Как найти мощность звука

From Wikipedia, the free encyclopedia

Sound measurements

Characteristic

Symbols

 Sound pressure  p, SPL,LPA
 Particle velocity  v, SVL
 Particle displacement  δ
 Sound intensity  I, SIL
 Sound power  P, SWL, LWA
 Sound energy  W
 Sound energy density  w
 Sound exposure  E, SEL
 Acoustic impedance  Z
 Audio frequency  AF
 Transmission loss  TL

  • v
  • t
  • e

Sound power or acoustic power is the rate at which sound energy is emitted, reflected, transmitted or received, per unit time.[1] It is defined[2] as «through a surface, the product of the sound pressure, and the component of the particle velocity, at a point on the surface in the direction normal to the surface, integrated over that surface.» The SI unit of sound power is the watt (W).[1] It relates to the power of the sound force on a surface enclosing a sound source, in air. For a sound source, unlike sound pressure, sound power is neither room-dependent nor distance-dependent. Sound pressure is a property of the field at a point in space, while sound power is a property of a sound source, equal to the total power emitted by that source in all directions. Sound power passing through an area is sometimes called sound flux or acoustic flux through that area.

Sound power level LWA[edit]

Regulations often specify a method for measurement[3] that integrates sound pressure over a surface enclosing the source. LWA specifies the power delivered to that surface in decibels relative to one picowatt. Devices (e.g., a vacuum cleaner) often have labeling requirements and maximum amounts they are allowed to produce. The A-weighting scale is used in the calculation as the metric is concerned with the loudness as perceived by the human ear. Measurements[4] in accordance with ISO 3744 are taken at 6 to 12 defined points around the device in a hemi-anechoic space. The test environment can be located indoors or outdoors. The required environment is on hard ground in a large open space or hemi-anechoic chamber (free-field over a reflecting plane.)

Table of selected sound sources[edit]

Here is a table of some examples, from an on-line source.[5] For omnidirectional sources in free space, sound power in LwA is equal to sound pressure level in dB above 20 micropascals at a distance of 0.2821 m[6]

Situation and
sound source
Sound power
(W)
Sound power level
(dB ref 10−12 W)
Saturn V rocket[7] 100000000 200
Project Artemis Sonar 1000000 180
Turbojet engine 100000 170
Turbofan aircraft at take-off 1000 150
Turboprop aircraft at take-off 100 140
Machine gun
Large pipe organ
10 130
Symphony orchestra
Heavy thunder
Sonic boom
1 120
Rock concert (1970s)
Chain saw
Accelerating motorcycle
0.1 110
Lawn mower
Car at highway speed
Subway steel wheels
0.01 100
Large diesel vehicle 0.001 90
Loud alarm clock 0.0001 80
Relatively quiet vacuum cleaner 10−5 70
Hair dryer 10−6 60
Radio or TV 10−7 50
Refrigerator
Low voice
10−8 40
Quiet conversation 10−9 30
Whisper of one person
Wristwatch ticking
10−10 20
Human breath of one person 10−11 10
Reference value 10−12 0

Mathematical definition[edit]

Sound power, denoted P, is defined by[8]

P={mathbf  f}cdot {mathbf  v}=Ap,{mathbf  u}cdot {mathbf  v}=Apv

where

  • f is the sound force of unit vector u;
  • v is the particle velocity of projection v along u;
  • A is the area;
  • p is the sound pressure.

In a medium, the sound power is given by

P={frac  {Ap^{2}}{rho c}}cos theta ,

where

  • A is the area of the surface;
  • ρ is the mass density;
  • c is the sound velocity;
  • θ is the angle between the direction of propagation of the sound and the normal to the surface.
  • p is the sound pressure.

For example, a sound at SPL = 85 dB or p = 0.356 Pa in air (ρ = 1.2 kg⋅m−3 and c = 343 m⋅s−1) through a surface of area A = 1 m2 normal to the direction of propagation (θ = 0°) has a sound energy flux P = 0.3 mW.

