Ljudvågor kännetecknas av deras utbredningshastighet, ljudtryck, intensitet, spektral sammansättning och ett antal andra storheter.
För bildandet av akustikenheter, som mekanik, är tre grundläggande enheter tillräckliga: längd L, massor M och tid T... Som regel används SI-systemet av enheter inom akustik. Samtidigt används i praktiken även icke-systemiska enheter (decibel, bakgrund, oktav, atmosfär etc.) Här är bara några av de ofta använda akustiska storheterna.
Fart ljud- Ljudvågornas fashastighet i ett elastiskt medium är vanligtvis densamma för alla ljudets frekvenskomponenter. Uttryckt i meter per sekund ( Fröken). Ljudhastigheten i luft vid en temperatur på 0 C och ett tryck på 1 atm (101325 Pa) är 331 m/s.
Ljud tryck R- den variabla delen av trycket som uppstår vid passage av en ljudvåg i mediet. Ljudvågen fortplantar sig i mediet och bildar dess förtjockning och sällsynthet, vilket skapar ytterligare tryckförändringar i förhållande till dess medelvärden i mediet.
Ljudtrycket är en variabel del av trycket, det vill säga tryckfluktuationer kring medelvärdet, vars frekvens motsvarar ljudvågens frekvens. Ljud tryck -- den huvudsakliga kvantitativ karakteristisk ljud.
Ljudtryck, som alla tryck, mäts i pascal ( 1 Pa = 1 newton på m 2 ) och har dimensionen LMT... Ibland används ljudtrycksnivån för att karakterisera ljud – uttryckt i db förhållandet mellan storleken på ett givet ljudtryck R till ljudtryckströskeln R O = 2 10 -5 n/m 2 ... I det här fallet antalet decibel N = 20 lg (s/s o ).
Ljudtrycket i luften varierar stort - från 10 -5 n/m 2 nära tröskeln att höra till 10 3 n/m 2 de högsta ljuden, till exempel jetflygplan.
Vid ett betydande ljudtryck observeras fenomenet med vätskans diskontinuitet - kavitation.
Ljudtryck bör särskiljas från strålning tryck ljud.
Ljudtrycket är den viktigaste egenskapen hos ljud, på grund av alla akustiska storheter uppfattar det mänskliga örat i första hand ljudtrycket.
Akustisk strålning tryck(ljudstrålningstryck) - konstant tryck som upplevs av en kropp i ett stationärt ljudfält. Strålningsljudtryck ska inte förväxlas med ljud tryck, vilket är ett periodiskt växlande tryck i mediet i vilket ljudvågen utbreder sig.
Ljudtrycket är proportionellt mot ljudenergins densitet och därmed mot kvadraten på ljudtrycket. Det få på jämförelse med ljud tryck; till exempel i ett ljudfält i luft, där ljudtrycket är lika med 10 2 n/m 2, vid normal infallande av en ljudvåg på ett hinder som helt reflekterar ljud, är ljudtrycket ungefär 0,1 n/m 2 . Mätning av ljudets strålningstryck görs radiometer... Genom att känna till storleken på ljudtrycket kan du bestämma det absoluta värdet intensitet ljud i en given miljö.
Ljud energi Wär energin för vibrationsrörelse hos partiklar av ett elastiskt medium som fyller området av ljudfältet. Liksom all annan energi uttrycks ljudenergi i joule ( j) och har dimensionen LMT.
Densitet ljud energi w = dW/dV har dimensionen LMT och måttenhet j/m.
Flöde ljud energi P = dW / dt, precis som ljud kraft P = dW / dt- alla dessa energimängder uttrycks i watt ( W) och har dimensionen LMT.
Intensitet ljud(ljudeffekttäthet), även kallad ljudeffekt, - den tidsgenomsnittliga energi som överförs av en ljudvåg genom en enhetsarea vinkelrät mot vågens utbredningsriktning per tidsenhet: I = dР / dS, har dimensionen MT.
För en plan sinusformad resande våg, ljudintensiteten
jag = pv / 2 = sid 2 / 2rc,
var R- amplitud av ljudtryck, v- amplitud vibrationellt fart, r- mediets densitet, Med- ljudets hastighet i den. I en sfärisk vandringsvåg är ljudintensiteten omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet från källan. I en stående våg jag = 0 d.v.s. det finns i genomsnitt inget ljudenergiflöde.
Ljudintensiteten mäts i SI-enheter in w/m 2 ... Ljudets intensitet bedöms också av intensitetsnivån på decibelskalan; decibelnummer
N = 10 lg (Jag/Jag 0 ) ,
var jag- intensiteten av det givna ljudet, jag 0 = 10 -12 w/m 2 .
