Principalele caracteristici ale undelor sonore

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Sunet (sau acustic) valuri numite val de înmulțire într-un mediu având frecvențe; în intervalul 16-20 000 Hz. Valurile acestor frecvențe, acționând asupra aparatului auditiv uman, provoacă un sentiment de sunet. Valuri cu v <16 Гц (инфразвуковые) и v>> 20 kHz (cu ultrasunete) organele auditive umane nu sunt luate. undele sonore în gaze și lichide pot fi numai longitudinal, deoarece aceste medii posedă elasticitate numai în ceea ce privește compresia de tracțiune. In solide, undele sonore pot fi atât longitudinală, ca solide obladayutuprugostyu relativ la compresiune (expansiune) și forfecare.

Intensitatea ZvukaI (sau zvuka- putere este o cantitate definită de energia medie în funcție de timp transferat de unda de sunet în unitatea de timp prin unitatea de suprafață, perpendicular pe direcția de propagare a undei:

Unitatea SI intensitate a sunetului - [I] = (W / m2).

Sensibilitatea urechii umane variază pentru diferite frecvențe. Pentru a induce un sentiment de undă de sunet trebuie să aibă o intensitate minimă, dar dacă această intensitate depășește o anumită limită, sunetul nu poate fi auzit și este doar durere.

Astfel, pentru fiecare frecvență există o oscilație mai mică (pragul de auz) și maxim (pragul de durere), o intensitate a sunetului, care poate provoca percepția sunetului. Figura 23.1 prezintă dependența de pragul de audibilitate și senzații dureroase ale frecvenței sunetului. Regiunea situată între aceste două curbe este o regiune de audibilitate.

Când intensitatea sunetului este o valoare care caracterizează procesul de unda obiectiv, caracteristica sunetului subiectivă asociată cu intensitatea, volumul sunetului depinde de frecvența. Conform legii fiziologice de Weber - Fechner, cu creste intensitatea sunetului, volumul crește logaritmic. Pe această bază, o evaluare obiectivă administrat volum din valoarea măsurată a intensității sale:

în care I0 - intensitatea sunetului la pragul de audibilitate, luate pentru toate sunetele 10 -12 W / m2.

Caracteristica fiziologică este nivelul volumului sonor, care este exprimat în fundaluri (fundal). pentru volumul sunetului de 1000 Hz (ton pur standard) este 1 fundal dacă nivelul de intensitate este de 1 dB. De exemplu, zgomotul într-o mașină de metrou la viteză mare corespunde „modelul 90 și șoaptele la o distanță de 1 m - 20 model.

Unele date privind intensitatea sunetului dintr-o varietate de surse, precum și în nota câteva sfaturi.

Sunetul real este suprapus oscilații armonice cu o gamă largă de frecvențe, așa cum se arată în ris.23.2. t. e. nu are spectru de sunet acustic care poate fi continuă, într-o gamă de frecvențe de oscilație sunt prezente (ris.23.2 (b)) și spectru de linii pe care sunt separate de o anumită frecvență (ris.23.2 (a)).

Nivelul volumului dB

Ris.23.2. Spectrul acustic al frecvențelor sonore (a) - o linie; (B) -sploshnoy

Sunetul este caracterizat printr-un sentiment de volum, în plus față de un alt pas și timbrul. pas - calitate a sunetului, determinată subiectiv de către persoana în cadrul ședinței și în funcție de frecvența sunetului. Cu frecvență în creștere, pasul crește, adică. E. Sunetul este „mai sus“. Natura spectrului acustic și distribuția energiei între anumite frecvențe determină originalitatea senzații sonore, numit timbrul sunetului. Astfel, diferite cântăreți, având aceeași notă, au diferite spectru acustic, m. E. Ei au timbrul diferit.

Sursa de sunet poate fi orice corp vibrator într-un mediu elastic cu o frecvență audio (de exemplu, instrumente cu coarde sursă de sunet este un șir conectat la corpul sculei).

corp oscilatorii determină fluctuații ale mediului înconjurător particulele cu aceeași frecvență. Starea mișcării de vibrație este transmisă succesiv mai îndepărtat de corpul particulelor medii, adică. E. Valul propagates într-un mediu cu o frecvență de oscilație egală cu frecvența sursei și la o anumită viteză, în funcție de densitatea și proprietățile elastice ale mediului. Viteza de propagare a undelor sonore în gazul se calculează cu formula:

unde R - gaz constant M - masa molară, # 947 = cp / cv - raportul căldurilor specifice, și T - temperatura termodinamică. Conform (23.3), se pare că viteza sunetului în gazul nu depinde de presiunea p a gazului, dar crește cu temperatura. Cu cât masa molară a gazului, cea mai mică viteza sunetului. De exemplu, la viteza T = 273K sunetului în aer (M = 29 x 10 -3 kg / mol) u = 331 m / s, în hidrogen (M = 2 x 10 -3 kg / mol), u = 1260 m / s . Ecuația (23.3) corespunde datelor experimentale.

Dacă propagarea sunetului în atmosferă este necesar să se ia în considerare o serie de factori: viteza vântului și umiditatea aerului de direcție, structura moleculară a mediului gazos, fenomen este refractată și sunetul reflectat la limita dintre două medii. În plus, orice mediu real are o viscozitate, astfel încât există o atenuare a sunetului, t. E. Micșorați amplitudinea și, prin urmare, intensitatea undei acustice ca ea propagates. Atenuarea sunetului se datorează în mare măsură prin absorbția acestuia în mediul asociat cu transferul ireversibil de energie a sunetului în alte forme de energie (în principal, termice).

Viteza sunetului în fluide

unde k - factorul de compresibilitate # 961; - densitate medie.

pentru solide

unde E - modulul lui Young # 961; - densitatea mediului.

Caracteristica principală a proceselor acustice în spații închise este prezența unor reflexii multiple de sunet de pe suprafețele de delimitare (pereți, tavane), un val de interior de dimensiuni medii suferă de câteva sute de reflecții înainte de a se reduce energia la pragul auzului. În camere mai mari sunetul de rezistență suficientă poate fi auzit după oprirea alimentării pentru câteva zeci de secunde, datorită existenței undelor reflectate, se deplasează în toate direcțiile este destul de evident că o astfel de estomparea treptată a sunetului, într-o singură mână avantajoasă, deoarece sunetul este amplificat de energia undelor reflectate ; Cu toate acestea, pe de altă parte, fading temporală excesivă poate afecta în mod semnificativ percepția asociată de sunet (vorbire, muzică), datorită faptului că fiecare nouă parte a contextului asociat (de exemplu, fiecare nou silabă de vorbire) se suprapune nu îndeplinește încă cele anterioare. Pentru a crea un moment bun audiere un ecou în public trebuie să aibă o anumită valoare optimă.

La fiecare reflecție unele de energie se pierde din cauza absorbției. Raportul dintre absorbit incidente de energie a sunetului se numește coeficientul de absorbție a sunetului. Aici sunt valorile pentru un anumit număr de cazuri.

Este evident că cea mai mare a sunetului Coeficientul caracteristic de absorbție pentru pereții orice cameră, și mai mică dimensiunea spațiilor, mai scurt ecou.

timp ecou în timpul căreia intensitatea sunetului scade la pragul de audibilitate, nu depinde numai de proprietățile camerei, dar, de asemenea, pe forța inițială a sunetului. Pentru a oferi siguranță în calcularea proprietăților acustice ale publicului realizate (cum ar fi destul) pentru a contoriza timpul în care densitatea de energie a sunetului este redus la o milionime din valoarea inițială. De data aceasta se numește reverb standard sau doar reverb. Valoarea optimă reverberație, care poate fi considerat cel mai bun audibilitate determinat în mod repetat experimental. În mică zonă (nu mai mare de 350 m 3) este optim 1,06s reverberație. Cu creșterea în continuare a volumului reverberație optim crește proporțional.

