essere utilizzata per la calibrazione, ruotando la quale si possono ottenere letture sul display fino ad un valore di 94 dB.

Solo un tecnico di laboratorio può calibrare il dispositivo.

Ordine di lavoro

La forza, o intensità, del suono in un'onda passante (cioè non stazionaria) è la quantità di energia che fluisce attraverso le aree ogni secondo, perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda.

L'intensità (forza) del suono viene misurata in o in unità 10 volte più grandi, vale a dire in (microwatt - milionesimo di watt).

I calcoli mostrano che l'intensità del suono è uguale al rapporto tra il quadrato dell'ampiezza della sovrappressione e il doppio della resistenza acustica del mezzo:

Questo vale sia per le onde piane che per quelle sferiche. Nel caso delle onde piane, se si trascurano le perdite dovute all'attrito interno, l'intensità del suono non dovrebbe cambiare con la distanza. Nel caso delle onde sferiche, le ampiezze dello spostamento, della velocità delle particelle e della sovrappressione diminuiscono come l'inverso della prima potenza della distanza dalla sorgente sonora. Di conseguenza, nel caso delle onde sferiche, l'intensità del suono diminuisce in maniera inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente sonora.

I microfoni vengono solitamente utilizzati per misurare l'intensità del suono (la loro struttura è descritta nel secondo volume del corso, nel capitolo sulle vibrazioni elettriche). Per misurare l'intensità del suono, viene utilizzato anche un disco di Rayleigh: si tratta di un piccolo disco sottile (costituito da una piastra di mica spessa 2-3 centesimi di millimetro) con un diametro sospeso su un filo molto sottile. Nel campo delle onde sonore sul disco

agisce una coppia rotante, il cui momento è proporzionale alla forza del suono e non dipende dalla frequenza del suono. Questa coppia rotante si sforza di ruotare il disco in modo che il suo piano sia perpendicolare alla direzione di propagazione delle onde sonore. Tipicamente, un disco di Rayleigh è sospeso in un campo sonoro con un angolo di 45° rispetto alla direzione di propagazione delle onde e l'intensità del suono viene misurata determinando l'angolo di rotazione del disco.

Per determinare l'intensità del suono, puoi anche misurare la pressione che le onde sonore esercitano su una parete solida. Questa pressione è proporzionale alla potenza del suono:

ecco il rapporto tra la capacità termica del mezzo a pressione costante e la capacità termica a volume costante, c è la velocità del suono.

Confrontando la formula precedente con la formula (6), vediamo che la pressione esercitata dalle onde sonore su una parete solida è proporzionale al quadrato dell'ampiezza della sovrapressione e inversamente proporzionale alla densità del mezzo.

La definizione di intensità sonora data all'inizio di questa sezione perde il suo significato per un'onda stazionaria. Infatti, se le ampiezze di pressione nelle onde dirette e riflesse sono uguali, allora quantità uguali di energia fluiscono attraverso una piattaforma posta perpendicolare all'asse dell'onda in direzioni opposte. Pertanto, il flusso di energia risultante attraverso il sito è zero. In questo caso l’intensità del suono è caratterizzata dalla densità dell’energia sonora, cioè dall’energia contenuta nel campo sonoro.

Per calcolare la densità di energia sonora nel campo di un'onda piana passante, immaginiamo un volume cilindrico di sezione in e di lunghezza numericamente pari alla velocità del suono, facciamo coincidere l'asse del cilindro con la direzione dell'onda propagazione dell'onda. È chiaro che la quantità totale di energia contenuta all'interno del cilindro è numericamente uguale all'intensità del suono, se sezionata nel volume del cilindro è numericamente uguale, quindi si ottiene la densità di energia sonora. essere uguali

L'idea del movimento dell'energia e i concetti attualmente più importanti di densità di energia in un punto nel mezzo e velocità del movimento dell'energia furono introdotti nella scienza nel 1874 da N. A. Umov nella sua tesi di dottorato, dove, in particolare, a è stata fornita una rigorosa giustificazione dell'equazione (7). Dieci anni dopo, le idee di Umov furono sviluppate dal fisico inglese Poynting applicandole alle onde elettromagnetiche.