This is the parameter one would be interested in when converting noise back into usable energy, along with any losses in the capturing device.

Relationships with other quantities[edit]

Sound power is related to sound intensity:

P=AI,

where

  • A stands for the area;
  • I stands for the sound intensity.

Sound power is related sound energy density:

P=Acw,

where

  • c stands for the speed of sound;
  • w stands for the sound energy density.

Sound power level[edit]

Sound power level (SWL) or acoustic power level is a logarithmic measure of the power of a sound relative to a reference value.
Sound power level, denoted LW and measured in dB,[9] is defined by:[10]

L_{W}={frac  {1}{2}}ln !left({frac  {P}{P_{0}}}right)!~{mathrm  {Np}}=log _{{10}}!left({frac  {P}{P_{0}}}right)!~{mathrm  {B}}=10log _{{10}}!left({frac  {P}{P_{0}}}right)!~{mathrm  {dB}},

where

  • P is the sound power;
  • P0 is the reference sound power;
  • 1 Np = 1 is the neper;
  • 1 B = 1/2 ln 10 is the bel;
  • 1 dB = 1/20 ln 10 is the decibel.

The commonly used reference sound power in air is[11]

P_{0}=1~{mathrm  {pW}}.

The proper notations for sound power level using this reference are LW/(1 pW) or LW (re 1 pW), but the suffix notations dB SWL, dB(SWL), dBSWL, or dBSWL are very common, even if they are not accepted by the SI.[12]

The reference sound power P0 is defined as the sound power with the reference sound intensity I0 = 1 pW/m2 passing through a surface of area A0 = 1 m2:

P_{0}=A_{0}I_{0},

hence the reference value P0 = 1 pW.

Relationship with sound pressure level[edit]

The generic calculation of sound power from sound pressure is as follows:

{displaystyle L_{W}=L_{p}+10log _{10}!left({frac {A_{S}}{A_{0}}}right)!~mathrm {dB} ,}

where:
{displaystyle {A_{S}}} defines the area of a surface that wholly encompasses the source. This surface may be any shape, but it must fully enclose the source.

In the case of a sound source located in free field positioned over a reflecting plane (i.e. the ground), in air at ambient temperature, the sound power level at distance r from the sound source is approximately related to sound pressure level (SPL) by[13]

{displaystyle L_{W}=L_{p}+10log _{10}!left({frac {2pi r^{2}}{A_{0}}}right)!~mathrm {dB} ,}

where

  • Lp is the sound pressure level;
  • A0 = 1 m2;
  • {displaystyle {2pi r^{2}},} defines the surface area of a hemisphere; and
  • r must be sufficient that the hemisphere fully encloses the source.

Derivation of this equation:

{begin{aligned}L_{W}&={frac  {1}{2}}ln !left({frac  {P}{P_{0}}}right)\&={frac  {1}{2}}ln !left({frac  {AI}{A_{0}I_{0}}}right)\&={frac  {1}{2}}ln !left({frac  {I}{I_{0}}}right)+{frac  {1}{2}}ln !left({frac  {A}{A_{0}}}right)!.end{aligned}}

For a progressive spherical wave,

z_{0}={frac  {p}{v}},
A=4pi r^{2}, (the surface area of sphere)

where z0 is the characteristic specific acoustic impedance.

Consequently,

I=pv={frac  {p^{2}}{z_{0}}},

and since by definition I0 = p02/z0, where p0 = 20 μPa is the reference sound pressure,

{begin{aligned}L_{W}&={frac  {1}{2}}ln !left({frac  {p^{2}}{p_{0}^{2}}}right)+{frac  {1}{2}}ln !left({frac  {4pi r^{2}}{A_{0}}}right)\&=ln !left({frac  {p}{p_{0}}}right)+{frac  {1}{2}}ln !left({frac  {4pi r^{2}}{A_{0}}}right)\&=L_{p}+10log _{{10}}!left({frac  {4pi r^{2}}{A_{0}}}right)!~{mathrm  {dB}}.end{aligned}}

The sound power estimated practically does not depend on distance. The sound pressure used in the calculation may be affected by distance due to viscous effects in the propagation of sound unless this is accounted for.

