4. Спектр звука. Суммарный уровень звукового давления

С тепень чистоты тона звука, определяет форма звуковой волны. Звук, состоящий из нескольких частот, является сложным. Такой звук можно характеризовать звуковым спектром (звуковой спектр - зависимость уровня звукового давления от частоты), т.е. распределением амплитуд колебаний А или интенсивностей I, (I≈A²)по частотам, входящим в состав звука. Спектр звука изображают диаграммой.

По оси х – частоты (в log масштабе), по оси у-амплитуды входящих в состав колебаний.

Суммарный уровень звукового давления.

Звуковое давление в воздухе изменяется в широких пределах - от 10^-5 Н/м² вблизи порога слышимости до 103 Н/м² при самых громких звуках, например шумах реактивных самолётов.

При этом звуковое давление напрямую зависит от уровня интенсивности звука.

У ровень звукового давления:

где Р₀=2*10^-5 н/м², P_eff – эффективное звуковое давление в волне, интенсивность которой I.

Звуковое давление следует понимать как эффективное среднеквадратичное звуковое давление

При совместном действии нескольких источников шума результирующий уровень шума L_рез не является просто суммой уровней, создаваемых каждым из источников. Если есть n источников, каждый из которых создает уровень шума L, то суммарный уровень L_рез=L+10 lg n.

5. Восприятие звука человеком. Область слышимости. Уровень громкости.

Восприятие звука посредством сложной системы органов слуха, позволяют человеку воспринимать звуковой процесс в обширной области изменения звукового давления, частоты и тд. При этом слуховой аппарат человека при восприятии звука способен давать ему определенные субъективные оценки, в связи, с чем помимо физических свойств звука вводят физиологические характеристики.

Физическая х-ка	Физиологическая х-ка	Определяется (физиол.х-ка)
Частота звука	Высота	частотой колебаний
Сила звука	Громкость	амплитудой колебаний
Форма звуковой волны	Тембр	амплитудой колебаний обертонов

О бласть слышимости звука лежит между порогом слышимости (Р₀= 2*10^-5 Н/м²) и болевым порогом (Р= 20 Н/м²), при этом частоты, слышимые человеком с нормальным слухом лежат в пределах от 20 до 20000 Гц. (<20 гц - инфразвук, > 20000 гц – ультразвук). Но для звуков разных частот порог слышимости различен, так же как и болевой порог, хотя он в меньшей мере зависит от частоты.

Г ромкость, есть субъективная оценка звука, так если два звука имеют одну частоту, но разную интенсивность они различаются для нас по громкости, а звуки разных частот и при одинаковой интенсивности будут казаться нам разными по громкости.

Громкостью данного звука называется такая сила звука частотой 1000 Гц, при которой последний воспринимается как одинаково громкий с данным звуком.

Для оценки звуков по громкости введено понятие уровня громкости звука, который измеряется в фонах. Фон - логарифмическая единица, не имеющая размерности (применение логарифмических зависимостей в акустике обусловлено психофизиологическим законом Вебера-Фехнера по которому интенсивность всех ощущений пропорциональна логарифму интенсивности внешнего раздражителя). Уровень громкости в фонах принято называть эквивалентной громкостью.

На основании экспериментов были построены кривые равной громкости, каждая из них является геометрическим местом точек, которые соответствуют тонам разной частоты, имеющим одинаковую громкость.