Ses şiddetinin ölçü birimi. İşitsel duyunun özellikleri ve sesin fiziksel özellikleriyle ilişkileri

Ses yoğunluğu(mutlak) - ses enerjisi akış oranına eşit bir değer dP alana sesin yayılma yönüne dik bir yüzey boyunca dS bu yüzey:

Ölçü birimi metrekare başına watt'tır (W/m2).

Düzlem bir dalga için ses yoğunluğu, ses basıncı genliği cinsinden ifade edilebilir. p 0 ve salınım hızı v:

Nerede Z S- ortamın spesifik akustik direnci.

Ses titreşimlerinin kaynağı olan vücut, ses titreşimleriyle aktarılan enerjiyi, ses kaynağını çevreleyen boşluğa (ortama) yayar. Ses titreşimlerinin yayılma yönüne dik olarak yerleştirilmiş 1 m2'lik bir alandan bir saniyede geçen ses enerjisi miktarına sesin yoğunluğu (aynı zamanda gücü) denir.

Değeri aşağıdaki formülle belirlenebilir:

I=P 2 /Cp 0 [W/m2 ] (1,1)

burada: P - ses basıncı, n/m2; С – ses hızı, m/s; р 0 – ortamın yoğunluğu.

Yukarıdaki formülden, ses basıncı arttıkça sesin yoğunluğunun arttığı ve dolayısıyla hacminin arttığı görülebilir.

9. Sesin ne tür frekans spektrumlarını biliyorsunuz?

Sesin frekans spektrumu- Ses titreşimlerinin frekansa karşı bağıl enerjisinin grafiği. Bu tür spektrumların iki ana türü vardır: ayrık ve sürekli. Ayrık bir spektrum, boş alanlarla ayrılmış frekanslar için ayrı çizgilerden oluşur. Sürekli bir spektrum, kendi bandındaki tüm frekansları içerir.

Pratikte tek frekanslı ses dalgaları nadirdir. Ancak karmaşık ses dalgaları harmoniklere ayrıştırılabilir. Bu yöntem denir Fourier analizi Adını onu ilk kullanan (ısı teorisinde) Fransız matematikçi J. Fourier'den (1768-1830) almıştır.

İKİ TÜR PERİYODİK DALGA: a - dikdörtgen titreşimler; b - testere dişi titreşimleri. Her iki dalganın genliği A'ya eşittir ve salınım periyodu T, frekansın f tersidir.

10. Hangi frekans bandına oktav denir?

Oktav -Üst sınır frekansının alt frekansın iki katı olduğu frekans bandı

Oktav - frekans aralığı birimi iki frekans (f2 ve f1) arasındaki aralığa eşittir; bu oranın logaritması (2'ye göre) log2(f2/f1)=1 olup, f2/f1=2'ye karşılık gelir;

11. Sular işitme eşiğinden ne anlar?

İşitme eşiği- Belirli bir frekanstaki sesin insan kulağı tarafından hala algılanabildiği minimum ses basıncı değeri. İşitme eşiğinin değeri genellikle desibel cinsinden ifade edilir; sıfır ses basıncı seviyesi 1 kHz frekansında (düzlem ses dalgası için) 2·10−5 N/m2 veya 20·10−6 N/m2 olarak alınır. . İşitme eşiği sesin frekansına bağlıdır. Gürültü ve diğer ses uyaranlarının etkisi altında, belirli bir ses için işitilebilirlik eşiği artar ve işitilebilirlik eşiğinin artan değeri, müdahale faktörünün sona ermesinden sonra bir süre kalır ve daha sonra yavaş yavaş orijinal seviyeye döner. İşitme eşiği farklı kişiler için ve aynı kişiler için farklı zamanlarda farklılık gösterebilir. Yaşa, fizyolojik duruma ve eğitime bağlıdır. İşitme eşiği ölçümleri genellikle odyometrik yöntemler kullanılarak yapılır.

12. Ses basıncı seviyesi hangi birimlerle ölçülür?

Ses basıncı- elastik bir ortamdan bir ses dalgası geçtiğinde oluşan değişken aşırı basınç. Ölçü birimi pascaldır (Pa).

Ortamdaki bir noktadaki ses basıncının anlık değeri hem zamanla hem de ortamın diğer noktalarına hareket edildiğinde değişir, bu nedenle bu miktarın ses yoğunluğuyla ilişkili ortalama karekök değeri pratik açıdan ilgi çekicidir:

ses yoğunluğu nerede, ses basıncı, ortamın spesifik akustik direnci, zaman ortalaması.

Periyodik salınımlar dikkate alınırken bazen ses basıncının genliği kullanılır; yani sinüs dalgası için

ses basıncı genliği nerede.

1. Ses, ses türleri.

2. Sesin fiziksel özellikleri.

3. İşitme duyusunun özellikleri. Ses ölçümleri.

4. Sesin arayüzden geçişi.

5. Sağlam araştırma yöntemleri.

6. Gürültünün önlenmesini belirleyen faktörler. Gürültü koruması.

7. Temel kavramlar ve formüller. Tablolar.

8. Görevler.

Akustik. Geniş anlamda elastik dalgaları en düşük frekanslardan en yükseğe kadar inceleyen bir fizik dalıdır. Dar anlamda sesin incelenmesidir.

3.1. Ses, ses türleri

Geniş anlamda ses, gaz, sıvı ve katı maddelerde yayılan elastik titreşimler ve dalgalardır; dar anlamda insan ve hayvanların işitme organları tarafından subjektif olarak algılanan bir olgudur.

Normalde insan kulağı 16 Hz ila 20 kHz frekans aralığındaki sesleri duyar. Ancak yaşla birlikte bu aralığın üst sınırı azalır:

Frekansı 16-20 Hz'in altında olan sese denir kızılötesi, 20 kHz'in üzerinde -ultrason, ve 10 9 ila 10 12 Hz aralığındaki en yüksek frekanslı elastik dalgalar - hiper ses.

Doğada bulunan sesler çeşitli türlere ayrılır.

Ton - periyodik bir süreç olan bir sestir. Tonun temel özelliği frekanstır. Basit ton Harmonik bir yasaya göre titreşen bir gövde (örneğin bir diyapazon) tarafından yaratılmıştır. Karmaşık ton harmonik olmayan periyodik salınımlar tarafından yaratılır (örneğin bir müzik enstrümanının sesi, insan konuşma aparatının yarattığı ses).

Gürültü karmaşık, tekrarlanmayan bir zamana bağlı olan ve rastgele değişen karmaşık tonların (yaprakların hışırtısı) birleşimi olan bir sestir.

Sonic patlaması- bu kısa süreli bir ses etkisidir (alkış, patlama, darbe, gök gürültüsü).

Periyodik bir süreç olarak karmaşık bir ton, basit tonların (bileşen tonlara ayrıştırılmış) toplamı olarak temsil edilebilir. Bu ayrışmaya denir spektrum.

Akustik ton spektrumu göreceli yoğunluklarının veya genliklerinin bir göstergesiyle birlikte tüm frekanslarının toplamıdır.