Spieghiamo come viene calcolata l'intensità del suono in un'onda sonora riflessa e in un'onda rifratta.

Le leggi di riflessione e rifrazione delle onde sonore sono simili alle leggi di riflessione e rifrazione della luce. Quando un'onda sonora viene riflessa, l'angolo formato dalla direzione dell'onda con la normale alla superficie riflettente (angolo di incidenza) è uguale all'angolo formato dalla direzione dell'onda riflessa con la stessa normale (angolo di riflessione) .

Quando un'onda sonora passa da un mezzo all'altro, l'angolo di incidenza e l'angolo di rifrazione sono legati dalla relazione

dove sono le velocità del suono nel primo e nel secondo mezzo.

Se l'intensità del suono è nel primo mezzo, allora con la normale incidenza delle onde sull'interfaccia, l'intensità del suono nel secondo mezzo sarà:

dove, come dimostrato da Rayleigh, il coefficiente di penetrazione del suono è determinato dalla formula

Ovviamente il coefficiente di riflessione è pari a

Dalla formula di Rayleigh vediamo che quanto più differiscono le resistenze acustiche dei mezzi, tanto minore è la frazione di energia sonora che penetra attraverso l'interfaccia tra i mezzi. Non è difficile comprendere che quando la resistenza acustica del secondo mezzo è molto grande rispetto alla resistenza acustica del primo mezzo, allora

Questo caso si verifica quando il suono passa dall'aria in uno specchio d'acqua o nello spessore del cemento o del legno; la resistenza acustica di questi mezzi è diverse migliaia di volte maggiore della resistenza acustica dell'aria. Pertanto, durante la normale incidenza del suono dall'aria su corpi d'acqua, cemento e legno, non più di un millesimo dell'intensità del suono penetra in questi ambienti. Tuttavia, una parete in cemento o legno può essere abbastanza fonoconduttiva se è sottile; in questo caso la parete percepisce e trasmette vibrazioni elastiche, come una grande membrana. La formula di cui sopra non è applicabile a questo caso.

A causa delle diverse condizioni di temperatura, i singoli strati di aria atmosferica possono avere una resistenza acustica diversa; Il suono viene riflesso dall'interfaccia tra tali strati d'aria. Ciò spiega che la gamma di udibilità dei suoni nell'atmosfera è soggetta a fluttuazioni significative. Il campo uditivo, a seconda del grado di omogeneità dell'aria, può variare 10 volte o più. Le condizioni atmosferiche (pioggia, neve, nebbia) non influiscono sulla conduttività acustica dell'aria. In una giornata limpida e in caso di nebbia fitta, l'udibilità può essere la stessa. E, al contrario, nelle giornate in cui il tempo è apparentemente lo stesso, la conduttività sonora dell'aria può essere molto diversa se il grado di omogeneità degli strati d'aria non è lo stesso.

Uno dei compiti importanti dell'acustica è chiarire le condizioni che influenzano l'intensità del suono degli emettitori acustici. Quando un corpo-emettitore oscillante cede energia sonora all'ambiente esterno, questo corpo agisce contro la reazione del campo sonoro, cioè contro le forze causate dall'eccesso di pressione nell'onda emessa e inibendo il movimento oscillatorio dell'emettitore.

Dal calcolo risulta che quando l'emettitore ha dimensioni maggiori della lunghezza d'onda, emette un'onda piana, e la potenza della radiazione sonora è pari alla metà del prodotto dell'ampiezza della velocità del movimento oscillatorio dell'emettitore per l'area di ​​l'emettitore 5 e la resistenza acustica del mezzo:

Se l'emettitore è piccolo rispetto alla lunghezza d'onda, emette un'onda sferica e la potenza della radiazione in questo caso è determinata dalla formula

Per qualsiasi emettitore di date dimensioni (ad esempio, per un disco oscillante con un'area, la prima delle due formule di potenza date determina la potenza di radiazione delle alte frequenze (onde corte), la seconda determina la potenza di radiazione delle basse frequenze (onde lunghe).

Spesso è richiesto che l'emettitore abbia la stessa potenza nelle frequenze alte, medie e basse (le membrane del grammofono e i diffusori degli altoparlanti devono avere questa qualità). Ma per una data ampiezza del movimento oscillatorio, emettitori di piccole dimensioni con potenza di emissione soddisfacente per i suoni acuti hanno una potenza di emissione molto bassa per i suoni bassi. Questo li rende musicalmente inferiori.

