Физические характеристики звука
а) Скорость (v). Звук распространяется в любой среде, кроме вакуума. Скорость его распространения зависит от упругости, плотности и температуры среды. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 330 м / с. Скорость звука в воде равна 1500 м / с; близкое значение имеет скорость звука и в мягких тканях организма. б) Интенсивность (I). Это энергетическая характеристика звука. По определению — это плотность потока энергии звуковой волны. Для уха человека важны два значения интенсивности (на частоте 1 кГц): • порог слышимости — I 0 = 10 -12Вт/м2, • порог болевого ощущения — I макс = 10 Вт/м2. в) Звуковое давление. Распространение звуковой волны обусловливает возникновение звукового давления, которое является избыточным по отношению к среднему давлению в среде. Звуковое давление простого тона изменяется по гармоническому закону и характеризуется эффективным и амплитудным значениями Физиологически звуковое давление проявляется как давление на барабанную перепонку. Для человека важны два значения этого параметра: • эффективное звуковое давление на пороге слышимости — Р0 = 2·10-5Па; • эффективное звуковое давление на пороге болевого ощущения — Рмакс =60 Па. Между интенсивностью (I) и звуковым давлением (Р) существует связь, которая для плоской волны записывается так:
где р — плотность среды, v — скорость звука в среде. г) Волновое сопротивление среды (R а). Важнейшей характеристикой среды, определяющей условия отражения и преломления звука (как плоской волны) на ее границе, является волновое сопротивление, равное произведению плотности среды (р) на скорость распространения звука:
Ra=p·v. (12.34) д) Уровень интенсивности. Наряду с интенсивностью звука используется и другая характеристика, называемая уровнем интенсивности. Уровень интенсивности (L) равен десятичному логарифму отношения интенсивности данного звука к интенсивности звука на пороге слышимости (I 0 = 10 -12Вт/м2):
Единицей измерения уровня интенсивности является бел [Б]. Логарифмический характер зависимости уровня интенсивности от самой интенсивности означает, что при увеличении интенсивности в 10 раз уровень возрастает на 1 Б.
На практике используют более мелкую единицу уровня интенсивности — децибел [дБ]: 1 дБ = 0,1Б (1 дБ соответствует двум уровням, интенсивности которых отличаются в 1,26 раза). Уровень интенсивности в децибелах выражается по следующим формулам:
При действии нескольких источников складываются мощности, т. е. интенсивности, а затем определяется уровень интенсивности результирующего сигнала.
|