References[edit]

  1. ^ a b Ronald J. Baken, Robert F. Orlikoff (2000). Clinical Measurement of Speech and Voice. Cengage Learning. p. 94. ISBN 9781565938694.
  2. ^ «ISO 80000-8(en) Quantities and Units — Acoustics». [ISO].
  3. ^ «ISO 3744:2010(en) Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane». [ISO]. Retrieved 22 December 2017.
  4. ^ «EU Sound Power Regulation for Vacuum Cleaners». [NTi Audio]. 19 December 2017. Retrieved 22 December 2017.
  5. ^ «Sound Power». The Engineering Toolbox. Retrieved 28 November 2013.
  6. ^ «Sound Power Level».
  7. ^ Allgood, Daniel C. (15 February 2012). «NASA Technical Reports Server (NTRS)». NASA. Retrieved 2021-03-24. the largest sound power levels ever experienced at NASA Stennis was approximately 204dB, which corresponded to the Saturn S‐IC stage on the B‐2 test stand.
  8. ^ Landau & Lifshitz, «Fluid Mechanics», Course of Theoretical Physics, Vol. 6
  9. ^ «Letter symbols to be used in electrical technology – Part 3: Logarithmic and related quantities, and their units», IEC 60027-3 Ed. 3.0, International Electrotechnical Commission, 19 July 2002.
  10. ^ Attenborough K, Postema M (2008). A pocket-sized introduction to acoustics. Kingston upon Hull: University of Hull. doi:10.5281/zenodo.7504060. ISBN 978-90-812588-2-1.
  11. ^ Ross Roeser, Michael Valente, Audiology: Diagnosis (Thieme 2007), p. 240.
  12. ^ Thompson, A. and Taylor, B. N. sec 8.7, «Logarithmic quantities and units: level, neper, bel», Guide for the Use of the International System of Units (SI) 2008 Edition, NIST Special Publication 811, 2nd printing (November 2008), SP811 PDF
  13. ^ Chadderton, David V. Building services engineering, pp. 301, 306, 309, 322. Taylor & Francis, 2004. ISBN 0-415-31535-2

External links[edit]

  • Sound power and Sound pressure. Cause and Effect
  • Ohm’s Law as Acoustic Equivalent. Calculations
  • Relationships of Acoustic Quantities Associated with a Plane Progressive Acoustic Sound Wave
  • NIOSH Powertools Database Archived 2009-11-12 at the Wayback Machine
  • Sound Power Testing

МОЩНОСТЬ ЗВУКА

МОЩНОСТЬ ЗВУКА
МОЩНОСТЬ ЗВУКА

       

энергия, передаваемая звук. волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Среднее по времени значение М. з., отнесённое к единице площади, наз. интенсивностью звука.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.
.
1983.

МОЩНОСТЬ ЗВУКА

— энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Различают мгновенное значение M. з. и среднее за период или за длит. время. Наиб. интерес представляет ср. значение M. з., отнесённое к единице площади,- т. н. ср. удельная M. з., или интенсивность звука. Для плоской гармонич. бегущей звуковой волны ср. удельная M. з.

3043-32.jpg

где p0 и u0 амплитуды звукового давления и колебательной скорости, частиц, r — плотность среды, с— скорость звука в ней. Величина w — важная характеристика акустич. излучателей. M. з. в системе СИ измеряется в Вт, в системе СГС — в эрг/с (1 Вт = 1 Дж/с = 107 эрг/с). Удельная M. з. измеряется соответственно в Вт/м 2 и в эрг/с . см 2; на практике при оценке свойств УЗ-излучателей пользуются единицей Вт/см 2.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.
Главный редактор А. М. Прохоров.
1988.

.