Spektrumdaki en düşük frekans (ν) temel tona karşılık gelir ve geri kalan frekanslara üst tonlar veya harmonikler adı verilir. Armoniler, temel frekansın katları olan frekanslara sahiptir: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Tipik olarak spektrumun en büyük genliği temel tona karşılık gelir. Kulak tarafından sesin perdesi olarak algılanan şey budur (aşağıya bakın). Armoniler sesin “rengini” yaratır. Farklı enstrümanlar tarafından oluşturulan aynı perdedeki sesler, armonilerin genlikleri arasındaki farklı ilişkiler nedeniyle kulak tarafından farklı şekilde algılanır. Şekil 3.1 bir piyano ve klarnet üzerinde çalınan aynı notanın (ν = 100 Hz) spektrumunu göstermektedir.

Pirinç. 3.1. Piyano (a) ve klarnet (b) notalarının spektrumları

Gürültünün akustik spektrumu sürekli.

3.2. Sesin fiziksel özellikleri

1. Hız(v). Ses boşluk dışında her ortamda yayılır. Yayılma hızı ortamın esnekliğine, yoğunluğuna ve sıcaklığına bağlıdır, ancak salınımların frekansına bağlı değildir. Bir gazdaki sesin hızı, gazın molar kütlesine (M) ve mutlak sıcaklığa (T) bağlıdır:

Sesin sudaki hızı 1500 m/s'dir; Sesin vücudun yumuşak dokularındaki hızı da aynı öneme sahiptir.

2. Ses basıncı. Sesin yayılmasına ortamdaki basınçta bir değişiklik eşlik eder (Şekil 3.2).

Pirinç. 3.2. Sesin yayılması sırasında ortamdaki basınçtaki değişim.

İşitsel duyuların ortaya çıkması gibi karmaşık bir sürecin başlangıcını belirleyen, kulak zarının titreşimlerine neden olan basınçtaki değişikliklerdir.

Ses basıncı (Δ Ρ) - bu, bir ses dalgasının geçişi sırasında meydana gelen ortamdaki basınç değişikliklerinin genliğidir.

3. Ses yoğunluğu(BEN). Ses dalgasının yayılmasına enerji aktarımı da eşlik eder.

Ses yoğunluğu bir ses dalgası tarafından aktarılan enerjinin akı yoğunluğudur(bkz. formül 2.5).

Homojen bir ortamda belirli bir yönde yayılan sesin şiddeti, ses kaynağından uzaklaştıkça azalır. Dalga kılavuzlarını kullanırken yoğunlukta bir artış elde etmek mümkündür. Canlı doğadaki böyle bir dalga kılavuzunun tipik bir örneği kulak kepçesidir.

Yoğunluk (I) ile ses basıncı (ΔΡ) arasındaki ilişki aşağıdaki formülle ifade edilir:

burada ρ ortamın yoğunluğudur; v- içindeki sesin hızı.

Bir kişinin işitsel duyumlar yaşadığı minimum ses basıncı ve ses yoğunluğu değerlerine denir işitme eşiği.

1 kHz frekansta ortalama bir kişinin kulağı için işitme eşiği, aşağıdaki ses basıncı (ΔΡ 0) ve ses yoğunluğu (I 0) değerlerine karşılık gelir:

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

Bir kişinin şiddetli ağrı yaşadığı ses basıncı ve ses şiddeti değerlerine denir Ağrı eşiği.

1 kHz frekansta ortalama bir kişinin kulağı için ağrı eşiği, aşağıdaki ses basıncı (ΔΡ m) ve ses yoğunluğu (I m) değerlerine karşılık gelir:

4. Yoğunluk seviyesi(L). İşitilebilirlik ve ağrı eşiklerine karşılık gelen yoğunlukların oranı o kadar yüksektir (I m / I 0 = 10 13), pratikte özel bir boyutsuz karakteristik sunan logaritmik bir ölçek kullanırlar - yoğunluk seviyesi.

Yoğunluk düzeyi, ses yoğunluğunun işitme eşiğine oranının ondalık logaritmasıdır:

Yoğunluk seviyesi birimi beyaz(B).

Genellikle daha küçük bir yoğunluk seviyesi birimi kullanılır - desibel(dB): 1 dB = 0,1 B. Desibel cinsinden yoğunluk düzeyi aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

Bağımlılığın logaritmik doğası yoğunluk seviyesi kendisinden yoğunluk demek ki arttıkça yoğunluk 10 kere yoğunluk seviyesi 10 dB artar.

Sıklıkla ortaya çıkan seslerin özellikleri Tablo'da verilmiştir. 3.1.

Bir kişi seslerin geldiğini duyarsa bir yönden birkaç kişiden tutarsız kaynaklar, daha sonra yoğunlukları toplanır:

Yüksek seviyedeki ses yoğunluğu, işitme cihazında geri dönüşü olmayan değişikliklere yol açar. Böylece 160 dB'lik bir ses, kulak zarının yırtılmasına ve orta kulaktaki işitme kemikçiklerinin yer değiştirmesine neden olabilir ve bu da geri dönüşü olmayan sağırlığa yol açabilir. 140 dB'de kişi şiddetli ağrı hisseder ve 90-120 dB'lik gürültüye uzun süre maruz kalmak işitme sinirinde hasara yol açar.

3.3. İşitme duyusunun özellikleri. Ses ölçümleri

Ses, işitsel duyunun nesnesidir. Kişi tarafından subjektif olarak değerlendirilir. İşitme duyusunun tüm öznel özellikleri, ses dalgasının nesnel özellikleriyle ilgilidir.

Ses tonu, tını

Sesleri algılayan kişi, onları perde ve tını ile ayırt eder.

Yükseklik Ton öncelikle temel tonun frekansı tarafından belirlenir (frekans ne kadar yüksek olursa ses o kadar yüksek algılanır). Yükseklik daha az ölçüde ses yoğunluğuna bağlıdır (daha yüksek yoğunluktaki ses daha düşük olarak algılanır).

Tını- bu, harmonik spektrumu tarafından belirlenen ses hissinin bir özelliğidir. Bir sesin tınısı, armonilerin sayısına ve bunların göreceli yoğunluklarına bağlıdır.

Weber-Fechner yasası. Ses seviyesi

Ses yoğunluğu düzeylerini değerlendirmek için logaritmik bir ölçeğin kullanılması, psikofiziksel ölçekle iyi bir uyum içindedir. Weber-Fechner yasası:

Tahrişi geometrik bir ilerlemeyle (yani aynı sayıda) artırırsanız, bu tahrişin hissi aritmetik bir ilerlemeyle (yani aynı miktarda) artar.

Bu tür özelliklere sahip olan logaritmik fonksiyondur.

Ses seviyesi işitsel duyuların yoğunluğu (kuvveti) denir.

İnsan kulağının farklı frekanslardaki seslere karşı farklı duyarlılığı vardır. Bu durumu dikkate almak için bazılarını seçebilirsiniz. referans frekansı, ve diğer frekansların algısını onunla karşılaştırın. Anlaşmaya göre referans frekansı 1 kHz'e eşit alınır (bu nedenle işitme eşiği I 0 bu frekans için ayarlanmıştır).

İçin saf ton 1 kHz frekansta hacim (E), desibel cinsinden yoğunluk seviyesine eşit olarak alınır:

Diğer frekanslar için ses yüksekliği, işitsel duyuların yoğunluğu ile sesin ses düzeyi karşılaştırılarak belirlenir. referans frekansı.

