5. Линейные хар-ки звукового поля

К линейным хар-кам относятся звуковое давление, смещение частиц среды, скорость колебаний и акустическое сопротивление среды. Звуковое давление – разность между мгновенными значениями давления в т. среды при прохождении через нее звуковой волной и статическим давлением в той же т. В момент уплотнения P>0, в момент расширения P<0. Звуковое давление оценивают по амплитуде или эффективному значению. В системах связи, вещания звуковое давление ≤ 100 Па. Смещение – отклонение частицы среды от ее статического положения под действием проходящей звуковой волны. Если смещение происходит по направлению звуковой волны, то знак +, иначе -. Скорость колебания – скорость движения частиц среды под действием проходящей звуковой волны V=dU/dt (U – смещение). Удельное акустическое сопротивление δ=P/V. Оно определяется свойствами среды и материала и условиями распространения волны. В общем случае δ=ω_a+iq - комплексная величина.

6. Энергетические хар-ки звукового поля.

Интенсивность звука (сила звука) – кол-во энергии, проходящей в 1 времени через 1 площади перпендикулярно направлению распространения [Вт/м²]: I=(1/T)∙∫(0 to T)Pvdt. Для синусоидальных колебаний I связано со звуковым давлением и скоростью колебаний следующим соотношением: I=0.5p_mv_mcosψ= P_эv_эcosψ= (p_э²cosψ)/δ= v_э²ω_a. ψ- сдвиг фаз между звуковым давлением и скоростью колебаний, tgψ=q/ω_a. Плотность энергии – кол-во звуковой энергии в 1 объема. E=I/C=P_э²/С²ρ.

7. Уровни

В акустике и электросвязи за уровень какого-либо параметра принимают величину, пропорциональную логарифму относительного значения этого параметра. N_э= 10∙lg k_э/k_оэ – для энергетических параметров, N_л= 20∙lg k_л/k_ол – для линейных параметров. k₀ - условное значение параметра, соответствующее некоторому, принятому за нулевой уровень. Изменение энергетического параметра в 2 раза соответствует изменению на 3дБ. Изм-е линейного в 2 раза – на 6 дБ. Если даны 2 уровня и надо найти суммарный уровень, то находят разность между уровнями и к большему уровню добавляют поправку.

8. Акустические уровни

За условное нормированное значение интенсивности звука принята интенсивность, равная 10^-12 Вт/м² Тогда абсолютный уровень интенсивности в дБ: L_I= 10∙lg(I/I₀)= 10∙lg(I/10^-12)= 10∙lg(I)+120. Уровень по звуковому давлению для воздуха определяется по величине, соответствующей нулевому значению уровня интенсивности: L_p= 20∙lg(P/P_э)= 20∙lg(P/2∙10^-12)= 20∙lg(P)+94. Уровень по плотности энергии в дБ для воздуха принято определять относительно плотности, соответствующей уровню интенсивности для скорости звука, равной 333 м/с.

9. Плоская волна

Фронт плоской волны – плоскость. Звуковые лучи идут параллельно друг другу. Энергия не расходится в стороны. Интенсивность звука не зависит от расстояния, прошедшего волной, если пренебречь потерями на вязкость, турбулентность и молекулярное взаимодействие. Волновое ур-ние для плоской волны: ∂²P/∂t²= C²∙∂²P/∂x², C²= γP_AC/ρ, P=φ₁(t-x/C)+ φ₂(t+x/C). Первый член ур-ния – волна, движущаяся в положительном направлении, 2-й член – волна, движущаяся в отрицательном направлении. Типовое частное решение волнового уравнения, для волны, распространяющейся в положительном направлении можно записать: P=P_m∙exp[iω(t-x²/C)]= P_m∙exp[i(ωt-kx)]. ω – угловая частота колебаний, k – волновое число.