Intensitet ljud och uttrycks i watt per kvadratmeter ( W/m).
Akustisk motstånd- en fysisk storhet som liknar motståndet i en elektrisk krets. Har dimension LMT och uttrycks i pascal sekunder per kubikmeter.
Räckvidd ljud- Ljuds frekvenskaraktäristik, som beskriver dess spektrala sammansättning i förhållande till vilken akustisk kvantitet som helst (vanligtvis ljudtryck, ljudstyrka, etc.). Som regel har man i akustisk praktik att göra med kontinuerliga spektra, då energin från ljudvibrationer fördelas kontinuerligt över ett visst frekvensområde. Samtidigt, när man löser vissa problem (kalibrering, mottagning och överföring av kalibreringssignaler, etc.), blir det nödvändigt att använda linjära - diskreta frekvenskomponenter i spektrumet.
Vissa akustiska storheter som är förknippade med en persons uppfattning av ljud (ljudintensitet, ljudtryck, dämpning av ljudvågor, etc.) har en exponentiell förändringskaraktär och kan som ett resultat variera i storlek över ett mycket brett område - av flera storleksordningar.
I sin tur har det mänskliga örat ett enormt utbud av mottaglighet: det tar upp det tystaste prasslet av lövverk och motstår samtidigt chockerande åskslag. Denna förmåga hos mänsklig hörseluppfattning beskrivs i Weber-Fechners empiriska psykofysiologiska lag enligt följande: känslan är proportionell mot logaritmen för irritation.
Om påverkan ökar 10 gånger ökar dess decimallogaritm med en och känslan ökar också med någon. Och med en ökning av påverkan en miljon gånger ökar dess logaritm, och samtidigt känslan, med bara sex av samma enheter. En viktig slutsats följer av detta faktum: den psykofysiologiska lagen bestämmer förändringen i amplituden och frekvensen av uppfattade ljud i ett så stort område att det är nästan omöjligt att använda linjära skalor och det är nödvändigt att tillgripa en logaritmisk skala. Men samma lag gör användningen av logaritmiska storheter och deras enheter i akustik ganska naturlig.
Den relativa nivån för en akustisk storhet som använder en logaritmisk skala definieras som logaritmen för förhållandet mellan ett givet värde X värden till tröskelvärdet (initialvärdet). X detta värde. tas som ursprung:
nivå magnituder = lg X/X .
Till exempel är ljudintensitetsnivån decimallogaritmen för förhållandet mellan ett givet ljudintensitetsvärde jag till tröskeln jag ljudintensitet .
Den relativa nivån anges med bokstaven L med ett index som anger typen av akustisk kvantitet, till exempel Lp- ljudtrycksnivå. Följande tas som referensnivåer:
- o ljudtrycksnivå - 20 μPa;
- o ljudeffektnivå - 10 -12 W;
- o ljudintensitetsnivå - 0,01 W/m 2.
Om det är nödvändigt att ange det initiala värdet, placeras dess värde inom parentes efter beteckningen av det logaritmiska värdet och bokstäverna re (de initiala bokstäverna i ordet referens). Till exempel för ljudtrycksnivån L p (re 20 μPa) = 20 dB.
När logaritmiska storheter används för magnitudnivån, basen för logaritmerna (tio, kvadratroten ur tio, två, etc.), tröskelvärdet för magnituden och själva parametern (ljudtrycksnivå, ljudintensitetsnivå, etc.) är angivna. Bel- och decibelenheter används för att kvantifiera nivåer och andra logaritmiska storheter.
Bel har två olika betydelser, en med en bas lika med tio av logaritmen, och en med en bas lika med kvadratroten av tio. Decimalbasen för logaritmen används för energimängder och basen är för effektmängder.
Bel(B) det finns en ökning av energivärdet (ljudeffekt R, energi W, intensitet jag eller annat energivärde) 10 gånger:
1 bel = lg (P 2 / P 1) med P 2 = 10 P 1. (1.2.1)
Eftersom energimängderna är proportionella mot kvadraterna av effektmängderna (ljudtryck, elektrisk ström, etc.) representerar bel också en ökning av effektmängden med = 3,162 gånger.
Men i praktiken är den mest utbredda inte bel, utan dess fraktionella enhet - decibel (dB): 1dB = 0,1 B.
Decibel motsvarar en förändring av energivärdet med en faktor 10 0,1 = = 1,259 gånger eller ett effektvärde i = 1,121 gånger. Det finns också en oberoende definition av decibel: decibel - ljudtrycksnivå R, för vilket förhållandet 20 lg (p / p 0) = 1 är uppfyllt, där p 0 är tröskelljudtrycket lika med 20 μPa.
Ljud kraftär mängden ljudenergi som avges per tidsenhet i watt.
Nivå ljud kraftär logaritmen för förhållandet mellan den givna ljudeffekten och den ursprungliga ljudeffekten. Ljudeffektnivån i decibel är lika med tio gånger logaritmen med en bas lika med tio av detta förhållande:
L sid = 10 lg (P / P 0),
där P är ljudeffekten, W, Po är tröskelljudeffekten, Po = 10 -12 W = 1 pW, om inte annat anges.
Eftersom den akustiska signalens effekt är proportionell mot kvadraten på dess amplitud (ljudeffekten är proportionell mot kvadraten på ljudtryckets amplitud), så motsvarar förstärkningen av signalamplituden med en bel värdet
En decibel, motsvarande en förändring i amplitud i på 10 gånger, representerar ett relativt litet värde. Därför i decibel
Om A(u) var effektförhållandet, då borde logaritmen på höger sida av (1.2.2) ha föregåtts av en faktor 10. Eftersom A(u) representerar förhållandet inte mellan effekter, utan av utgående och ingående kvantiteter (förskjutningar, hastigheter, spänningar, strömmar, etc.), då kommer en ökning av detta förhållande med tio gånger att motsvara en ökning av effektförhållandet med en hundra gånger, vilket motsvarar två bel eller tjugo decibel. Därför finns det en faktor på 20 på höger sida av (1.2.2).
Nivå intensitet ljud(ljudtrycksflödestäthetsnivå) är logaritmen för förhållandet mellan en given ljudintensitet i en specificerad riktning och den initiala intensiteten. Intensitetsnivån i decibel är lika med tio gånger logaritmen med en bas lika med tio av detta förhållande. Om inget annat anges, tas 1 pW/m 2 som initial ljudintensitet.
Nivå ljud tryckär logaritmen för förhållandet mellan det givna ljudtrycket och det ursprungliga ljudtrycket. Ljudtrycksnivån i decibel är lika med tjugo logaritmer av detta förhållande med en bas lika med tio. Om inget annat anges tas det initiala ljudtrycket i luft till 20 µPa och 1 µPa i andra medier, och det antas att ljudtrycken uttrycks i termer av rms-värden.
Förutom objektiva akustiska egenskaper finns det också subjektiva ljudegenskaper som kännetecknar en persons auditiva uppfattning av ljud. Dessa inkluderar: ljudvolym, hörtröskel, smärttröskel och andra.
Volym ljud- ett värde som kännetecknar nivån på den auditiva förnimmelsen av ljud. Ljudstyrkan på ett ljud beror på ett komplext sätt på ljudtrycket (ljudintensiteten), på ljudvibrationernas frekvens och form. Vid konstant frekvens och form av vibration ökar ljudvolymen med ökande ljudtryck. En person har störst känslighet för ljud i frekvensområdet 1 - 5 kHz.
Ljudstyrkan för ljudet för en given frekvens uppskattas genom att jämföra den med ljudstyrkan för en ren ton med en frekvens på 1000 Hz genom att införa ett logaritmiskt värde för denna "ljudstyrkanivå". Ljudstyrkan utvärderas i bakgrunder.
Bakgrund det finns en ljudstyrka för vilken ljudtrycksnivån för ett ljud som är lika med det för en ren standardton med en frekvens på 1000 Hz är lika med 1 dB. För en standardton är bakgrundsvolymen densamma som ljudtrycksnivån i decibel.
Tröskel hörbarhet- det ljudtryck vid vilket de svagaste ljuden av en given frekvens hörs. Den minsta hörtröskeln motsvarar frekvenser i intervallet 1 - 5 G kHz.
Tröskel smärtsam Känna- ljudtryck, vid vilket en normal hörselkänsla övergår i smärtsam irritation av hörselorganen. I frekvensområdet 1 - 5 kHz är smärttröskeln cirka 120 dB.
Nyckel orden : fart ljud, ljud tryck, densitet ljud energi, flöde ljud energi, intensitet ljud, akustisk motstånd, räckvidd ljud, psykofysiologisk lag, nivå akustisk kvantiteter, logaritmisk värde, logaritm, vit, decibel, volym, tröskel hörbarhet, tröskel smärtsam Känna.
Kontrollfrågor
- 1. Vänligen ange räckvidd ljud vågor.
- 2. Lista akustisk magnituder och ange enhet mätningar.
- 3. Vad sådan räckvidd ljud?
- 4. V hur består psykofysiologisk lag Weber-Fechner?
- 5. Varför v akustik ändamålsenlig använda sig av logaritmisk magnitud?
- 6. Vad sådan släkting nivå akustisk magnitud?
- 7. Vad sådan vit?
- 8. Vad sådan decibel och hur han bunden Med vit?
- 9. Ge definition nivå ljud kraft, nivå intensitet ljud, nivå ljud tryck.
- 10. Vad sådan volym ljud?
- 11. Vad sådan tröskel hörbarhet?
- 12. Vad sådan tröskel smärtsam Känna?
I den här artikeln kommer du att lära dig vad ljud är, vad dess dödliga volym är och dess hastighet i luft och andra miljöer. Vi kommer också att prata om frekvens, kodning och ljudkvalitet.
Låt oss också titta på sampling, format och ljudstyrka. Men först, låt oss definiera musik som ett ordnat ljud – motsatsen till ett oordnat kaotiskt, som vi uppfattar som brus.
– det här är ljudvågor som bildas till följd av vibrationer och förändringar i atmosfären, samt föremål runt omkring oss.
Även under ett samtal hör du din samtalspartner eftersom han påverkar luften. Dessutom, när du spelar ett musikinstrument, oavsett om du slår på en trumma eller plockar en sträng, producerar du vibrationer av en viss frekvens, vilket producerar ljudvågor i den omgivande luften.
Ljudvågor är beställde och kaotisk... När de är ordnade och periodiska (upprepas efter en viss tid) hör vi en viss frekvens eller tonhöjd.
Det vill säga vi kan definiera frekvensen som antalet repetitioner av en händelse under en given tidsperiod. Således, när ljudvågor är kaotiska, uppfattar vi dem som ljud.
Men när vågorna är ordnade och periodiskt upprepade, då kan vi mäta dem med antalet upprepade cykler per sekund.
Ljudsamplingshastighet
Ljudsamplingsfrekvensen är antalet mätningar av signalnivån på 1 sekund. Hertz (Hz) eller Hertz (Hz) är en vetenskaplig måttenhet som bestämmer hur många gånger en händelse upprepas per sekund. Vi kommer att använda denna enhet!
Ljudsamplingshastighet Du har säkert sett en sådan förkortning väldigt ofta - Hz eller Hz. Till exempel i equalizer-plugins. I dem är måttenheterna hertz och kilohertz (det vill säga 1000 Hz).
Vanligtvis hör en person ljudvågor från 20 Hz till 20 000 Hz (eller 20 kHz). Allt mindre än 20 Hz är infraljud... Allt över 20 kHz är ultraljud.
Låt mig öppna EQ-plugin och visa dig hur det ser ut. Du är förmodligen bekant med dessa siffror.
Ljudfrekvenser Med equalizern kan du dämpa eller förstärka vissa frekvenser inom det mänskliga hörbara området.
Ett litet exempel!
Här har jag en inspelning av en ljudvåg som genererades vid 1000 Hz (eller 1 kHz). Om vi zoomar in och tittar på dess form kommer vi att se att den är korrekt och repetitiv (periodisk).
Repeterande (periodisk) ljudvåg På en sekund inträffar tusen upprepade cykler här. För jämförelse, låt oss titta på en ljudvåg, som vi uppfattar som brus.
Oordnat ljud Det finns ingen specifik repetitiv frekvens. Det finns heller ingen specifik ton eller tonhöjd. Ljudvågen är ur funktion. Om vi tittar på formen på denna våg kan vi se att det inte finns något repetitivt eller periodiskt i den.
Låt oss gå vidare till den mer mättade delen av vågen. Vi zoomar in och ser att det inte är konstant.
Oordnad våg vid skalning På grund av bristen på cyklikalitet kan vi inte höra någon specifik frekvens i denna våg. Därför uppfattar vi det som buller.
Dödlig ljudnivå
Jag vill nämna lite om den dödliga ljudnivån för människor. Det härstammar från 180 dB och högre.