Ses seviyesi"Ortalama" bir kişinin verilen sesle aynı ses şiddetini deneyimlemesine neden olan 1 kHz frekansındaki ses yoğunluğu seviyesine (dB) eşittir.

Ses şiddeti birimine denir arka plan.

Aşağıda 60 dB yoğunluk seviyesinde ses-frekans örneği verilmiştir.

Eşit Ses Yüksekliği Eğrileri

Frekans, ses yüksekliği ve yoğunluk düzeyi arasındaki ayrıntılı ilişki grafiksel olarak gösterilmektedir. eşit hacim eğrileri(Şekil 3.3). Bu eğriler bağımlılığı göstermektedir yoğunluk seviyesi L Belirli bir ses seviyesinde sesin ν frekansından dB.

Alt eğri karşılık gelir işitme eşiği. Belirli bir ton frekansındaki yoğunluk seviyesinin (E = 0) eşik değerini bulmanızı sağlar.

Bulabileceğiniz eşit ses yüksekliği eğrilerini kullanarak ses seviyesi, frekansı ve yoğunluk düzeyi biliniyorsa.

Ses ölçümleri

Eşit ses yüksekliği eğrileri ses algısını yansıtır ortalama insan.İşitme değerlendirmesi için özel insanda saf ton eşik odyometrisi yöntemi kullanılır.

Odyometri -İşitme keskinliğini ölçme yöntemi. Özel bir cihaz (odyometre) kullanılarak işitsel duyunun eşiği belirlenir veya algı eşiği, Farklı frekanslarda LP. Bunu yapmak için, bir ses üreteci kullanarak belirli bir frekansta bir ses yaratırlar ve seviyeyi artırarak,

Pirinç. 3.3. Eşit Ses Yüksekliği Eğrileri

L yoğunluk seviyesi, deneğin işitsel duyumları deneyimlemeye başladığı L p yoğunluk düzeyinin eşik seviyesini sabitler. Ses frekansını değiştirerek, odyogram adı verilen deneysel bir L p (v) bağımlılığı elde edilir (Şekil 3.4).

Pirinç. 3.4. Odyogramlar

Ses alma aparatının fonksiyon bozukluğu, aşağıdaki durumlara yol açabilir: işitme kaybı- Çeşitli tonlara ve fısıltılı konuşmaya karşı hassasiyette kalıcı azalma.

Konuşma frekanslarındaki algı eşiklerinin ortalama değerlerine dayanarak işitme kaybı derecelerinin uluslararası sınıflandırması Tablo'da verilmiştir. 3.2.

Hacmi ölçmek için karmaşık ton veya gürültüözel cihazlar kullanın - ses seviyesi ölçerler. Mikrofon tarafından alınan ses, bir filtre sisteminden geçirilen elektrik sinyaline dönüştürülür. Filtre parametreleri, ses seviyesi ölçerin çeşitli frekanslardaki hassasiyeti insan kulağının hassasiyetine yakın olacak şekilde seçilir.

3.4. Arayüz üzerinden ses geçişi

Bir ses dalgası iki ortam arasındaki arayüze çarptığında, ses kısmen yansıtılır ve kısmen ikinci ortama nüfuz eder. Sınırdan yansıyan ve iletilen dalgaların yoğunlukları karşılık gelen katsayılar tarafından belirlenir.

Arayüzde bir ses dalgasının normal gelişi için aşağıdaki formüller geçerlidir:

Formül (3.9)'dan, ortamın dalga empedansları ne kadar farklı olursa, arayüzde yansıyan enerji oranının da o kadar büyük olacağı açıktır. Özellikle eğer değer X sıfıra yakınsa yansıma katsayısı bire yakındır. Örneğin hava-su arayüzü için X= 3x10-4 ve r = %99,88. Yani yansıma neredeyse tamamlandı.

Tablo 3.3 bazı ortamların 20 °C'deki hızlarını ve dalga empedanslarını göstermektedir.

Yansıma ve kırılma katsayılarının değerlerinin, sesin bu ortamlardan geçme sırasına bağlı olmadığını unutmayın. Örneğin sesin havadan suya geçişindeki katsayılar ters yöndeki geçişteki katsayılarla aynıdır.

3.5. Sağlam araştırma yöntemleri

Ses, insan organlarının durumu hakkında bir bilgi kaynağı olabilir.

1. Oskültasyon- Vücudun içinde oluşan seslerin doğrudan dinlenmesi. Bu tür seslerin doğası gereği, vücudun belirli bir bölgesinde tam olarak hangi süreçlerin meydana geldiğini belirlemek ve bazı durumlarda tanı koymak mümkündür. Dinlemede kullanılan aletler: stetoskop, fonendoskop.

Fonendoskop, vücuda uygulanan, içinden lastik tüplerin doktorun kulağına gittiği, iletici bir membrana sahip içi boş bir kapsülden oluşur. İçi boş kapsülde hava kolonunun rezonansı meydana gelir ve bu da sesin artmasına ve dolayısıyla dinlemenin iyileşmesine neden olur. Nefes sesleri, hırıltı, kalp sesleri ve kalp üfürümleri duyulur.

Klinik, dinlemenin bir mikrofon ve hoparlör kullanılarak gerçekleştirildiği kurulumları kullanıyor. Geniş

sesler, manyetik bant üzerine bir kayıt cihazı kullanılarak kaydedilir, bu da onların yeniden üretilmesini mümkün kılar.

2. Fonokardiyografi- kalp seslerinin ve üfürümlerinin grafik kaydı ve bunların tanısal yorumlanması. Kayıt, bir mikrofon, amplifikatör, frekans filtreleri ve kayıt cihazından oluşan bir fonokardiyograf kullanılarak gerçekleştirilir.

3. Perküsyon - vücut yüzeyine dokunarak ve ortaya çıkan sesleri analiz ederek iç organların incelenmesi. Vurma ya özel çekiçler kullanılarak ya da parmaklar kullanılarak gerçekleştirilir.

Kapalı bir boşlukta ses titreşimleri meydana gelirse, o zaman belirli bir ses frekansında boşluktaki hava rezonansa girmeye başlayacak ve boşluğun boyutuna ve konumuna karşılık gelen tonu güçlendirecektir. Şematik olarak insan vücudu farklı hacimlerin toplamı olarak temsil edilebilir: gazla dolu (akciğerler), sıvı (iç organlar), katı (kemikler). Bir cismin yüzeyine çarpıldığında farklı frekanslarda titreşimler meydana gelir. Bazıları dışarı çıkacak. Diğerleri boşlukların doğal frekanslarıyla çakışacak, bu nedenle güçlendirilecekler ve rezonans nedeniyle duyulabilir olacaklar. Organın durumu ve topografyası perküsyon seslerinin tonuyla belirlenir.

3.6. Gürültünün önlenmesini belirleyen faktörler.

Gürültü koruması

Gürültüyü önlemek için insan vücudu üzerindeki etkisini belirleyen ana faktörlerin bilinmesi gerekir: gürültü kaynağının yakınlığı, gürültünün yoğunluğu, maruz kalma süresi, gürültünün faaliyet gösterdiği sınırlı alan.

Uzun süreli gürültüye maruz kalma, vücutta (ve yalnızca işitme organında değil) bir dizi karmaşık semptomatik fonksiyonel ve organik değişikliğe neden olur.