Da quanto detto risultano evidenti gli svantaggi degli emettitori di piccole dimensioni. Gli emettitori di grandi dimensioni hanno il notevole inconveniente che la loro massa è notevole e, quindi, per imprimere loro un movimento oscillatorio con l'ampiezza richiesta, è necessario applicare forze molto grandi. Pertanto, da un punto di vista tecnico, è opportuno posizionare un emettitore di piccole dimensioni nelle condizioni acustiche più favorevoli.

Questo problema può essere risolto utilizzando un dispositivo speciale che collega l'emettitore allo spazio aperto, vale a dire un clacson. Il corno è un tubo che si espande gradualmente, all'estremità stretta del quale (nella gola) vibra l'emettitore. Le pareti rigide della tromba non consentono all'onda sonora di “diffondersi” ai lati. Pertanto, il fronte d'onda mantiene una forma più o meno piatta, realizzando la prima delle formule sopra indicate

per la potenza di radiazione applicabile non solo nella gamma delle alte frequenze, ma anche nella gamma delle basse frequenze.

Tipicamente, gli studi sull'intensità del suono devono essere condotti in spazi confinati. Lo studio del suono negli spazi chiusi è importante per la progettazione di auditorium, teatri, sale da concerto, ecc. e per correggere i difetti acustici in ambienti costruiti senza calcoli acustici preliminari. Il ramo della tecnologia che si occupa di queste problematiche si chiama acustica architettonica.

La caratteristica principale dei processi acustici negli spazi chiusi è la presenza di molteplici riflessioni del suono dalle superfici circostanti (pareti, soffitti). In una stanza di medie dimensioni, un'onda sonora subisce diverse centinaia di riflessioni prima che la sua energia scenda fino alla soglia dell'udibilità. In stanze grandi, si può sentire un suono di intensità sufficiente dopo che la sorgente è stata spenta per diverse decine di secondi esistenza di onde riflesse che si muovono in tutte le direzioni possibili. È abbastanza ovvio che uno sbiadimento così graduale del suono, da un lato, è benefico, poiché il suono viene amplificato a causa dell'energia delle onde riflesse; tuttavia, d'altra parte, una dissolvenza eccessivamente lenta può peggiorare significativamente la percezione del suono coerente (discorso, musica) a causa del fatto che ogni nuova parte di un contesto coerente (ad esempio, ogni nuova sillaba del discorso) si sovrappone alla precedente quelli che non sono ancora stati ascoltati. Già da queste considerazioni sommarie è chiaro che per creare una buona udibilità, il tempo di eco nell'auditorium deve avere un certo valore ottimale.

Ad ogni riflessione, parte dell'energia viene persa a causa dell'assorbimento. Il rapporto tra l’energia sonora assorbita e l’energia incidente è chiamato coefficiente di assorbimento acustico. Ecco i suoi valori per una serie di casi:

Ovviamente quanto maggiore è il coefficiente di assorbimento acustico caratteristico delle pareti di una stanza, e quanto minori sono le dimensioni di questa stanza, tanto più breve sarà il tempo di risposta.

Riso. 162. Riverberazione ottimale per ambienti di varie dimensioni.

Il tempo dell'eco, durante il quale l'intensità del suono diminuisce fino alla soglia dell'udibilità, dipende non solo dalle proprietà della stanza, ma anche dall'intensità del suono iniziale. Per aggiungere certezza al calcolo delle proprietà acustiche degli auditorium, è consuetudine (in modo del tutto arbitrario) calcolare il tempo durante il quale la densità di energia sonora diminuisce fino a un milionesimo del valore iniziale. Questo tempo è chiamato tempo di riverbero standard o semplicemente riverbero.

Il valore di riverbero ottimale al quale l'udibilità può essere considerata la migliore è stato determinato sperimentalmente molte volte. In piccolo

ambienti (con un volume non superiore al riverbero ottimale di 1,06 sec. Con un ulteriore aumento del volume, il riverbero ottimale aumenta proporzionalmente come mostrato in Fig. 162. In ambienti con scarse proprietà acustiche (troppo “rimbombanti”), il riverbero al posto del il valore ottimale di 1-2 secondi è 3-5 secondi.