Lupta împotriva zgomotului stradal Combaterea zgomotului emis de autovehicule reprezintă o provocare majoră. facilități Întrebări și construirea de bariere rutiere sunt luate în considerare în proiectarea drumului. De obicei, bariera acustică este sub formă de pereți verticali, deși adoptate pe scară largă, precum și alte forme, au fost făcute încercări de a îmbunătăți estetica, mai degrabă decât ecranare barierele caracteristici. La proiectarea o barieră eficientă de sunet, următoarele obiective: bariera trebuie să aibă o masă suficientă pentru atenuare a sunetului, pentru a fi disponibile pentru întreținere și reparații; instalarea de barieră nu ar trebui să conducă la o creștere a accidentelor. Pentru a asigura un grad optim de zvukozaschischennosti, bariera ar trebui să fie poziționat în apropierea sursei de zgomot sau apropierea unui organism care urmează să fie protejat de zgomot. Deși masa barierei nu ar trebui să fie semnificative, este important să se sigila cu atenție toate golurile din structura de barieră. Gaura sau decalajul în structura de barieră poate duce la o reducere substanțială a capacităților sale de ecranare, iar prezența acestor defecte pot provoca efecte de rezonanță, care pot conduce, la rândul său, schimba natura barierei sunetului convertit în cazul în care există o schimbare a zgomotului în bandă largă în zgomot, cuprinzând discret ton.

Efectul Doppler frecvență de oscilație nazyvaetsyaizmenenie primită de detector în timpul mișcării de sursă și receptor vibrațiile în raport cu celălalt.

De exemplu, de la opytaizvestno că fluier tren dar crește pe măsură ce se apropie de platforma și coborâtă; .. La îndepărtarea, adică sursa de mișcare de oscilație (ton) pe receptor (urechea) modifică frecvența primite: oscilații. Pentru luarea în considerare a efectului Doppler, presupunem că sursa de sunet și mișcare receptor de-a lungul liniei drepte care unește-le; # 965; Est și # 965; pr - respectiv viteza sursei și receptor și acestea sunt pozitive dacă sursa (receptor) se apropie de receptor (sursă) și negativă dacă este eliminată. Sursa de oscilație de frecvență este # 957; 0.

1. Sursa și receptor sunt în repaus în raport cu mediul, adică, # 965; East = # 965; pr = 0. Dacă # 965; - viteza de propagare a undei de sunet în mediu, lungimea de undă. Inmultire undă medie ajunge la receptor și cauza elementul zvukochuvstvitelnogo sale frecvență de oscilație

Prin urmare, frecvența # 957; sunet, care va înregistra receptorul egală cu frecvența # 957; a. cu care unda sonoră emisă de sursă.

2. Receptorul este aproape de sursa, iar sursa este în repaus, și anume,

# 965; East = 0 # 965; pr> 0, în acest caz, viteza de undă relativ la receptor devine egal # 965 + # 965; etc. Deoarece lungimea de undă este, de altfel, nu se schimba,

și anume frecvență de oscilație percepută de către receptor, un timp mai mare decât sursa de frecvență de oscilație.

3. Sursa se apropie de receptor, iar receptorul este în repaus, adică, # 965; Est> 0, # 965; pr = 0.Skorost propagarea undelor depinde numai de proprietățile mediului, astfel încât pentru o perioadă egală cu perioada unei surse de oscilații, unda radiată le va trece într-o direcție la distanță receptor # 965; T (egală cu lungimea de undă # 955; ) Indiferent dacă sursa este în repaus sau în mișcare. În acest timp, sursa va avea loc în direcția lungimii de undă # 965; East T. adică lungime de undă în direcția de deplasare va fi redusă și devine egal atunci

și anume frecvență # 957; vibrațiile percepute de către receptor, creșterea ori.

4. Sursa și receptor se deplasează în raport cu celălalt. Folosind rezultatele obținute pentru cazurile 2 și 3, putem scrie o expresie pentru frecvența de oscilație, sursa percepută:

în care este luat semnul de sus, în cazul în care sursa sau receptorul se mișcă convergența acestora are loc, semnul inferior - în cazul îndepărtării lor reciproce.