1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 голос)

Звук и акустические единицы измерения

 
 
Звуком называют механические колебания частиц упругой среды (воздух, вода, металл и т. п.), субъективно воспринимаемые органом слуха. Звуковые ощущения вызываются колебаниями среды, происходящими в диапазоне частот от 16 до 20 000 гц. Звуки с частотами, лежащими ниже этого диапазона, называются инфразвуком, а выше — ультразвуком.
 
Звуковое давление — переменное давление в среде, обусловленное распространением в ней звуковых волн. Величина звукового давления p оценивается силой действия звуковой волны на единицу площади и выражается в ньютонах на квадратный метр (1 н/метр квадартный=10 бар).
 
Уровень звукового давления — отношение величины звукового давления p  к нулевому уровню, за который принято звуковое давление p_0=2*10^{-5} н/квадратный метр:
 
N=20log(\frac{p}{p_0})
 
Скорость звука зависит от физических свойств среды, в которой распространяются механические колебания. Так, скорость звука в воздухе равна 344 м/сек при T=20°С, в воде 1 481 м/сек (при T=21,5°С), в дереве 3 320 м/сек и в стали 5 000 м/сек.
 
Сила звука (или интенсивность) — количество звуковой энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади; измеряется в ваттах на квадратный метр (вт/м2).
 
Следует отметить, что звуковое давление и сила звука связаны между собой квадратичной зависимостью, т. е. при увеличении звукового давления в 2 раза сила звука возрастает в 4 раза.
 
Уровень силы звука — отношение силы данного звука I к нулевому (стандартному) уровню, за который принята сила звука I_0=10^{-12} вт/м2, выраженное в децибелах:
 
N=10log(\frac{I}{I_0})
 
Уровни звукового давления и силы звука, выраженные в децибелах, совпадают по величине.
 
Порог слышимости — наиболее тихий звук, который еще способен слышать человек на частоте 1000 гц, что соответствует звуковому давлению 2*10^{-5}н/м2.
 
Громкость звука — интенсивность звукового ощущения, вызванная данным звуком у человека с нормальным слухом Громкость зависит от силы звука и его частоты, изменяется пропорционально логарифму силы звука и выражается количеством децибел, на которое данный звук превышает по интенсивности звук, принятый за порог слышимости. Единица измерения громкости — фон.
 
Порог болевого ощущения — звуковое давление или сила звука, воспринимаемые как болевое ощущение. Порог болевого ощущения мало зависит от частоты и наступает при звуковом давлении порядка 50 н/м2.
 
Динамический диапазон — диапазон громкостей звука, или разность уровней звукового давления самого громкого и самого тихого звуков, выраженная в децибелах.
 
Дифракция — отклонение от прямолинейного распространения звуковых волн.
 
Рефракция — изменение направления распространения звуковых волн, вызванное различиями в скорости на разных участках пути.
 
Интерференция — сложение волн одинаковой длины, приходящих в данную точку пространства по нескольким различным путям, вследствие чего амплитуда результирующей волны в разных точках оказывается различной, причем максимумы и минимумы этой амплитуды чередуются между собой.
 
Биения — интерференция двух звуковых колебаний, мало отличающихся по частоте. Амплитуда возникающих при этом колебаний периодически увеличивается или уменьшается во времени с частотой, равной разности интерферирующих колебаний.
 
Реверберация — остаточное «после-звучание» в закрытых помещениях. Образуется вследствие многократного отражения от поверхностей и одновременного поглощения звуковых волн. Реверберация характеризуется промежутком времени (в секундах), в течение которого сила звука уменьшается на 60 дб.
 
Тон — синусоидальное звуковое колебание. Высота тона определяется частотой звуковых колебаний и растет с увеличением частоты.
 
Основной тон — наиболее низкий тон, создаваемый источником звука.
 
Обертоны — все тоны, кроме основного, создаваемые источником звука. Если частоты обертонов в целое число раз больше частоты основного тона, то их называют гармоническими обертонами (гармониками).
 
Тембр — «окраска» звука, которая определяется количеством, частотой и интенсивностью обертонов.
 
Комбинационные тоны — дополнительные тоны, возникающие вследствие нелинейности амплитудной характеристики усилителей и источников звука. Комбинационные тоны появляются при воздействии на систему двух или большего числа колебаний с различными частотами. Частота комбинационных тонов равна сумме и разности частот основных тонов и их гармоник.
 
Интервал — отношение частот двух сравниваемых звуков. Наименьший различимый интервал между двумя соседними по частоте музыкальными звуками (каждый музыкальный звук имеет строго определенную частоту) называется полутоном, а интервал частот с отношением 2:1 — октавой (музыкальная октава состоит из 12 полутонов); интервал с отношением 10: 1 называют декадой.