Descrizione

L'intensità I di un'onda sonora (IW) è l'energia media nel tempo trasferita da un'onda sonora attraverso un'unità di area perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda per unità di tempo. Per le onde periodiche, la media viene eseguita su un periodo di tempo maggiore del periodo o su un numero intero di periodi.

Per un'onda sinusoidale piana IZ

I = pv ¤ 2 = p 2 ¤ 2 r c = v 2 r c ¤ 2 , (1)

dove p è l'ampiezza della pressione sonora;

v è l'ampiezza della velocità vibrazionale delle particelle;

r è la densità del mezzo;

c è la velocità del suono al suo interno.

In un'onda sferica, IZ è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente. In un'onda sonora stazionaria I = 0, cioè In media non c'è flusso di energia sonora.

A PARTIRE DAL di un'onda viaggiante armonica piana è uguale alla densità di energia dell'onda sonora moltiplicata per la velocità del suono. Il flusso di energia sonora è caratterizzato dal vettore Umov - il vettore della densità del flusso di energia dell'onda, che può essere rappresentato come il prodotto di IZ per il vettore normale dell'onda, cioè vettore unitario perpendicolare al fronte d’onda.

Se il campo sonoro è una sovrapposizione di onde armoniche di frequenze diverse, allora la proprietà di additività è soddisfatta per il vettore della densità media del flusso energetico.

In termini pratici, per gli emettitori che creano un'onda piana, IR si riferisce all'intensità della radiazione - la potenza specifica dell'emettitore, cioè potenza sonora per unità di area della superficie irradiata.

IZ è misurato in unità SI in W/m2. Nella tecnologia ad ultrasuoni viene spesso utilizzata l'unità W/cm2. Il suono viene valutato anche in base all'intensità su una scala di decibel: numero di decibel N = 10lg(I ¤ I 0), dove I è l'intensità di un dato suono, I 0 = 10-12 W/m2.

Caratteristiche temporali

Tempo di avvio (registrare da -12 a 1);

Durata (log tc da -10 a 3);

Tempo di degradazione (log td da -12 a 1);

Tempo di sviluppo ottimale (log tk da -1 a 1).

Diagramma:

Implementazioni tecniche dell'effetto

Implementazione tecnica dell'effetto

La sorgente di onde elastiche crea un campo sonoro nel mezzo, caratterizzato da una certa distribuzione della pressione sonora e dal valore associato di IZ. Per misurare la pressione sonora vengono utilizzati vari tipi di ricevitori, principalmente trasduttori piezoelettrici. A frequenze vicine a quelle ipersoniche vengono utilizzati convertitori piezo-semiconduttori e film. Nei liquidi ad elevata intensità sonora viene utilizzato un radiometro; ad alte frequenze vengono utilizzati ricevitori di suoni termici. Uno dei metodi di riferimento per la misurazione di IZ si basa sull'effetto del disco Rayleigh (vedi la descrizione “Disco Rayleigh”), che consente di determinare la velocità oscillatoria, dal valore della quale viene calcolato il valore della pressione sonora e IZ.

Applicazione di un effetto

IZ determina l'efficacia di tali tecnologie ad ultrasuoni come pulizia ad ultrasuoni, dispersione ad ultrasuoni, indurimento, metallizzazione e saldatura (vedi descrizioni). Durante la cavitazione acustica (vedi descrizione) e gli effetti correlati, il valore di IZ ha un'influenza decisiva sul processo di cavitazione e sulla dinamica delle bolle di cavitazione.

Letteratura

1. Ultrasuoni / Ed. IP Golyamina.- M.: Enciclopedia Sovietica, 1979.- 400 p.

Parole chiave

• ampiezza
• onda viaggiante
• onda armonica
• onda piatta
• onda stazionaria
• onda sferica
• pressione sonora
• decibel
• intensità del suono
• velocità del suono
• potenza sonora
• normale
• media densità
• densità del flusso energetico
• campo sonoro
• densità di potenza
• vettore umova
• ultrasuoni
• fronte d'onda
• energia delle onde

Sezioni di scienze naturali: