1 Сон соответствует громкости чистого тона частотой 1000 с уровнем 40 дБ.
Считается, что при каждом повышении уровня громкости на 10 фон (см. ниже) - число сонов удваивается - но это слишком смелое утверждение, в целом это - неправда. Не удивительно, что в сонах мало что специфицируется.
Задача №6.
Определить удельное акустическое сопротивление, звуковое давление, интенсивность и плотность звуковой энергии, если колебательная скорость равна 1 мм/с, а звуковая волна распространяется в воздухе с плотностью ρ=1,22 кг/м3 со скоростью С=340 м/с.
Ρ=1,22 кг/м3 С=340 м/с. V – 10 -3 м/c |
|
δ -? Рз -? I -? ε -? |
Рассмотрим зависимость интенсивности I, звукового давления Р3 и колебательной скорости V от расстояния между источником звука (звучащим телом) и любой точкой звукового поля.
Жизненный опыт показывает, что громкость звука уменьшается с ростом расстояния между источником и приемником. Количественные же характеристики изменения громкости зависят от многих, иногда не совсем понятных, причин.
Одна из них - энергетические затраты на перенос звуковой волной звуковой энергии из одной точки звукового поля в другую.
Другая причина - зависимость изменения громкости при изменении расстояния от частоты. Есть и другие причины.
Однако, одной из главных причин зависимости громкости от расстояния является расширение фронта волны с увеличением расстояния между источником и приемником.
Покажем это на примерах фронтов волны с математически точно описываемой поверхностью. К таким, среди прочих, относятся плоский, цилиндрический и сферический фронты волны.
Источник плоской волны.
Абстрактный источник плоской волны представляет собой не изгибаемую, не сминаемую, не сжимаемую, не растягиваемую, не вращаемую плоскость с равномерной внутренней структурой бесконечной ширины и высоты, толщиной равной нулю, излучающий звуковую волну за счет одинакового по всей плоскости изменения ее толщины.
Такой источник будет создавать два нигде не пересекающихся плоских фронта волны. В отличие от источника в виде изменяющей в пространстве свое положение плоскости, также создающей два плоских противофазных фронта волны, указанный выше источник создает два синфазных (меняющихся одинаково) плоских фронта волны.
Естественно, что такой источник в реальной практике не существует и не может быть создан. Однако звуковая волна с плоским фронтом в некоторых случаях может существовать в реальности. Например, в трубе диаметром значительно (более чем в 5…10 раз) меньшим излучаемой в нее длины волны. Вблизи, то есть на расстоянии меньшем геометрического размера (ширины, высоты) электростатического излучателя
На рисунке (Рис.8) в качестве источника звука с плоским фронтом волны показано акустическое устройство - громкоговоритель (Гр).
Для анализа зависимости интенсивности излучения (звукового давления, колебательной скорости) от расстояния предположим, что звуковая волна излучается в среду, в которой поглощения энергии за счет преодоления ее сопротивления не существует. В этом случае акустическая мощность излучаемого звука не будет зависеть от расстояния. Иначе говоря, используя данные рисунка (Рис.8), можно записать:
.
Зная, что акустическая мощность есть произведение интенсивности в точке измерения на площадь фронта волны проходящего через эту точку, запишем:
,
Где I1 - интенсивность в точке, отстоящей от источника на расстояние l1, Sф1 – площадь фронта волны, проходящего через эту точку, I2 - интенсивность в точке, отстоящей от источника на расстояние l2, Sф2 – площадь фронта волны, проходящего через эту точку.
Из определения характеристик источника следует, что:
, 
где а и в - ширина и высота фронта волны. В обеих точках по определению они равны бесконечности. Следовательно, можно окончательно записать:
.
Поскольку:
,
можно записать
,
.
Из приведенных уравнений следует, что при плоском фронте волны ни интенсивность, ни звуковое давление, ни колебательная скорость не зависят от расстояния. Это так для абстрактного плоского источника находящегося в абстрактной (не поглощающей энергию) среде.
В реальном случае конечно интенсивность зависит от расстояния. Интенсивность и все остальные параметры с ростом расстояния между приемником и излучателем уменьшаются. Однако уменьшение незначительно, что позволяет использовать это свойство плоской волны, например в «трубопроводной связи» широко применявшейся до некоторых пор в морском и речном транспорте и в промышленности. Для акустической связи на одном конце трубы говорили, на другом ее конце слушали. Длина канала связи (трубы) могла достигать нескольких сотен метров. На кораблях морского и речного флота длина труб связи достигала сотен километров на одном корабле. Такая акустическая связь обеспечивала устойчивое управление кораблем даже в сложнейших акустических условиях штормов и шума морских волн.