Звуковое поле в неограниченном пространстве

Звуковым полемназывают пространство, в котором происходит распространение звуковых колебаний. Зву­ковые колебания в жидкой и газообразной средах представляют собой продольные колебания, так как частицы среды колеблются вдоль линии распростране­ния звука. Вследствие этого образуются сгущения 1 и разрежения 2 среды, двигающиеся от источника коле­баний (рис. 1.1) с определенной скоростью, называе­мой скоростью звука. Скорость звука в воздухе при температуре и нормальном атмосферном давлении приблизительно равна 340 .

Рисунок 1.1 – Распространение звуковых волн

Волнообразное изменение плотности среды, вызванное зву­ковыми колебаниями, называют звуковой волной. Направление распространения звуковых волн – звуковым лучом, а поверхность, соединяющую смежные точки по­ля с одинаковой фазой колебания (например, точки максимального сгущения или разрежения), – фронтом волны. Звуковые лучи пересекают фронт волны под пря­мым углом. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в большинстве практических случаев можно ограничиться соотношениями, полученными для плоской и сферической форм фронта, а иногда еще и цилиндри­ческой.

Если период колебаний , то частота колебаний , а длина звуковой волны, равная расстоянию между соседними фронтами, находящимися в одинако­вой фазе (рис. 1.1), – , где – скорость звука.

В системах связи и вещания частоты колебаний ле­жат в пределах от 20–30 до 15000–20000 Гц, соот­ветственно длины звуковых волн от 17–11,3 м до 2,27–1,7 см.

Частоты колебаний подразделяют на низкие, сред­ние и высокие звуковые частоты. К низким относят ча­стоты, лежащие в пределах от 20 до 200–500 Гц, к вы­соким звуковым частотам от 2000–5000 до 20000 Гц, к средним – промежуточные между высокими и низ­кими. Частоты, лежащие ниже 20 Гц, называют инфразвуковыми, а выше 20 кГц – ультразвуковыми [3].

Звуковое поле характеризуют рядом линейных и энергетических величин.