Uzun süreli gürültünün merkezi sinir sistemi üzerindeki etkisi, tüm sinir reaksiyonlarının yavaşlaması, aktif dikkat süresinin azalması ve performansın azalmasıyla kendini gösterir.

Gürültüye uzun süre maruz kaldıktan sonra solunum ritmi ve kalp atış hızı değişir ve damar sisteminin tonunda bir artış meydana gelir, bu da sistolik ve diyastolik artışa yol açar

ik kan basıncı seviyesi. Gastrointestinal sistemin motor ve salgı aktivitesi değişir ve bireysel endokrin bezlerinin aşırı salgılanması gözlenir. Terlemede artış var. Zihinsel işlevlerde, özellikle de hafızada baskılanma vardır.

Gürültünün işitme organının işlevleri üzerinde belirli bir etkisi vardır. Tüm duyu organları gibi kulak da gürültüye uyum sağlayabilir. Aynı zamanda gürültünün etkisi altında işitme eşiği 10-15 dB artar. Gürültüye maruz kalmanın sona ermesinden sonra işitme eşiğinin normal değeri ancak 3-5 dakika sonra geri yüklenir. Yüksek düzeyde gürültü yoğunluğunda (80-90 dB) yorucu etkisi keskin bir şekilde artar. Uzun süreli gürültüye maruz kalmayla ilişkili işitme bozukluğu türlerinden biri işitme kaybıdır (Tablo 3.2).

Rock müziğin kişinin hem fiziksel hem de psikolojik durumu üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Modern rock müziği 10 Hz ila 80 kHz aralığında gürültü üretir. Vurmalı çalgıların belirlediği ana ritim 1,5 Hz frekansındaysa ve 15-30 Hz frekanslarında güçlü bir müzik eşliği varsa, kişinin çok heyecanlandığı deneysel olarak tespit edilmiştir. 2 Hz frekanslı bir ritim ve aynı eşlik ile kişi uyuşturucu zehirlenmesine yakın bir duruma düşer. Rock konserlerinde ses yoğunluğu 120 dB'i aşabilir, ancak insan kulağı ortalama 55 dB yoğunluğa en uygun şekilde ayarlanmıştır. Bu durumda ses sarsıntıları, ses “yanmaları”, işitme ve hafıza kaybı meydana gelebilir.

Gürültünün görme organı üzerinde de zararlı etkisi vardır. Bu nedenle, karanlık bir odadaki bir kişinin endüstriyel gürültüye uzun süre maruz kalması, optik sinirin işleyişinin ve dolayısıyla görme keskinliğinin bağlı olduğu retina aktivitesinde gözle görülür bir azalmaya yol açar.

Gürültü koruması oldukça karmaşıktır. Bunun nedeni, nispeten uzun dalga boyundan dolayı sesin engellerin etrafında bükülmesi (kırınım) ve ses gölgesinin oluşmamasıdır (Şekil 3.5).

Ayrıca inşaat ve teknolojide kullanılan birçok malzemenin ses yutma katsayısı yeterince yüksek değildir.

Pirinç. 3.5. Ses dalgası kırınımı

Bu özellikler, kaynağın kendisinde ortaya çıkan gürültünün bastırılması, susturucuların kullanılması, elastik süspansiyonların kullanılması, ses yalıtım malzemeleri, çatlakların giderilmesi vb. dahil olmak üzere gürültüyle mücadele için özel araçlar gerektirir.

Konut binalarına giren gürültüyle mücadele etmek için, rüzgar gülü dikkate alınarak binaların konumunun uygun şekilde planlanması ve bitki örtüsü dahil koruyucu bölgelerin oluşturulması büyük önem taşımaktadır. Bitkiler iyi bir gürültü sönümleyicidir. Ağaçlar ve çalılar yoğunluk seviyesini 5-20 dB kadar azaltabilir. Kaldırım ile kaldırım arasındaki yeşil şeritler etkilidir. Ihlamur ve ladin ağaçları gürültüyü en iyi şekilde azaltır. Yüksek çam çitlerinin arkasında bulunan evler neredeyse tamamen sokak gürültüsünden uzak olabilir.

Gürültüye karşı mücadele, mutlak sessizliğin yaratılması anlamına gelmez, çünkü işitsel duyuların uzun süreli yokluğunda kişi zihinsel bozukluklar yaşayabilir. Mutlak sessizlik ve uzun süreli artan gürültü, insanlar için aynı derecede doğal değildir.

3.7. Temel kavramlar ve formüller. Tablolar

Tablonun devamı

Tablonun sonu

Tablo 3.1. Karşılaşılan seslerin özellikleri

Tablo 3.2.İşitme kaybının uluslararası sınıflandırması

Tablo 3.3. T = 25 °C'de bazı maddeler ve insan dokuları için ses hızı ve spesifik akustik direnç

3.8. Görevler

1. Sokakta L 1 = 50 dB şiddet düzeyindeki bir ses, odada L 2 = 30 dB şiddet düzeyinde ses olarak duyulmaktadır. Sokaktaki ve odadaki ses yoğunluklarının oranını bulun.

2. Frekansı 5000 Hz olan bir sesin şiddet düzeyi E=50 von'a eşittir. Eşit ses yüksekliği eğrilerini kullanarak bu sesin yoğunluğunu bulun.

Çözüm

Şekil 3.2'den 5000 Hz frekansta E = 50 ses seviyesi arka planının L = 47 dB = 4,7 B yoğunluk seviyesine karşılık geldiğini buluyoruz. Formül 3.4'ten şunu buluyoruz: I = 10 4,7 I 0 = 510 -8 W/ m2.

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

3. Fan, L = 60 dB yoğunluk seviyesinde ses üretir. İki bitişik fan çalıştığında ses yoğunluk seviyesini bulun.

Çözüm

L 2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0,3 + 6B = 63 dB (bkz. 3.6). Cevap: L 2 = 63 dB.

4. 30 m uzaklıktaki bir jet uçağının ses seviyesi 140 dB'dir. 300 m uzaklıktaki ses seviyesi nedir? Yerden yansımayı ihmal edin.

Çözüm

Yoğunluk mesafenin karesiyle orantılı olarak azalır - 10 2 kat azalır. L 1 - L 2 = 10xlg(I 1 /I 2) = 10x2 = 20 dB. Cevap: L 2 = 120 dB.

5. İki ses kaynağının şiddetlerinin oranı şuna eşittir: I 2 /I 1 = 2. Bu seslerin şiddet düzeyleri arasındaki fark nedir?

Çözüm

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

6. Frekansı 100 Hz olan ve şiddeti 3 kHz olan bir ses ile aynı şiddette olan bir sesin şiddet düzeyi nedir?

Çözüm

Eşit ses yüksekliği eğrilerini kullanarak (Şekil 3.3), 3 kHz frekansında 25 dB'nin 30 von ses yüksekliğine karşılık geldiğini bulduk. 100 Hz frekansta bu ses seviyesi 65 dB yoğunluk seviyesine karşılık gelir.

Cevap: 65 dB.

