Физические характеристики звуковых сигналов

р=ра.м - ра.с. (1.1)

Звуковое давление - величина знакопеременная: в момен­ты сгущения (уплотнения) частиц среды она положительная, в моменты разрежения (расширения) среды - отрицательная. Эту величину оценивают по амплитуде или по эффективному значению. Для синусоидальных колебаний эффективное значение составляет 1/21/2=0,701 амплитудного.

Звуковое давление представляет собой силу, действующую на единицу поверхности: р = F/S. В системе СИ его измеряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м2). Эта единица называется Паскалем и обозначается Па. В абсолютной системе СGS единиц звуковое давление измеряют в динах на квадратный сантиметр: 1 Па= 1 Н/м2= 10 дин/cм2= 1 кг/(м×с2). Ранее эту единицу называли баром. Но так как единица атмосферного давления, равная 106 дин/см2 , также называлась баром, то при стандартизации названии «бар» осталось за единицей атмосферного давления. В системах связи, вещания и подобных системах имеют дело со звуковыми давлениями, не превышающими 100 Па, то есть в 1000 раз меньшими атмосферного давления.

Интенсивностью звука, или силой звука, называют количество энергии, проходящее в секунду через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны. Обозначают её I. Единицей интенсивности звука является ватт на квадратный метр (Вт/м2) в системе СИ.

Плотностью энергии ε называют количество звуковой энергии, находящейся в единице объема. Единицей плотности является джоуль на кубический метр в системе СИ. Плотность энергии ε связана с интенсивностью звука I (в режиме бегущей волны) соотношение ε = I/с, где с – скорость звука.

В акустике за уровень параметра принимается величина, пропорциональная логарифму относительного значения данного параметра. Уровнем звукового давления Lр называется величина, рассчитываемая по формуле (1.2)

Lр = 20 lg (p/p0) = 10 lg (p/p0)2, (1.2)

где р – звуковое давление, р0 = 2×10-5 Па – уровень, условно принимаемый за нулевой. В этом случае уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). При изменении звукового давления в два раза уровень его изменяется на 6 дБ, в четыре раза – на 12 дБ, в десять раз – на 20 дБ и т.д.

Измерение уровня звукового давления в децибелах необходимо потому, что звуки, с которыми мы имеем дело в реальном мире и которые способно воспринять человеческое ухо, на очень много порядков различаются по интенсивности, что делает линейные единицы неудобными в применении. Кроме того, логарифмическая мера хорошо согласуется с характерным для человеческого восприятия упомянутым выше законом Вебера - Фехнера, согласно которому слуховое ощущение пропорционально логарифму интенсивности вызывающего его раздражителя [1].

Интересное из раздела

Экологическая обстановка в Алтайском крае
Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни - Homo sapiens (человек разумный). ...

Экологические проблемы атмосферы Кислые осадки Проблема озонового слоя в атмосфере Понятие о парниковом эффекте
Хозяйственная деятельность человечества в течение последнего столетия привела к серьезному загрязнению нашей планеты разнообразными отходами производства. Воздушный бассейн, воды и почва в ...

Бензиновые двигатели достоинства и недостатки
Улицы и дороги сейчас невозможно представить без автотранспорта. Его количество постоянно увеличивается. Только за последнее десятилетие мировой автомобильный парк вырос более чем в три раза ...