Основни характеристики на звукови вълни

Начало | За нас | обратна връзка

Звук (или акустичен) вълни, наречени вълна размножителен в среда с честоти; в диапазона 16-20 000 Hz. Вълните на тези честоти, като действа върху слуховия апарат на човека, предизвикват усещане за звук. Вълни с о <16 Гц (инфразвуковые) и v>> 20 кХц (ултразвук) човешките слухови органи не са взети. Звуковите вълни в газове и течности могат да бъдат само надлъжно, като тези среди притежават еластичност само по отношение на компресия на опън щам. В твърди вещества, звукови вълни могат да бъдат надлъжно напречно, като твърди вещества obladayutuprugostyu спрямо компресия (разширяване) и срязване.

ZvukaI интензитет (или мощност zvuka- е количество, определено от прехвърля от звукова вълна в единица време през единица площ, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната на времето средно енергия:

Единицата за интензитета на звука SI - [I] = (W / m 2).

Чувствителността на човешкото ухо варира за различните честоти. С цел да се предизвика чувство на звукова вълна трябва да има минимална интензивност, но ако тази интензивност надхвърли определени граници, звукът не се чува и е само болка.

По този начин, за всяка честота съществува най-малката вибрация (на прага на слуха) и максимална (праг на болка) интензитет на звука, което може да доведе до възприемането на звука. Фигура 23.1 показва зависимостта на прага на чуваемост и болезнени усещания на честотите на звука. Област, разположена между тези две криви е регион на чуваемост.

Когато силата на звука е стойност характеризиращи цел процеса на вълна, субективно звук характеристика, свързана с нейната интензивност, звука зависи от честотата. Според физиологичен закон на Вебер - Фехнер, с интензитета на звука се увеличава, обемът се увеличава логаритмично. На тази основа, обективна оценка администрирания обем от измерената стойност на нейната интензивност:

където I0 - интензитет на звука на прага на чуваемост, необходимо за всички звуци от 10 -12 W / т2.

Физиологичната характеристика е нивото на звука, който се експресира в среди (фон). за звука от 1000 Hz (стандартен чист тон) е 1 фон ако нивото интензитет е 1 db. Например, шум в колата метрото при висока скорост съответства на "модел 90 и нашепването на разстояние 1 m - 20 модел.

Някои данни за интензивността на звука от различни източници, както и в бележка някои съвети.

Действителната звукът се наслагва хармонични трептения с широк спектър от честоти, както е показано на ris.23.2. т. е. има акустичен звук спектър, който може да бъде непрекъснат, в диапазон от честоти на трептене присъстват (ris.23.2 (б)) и спектър линия където са разделени с определена честота (ris.23.2 (а)).

Нивото на звука db

Ris.23.2. Акустичната спектър на звуковите честоти (а) - линия; (В) -sploshnoy

Звукът се характеризира с чувство за обем в допълнение към друг терен и тембър. терен - качество на звука, определи лично от лицето по време на изслушването и в зависимост от честотата на звука. С увеличаване на честотата се увеличава терена, т.е.. Д. Звукът е "по-горе". Естеството на акустичен спектър и разпределението на енергия между определени честоти определя оригиналността на звукови усещания, наречена тембър на звука. По този начин, различни изпълнители, като същата бележка, имат различни акустичен спектър, т. Е. Те имат различен тембъра.

Източникът на звук може да бъде всяко тяло вибрира в еластична среда с аудио честота (например, струнни инструменти източника на звука е низ свързан с тялото на инструмента).

Осцилиращ тяло предизвиква колебания на средата, заобикаляща частиците със същата честота. Състояние на вибрационното движение се предава последователно по-отдалечени от тялото на средни частици, т.е.. Е. вълна се разпространява в среда с честота на трептене, равна на честотата на източника и с определена скорост, в зависимост от плътността и еластични свойства на средата. Скоростта на разпространение на звукови вълни в газа, се изчислява по формулата

където R - константа газ М - моларен маса, # 947 = CP / CV - съотношението на специфичните топлини и Т - термодинамична температура. Според (23.3) е видно, че скоростта на звука в газа не зависи от налягането р на газа, но се увеличава с температура. Колкото по-висока моларната маса на газа, толкова по-ниска от скоростта на звука. Например, при Т = 273 К скоростта на звука във въздуха (М = 29 х 10 -3 кг / мол) ф = 331 m / и, във водород (М = 2 х 10 -3 кг / мол), ф = 1260 m / и , Уравнение (23.3) съответства на експерименталните данни.

Ако е необходимо звук размножаване в атмосферата да разгледа редица фактори: скорост на вятъра и влажност на въздуха посока, молекулярната структура на газовата среда, феномен се пречупва и отразява звук на границата между две среди. В допълнение, всяко действително среда има вискозитет, така че е звукоизолация, т. Е. намаляване на неговата амплитуда и съответно интензивността на акустична вълна, тъй като се разпространява. Затихване на звука се дължи до голяма степен от неговата абсорбция в средата, свързана с необратима прехвърляне на звукова енергия в други форми на енергия (главно топлинна).

Скоростта на звука в течности

където к - коефициента на свиваемост # 961 - средна плътност.

За твърди вещества

където Е - модул на Янг # 961; - плътност на средата.