7. Ses dalgasının genliği üç kat arttı. a) Şiddeti kaç kat arttı? b) Ses seviyesi kaç desibel arttı?

Çözüm

Yoğunluk, genliğin karesiyle orantılıdır (bkz. 3.6):

8. Atölyede bulunan laboratuvar odasında gürültü şiddeti seviyesi 80 dB'e ulaştı. Gürültüyü azaltmak amacıyla laboratuvarın duvarlarının ses emici malzeme ile kaplanarak ses yoğunluğunun 1500 kat azaltılmasına karar verildi. Bundan sonra laboratuvarda gürültü yoğunluğu ne düzeyde olacak?

Çözüm

Desibel cinsinden ses yoğunluğu seviyesi: L = 10 X günlük(I/I 0). Ses yoğunluğu değiştiğinde ses yoğunluğu seviyesindeki değişiklik şuna eşit olacaktır:

9. İki ortamın empedansları 2 faktörü kadar farklılık gösterir: R2 = 2R1. Enerjinin ne kadarı arayüzden yansıyor ve enerjinin ne kadarı ikinci ortama geçiyor?

Çözüm

Formülleri (3.8 ve 3.9) kullanarak şunları buluruz:

Cevap: 1/9 enerjinin bir kısmı yansıtılır ve 8/9'u ikinci ortama geçer.

Ses yoğunluğu (ses gücü)

Yoğunluk ses, dalga yayılma yönüne (enerji akısı yoğunluğu) dik olarak yönlendirilmiş bir birim alan boyunca bir ses dalgası tarafından birim zaman başına aktarılan zaman-ortalama enerjiye eşit fiziksel bir niceliktir. Periyodik ses için ortalama alma, periyoda göre daha büyük bir zaman periyodu üzerinden veya tam sayıda periyot üzerinden gerçekleştirilir.

Düzlem harmonik bir dalga için ses yoğunluğu şuna eşittir:

ses basıncının genliği nerede; – salınım hızının genliği; - sesin yayıldığı ortamın yoğunluğu; – ortamdaki ses hızı (faz veya grup; dağılım küçükse hızlar hemen hemen aynıdır).

Uluslararası SI birim sisteminde ses şiddeti cinsinden ölçülür.

Yoğunluk seviyesi

Yoğunluk seviyesi– desibel (dB) cinsinden ifade edilen tahmini yoğunluk değeri. Desibel sayısı N eşittir:

(2)

Belirli bir sesin yoğunluğu nerede, eşik yoğunluğudur.

Eşik yoğunluğu

Eşik yoğunluğu– insan kulağının hassasiyet eşiğine karşılık gelen yoğunluk. Eşik yoğunluğu olarak alınan değer:

(3)

Sesin bir diğer niceliksel özelliği ise etkili ses basıncı, Çünkü Bir kişi fizyolojik olarak ses yoğunluğunu, ses dalgalarının işitme organlarına uyguladığı basınç olarak algılar. Bu durumda niceliksel bir ölçü de ses basınç seviyesi . Ayırt edilmeli ses basıncı itibaren ses basıncı. Ses radyasyon basıncı (aksi takdirde ses basıncı, radyasyon basıncı olarak da bilinir), sabit bir ses alanında bulunan bir cismin maruz kaldığı sabit basınçtır. Ses radyasyonunun basıncı, ses enerjisinin yoğunluğuyla orantılıdır. Ses basıncıyla karşılaştırıldığında küçüktür. Ses basıncı, ses basıncından birkaç yüz kat daha fazladır.

Etkili ses basıncı– etkili (veya etkili) ses basıncı değeri (rms):

(4)

Formül (1)'e bakınız.

Ses basınç seviyesi

Ses basınç seviyesi- bel (B) veya desibel (dB) cinsinden ifade edilen tahmini basınç değeri:

(5)

koşullu işitme eşiği nerede; k – normalleştirme katsayısı. Eğer k=1 ise ses basıncı seviyesi bel (B) cinsinden ölçülür; k=10 ise ses basıncı düzeyi dB cinsinden ölçülür.

Koşullu işitme eşiği

Koşullu işitme eşiği 1,5 - 3 kHz frekanslarda ses basıncının sayısal değeri olarak belirtilir;

Teori, "Gürültü ve Titreşimler" kılavuzunda ve ayrıca bu çalışmanın sonuna eklenen referanslar listesinde daha ayrıntılı olarak okunabilir.

Cihazın açıklaması

Üniversal cihaz SLM 329 (Ses Seviyesi Ölçer 329), geniş bir aralıkta etkili ses basıncı seviyesini ölçmenizi sağlar. Ölçüm limitleri ve cihaz özellikleri Tablo 1'de verilmiştir. Ölçüm adımı ve cihaz hatası Tablo 2'de verilmiştir.

Cihaz kullanılamaz koşullar altında:

yüksek nem;

yüksek sıcaklık (daha fazla);

Güneşin doğrudan parlak ışınlarında; Parlak ışığa veya gözle görülür ısıya maruz kalması durumunda sıvı kristal ekran kararabilir ve cihazın kendisi ölçümler için uygun olmayabilir. Ancak aşırı koşullar yine de cihaza zarar vermiyorsa 1-2 saat soğuduktan sonra cihaz tekrar kullanıma hazır hale gelecektir;

yoğun toz veya açık ateşin yakınında;

fırtına sırasında veya güçlü elektromanyetik alanların olduğu bir alanda.

Çalışmaya başlamadan önce cihazın oda sıcaklığına ulaşması gerekir, bu nedenle soğuktan getirdiğinizde hemen ölçüme başlamayın, cihazın ısınmasını bekleyin.

Güç 9 voltluk bir pilden sağlanır. Pil ömrü azaldığında ekranın sol tarafında ilgili simge görünür. Pilin değiştirilmesi gerekiyor. Pil yalnızca laboratuvar asistanı veya öğretmen tarafından değiştirilebilir.

Pil bölmesi açıkken cihazı asla açmayın.

tablo 1

SLM 329'un teknik özellikleri ve ölçüm sınırları (cihaz özellikleri)

№	Parametre	Anlam
	Görüntülemek	Sıvı kristal dört haneli
	Maksimum ölçüm hızı	Saniyede 2 ölçüm
	Menzil	40 dB'den 130 dB'ye
	Ölçülen sinyallerin frekansları	125 Hz'den 8 kHz'e
	Bir ölçüm zamanı	HIZLI modda 125 ms, YAVAŞ modda 1 sn
	Çalışma sıcaklığı	Başlangıç ​​noktası
	Bağıl nem	%10'dan %75'e kadar yoğuşmaya izin verilmez
	Ölçümler için optimum sıcaklık
	Pilin değiştirilmesi gerektiğinin göstergesi	Akü voltajı 7,5 V'un altına düşerse ekranda simgesi görünür.
	Önerilen piller	NEDA 1604 9V veya 6F22 9V (“Krona”)
	Güç değişimi olmadan sürekli çalışma süresi	Sürekli ölçüm modunda çalışma süresi 10 saatten fazla değildir
	Ağırlık	Pil ile birlikte 170 gr
	Boyutlar: uzunluk genişlik yükseklik	231 53 33mm

Tablo 2

Adım ve ölçüm doğruluğu

Kontroller

1 – kapasitif mikrofon,

2, 4 – dijital likit kristal ekran,

3 – açma/kapama tuşu (açık/kapalı) (AÇIK/KAPALI),

5 – filtreleri ayarlama tuşu: normal ses sinyalleri için “A”, düşük frekanslı sinyaller veya düşük frekanslı bileşenler içerenler için “C”,

6- tuş “Hızlı/Yavaş” (HIZLI/YAVAŞ) ölçüm hızını ayarlamak için: Normal mod için “Hızlı” (HIZLI), artan veya azalan yoğunluktaki sinyalleri ölçmek için “Yavaş” (YAVAŞ),

7 – Ölçüm aralıklarını değiştirmek için “Seviye” tuşu (LEVEL) (40 dB, 70 dB) (60 dB, 90 dB) (80 dB, 110 dB) (100 dB, 130 dB),

8 – kalibrasyon için “CAL” geçiş anahtarı.