Полезное

Смотреть что такое «МОЩНОСТЬ ЗВУКА» в других словарях:

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесенное к единице площади, называется интенсивностью звука …   Большой Энциклопедический словарь

  • мощность звука — характеризует общую звуковую энергию, излучаемую источником звука в единицу времени; измеряется в Вт (или dBm децибел на милливатт). Мощность звука рассчитывается по следующей формуле: P (dBm) = 10 * lg (P/1 мВт), где P мощность звука, измеренная …   Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

  • мощность звука — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесённое к единице площади, называется интенсивностью звука. * * * МОЩНОСТЬ ЗВУКА МОЩНОСТЬ ЗВУКА, энергия, переносимая… …   Энциклопедический словарь

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Garso bangų energija, per vienetinį laiko tarpą pereinanti per visą bangų fronto paviršių. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Išspinduliuotų, perduodamų arba priimamų garso bangų galia. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f; Leistung der Schallquelle, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • мощность звука — garso galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sound power vok. Schalleistung, f rus. мощность звука, f pranc. puissance acoustique, f; puissance du son, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Мощность звука —         энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени; измеряется в ваттах. Различают мгновенное значение М. з. и среднее за период или за длительное время. Наибольший интерес представляет среднее… …   Большая советская энциклопедия

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звук. волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Ср. значение М.з., отнесённое к единице площади, наз. интенсивностью звука …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени (Болгарский язык; Български) звукова [акустична] мощност (Чешский язык; Čeština) akustický tlak (Немецкий язык; Deutsch) Schalleistung; Lautstärke… …   Строительный словарь

  • Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС …   Википедия

  • Звуковое Оборудование
  • Световое Оборудование
  • Полезные статьи по организации светового и звукового пространства
  • Инструменты
  • Шоу-бизнес
  • Программы для музыканта
  • Видеоконференции и их использование

Главная › Библиотека › Звуковое Оборудование › Что такое шум

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе — примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали — 4.9 км/с.

Частота шума

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука

Мощность звука какой-либо установки — это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах — децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ — функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W0, равному 10-12Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности — 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp — это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P — давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P0 = 2 мкПа — контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw — lgr — 11

Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 — lg10 — 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Lp2 = Lp1 — 20*lg(r2/r1)

Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 — 20*lg10) дБ = (65 — 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

Диаграмма кривых равной громкости

Шумовые характеристики оборудования

Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

  1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
  2. общий уровень звукового давления

Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

Суммирование источников шума

Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

  1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
  2. Если разница уровней шума превышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.

    Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.

  3. Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.

Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.

Разница уровней шума, дБ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Показатель-добавка, дБ 2.6 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4

Если источников шума более двух, метод расчета не меняется, и источники рассматриваются парами, начиная с самых слабых.

Например, есть четыре установки с уровнями шума 25 дБ, 38 дБ, 43 дБ и 50 дБ.

Сначала делаем подсчет для двух слабейших установок: 38 — 25 = 13 дБ. Разница больше 10 дБ, и эту установку вообще не учитываем.

Для установок 38 и 43 дБ: 43 — 38 = 5 дБ, поправка из таблицы равна 1.2 дБ. Суммарный шум трех установок: 43 + 1.2 = 44.2 дБ.

Теперь найдем полный шум всех установок. 50 — 44.2 = 5.8 дБ. Округляя разность уровней шума до 6 дБ, по таблице находим поправку 1.0 дБ.

Итак, общий уровень шума четырех установок равен 50 + 1 = 51 дБ.

Вы можете оставить свой комментарий.

Измерения звука
Характеристика Символы
Звуковое давление p, SPL, L PA
Частица скорость v, SVL
Смещение частиц δ
Интенсивность звука I, SIL
Звуковая мощность P, SWL, L WA
Звуковая энергия W
Плотность звуковой энергии w
Звуковое воздействие E, SEL
Акустическое сопротивление Z
Звуковая частота AF
Потери при передаче TL

  • v
  • t

Звуковая мощность или акустическая мощность — это скорость, с которой звуковая энергия излучается, отражается, передается или принимается в единицу времени. Он определяется как «через поверхность, произведение звукового давления и составляющей скорости частицы в точке на поверхности в направлении, нормальном к поверхности, интегрированное по этой поверхности». единица СИ звуковой мощности — это ватт (Вт). Он относится к мощности звуковой силы на поверхности, окружающей источник звука, в воздухе. Для источника звука, в отличие от звукового давления, мощность звука не зависит ни от помещения, ни от расстояния. Звуковое давление — это свойство поля в точке в пространстве, а звуковая мощность — это свойство источника звука, равное общей мощности, излучаемой этим источником во всех направлениях. Звуковая мощность, проходящая через область, иногда называется звуковым потоком или акустическим потоком через эту область.

Содержание

  • 1 Уровень звуковой мощности L WA
    • 1.1 Таблица выбранных источников звука
  • 2 Математическое определение
  • 3 Связь с другими величинами
  • 4 Уровень звуковой мощности
    • 4.1 Связь со звуковым давлением уровень
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Уровень звуковой мощности L WAМаксимальный уровень звуковой мощности (LWA ), относящийся к переносному воздушному компрессору.

Нормативы часто определяют метод измерения который объединяет звуковое давление над поверхностью, окружающей источник. L WA определяет мощность, передаваемую на эту поверхность, в децибелах относительно одного пиковатта. Устройства (например, пылесос) часто имеют требования к маркировке и максимальным допустимым объемам производства. Шкала A-weighting используется в расчетах, поскольку метрика связана с громкостью, воспринимаемой человеческим ухом. Измерения в соответствии с ISO 3744 выполняются в 6–12 определенных точках вокруг устройства в полубезэховом пространстве. Тестовая среда может располагаться в помещении или на открытом воздухе. Требуемая среда — твердый грунт в большом открытом пространстве или полубезэховая камера (свободное поле над отражающей плоскостью).

Таблица выбранных источников звука

Вот таблица некоторых примеры из он-лайн источника. Для всенаправленных источников в открытом пространстве мощность звука в L wA равна уровню звукового давления в дБ выше 20 микропаскалей на расстоянии 0,2821 м

Ситуация и. звук источник Звуковая мощность. (W ) Уровень звуковой мощности. (dB исх. 10 Вт)
Ракета Saturn V 100000000 200
Project Artemis Sonar 1000000 180
Turbojet Двигатель 100000 170
Турбореактивный самолет на взятии -выкл 1000 150
Турбовинтовой самолет на взлете 100 140
Пулемет. Большой орган 10 130
Симфонический оркестр. Тяжелый гром. Звуковой удар 1 120
Рок-концерт (1970-е). Цепная пила. Ускорение мотоцикла 0.1 110
Газонокосилка. Автомобиль на скорости шоссе. Стальные диски Subway 0,01 100
Большой дизельный автомобиль 0,001 90
Громкий будильник 0,0001 80
Относительный ly тихий пылесос 10 70
фен 10 60
радио или телевизор 10 50
холодильник. низкий голос 10 40
тихий разговор 10 30
Шепот одного человека. Тиканье наручных часов 10 20
Человеческое дыхание одного человека 10 10
Контрольное значение 10 0

Математическое определение

Звук мощность, обозначенная P, определяется как

P = F ⋅ v = A pu ⋅ v = A pv { displaystyle P = mathbf {f} cdot mathbf {v} = Ap , mathbf {u} cdot mathbf {v} = Apv}P = { mathbf f}  cdot {  mathbf v} = Ap , { mathbf u}  cdot { mathbf v} = Apv

где

  • f- звуковая сила единичного вектора. u;
  • v- скорость частицы проекции v вдоль u;
  • A — площадь;
  • p — звуковое давление.

. В среде звуковая мощность определяется как

P = A p 2 ρ c cos ⁡ θ, { displaystyle P = { frac {Ap ^ {2}} { rho c}} cos theta,}P = { frac {Ap ^ {2}} { rho c}}  cos  theta,

где

  • A — площадь поверхности;
  • ρ — массовая плотность ;
  • c — скорость звука ;
  • θ — угол между направлением распространения звука и нормалью к поверхности.
  • p — звуковое давление.

Например, звук при SPL = 85 дБ или p = 0,356 Па в воздухе (ρ = 1,2 кгм и c = 343 м⋅с) через поверхность площадью A = 1 м перпендикулярно направлению распространения (θ = 0 °) имеет поток звуковой энергии P = 0,3 мВт.

Это параметр, который может быть интересен при преобразовании шума обратно в полезную энергию, наряду с любыми потерями в устройстве захвата.

Связь с другими величинами

Звуковая мощность связана с интенсивностью звука :

P = AI, { displaystyle P = AI,}P = AI,

где

  • A — площадь;
  • I — интенсивность звука.

Звуковая мощность связана с плотностью звуковой энергии :

P = A cw, { displaystyle P = Acw,}P = Acw,

где

  • c — скорость звука ;
  • w — плотность звуковой энергии.

Уровень звуковой мощности

Уровень звуковой мощности (SWL) или уровень акустической мощности — это логарифмическая мера мощности звука относительно эталонного значения.. Уровень звуковой мощности, обозначенный L Вт и измеренный в дБ, определяется как

LW = 1 2 ln (PP 0) N p = log 10 (PP 0) B = 10 log 10 (PP 0) d B, { displaystyle L_ {W} = { frac {1} {2} } ln ! left ({ frac {P} {P_ {0}}} right) ! ~ mathrm {Np} = log _ {10} ! left ({ frac {P} {P_ {0}}} right) ! ~ Mathrm {B} = 10 log _ {10} ! Left ({ frac {P} {P_ {0}}} right) ! ~ mathrm {dB},}L_ {W} = { frac {1} { 2}}  ln !  Left ({ frac {P} {P_ {0}}}  right) ! ~ { Mathrm {Np}} =  log _ {{10}} !  Left ( { frac {P} {P_ {0}}}  right) ! ~ { mathrm {B}} = 10  log _ {{10}} !  left ({ frac {P} {P_ { 0}}}  right) ! ~ { Mathrm {dB}},

где

  • P — мощность звука;
  • P0- эталонная мощность звука;
  • 1 Np = 1 — непер ;
  • 1 B = 1/2 ln 10 — bel ;
  • 1 дБ = 1/20 ln 10 — децибел.

обычно используемая эталонная звуковая мощность в воздухе составляет

P 0 = 1 p Вт. { displaystyle P_ {0} = 1 ~ mathrm {pW}.}P_ {0} = 1 ~ { mathrm {pW}}.

Правильное обозначение уровня звуковой мощности с использованием этого эталона: L Вт / (1 пВт) или L Вт (относительно 1 пВт), но суффиксные обозначения dB SWL, dB (SWL), dBSWL или dB SWL очень распространены, даже если они не приняты SI.

Эталонная звуковая мощность P 0 определяется как звуковая мощность с эталонной интенсивностью звука I 0 = 1 пВт / м, проходящая через поверхность площадью A 0 = 1 м:

Р 0 = А 0 I 0, { displaystyle Р- {0} = А_ {0} I_ {0},}P_ {0} = A_ {0} I_ {0},

, следовательно, опорное значение Р 0 = 1 пВт.

Связь с уровнем звукового давления

Общий расчет звуковой мощности по звуковому давлению выглядит следующим образом:

LW = L p + 10 log 10 (ASA 0) d B, { displaystyle L_ {W} = L_ {p} +10 log _ {10} ! left ({ frac {A_ {S}} {A_ {0}}} right) ! ~ mathrm {дБ},}{ displaystyle L_ {W} = L_ {p} +10  log _ {10} !  Left ({ frac {A_ {S}} {A_ {0}}}  right) ! ~  Mathrm {дБ},}

где: AS { displaystyle {A_ {S}}}{ displaystyle {A_ {S}}} определяет площадь поверхности, которая полностью охватывает источник. Эта поверхность может иметь любую форму, но она должна полностью закрывать источник.

В случае, когда источник звука расположен в свободном поле и расположен над отражающей плоскостью (т. Е. Землей) в воздухе при температуре окружающей среды, уровень звуковой мощности на расстоянии r от источника звука приблизительно связан с уровень звукового давления (SPL) на

LW = L p + 10 log 10 (2 π r 2 A 0) d B, { displaystyle L_ {W} = L_ {p} +10 log _ {10} ! Left ({ frac {2 pi r ^ {2}} {A_ {0}}} right) ! ~ Mathrm {dB},}{ displaystyle L_ {W} = L_ {p} +10  log _ {10} !  Left ({ frac {2  pi r ^ {2}} {A_ {0}}}  right) ! ~  Mathrm {dB},}

где

  • Lp- уровень звукового давления;
  • A0= 1 м;
  • 2 π r 2, { displaystyle {2 pi r ^ {2}},}{ displaystyle {2  pi r ^ {2}},} определяет площадь поверхности полушария; и
  • r должно быть достаточно, чтобы полусфера полностью закрывала источник.

Вывод этого уравнения:

LW = 1 2 ln (PP 0) = 1 2 ln (AIA 0 I 0) = 1 2 ln (II 0) + 1 2 ln (AA 0). { displaystyle { begin {align} L_ {W} = { frac {1} {2}} ln ! left ({ frac {P} {P_ {0}}} right) \ = { frac {1} {2}} ln ! left ({ frac {AI} {A_ {0} I_ {0}}} right) \ = { frac {1} { 2}} ln ! Left ({ frac {I} {I_ {0}}} right) + { frac {1} {2}} ln ! Left ({ frac {A} {A_ {0}}} right) !. End {align}}}{ begin {align} L_ {W} = { frac {1} {2}}  ln !  Left ({ frac {P} {P_ {0}}}  right) \ = { frac {1} {2}}  ln !  left ({ frac {AI} {A_ {0} I_ {0}}}  right) \ = { frac {1} { 2}}  ln !  Left ({ frac {I} {I_ {0}}}  right) + { frac {1} {2}}  ln !  Left ({ frac {A} {A_ {0}}}  right) !.  End {align}}

Для прогрессивной сферической волны

z 0 = pv, { displaystyle z_ {0} = { frac {p } {v}},}z_ {0} = { frac {p} {v}},
A = 4 π r 2, { displaystyle A = 4 pi r ^ {2},}A = 4  pi r ^ {2}, (площадь поверхности сферы)

где z 0 — характеристический удельный акустический импеданс.

Следовательно,

I = pv = p 2 z 0, { displaystyle I = pv = { frac {p ^ {2}} {z_ {0}}},}I = pv = {  frac {p ^ {2}} {z_ {0}}},

и поскольку по определению I 0 = p 0/z0, где p 0 = 20 мкПа — эталонное звуковое давление,

LW = 1 2 ln (p 2 p 0 2) + 1 2 ln (4 π r 2 A 0) = ln (pp 0) + 1 2 ln (4 π r 2 A 0) = L p + 10 log 10 (4 π r 2 A 0) d B. { displaystyle { begin {align} L_ {W} = { frac {1} {2}} ln ! left ({ frac {p ^ {2}} {p_ {0} ^ {2 }}} right) + { frac {1} {2}} ln ! left ({ frac {4 pi r ^ {2}} {A_ {0}}} right) \ = ln ! left ({ frac {p} {p_ {0}}} right) + { frac {1} {2}} ln ! left ({ frac {4 pi r ^ {2}} {A_ {0}}} right) \ = L_ {p} +10 log _ {10} ! Left ({ frac {4 pi r ^ {2}} { A_ {0}}} right) ! ~ Mathrm {dB}. End {align}}}{ begin {align} L_ {W} = { frac {1} {2}}  ln !  left ({ frac {p ^ {2}} {p_ {0} ^ {2}}}  right) + { frac {1} {2}}  ln !  left ({ frac {4  pi r ^ {2}} {A_ {0}}}  right) \ =  ln !  left ({ frac {p} {p_ {0}}}  right) + { frac { 1} {2}}  ln !  Left ({ frac {4  pi r ^ { 2}} {A_ {0}}}  right) \ = L_ {p} +10  log _ {{10}} !  Left ({ frac {4  pi r ^ {2}} { A_ {0}}}  right) ! ~ { Mathrm {dB}}.  End {align}}

Расчетная звуковая мощность практически не зависит от расстояния. На звуковое давление, используемое в расчетах, может влиять расстояние из-за вязких эффектов при распространении звука, если это не учтено.