Главната особеност на акустични процеси в затворени пространства е наличието на множество звукови отражения от повърхността на ограждащите (стени, таван), закрит вълна средни претърпява няколко стотин отражения преди своята енергия се намалява до прага на слуха. В по-големи стаи под звуците на достатъчна якост може да се чуе след изключване на захранването за няколко десетки секунди, поради съществуването на отразените вълни, движещи се във всички посоки е съвсем очевидно, че такава постепенното избледняване на звука, в едната си ръка изгодно, защото звукът се усилва от енергията на отразените вълни ; обаче, от друга страна, прекалено във времето замира може значително да наруши възприятието, свързано звук (говор, музика) се дължи на факта, че всяка нова част от свързаната с контекста (например, всяка нова реч сричка) се припокрива все още не отговарят на предишните. За да създадете добро време на слуха ехо в публиката трябва да има някаква оптимална стойност.

На всяко отражение малко енергия се губи поради усвояване. Съотношението на абсорбира до звукова енергия се нарича коефициент на поглъщане на звука. Това са стойностите за редица случаи.

Очевидно е, че по-голям е коефициента на звуково поглъщане характеристика за стените на всяка стая, и колкото по-малко размера на помещението, толкова по-кратък ехото.

ехо време, през който интензитета на звука намалява до прага на чуваемост, зависи не само от свойствата на стаята, но и на първоначалната сила на звука. С цел да се осигури сигурност при изчисляването на акустичните свойства на публиката, направени (подобно), за да се брои времето, през което на звука плътност на енергия се намалява до една милионна част от първоначалната стойност. Този път се нарича стандартна реверберация или просто реверберация. Оптимална стойност реверберация, която може да се счита за най-добрата чуваемост на няколко пъти определи експериментално. В малка площ (на не по-висока от 350 m 3) е оптималните реверберация 1,06s. По-нататъшно увеличение на обема на оптимално ехо увеличава пропорционално.

Борбата срещу уличния шум борба с шума, излъчван от моторни превозни средства е голямо предизвикателство. Въпроси съоръжения и изграждане на крайпътни бариери са отчетени в проекта на пътя. Обикновено, акустичен бариера е под формата на вертикални стени, въпреки широко прието, и други форми, са направени опити да се подобри естетически отколкото екраниране бариери характеристики. При проектирането на ефективна звукова бариера, на следните цели: бариерата трябва да имат достатъчна маса за звукоизолация, за да бъде на разположение за поддръжка и ремонт; монтаж бариера не трябва да води до увеличаване на произшествия. За да се осигури оптимална степен zvukozaschischennosti, бариерата трябва да бъде разположена в близост до източника на шум или близост до тялото да бъдат защитени от шума. Въпреки, че масата на бариерата не трябва да бъде значително, важно е внимателно да се запечатат всички пропуски в структурата на бариера. Дупката или разликата в структурата на бариера може да доведе до значително намаляване на неговите защитни способности, и наличието на тези дефекти може да предизвика резонанс ефекти, което може да доведе, на свой ред променя естеството на преобразуваната звукова бариера, когато има промяна на шума широколентовия в шума, включващ дискретни тон.

Ефект на Доплер честота на трептене nazyvaetsyaizmenenie получено от детектора при движението на вибрациите на източника на светлина и един спрямо друг.

Например, от opytaizvestno че влак свирка но се увеличава с приближаването на платформата и сниши; .. По отстраняване, т.е. източник на трептения движение (тон) на приемник (ухо) се променя честотата получи: трептения. За разглеждане на ефекта на Доплер, да предположим, че източникът на звука и в движение приемник по права линия се присъедини към тях; # 965; изток и # 965; PR - съответно скоростта на източника и приемника, и те са положителни, ако източникът (приемник) подходи на приемника (източник) и отрицателен, ако отстранява. Честота на трептене източник е # 957; 0.

1. източника и приемника са в покой спрямо средата, т.е. # 965; изток = # 965; PR = 0. Ако # 965; - скоростта на звука вълната в средата, дължина на вълната. Посадъчният средни вълни достига приемника и да предизвика нейния елемент zvukochuvstvitelnogo честота на трептене

Следователно, честотата # 957; звук, който ще регистрира приемника, равна на честотата # 957 а. с която звуковата вълна, излъчвана от източника.

2. Приемникът е в близост до източника, а източникът е в покой, т.е.

# 965; East = 0 # 965; PR> 0, в този случай скоростта на вълната спрямо приемника става равна на # 965 + # 965; и т.н. Тъй като дължината на вълната е, освен това, не се променя,

т.е. честота на трептене се възприема от приемника, време, по-голяма от източника на честота на трептене.

3. Източникът подходи приемника, и приемникът е в покой, т.е. # 965; изток> 0, # 965; PR = 0.Skorost вълната зависи единствено от характеристиките на средата, така че за известно време, равен на периода на източник на трептения, излъчена на вълната ще ги преминават в посока към приемник разстояние # 965; T (равна на дължината на вълната # 955; ) Независимо от това дали източникът е в покой или в движение. По време на същия период от време, източник ще се проведе в посока на дължината на вълната # 965; изток Т. т.е. дължина на вълната в посоката на движение се намалява и става равна тогава

т.е. честота # 957; вибрации се възприемат от приемника, се увеличават в пъти.

4. източника и приемника се движат един спрямо друг. Въз основа на резултатите, получени за случаи 2 и 3, може да се напише израз за честота на трептене, опасенията от източника:

при което горният знак се приема, ако източника или приемника се движи настъпва тяхното сближаване, по-ниската знак - в случай на тяхното взаимно премахване.