Cihazı açma ve gerekli ölçüm modlarını ayarlama prosedürü

1. Cihazı açmak için ön panelin üst kısmındaki tuşa basın. Ölçümleri tamamladıktan sonra cihazı kapatmak için aynı tuşu kullanın.

2. Ön paneldeki üstten ikinci MAX tuşunu kullanarak maksimum sinyal modunu açın. Etkinleştirilen mod ekranın sağ üst kısmında gösterilir. Herhangi bir nedenle gösterge kaybolursa tuşa tekrar basın. Görünecek ve mod açılacaktır.

3. Daha sonra filtreyi kurmanız gerekir. İncelenen sinyalde düşük frekanslı bileşenler beklenmiyorsa A/C tuşuna basılarak A filtresi takılmalıdır. Düşük frekanslı sinyalleri ölçmek amaçlanıyorsa veya düşük frekanslı bir bileşen içeriyorsa C filtresi takılmalıdır. aynı tuş kullanılarak kurulabilir. Takılan filtrenin göstergesi ekranın sağında bulunur.

4. HIZLI/YAVAŞ tuşunu kullanarak ölçüm hızını ayarlayın. Kural olarak, HIZLI mod ölçüm almak için uygundur. Ancak ölçüm işlemi sırasında sinyal yoğunluğunun değişebileceği varsayılırsa SLOW modunu ayarlamak gerekir. Ekranın sağ üst kısmındaki gösterge.

5. Ölçüm aralığını seçmelisiniz. Seçim LEVEL tuşu kullanılarak yapılır. Göstergenin alt kısmındaki gösterge. Ölçüm sonuçları elde edilene ve aralık netleşene kadar aşağıdaki ses seviyelerine odaklanabilirsiniz:

(40 dB, 70 dB) – olağan “ev” seviyesi: konuşma, çalışan TV, sessiz ev aletleri;

(60 dB, 90 dB) – teknik sesler, örneğin çalışan bir matkap, elektrikli süpürge, yakınlardan geçen arabalar vb.;

(80 dB, 110 dB) - bunlar zaten oldukça yüksek seslerdir, örneğin bir spor motosiklet, susturucusu olmayan bir araba, Formula 1 modunda giden bir araba vb.;

(100 dB, 130 dB) - muhatabın duyulmadığı acı verici duyumların eşiğindeki seslerin seviyesi - havalanan bir uçak, kükreyen bir turbo motor, top, silah atışları, top havai fişekleri tam "üzerinde" kulak." Bu seviyedeki sesler işitme organları için tehlikeli olabilir. Bu nedenle bu aralıkta ölçüm yapmayı düşünüyorsanız güvenlik açısından özel kulaklıklar kullanın.

Cihazın düzgün çalışmasını sağlamak için yılda bir kez kalibre edilmesi gerekir.

Kalibrasyon süreci

Ses sinyali kaynağı olarak etkin ses basıncı seviyesi 94 dB, frekansı 1 kHz ve sinüzoidal darbe şekline sahip bir kaynak kullanılır. Ölçümleri gerçekleştirmek için aşağıdaki modlar ayarlanmıştır:

filtre A,

HIZLI ölçüm süresi,

MAX göstergesi olmayan ölçüm modu,

aralığı (80 dB, 110 dB).

Sağ tarafta kalibrasyon için kullanılabilecek, döndürülerek ekranda 94 dB değerine kadar okumalar elde edebileceğiniz bir anahtar için küçük bir yuva bulunmaktadır.

Cihazı yalnızca bir laboratuvar teknisyeni kalibre edebilir.

İş emri

Geçen (yani durmayan) bir dalgadaki sesin gücü veya yoğunluğu, dalganın yayılma yönüne dik alanlardan her saniye akan enerji miktarıdır.

Sesin yoğunluğu (kuvveti), 10 kat daha büyük birimlerle veya birimlerle, yani (mikrowatt - watt'ın milyonda biri) olarak ölçülür.

Hesaplamalar, ses yoğunluğunun aşırı basınç genliğinin karesinin ortamın akustik direncinin iki katına oranına eşit olduğunu göstermektedir:

Bu hem düzlem hem de küresel dalgalar için geçerlidir. Düzlem dalgalarda iç sürtünmeden kaynaklanan kayıplar ihmal edilirse ses şiddetinin mesafeye bağlı olarak değişmemesi gerekir. Küresel dalgalarda yer değiştirme genlikleri, parçacık hızı ve aşırı basınç, ses kaynağından uzaklığın birinci kuvvetinin tersi olarak azalır. Sonuç olarak küresel dalgalarda ses şiddeti, ses kaynağına olan uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır.

Mikrofonlar genellikle ses yoğunluğunu ölçmek için kullanılır (yapıları dersin ikinci cildinde elektriksel titreşimler bölümünde anlatılmıştır). Ses yoğunluğunu ölçmek için bir Rayleigh diski de kullanılır - bu, çok ince bir iplik üzerine asılı bir çapa sahip ince küçük bir disktir (milimetrenin yüzde 2-3'ü kalınlığında bir mika plakadan yapılmıştır). Diskteki ses dalgaları alanında

Momenti sesin gücüyle orantılı olan ve sesin frekansına bağlı olmayan dönen bir çift hareket eder. Bu dönen çift, diski, düzlemi ses dalgalarının yayılma yönüne dik olacak şekilde döndürmeye çalışır. Tipik olarak bir Rayleigh diski, dalga yayılım yönüne 45°'lik bir açıyla bir ses alanına asılır ve ses yoğunluğu, diskin dönme açısı belirlenerek ölçülür.

Sesin gücünü belirlemek için ses dalgalarının katı bir duvara uyguladığı basıncı da ölçebilirsiniz. Bu basınç ses gücüyle orantılıdır:

burada ortamın sabit basınçtaki ısı kapasitesinin sabit hacimdeki ısı kapasitesine oranıdır, c ses hızıdır.

Yukarıdaki formülü formül (6) ile karşılaştırdığımızda, ses dalgalarının katı bir duvara uyguladığı basıncın aşırı basınç genliğinin karesi ile orantılı, ortamın yoğunluğu ile ters orantılı olduğunu görüyoruz.

Bu bölümün başında verilen ses şiddeti tanımı, duran dalga için anlamını yitirmektedir. Aslında, doğrudan ve yansıyan dalgalardaki basınç genlikleri eşitse, dalga eksenine dik olarak zıt yönlerde yerleştirilen bir platformdan eşit miktarda enerji akışı olur. Bu nedenle sahadan elde edilen enerji akışı sıfırdır. Bu durumda ses yoğunluğu, ses enerjisinin yoğunluğu, yani ses alanında bulunan enerji ile karakterize edilir.

