BZhCh_Novikov / Шум. Ст

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Зависимость I = W/(4πR2) определяет основной закон распространения звука в свободном звуковом поле (без учета затухания), согласно которому интенсивность звука падает пропорционально квадрату расстояния.

I,

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Однако орган слуха человека, как и микрофоны приборов – шумометров, реагируют на изменение звукового давления:

где: Т0 - время осреднения, равное для человека 30 - 100 мс.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Современные шумомеры снабжены корректирующими контурами, подключая которые можно снизить чувствительность

шумомера к низкочастотным и очень высокочастотным звукам и тем самым приблизить частотные характеристики прибора к свойствам человеческого уха.

Обычно шумомер содержит три корректирующих контура, обозначаемых А, В и С;

Наиболее полезна коррекция А, которая наиболее точно соответствует кривым равной громкости; коррекцию В применяют лишь изредка; коррекция С мало влияет на чувствительность в диапазоне 31,5 Гц — 8 кГц, т. е. она не учитывает особенности звуковосприятия человеческого органа слуха.

Частотная кривая A приблизительно соответствует амплитудночастотной характеристике слуха человека в условиях невысокого, B – среднего, С – высокого уровней шума.

Частотные фильтры D имеют специфическое назначение – используются для оценки авиационного шума.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящее время для нормирования шума чаще всего используют фильтры A и С.

Фильтр A – при замерах уровней шума на рабочих местах, в жилых зонах, транспорте.

Фильтр С – для оценки пиковых уровней шума.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Важнейший недостаток измерения громкости в дБА состоит в том, что при этом наша реакция на звуки низкой частоты недооценивается и совершенно не учитывается повышенная чувствительность уха к громкости чистых тонов.

К числу достоинств шкалы дБА следует, в частности, отнести то обстоятельство, что здесь, удвоение громкости грубо соответствует увеличению уровня шума на 10 дБА. Однако даже эта шкала дает не более чем грубое указание на роль частотного состава шума, а так как эта характеристика шума часто чрезвычайно важна, то результаты измерений, проведенных с помощью шумомера, приходится дополнять данными, полученными при использовании других приборов.

При измерении уровня звукового давления, создаваемого аудиосистемой корректно использовать режим С, поскольку, как уже говорилось выше, он более приемлем с точки зрения именно технической оценки.

Этот режим позволяет более корректно оценивать НЧ диапазон.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике акустики и которые способен воспринимать человек, изменяются в очень широких пределах: по давлению – до 108 раз, по интенсивности – до 1016 раз.

Естественно, что пользоваться на практике такими величинами весьма неудобно. Кроме того, очень важно, что ухо человека реагирует не на абсолютное, а на относительное изменение звукового давления по сравнению с некоторыми пороговыми величинами.

Эти величины соответствуют порогу слышимости и определяются для звука с частотой 1 кГц, составляя соответственно:

I0 =10-12 Вт/м2 и Р0 = 2*10-5 Па.

По указанным причинам в акустике оперируют относительными по сравнению с пороговыми логарифмическими уровнями.

При нормальных атмосферных условиях:

I0 = P02/(ρ0C0),

где: ρ0 и C0 - плотность и скорость звука в указанных условиях.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

По указанным причинам в акустике оперируют относительными по сравнению с пороговыми логарифмическими уровнями L.

За единицу уровня интенсивности звука принят бел (Б) - это десятичный логарифм отношения интенсивности звука к пороговой интенсивности. Однако ухо человека четко различает изменения уровня звука на 0,1 Б. Поэтому в практике акустических измерений и расчетов пользуются величиной децибел (дБ).

Таким образом, уровень интенсивности звука определяют по формуле:

LI = 10 lg (I/I0),

а уровень звукового давления соответственно:

LP = 10 lg (Р 2/Р02) = 20 lg (Р/Р0),

где: Р - среднеквадратичная величина звукового давления.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Использование среднеквадратических величин хорошо согласуется с тем, что именно они отражают количество энергии, переносимой сигналом, регистрируемой измерительными приборами, а также вызывающей соответствующую реакцию органа слуха человека.

Уровни звукового давления применяют для измерения шума и оценки степени его воздействия на человека, а уровни интенсивности используют при проведении акустических расчетов.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Уменьшение уровня шума ∆L определяют также в децибелах:

∆L = L1– L2 = 20lg(Р1/Р0) - 20lg(Р2/Р0) =

20lg(Р1/Р2) = 10lg(I1/I2),

Если интенсивность шума удалось снизить в 1000 раз, то уровень интенсивности уменьшится на 30 дБ.

В этом случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких некогерентных* источников, складываются их интенсивности, а не уровни. Для n одинаковых источников интенсивностью Ii в точке,

равноудаленной от них, получаем IΣ = nIi.

В соответствии с определением уровня интенсивности

LΣ=10lg(IΣ/I0) = 10lg(nIi/I0), LΣ=10lg(Ii/I0) +10lgn или LΣ = Li +10 lgn.

_____________________________________

*Источники считаются некогерентными, если создаваемые ими звуковые давления имеют произвольные фазы.

ШУМ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Из последнего соотношения LΣ = Li +10 lgn видно, что два источника с собственным уровнем шума в 100 дБ создадут суммарный уровень шума

103 дБ:

LΣ = 100 +10 lg2 = 103 дБ.

Оценим влияние расстояния на снижение уровня шума, используя соотношение I1 = W/(4πR2).

При увеличении расстояния вдвое:

I2 = W/(4π(2R)2).

Уменьшение уровня шума:

∆L = 10 lg (I1/I2) = 10 lg (W 4π(2R)2 / W 4πR2) = 10 lg (4R2 / R2) = 6 дБ,

Таким образом, в свободном звуковом поле уровень звукового давления снижается на 6 дБ при удвоении расстояния от источника.