Det ska sägas direkt att enligt regulatoriska standarder anses en säker ljudnivå vara högst 55 dB (decibel) på dagen och 40 dB på natten. Även vid långvarig exponering för hörsel är denna nivå inte skadlig.
| Ljudvolymnivåer | ||
|---|---|---|
| (dB) | Definition | En källa |
| 0 | Inte fluffig alls | |
| 5 | Nästan ohörbart | |
| 10 | Nästan ohörbart | Tyst prasslande av löv |
| 15 | Knappt hörbart | Prasslar av lövverk |
| 20 — 25 | Knappt hörbart | Viskningar av en man på ett avstånd av 1 meter |
| 30 | Tyst | Väggklockans tickande ( tillåtet maximum enligt normerna för bostadslokaler på natten från 23 till 7.00) |
| 35 | Ganska hörbart | Dämpad konversation |
| 40 | Ganska hörbart | Vanligt tal ( normen för bostadslokaler under dagen från 7 till 23 timmar) |
| 45 | Ganska hörbart | Prata |
| 50 | Tydligt hörbart | Skrivmaskin |
| 55 | Tydligt hörbart | Prata ( Europeisk norm för kontorslokaler i klass A) |
| 60 | (kontorsnorm) | |
| 65 | Högt tal (1m) | |
| 70 | Högljudda konversationer (1m) | |
| 75 | Skrik och skratta (1m) | |
| 80 | Väldigt högljutt | Scream, en motorcykel med ljuddämpare |
| 85 | Väldigt högljutt | Högt skrik, dämpad motorcykel |
| 90 | Väldigt högljutt | Höga skrik, godsjärnvägsvagn (7m) |
| 95 | Väldigt högljutt | Tunnelbanevagn (7 meter utanför eller inne i vagnen) |
| 100 | Extremt bullriga | Orkester, åska ( enligt europeiska standarder är detta det högsta tillåtna ljudtrycket för hörlurar) |
| 105 | Extremt bullriga | I gamla flygplan |
| 110 | Extremt bullriga | Helikopter |
| 115 | Extremt bullriga | Sandblästringsmaskin (1m) |
| 120-125 | Nästan outhärdligt | Jackhammer |
| 130 | Smärttröskel | Flygplan i början |
| 135 — 140 | Kontusion | lyfter jetplan |
| 145 | Kontusion | Raketuppskjutning |
| 150 — 155 | Kontusion, trauma | |
| 160 | Chock, trauma | Chockvåg från ett överljudsflygplan |
| 165+ | Brutna trumhinnor och lungor | |
| 180+ | Död | |
Ljudhastighet i km per timme och meter per sekund
Ljudhastigheten är den hastighet med vilken vågor färdas genom mediet. Nedan ger jag en tabell över spridningshastigheterna i olika miljöer.
Ljudhastigheten i luft är mycket lägre än i fasta medier. Och ljudets hastighet i vatten är mycket högre än i luft. Det är 1430 m/s. Som ett resultat är spridningen snabbare och hörbarheten mycket längre.
Ljudeffekt är den energi som sänds av en ljudvåg genom ytan av intresse per tidsenhet. Mätt i (W). Det finns ett momentant värde och ett medelvärde (över en tidsperiod).
Låt oss fortsätta arbeta med definitionerna från musikteoriavdelningen!
Tonhöjd och not
HöjdÄr ett musikaliskt begrepp som betyder nästan detsamma som frekvens. Undantaget är att den inte har en måttenhet. Istället för att definiera ljud med antalet cykler per sekund i intervallet 20 - 20 000 Hz, betecknar vi vissa frekvensvärden med latinska bokstäver.
Musikinstrument producerar periodiska ljudvågor av regelbundna former, som vi kallar toner eller toner.
Det vill säga, det är med andra ord ett slags ögonblicksbild av en periodisk ljudvåg med en viss frekvens. Tonhöjden på denna not talar om för oss hur högt eller lågt tonen låter. I det här fallet har lägre toner längre vågor. Och de långa är kortare.
Låt oss ta en titt på en 1 kHz ljudvåg. Nu ska jag zooma in så ser du vad avståndet mellan cyklerna är.
Ljudvåg vid 1 kHz Låt oss nu ta en titt på 500 Hz-vågformen. Här är frekvensen 2 gånger mindre och avståndet mellan cyklerna är större.
Ljudvåg vid 500 Hz Låt oss nu ta en vågform på 80 Hz. Här blir det ännu bredare och mycket lägre.
Ljud vid 80 Hz Vi ser sambandet mellan tonhöjd och vågform.
Varje ton är baserad på en grundfrekvens (tonhöjd). Men förutom ton i musik består den också av ytterligare resonansfrekvenser eller övertoner.
Låt mig visa dig ett annat exempel!
Nedan finns en 440 Hz-våg. Det är världens standard för stämning av instrument. Den motsvarar anmärkningen a.
Ren ljudvåg vid 440 Hz Vi hör bara grundtonen (ren ljudvåg). Om vi zoomar in ser vi att det är periodiskt.
Låt oss nu titta på en våg med samma frekvens som spelas på pianot.
Periodiskt pianoljud Titta, det är också periodiskt. Men den har små tillägg och nyanser. Alla dessa tillsammans ger oss en uppfattning om hur ett piano låter. Men dessutom orsakar övertoner också det faktum att vissa toner kommer att ha en större affinitet för en given ton än andra.
Du kan till exempel spela samma ton, men en oktav högre. Ljudet blir helt annorlunda. Det kommer dock att vara besläktat med föregående not. Det vill säga, det är samma ton, bara spelad en oktav högre.
Detta besläktade förhållande mellan två toner i olika oktaver beror på förekomsten av övertoner. De är ständigt närvarande och bestämmer hur nära eller avlägset vissa toner är relaterade till varandra.
Med ljud mekaniska vibrationer av partiklar av ett elastiskt medium (luft, vatten, metall, etc.), subjektivt uppfattade av hörselorganet. Ljudförnimmelser orsakas av vibrationer i omgivningen som uppstår i frekvensområdet från 16 till 20 000 Hz. Ljud med frekvenser under detta intervall kallas infraljud, och ovanför dem - ultraljud.
Ljudtryck- variabelt tryck i mediet på grund av utbredningen av ljudvågor i det. Storleken på ljudtrycket uppskattas av kraften från ljudvågens verkan per ytenhet och uttrycks i newton per kvadratmeter (1 N / kvadratmeter = 10 bar).
Ljudtrycksnivå- förhållandet mellan ljudtrycksvärdet och nollnivån, för vilket ljudtrycket n/kvadratmeter tas:
Ljudhastighet beror på de fysikaliska egenskaperna hos mediet i vilket mekaniska vibrationer utbreder sig. Så, ljudhastigheten i luft är 344 m / s vid T = 20 ° C, i vatten 1 481 m / s (vid T = 21,5 ° C), i trä 3 320 m / s och i stål 5 000 m / s. sek. .
Ljudintensitet (eller intensitet)- mängden ljudenergi som passerar per tidsenhet genom en ytenhet; mätt i watt per kvadratmeter (w/m2).
Det bör noteras att ljudtrycket och ljudstyrkan är relaterade till varandra genom ett kvadratiskt förhållande, det vill säga när ljudtrycket ökar med 2 gånger, ökar ljudeffekten med 4 gånger.
Ljudeffektnivå- förhållandet mellan styrkan hos ett givet ljud och nollnivån (standard), vilket tas som ljudstyrkan W/m2, uttryckt i decibel:
Ljudtryck och ljudintensitetsnivåer, uttryckta i decibel, är samma i storlek.
Hörseltröskel- det tystaste ljudet som en person fortfarande kan höra vid en frekvens på 1000 Hz, vilket motsvarar ljudtrycket N/m2.
Ljudvolym- intensiteten av ljudförnimmelsen som orsakas av ett givet ljud hos en person med normal hörsel. Ljudstyrkan beror på ljudets styrka och dess frekvens, ändras i proportion till logaritmen för ljudstyrkan och uttrycks av antalet decibel med vilket det givna ljudet överstiger ljudintensiteten som tas som hörtröskel. Måttenheten för ljudstyrka är bakgrunden.
Smärttröskel- ljudtryck eller ljudintensitet uppfattas som en smärtsam känsla. Smärttröskeln är lite frekvensberoende och uppstår vid ett ljudtryck på ca 50 N/m2.
Dynamiskt omfång- intervallet för ljudvolymer, eller skillnaden i ljudtrycksnivåer mellan de högsta och tystaste ljuden, uttryckt i decibel.
Diffraktion- avvikelse från ljudvågornas rätlinjiga utbredning.
Refraktion- en förändring av ljudvågornas utbredningsriktning orsakad av skillnader i hastighet på olika delar av banan.
Interferens- tillägg av vågor av samma längd som anländer till en given punkt i rymden längs flera olika banor, som ett resultat av vilket amplituden för den resulterande vågen vid olika punkter visar sig vara olika, och maxima och minima för denna amplitud alternerar med varandra.
Takter- Interferens av två ljudvibrationer som skiljer sig lite i frekvens. Amplituden för de svängningar som uppstår i detta fall ökar eller minskar periodiskt med tiden med en frekvens som är lika med skillnaden mellan de interfererande svängningarna.
Eko- kvarvarande "efterljud" i slutna rum. Bildas på grund av flera reflektioner från ytor och samtidig absorption av ljudvågor. Reverb kännetecknas av en tidsperiod (i sekunder) under vilken ljudintensiteten minskar med 60 dB.
Tona- sinusformade ljudvibrationer. Tonhöjden bestäms av ljudvibrationens frekvens och ökar med ökande frekvens.
Huvudtonär den lägsta tonen som produceras av ljudkällan.
Övertoner- alla toner, utom den huvudsakliga, skapade av ljudkällan. Om övertonernas frekvenser är ett helt antal gånger grundtonens frekvens, så kallas de för harmoniska övertoner (övertoner).
Klangfärg- "färg" på ljudet, som bestäms av antalet, frekvensen och intensiteten av övertoner.
Kombinerade toner- Ytterligare toner som härrör från olinjäriteten hos amplitudegenskaperna hos förstärkare och ljudkällor. Kombinationstoner visas när systemet utsätts för två eller flera vibrationer med olika frekvenser. Kombinationstonernas frekvens är lika med summan och skillnaden mellan grundtonernas frekvenser och deras övertoner.
Intervall- förhållandet mellan frekvenserna för de två jämförda ljuden. Det minsta urskiljbara intervallet mellan två intilliggande musikaliska ljud (varje musikalisk ljud har en strikt definierad frekvens) kallas en halvton, och ett frekvensintervall med förhållandet 2:1 kallas en oktav (en musikalisk oktav består av 12 halvtoner); ett intervall med förhållandet 10:1 kallas ett decennium.
] Vanligtvis används decibel för att mäta ljudstyrkan. Decibel är decimallogaritmen. Det betyder att en volymökning på 10 decibel indikerar att ljudet blivit dubbelt så högt som originalet. Ljudvolym i decibel brukar beskrivas med formeln 10Logg 10 (I / 10 -12) där I är ljudintensiteten i watt/kvadratmeter.
Steg
Jämförelsetabell för ljudnivåer i decibel
Tabellen nedan beskriver decibelnivåerna i stigande ordning och deras motsvarande exempel på ljudkällor. Den ger också information om de negativa effekterna på hörseln framför varje ljudnivå.
| Decibel | Källexempel | Inverkan på hälsan |
|---|---|---|
| 0 | Tystnad | Frånvarande |
| 10 | Andetag | Frånvarande |
| 20 | Viska | Frånvarande |
| 30 | Tyst bakgrundsljud i naturen | Frånvarande |
| 40 | Ljud i biblioteket, tyst bakgrundsljud i staden | Frånvarande |
| 50 | Lugnt samtal, normalt förortsljud | Frånvarande |
| 60 | Kontor eller restaurang buller, högljudda samtal | Frånvarande |
| 70 | TV, motorvägsbuller från 15,2 meter (50 fot) | Anteckningen; vissa är obehagliga |
| 80 | Buller från fabrik, matberedare, biltvätt från ett avstånd av 6,1 meter (20 fot) | Potentiell hörselskada vid långvarig exponering |
| 90 | Gräsklippare, motorcykel från 7,62 m (25 fot) | Hög sannolikhet för hörselskador vid långvarig exponering |
| 100 | Utombordsmotor, jackhammer | Allvarliga hörselskador är högst sannolikt vid långvarig exponering |
| 110 | Högljudd rockkonsert, stålverk | Det kan göra ont direkt; mycket sannolikt orsaka allvarliga hörselskador vid långvarig exponering |
| 120 | Kedjesåg, åska | Det är vanligtvis tillfällig smärta |
| 130-150 | Start av ett jaktplan från ett hangarfartyg | Omedelbar hörselnedsättning eller brusten trumhinna kan uppstå. |
Ljudnivåmätning med instrument
-
Använd en mobilapp. För att mäta ljudnivån var som helst, kommer mobilapplikationer att vara praktiska. Mikrofonen på din mobila enhet kanske inte är lika bra som en extern mikrofon ansluten till din dator, men den kan vara förvånansvärt exakt. Till exempel kan läsnoggrannheten på en mobiltelefon mycket väl skilja sig med 5 decibel från professionell utrustning. Nedan finns en lista över program för att läsa av ljudnivån i decibel för olika mobila plattformar:
- För Apple-enheter: Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
- För Android-enheter: Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
- För Windows-telefoner: Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro
-
Använd en professionell decibelmätare. Detta är vanligtvis inte billigt, men det kan vara det enklaste sättet att få exakta mätningar av ljudnivån du är intresserad av. Även kallad "ljudnivåmätare", detta är en specialiserad enhet (tillgänglig från en onlinebutik eller specialbutik) som använder en känslig mikrofon för att mäta ljudnivån runt den och ger en exakt decibelavläsning. Eftersom sådana enheter inte är mycket efterfrågade kan de vara ganska dyra, ofta från 200 $, även för enheter i ingångsklassen.
- Observera att decibel/ljudnivåmätaren kan kalla det något annorlunda. Till exempel gör en annan liknande enhet som kallas "brusmätare" samma sak som en ljudnivåmätare.
Beräknar decibel
-
Ta reda på ljudintensiteten i watt / kvadratmeter. I vardagen används decibel som ett enkelt mått på ljudstyrka. Det är dock inte så enkelt. Inom fysiken ses decibel ofta som ett bekvämt sätt att uttrycka "intensiteten" hos en ljudvåg. Ju större amplitud ljudvågen har, desto mer energi överför den, desto fler luftpartiklar vibrerar i dess väg, och desto intensivare blir själva ljudet. På grund av det direkta sambandet mellan intensiteten hos en ljudvåg och ljudstyrkan i decibel, är det möjligt att hitta värdet på decibel, genom att bara känna till intensiteten på ljudnivån (som vanligtvis mäts i watt / kvadratmeter)
- Observera att intensitetsvärdet är mycket lågt för normala ljud. Till exempel, ett ljud med en intensitet på 5 × 10 -5 (eller 0,00005) watt / kvadratmeter motsvarar ungefär 80 decibel, vilket ungefär motsvarar volymen på en mixer eller matberedare.
- För en bättre förståelse av förhållandet mellan intensitet och decibelnivå, låt oss lösa ett problem. Låt oss till exempel ta det här: låt oss anta att vi är ljudtekniker och att vi måste komma före bakgrundsljudet i inspelningsstudion för att förbättra kvaliteten på det inspelade ljudet. Efter att ha installerat utrustningen registrerade vi bakgrundsljudets intensitet 1 × 10 -11 (0,00000000001) watt/kvadratmeter... Sedan, med hjälp av denna information, kan vi beräkna bakgrundsljudnivån i studion i decibel.
-
Dividera med 10 -12. Om du vet intensiteten på ditt ljud kan du enkelt koppla in det i formeln 10Log 10 (I / 10 -12) (där "I" är intensiteten i watt / kvadratmeter) för att få decibelvärdet. Dela först 10 -12 (0,000000000001). 10 -12 visar ljudets intensitet med poängen 0 på decibelskalan, jämför intensiteten av ditt ljud med denna siffra hittar du dess förhållande till det initiala värdet.
- I vårt exempel delade vi intensitetsvärdet 10 -11 med 10 -12 och fick 10 -11 / 10 -12 = 10 .
-
Låt oss beräkna log 10 för detta tal och multiplicera det med 10. För att slutföra lösningen är allt du behöver göra att ta basen 10-logaritmen för det resulterande talet och sedan multiplicera det med 10. Detta bekräftar att decibel är logaritmisk bas 10 - med andra ord, en 10 decibel ökning av ljudnivån är en fördubbla ljudvolymen.
- Vårt exempel är lätt att lösa. Logg 10 (10) = 1,1 × 10 = 10. Därför är värdet på bakgrundsbruset i vår studio 10 decibel... Det är tillräckligt tyst, men fångas ändå upp av vår högkvalitativa inspelningsutrustning, så vi måste förmodligen eliminera bruskällan för att uppnå en inspelning med högre kvalitet.
-
Förstå decibels logaritmiska natur. Som nämnts ovan är decibel logaritmiska värden med bas 10. För varje givet decibelvärde är 10 decibelljud dubbelt så högt som originalet och 20 decibelljud är fyra gånger så högt, och så vidare. Detta gör det möjligt att ange ett brett spektrum av ljudintensiteter som kan uppfattas av det mänskliga örat. Det högsta ljudet en person kan höra utan att uppleva smärta är en miljard gånger högre än det tystaste ljudet en person kan höra. Genom att använda decibel undviker vi att använda enorma tal för att beskriva vanliga ljud – istället behöver vi bara tre siffror.
- Fundera på vilket som är lättare att använda: 55 decibel eller 3 × 10 -7 watt / kvadratmeter? Båda värdena är lika, men istället för att använda den vetenskapliga notationen (som en mycket liten bråkdel av ett tal), är det mycket bekvämare att använda decibel, som är en slags enkel förkortning för enkel vardaglig användning.
Använd din dator. Med speciell mjukvara och hårdvara är det enkelt att mäta ljudnivån i decibel direkt på din dator. Nedan är bara några av sätten du kan göra detta. Observera att användning av inspelningsutrustning av bättre kvalitet alltid ger bättre resultat; med andra ord kan mikrofonen inbyggd i din bärbara dator räcka för vissa uppgifter, men en extern mikrofon av hög kvalitet ger mer exakta resultat.