Düzlemden geçen bir dalga alanındaki ses enerjisinin yoğunluğunu hesaplamak için, kesit alanı ve uzunluğu sayısal olarak ses hızına eşit olan silindirik bir hacim hayal edelim; silindirin ekseni dalganın yönü ile çakışsın; dalganın yayılması. Silindirin içinde bulunan toplam enerji miktarının sayısal olarak ses şiddetine eşit olduğu açıktır. Öte yandan silindirin hacmine kesit alındığında sayısal olarak eşit olduğu için ses enerjisi yoğunluğu ortaya çıkar. eşit olmak

Enerjinin hareketi fikri ve şu anda ortamdaki bir noktada enerji yoğunluğu ve enerji hareketinin hızının en önemli kavramları, 1874 yılında N. A. Umov tarafından doktora tezinde bilime tanıtıldı; Denklemin (7) kesin bir şekilde doğrulanması verilmiştir). On yıl sonra Umov'un fikirleri İngiliz fizikçi Poynting tarafından elektromanyetik dalgalara uygulanmak üzere geliştirildi.

Yansıyan bir ses dalgasındaki ve kırılan bir dalgadaki ses şiddetinin nasıl hesaplandığını açıklayalım.

Ses dalgalarının yansıma ve kırılma yasaları, ışığın yansıma ve kırılma yasalarına benzer. Bir ses dalgası yansıtıldığında, dalganın yönünün yansıtıcı yüzeyin normaliyle oluşturduğu açı (geliş açısı), yansıyan dalganın yönünün aynı normalle oluşturduğu açıya (yansıma açısı) eşittir. .

Bir ses dalgası bir ortamdan diğerine geçerken geliş açısı ve kırılma açısı şu ilişkiyle ilişkilidir:

birinci ve ikinci ortamdaki ses hızları nerede?

Ses yoğunluğu birinci ortamda ise, o zaman arayüzde normal dalga etkisi ile ikinci ortamdaki ses yoğunluğu şöyle olacaktır:

Rayleigh tarafından kanıtlandığı gibi, ses nüfuz katsayısı aşağıdaki formülle belirlenir:

Açıkçası, yansıma katsayısı eşittir

Rayleigh'in formülünden, ortamın akustik direnci ne kadar farklı olursa, ortamlar arasındaki arayüzden ses enerjisinin o kadar küçük bir kısmının nüfuz ettiğini görüyoruz. İkinci ortamın akustik direncinin birinci ortamın akustik direnciyle karşılaştırıldığında çok büyük olması durumunda bunu anlamak zor değildir.

Bu durum, sesin havadan bir su kütlesine veya beton veya ahşap kalınlığına geçmesiyle meydana gelir; bu ortamların akustik direnci havanın akustik direncinden birkaç bin kat daha fazladır. Bu nedenle, sesin havadan su, beton ve ahşap yüzeylere normal yansıması sırasında, ses yoğunluğunun binde birinden fazlası bu ortamlara nüfuz etmez. Bununla birlikte, beton veya ahşap bir duvar, eğer ince ise oldukça ses iletici olabilir; bu durumda duvar, büyük bir zar gibi elastik titreşimleri algılar ve iletir. Yukarıdaki formül böyle bir durum için geçerli değildir.

Farklı sıcaklık koşulları nedeniyle, atmosferik havanın ayrı ayrı katmanları farklı akustik dirence sahip olabilir; Ses, bu tür hava katmanları arasındaki arayüzden yansıtılır. Bu, atmosferdeki seslerin işitilebilirlik aralığının önemli dalgalanmalara maruz kaldığını açıklamaktadır. İşitme aralığı, havanın homojenlik derecesine bağlı olarak 10 kat veya daha fazla değişebilir. Hava koşulları (yağmur, kar, sis) havanın ses iletkenliğini etkilemez. Açık bir günde ve yoğun sis sırasında işitilebilirlik aynı olabilir. Tam tersine, havanın gözle görülür şekilde aynı olduğu günlerde, hava katmanlarının homojenlik derecesi aynı değilse, havanın ses iletkenliği çok farklı olabilir.

Akustiğin önemli görevlerinden biri akustik yayıcıların ses şiddetini etkileyen koşulları açıklığa kavuşturmaktır. Salınımlı bir cisim yayıcı dış ortama ses enerjisi verdiğinde, bu cisim ses alanının tepkisine karşı, yani yayılan dalgadaki aşırı basıncın neden olduğu kuvvetlere karşı çalışır ve yayıcının salınım hareketini engeller.

Hesaplama, yayıcının dalga boyundan daha büyük boyutlara sahip olduğunda, bir düzlem dalga yaydığını ve ses radyasyonunun gücünün, yayıcının salınım hareketinin hızının genliğinin alanına göre çarpımının yarısına eşit olduğunu göstermektedir. Verici 5 ve ortamın akustik direnci:

Verici dalga boyuna göre küçükse, küresel bir dalga yayar ve bu durumda radyasyon gücü formülle belirlenir.

Belirli boyutlardaki herhangi bir yayıcı için (örneğin, alanlı salınımlı bir disk için, verilen iki güç formülünden ilki, yüksek frekansların (kısa dalgalar) radyasyonun gücünü belirler, ikincisi, düşük frekansların radyasyonun gücünü belirler. (uzun dalgalar).

Genellikle vericinin yüksek, orta ve düşük frekanslarda aynı güce sahip olması gerekir (gramofon membranları ve hoparlör difüzörleri bu kaliteye sahip olmalıdır). Ancak belirli bir salınım hareketi genliği için, yüksek sesler için tatmin edici emisyon gücüne sahip küçük boyutlu yayıcılar, düşük sesler için çok düşük bir emisyon gücüne sahiptir. Bu da onları müzikal açıdan yetersiz kılıyor.

Söylenenlere göre küçük boyutlu yayıcıların dezavantajları açıktır. Büyük boyutlu yayıcılar, kütlelerinin önemli olması gibi önemli bir rahatsızlığa sahiptir ve bu nedenle onlara gerekli genlikte salınım hareketi kazandırmak için çok büyük kuvvetlerin uygulanması gerekir. Bu nedenle, teknik açıdan bakıldığında, küçük boyutlu bir yayıcının en uygun akustik koşullara yerleştirilmesi arzu edilir.

Bu sorun, yayıcıyı açık alana bağlayan özel bir cihaz, yani bir korna kullanılarak çözülebilir. Korna, dar ucunda (boğazda) yayıcının titreştiği, yavaş yavaş genişleyen bir tüptür. Kornanın sert duvarları ses dalgasının yanlara "yayılmasına" izin vermez. Böylece dalga cephesi az çok düz bir şekli korur, bu da yukarıdaki formüllerden ilkini oluşturur.

Radyasyon gücü için yalnızca yüksek frekans aralığında değil aynı zamanda düşük frekans aralığında da uygulanabilir.

Tipik olarak ses yoğunluğu çalışmalarının kapalı alanlarda yapılması gerekir. Kapalı alanlardaki sesin incelenmesi, oditoryumların, tiyatroların, konser salonlarının vb. tasarımı ve ön akustik hesaplamalar yapılmadan inşa edilen odalardaki akustik kusurların düzeltilmesi açısından önemlidir. Bu konularla ilgilenen teknoloji dalına mimari akustik denir.

