3. Единицы измерения параметров источника шума.

3.1. Основные определения

ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ. В результате колебаний источника звука возникает звуковое давление. За единицу измерения акустического давления принимают Паскаль (1 Па = 1 Н/м²)

Для физиологической оценки можно привести пример: на расстоянии 1 м шепот чело­века создает акустическое давление равное 0, 001 Па, а обычный разговор - 0, 1 Па.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗВУКА. Под интенсивностью звука понимается количество звуко­вой энергии J, проходящей в 1 сек, через площадь, равную 1 см², перпендикулярно распространению звуковой волны. Интенсивность звука измеряют в ваттах на 1 м² (Вт/м²) по формуле:

J=P ² / c (6)

- Р -звуковое давление. Па,

- -плотность среды, г/см³ (кг/м³),

- с -скорость звука, м/c

Отсюда следует, что Р =

Если принять, что звук распространяется в форме сферической волны, то интенсив­ность можно записать так: J=W/4 R² (7)

где: W-полная звуковая мощность источника,

J -интенсивность волны на расстоянии R от источника.

Отсюда вытекает, что интенсивность звука обратно пропорциональна R².

АКУСТИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником за единицу времени, которое измеряется в ваттах:

W=4 R² P²/ c (8)

3.2. Шкала децибел, уровни звукового давления

В настоящее время в акустике для оценки уровня силы звука принята логарифмическая шкала децибел. По закону Вебера-Фехнера ощущение звука нарастает пропорционально не силе раздражения, а логарифму его силы. В честь ученого Бе­ла (изобретшего телефон, работавшего учителем глухонемых) за единицу измерения уровня силы звука принят Бел, представляющий собой десятичный логарифм отношения определяемой интенсивности (силы) звука в данной точке к пороговой интенсивности звука Jo, т.е.:

Б=lg(J/J_o) (9)

где: J -определяемая интенсивность звука,

Jo -интенсивность звука на нижнем пороге слышимости, соответствующая энергии 10 ^-12 Вт/м.

Медицинские исследования показали, что диапазон слышимых звуков человеческим ухом колеблется в диапазоне примерно 14 бел, т.е.:

Б=lg (Jверх/Jнижн) |= lg (10⁵ эрг/см ² cек:/10 ^-9 эрг/см ² cек) = IglO¹⁴ = 14Б

Установлено, что орган слуха человека способен фиксировать изменение звуковой интенсивности на одну десятую бела (0, 1 Б). На практике для удобства измерения весь диапа­зон слышимых звуков измеряют в децибелах - единицах измерения в 10 раз меньших, чем бел (=140 дБ). Ухо человека воспринимает звуковое давление в диапазоне 2х10 ^-5 до 2х10² Па. Наибольшее звуковое давление вызывает боль в ушах и называется болевым порогом (J_бол = 2* 10² Па), а наименьшее (едва различимый звук) - порог слышимости (J_o= 2* 10^-5 Па).

Уровень интенсивности (или силы звука) определяют по выражению:

Li=10 lg (J/Jo), дБ, (10)

где-10 - коэффициент перевода интенсивности звука от крупных единиц измерения (бел) в более мелкие (децибелы).

Кроме того, уровень интенсивности звука (дБ) можно также определить исходя из значений звукового давления (в этом случае говорят об уровне звукового давления):

Lp=10 1g (P/Po), дБ, (11)

где: Ро -пороговое значение уровня звукового давления на частоте 1000 Гц (Ро = 2* 10 ^-5 Па).

Важной характеристикой машины с точки зрения шума является уровень ее акустической мощности, которая определяется по формуле:

Lw=10 1g (W/Wo), (12)

где: - W - уровень акустической мощности,

- Wo-пороговое значение акустической мощности, Вт (Wo = 10 ^-12 Вт)

Уровень акустической мощности характеризует излучаемую в пространство машиной мощность и дает возможность сравнивать различные машины по этому параметру.