2014-02-24
738
| Материал | Скорость распространения звука, м/с |
| Сталь | 5 029 |
| Алюминий | 4 877 |
| Кирпич | 4 178 |
| Твёрдая древесина | 3 962 |
| Стекло | 3 962 |
| Бетон | 3 231 |
| Вода | 1 433 |
| Свинец | 1 158 |
| Воздух | |
| Резина | 40…149 |
Длина волны представляет собой расстояние, проходимое звуковой волной за один период. Между длиной звуковой волны и частотой существует соотношение, используемое в практике борьбы с шумом:
, (5.1)
где λ – длина звуковой волны, м; f – частота, Гц.
Например, при частоте 1000 Гц длина волны в воздухе составляет около 0,3 м, при частоте 250 Гц – около 1,2 м, при частоте 4000 Гц – около 0,07 м, т.е. чем больше частота звука, тем меньше длина звуковой волны. Длина волны весьма значима в таком явлении, как дифракция звуковых волн, связанная, например, с проектированием и расчётов акустических экранов [14].
Распространение звуковой волны сопровождается переносом энергии. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесённый к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью (силой) звука в данной точке (I), Вт/м2.
Общее количество звуковой энергии, излучаемой источником в единицу времени, называется звуковой мощностью W, Вт.
, (5.2)
где I – интенсивность звука, Вт/м2, r – расстояние от источника до расчётной точки, м, Ω - пространственный угол излучения звука (Ω = 4π при излучение в пространство, Ω = 2π при излучении в полупространство).
В акустике измеряют не абсолютные значения интенсивности звука или звукового давления, а их логарифмические уровни L, взятые по отношению к пороговому значению интенсивности звука или звуковому давлению. Одному белу соответствует увеличение интенсивности звука на пороге слышимости в 10 раз (при I/I0 = 10 L = 1Б; при I/I0 = 100 L = 2). Установлено, что орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б, то есть на 1 дБ, поэтому уровень интенсивности звука измеряют в децибелах L, дБ:
, (5.3)
где I – интенсивность звука в данной точке, Вт/м2; I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц (I0 = 10-12 Вт/м2). На пороге болевого ощущения IМАХ = 102 Вт/м2
Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то уровень интенсивности звука (или уровень звукового давления) можно определить также исходя из величины звукового давления:
, (5.4)
где Р – звуковое давление в данной точке, Па; Р0 = 2*10-5 Па – пороговое звуковое давление (на пороге слышимости). На пороге болевого ощущения РMAX = 2*102 Па.
Аналогично определяется и уровень звуковой мощности:
, (5.5)
где W – звуковая мощность в точке, Вт; W0 = 10-12 Вт – пороговое значение звуковой мощности.
В диапазоне от порога слышимости до болевого порога (IМАХ = 102 Вт/м2) интенсивность звука увеличивается в миллиарды раз (IМАХ /I0 = 1014). Такой огромный диапазон звуков доступен человеку благодаря способности его слухового органа реагировать не на абсолютную интенсивность звука, а на его прирост, называемый уровнем интенсивности звука, который характеризуется как логарифм отношения двух сравнительных сил звука. Таким образом, слышимый диапазон звуков укладывается в 140 дБ.
Кроме того, согласно СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» для ориентировочной оценки шума используются понятия уровень звука и максимальный уровень звука
Уровень звука – уровень звукового давления шума в нормируемом диапазоне частот, корректированный по частотной характеристике А шумомера в дБА:
, (5.6)
где РА – среднее квадратическое звуковое давление, измеренное по шкале А шумомера, Па [14].
Максимальный уровень звука – уровень звука непостоянного шума, соответствующий максимальному показанию шумомера при визуальном отсчете, или уровень звука, превышаемый в течение 1 % длительности измерительного интервала при регистрации шума автоматическим оценивающим устройством (статистическим анализатором), дБА.
Шум можно классифицировать по следующим признакам.
1. По спектру
Шумы подразделяются на стационарные и нестационарные.
Стационарный шум — шум, который характеризуется постоянством средних параметров: интенсивности (мощности), распределения интенсивности по спектру (спектральная плотность).
Практически наблюдаемый шум, возникающий в результате действия многих отдельных независимых источников (например, шум толпы людей, моря, производственных станков, шум вихревого воздушного потока, шум на выходе радиоприёмника и др.).
Нестационарный шум — шум, длящийся короткие промежутки времени (меньшие, чем время усреднения в измерителях).
К таким шумам относятся, например, уличный шум проходящего транспорта, отдельные стуки в производственных условиях, редкие импульсные помехи в радиотехнике и т. п.
2. По характеру спектра:
широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы, но при этом нет очевидно выделенной одной частоты;
тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее, чем на 7 дБ.
3. По частоте (Гц)
низкочастотный (<400 Гц)
среднечастотный (400—1000 Гц)
высокочастотный (>1000 Гц)
4. По временны́м характеристикам
постоянный;
непостоянный, который в свою очередь делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.
5. По природе возникновения
Механический
Аэродинамический
Гидравлический
Электромагнитный
На рисунке 5.2 показаны пороги слышимости звуков различной частоты.
Рис. 5.2. Пороги слышимости звуков различной частоты