Kapalı alanlardaki akustik süreçlerin ana özelliği, sesin sınırlayıcı yüzeylerden (duvarlar, tavanlar) çoklu yansımalarının varlığıdır. Orta büyüklükteki bir odada, enerjisi duyulabilirlik eşiğine düşmeden önce bir ses dalgası birkaç yüz yansımaya uğrar. Büyük odalarda, kaynak birkaç on saniye boyunca kapatıldıktan sonra yeterli güçte bir ses duyulabilir. mümkün olan tüm yönlerde hareket eden yansıyan dalgaların varlığı. Sesin bu kadar kademeli olarak sönümlenmesinin bir yandan faydalı olduğu oldukça açıktır, çünkü ses yansıyan dalgaların enerjisi nedeniyle güçlendirilir; ancak öte yandan aşırı yavaş solma, tutarlı bir bağlamın her yeni bölümünün (örneğin, konuşmanın her yeni hecesinin) öncekiyle örtüşmesi nedeniyle tutarlı ses (konuşma, müzik) algısını önemli ölçüde kötüleştirebilir. henüz duyulmamış olanlar. Zaten bu üstünkörü değerlendirmelerden, iyi bir işitilebilirlik yaratmak için izleyicideki yankı süresinin belirli bir optimal değere sahip olması gerektiği açıktır.

Her yansımada emilim nedeniyle bir miktar enerji kaybolur. Soğurulan ses enerjisinin gelen enerjiye oranına ses yutma katsayısı denir. İşte birkaç durum için değerleri:

Açıkçası, bir odanın duvarlarının ses emme katsayısı özelliği ne kadar büyükse ve bu odanın boyutu ne kadar küçükse, tepki süresi o kadar kısa olur.

Pirinç. 162. Çeşitli boyutlardaki odalar için optimum yankılanma.

Ses yoğunluğunun duyulabilirlik eşiğine düştüğü yankı süresi yalnızca odanın özelliklerine değil aynı zamanda başlangıçtaki ses gücüne de bağlıdır. Oditoryumların akustik özelliklerinin hesaplanmasına kesinlik kazandırmak için, ses enerjisi yoğunluğunun başlangıç ​​değerinin milyonda birine düştüğü süreyi hesaplamak gelenekseldir (oldukça keyfi olarak). Bu süreye standart yankılanma süresi veya basitçe yankılanma denir.

İşitilebilirliğin en iyi sayılabileceği optimum yankılanma değeri birçok kez deneysel olarak belirlenmiştir. küçük

odalar (1,06 saniyelik optimal yankılanmayı aşmayan bir ses seviyesiyle. Ses seviyesindeki daha fazla artışla, optimal yankılanma Şekil 162'de gösterildiği gibi orantılı olarak artar. Akustik özellikleri zayıf olan (çok “gürültülü”) odalarda, ses yerine yankılanma 1-2 saniyelik optimum değer 3-5 saniyedir.

Tanım

Bir ses dalgasının yoğunluğu I (IW), bir ses dalgası tarafından birim zamanda dalga yayılma yönüne dik bir birim alan boyunca aktarılan zaman-ortalama enerjidir. Periyodik dalgalar için ortalama alma, periyottan daha büyük bir zaman periyodu veya tamsayı sayıda periyot üzerinden gerçekleştirilir.

Bir düzlem sinüzoidal ilerleyen dalga IZ için

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

burada p ses basıncının genliğidir;

v parçacıkların titreşim hızının genliğidir;

r ortamın yoğunluğudur;

c, içindeki sesin hızıdır.

Küresel ilerleyen bir dalgada IZ, kaynaktan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Duran bir ses dalgasında I = 0, yani. Ortalama olarak ses enerjisi akışı yoktur.

Bir düzlem harmonik ilerleyen dalganın FROM'u, ses dalgasının enerji yoğunluğunun ses hızıyla çarpımına eşittir. Ses enerjisinin akışı, dalga normal vektörü tarafından IZ'nin ürünü olarak temsil edilebilen dalga enerjisi akı yoğunluğunun vektörü olan Umov vektörü ile karakterize edilir, yani. dalga cephesine dik birim vektör.

Ses alanı farklı frekanslardaki harmonik dalgaların bir üst üste binmesi ise, o zaman ortalama enerji akısı yoğunluğunun vektörü için toplanabilirlik özelliği karşılanır.

Pratik anlamda, düzlem dalga oluşturan yayıcılar için IR, radyasyon yoğunluğunu, yani yayıcının özgül gücünü ifade eder. yayılan yüzeyin birim alanı başına ses gücü.

IZ, W/m2 cinsinden SI birimleriyle ölçülür. Ultrasonik teknolojide sıklıkla W/cm2 birimi kullanılır. Ses aynı zamanda desibel ölçeğindeki yoğunluk düzeyine göre de değerlendirilir: desibel sayısı N = 10lg(I ¤ I 0), burada I belirli bir sesin yoğunluğudur, I 0 = 10-12 W/m2.

Zamanlama özellikleri

Başlatma zamanı (-12'den 1'e kadar oturum açın);

Ömür boyu (-10'dan 3'e kadar log tc);

Bozunma süresi (log td'yi -12'den 1'e);

Optimum gelişme zamanı (-1'den 1'e log tk).

Diyagram:

Efektin teknik uygulamaları

Efektin teknik uygulaması

Elastik dalgaların kaynağı, ortamda belirli bir ses basıncı dağılımı ve buna bağlı IZ değeri ile karakterize edilen bir ses alanı yaratır. Ses basıncını ölçmek için başta piezoelektrik dönüştürücüler olmak üzere çeşitli tipte alıcılar kullanılır. Hipersonik'e yakın frekanslarda piezo-yarı iletken ve film dönüştürücüler kullanılır. Yüksek ses yoğunluklarında sıvılarda radyometre, yüksek frekanslarda ise termal ses alıcıları kullanılır. IZ'yi ölçmek için referans yöntemlerinden biri, ses basıncı ve IZ değerinin hesaplandığı değerden salınım hızını belirlemenizi sağlayan Rayleigh disk etkisine ("Rayleigh Disk" açıklamasına bakın) dayanmaktadır.

Efekt uygulama

IZ, ultrasonik temizleme, ultrasonik dağılım, sertleştirme, metalleştirme ve lehimleme gibi ultrasonik teknolojilerin etkinliğini belirler (açıklamalara bakın). Akustik kavitasyon (açıklamaya bakın) ve ilgili etkiler sırasında IZ değeri, kavitasyonun oluşma süreci ve kavitasyon kabarcıklarının dinamikleri üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.

Edebiyat

1. Ultrason / Ed. I.P. Golyamina.- M.: Sovyet Ansiklopedisi, 1979.- 400 s.

Anahtar Kelimeler

• genlik
• ilerleyen dalga
• harmonik dalga
• düz dalga
• durağan dalga
• küresel dalga
• ses basıncı
• desibel
• ses yoğunluğu
• ses hızı
• ses gücü
• normal
• orta yoğunluk
• enerji akısı yoğunluğu
• ses alanı
• güç yoğunluğu
• umova vektör
• ultrason
• dalga cephesi
• dalga enerjisi

Doğa bilimlerinin bölümleri: