Импеданс акустический

Импеданс акустический,

комплексное сопротивление, которое вводится при рассмотрении колебаний акустических систем (излучателей, рупоров, труб и т. п.).

И. а. представляет собой отношение комплексных амплитуд звукового давления и объёмной колебательной скорости частиц среды (последняя равна произведению усреднённой по площади колебательной скорости на площадь, для которой определяется И. а.). Комплексное выражение И. а. имеет вид

где — мнимая единица. Разделяя комплексный И. а. на вещественную и мнимую части, получают активную R_a и реактивную X_a составляющие И. а. — активное и реактивное акустические сопротивления. Первое связано с трением и потерями энергии на излучение звука акустической системой, а второе — с реакцией сил инерции (масс) или сил упругости (гибкости). Реактивное сопротивление в соответствии с этим бывает инерционное или упругое.

Акустическое сопротивление в системе СИ измеряется в единицах н×сек/м⁵, в системе СГС — в дин×сек/см⁵ (в литературе для этой единицы встречается обозначение «акустический ом»). Понятие И. а. важно при рассмотрении распространения звука в трубах переменного сечения, рупорах и подобных системах или при рассмотрении акустических свойств излучателей и приёмников звука, их диффузоров, мембран и т. п. Для излучающих систем от И. а. зависят мощность излучения и условия согласования со средой.

Кроме акустического Z_a, применяют также удельный акустический Z₁ и механический Z_м импедансы, которые связаны между собой зависимостью Z_м = SZ₁ = S²Z_a, где S — рассматриваемая площадь в акустической системе. Удельный акустический импеданс выражается отношением звукового давления к колебательной скорости в данной точке или для единичной площади. В случае плоской волны удельный И. а. равен волновому сопротивлению среды. Механический импеданс (и соответственно механическое активное и реактивное сопротивления) определяется отношением силы (т. е. произведения звукового давления на рассматриваемую площадь) к средней колебательной скорости для этой площади. Единица механического сопротивления в системе СИ — н×сек/м, в системе СГС — дин×сек/см (иногда называется «механический ом»).

И. Г. Русаков.

Зная, что звуковое давление и колебательную скорость связывает удельное сопротивление, можно записать:

Сравните последнее выражение с его электрическим аналогом:

Вдали от границы среды действует только активная часть акустического сопротивления, которая равна:

;

где ϖ – активная составляющая удельного акустического сопротивления, ρ – удельная плотность среды; С – скорость звука.

Учитывая только активную часть удельного сопротивления можно окончательно записать:

Плотность звуковой энергии ε (Дж/м³) определяется как количество звуковой энергии находящейся в единице объема. Плотность энергии ε связана с интенсивностью звука I, звуковым давлением Р_з и колебательной скоростью V соотношениями:

.

Громкость звука есть субъективная количественная характеристика интенсивности звука. Единица измерения громкости – сон.

Громкость звука - величина субъективная. Для оценки громкости ИСО принята единица сон (sone). Были выявлены зависимости слышимой громкости звука от интенсивности (мощности) сигнала. Во-первых, доказано, что оценка громкости растет как кубический корень от интенсивности ( для чистого тона). Во-вторых оказывается, что коэффициент этой зависимости сложным образом зависит от частоты и других параметров.

т.е. J = k(от частоты и др.)* I^1/3

Таким образом, можете быть уверены, что звук громкостью в 2 сона покажется Вам в 2 раза громче звука в 1 сон.