Ссылки

Внешние ссылки

  • Звуковая мощность и звуковое давление. Причина и следствие
  • Закон Ома как акустический эквивалент. Расчеты
  • Отношения акустических величин, связанных с плоской прогрессивной акустической звуковой волной
  • База данных NIOSH Powertools
  • Тестирование звуковой мощности

Что такое звуковое давление

Звуковые волны стоит понимать как колебания давления, которые распространяются в пространстве. Ухо человека способно распознавать это явление как звук. Единицей измерения такого давления является паскаль (Па).

Наименьшим звуковым давлением, которое может распознать орган слуха человека, является 5 Па. Эта граница принята за нижний порог слышимости. А вот верхним порогом принята отметка в 20 Па. Звук именно такой силы может быть воспринят человеком без болевого синдрома. Данная шкала не очень удобна, поэтому чаще всего используется шкала с единицей измерения — децибел (дБ). Здесь за 0 дБ принят порог слышимости, а 120 дБ – это уже показатель болевого порога.

Чем дальше человек находится от источника звука, тем меньше показатель звукового давления. Оказывает существенное влияние на данный показатель и характеристика помещения, способность стен отражать звук, расположение самого источника в пространстве и др. Осуществляя контроль производственных факторов мы позволяем обеспечить безопасность работающих.

Как измеряют уровень звукового давления

Для того, чтобы измерить уровень звукового давления, определяются контрольные точки. Чаще всего на предприятиях ими являются рабочие места сотрудников, а также те зоны, где пребывают работающие дольше всего. Измерение должно происходить на высоте 1,5 м от пола. Этот показатель взят для того, чтобы получить наиболее достоверные результаты.

Если измерение происходит в помещении, важно сделать два замера: один из них в зоне прямого звука, второй — в зоне отраженного звука. Если помещение имеет несколько источников шума тогда стоит проводить измерения в местах расположения самого интенсивного из них.

Определение понятия звуковая мощность

Звуковая мощность – это количество энергии, которая появляется из источника звука и передается за заданную единицу времени, измеряется в ваттах (Вт).

Если звуковое давление может быть измерено, то данная единица непосредственно не измеряется. Она может лишь вычисляться по формуле через полученные показатели звукового давления. Применяется специальная логарифмическая шкала мощности звука, которая аналогична шкале звукового давления.

Звуковая мощность – это понятие, которое никак не связано с местом расположения источника звука. На нее никак не влияют акустические характеристики помещения, а также понятие расстояния. Энергия из источника звука выходит вне зависимости от условий окружающей среды.

Показания звуковой мощности источника можно рассчитать на основании полученных результатов по измерению уровня шума в заданных точках. Стандартизированные измерения требуют получения данных из десяти точек измерения, произведенных специальным прибором – шумомером.

Влияние звуковой мощности и звукового давления на человека

Такие акустические явления негативно сказываются на организме человека. Наличие шума приводит к снижению внимания, концентрации, увеличению ошибок в процессе работы. Шум провоцирует замедленную реакцию у работника на сигналы, которые поступают от технических устройств. Он может привести к увеличению количества профессиональных заболеваний среди сотрудников, связанных с сердечно-сосудистой системой, с органами пищеварения, неврологией.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти свое призвание литература
  • Как найти мустанг на драйве
  • Как найти свой дэз по адресу
  • Как найти пассажиров на улицах лост хевена
  • Как в контакте найти все видео порно