Šķidrumu un gāzu skaņas lauka lineārie raksturlielumi ietver skaņas spiedienu, vides daļiņu pārvietošanos, vibrācijas ātrumu un vides akustisko pretestību.
Skaņas spiediens gāzēs un šķidrumos ir starpība starp momentānā spiediena vērtību vides punktā, kad caur to iet skaņas vilnis, un statisko spiedienu tajā pašā punktā, t.i.
Skaņas spiediens ir mainīgs lielums: vides daļiņu sabiezēšanas (sablīvēšanās) brīžos tas ir pozitīvs, vides retināšanas (izplešanās) brīžos ir negatīvs. Šo vērtību novērtē pēc amplitūdas vai efektīvās vērtības. Sinusoidālām svārstībām efektīvā vērtība ir amplitūdas vērtība.
Skaņas spiediens ir spēks, kas iedarbojas uz virsmas laukuma vienību: Sistēmā to mēra ņūtonos uz kvadrātmetruŠo vienību sauc par paskālu un apzīmē ar Pa. Absolūtajā vienību sistēmā skaņas spiedienu mēra dinos uz kvadrātcentimetru: Iepriekš šo vienību sauca par bāru. Bet, tā kā atmosfēras spiediena mērvienību, kas vienāda ar , sauca arī par bāru, standartizācijas laikā nosaukums “bar” palika kopā ar atmosfēras spiediena mērvienību. Sakaru sistēmās, apraides un līdzīgās sistēmās tie darbojas ar skaņas spiedienu, kas nepārsniedz 100 Pa, t.i., 1000 reižu mazāku par atmosfēras spiedienu.
Nobīde ir vides daļiņu novirze no tās statiskā stāvokļa garāmejoša skaņas viļņa ietekmē. Ja novirze notiek viļņu kustības virzienā, tad nobīdei tiek piešķirta pozitīva zīme, bet pretējā virzienā - negatīva zīme. Nobīdi mēra metros (vienību sistēma) vai centimetros (absolūto mērvienību sistēma).
Svārstību ātrums ir vides daļiņu kustības ātrums ejoša skaņas viļņa ietekmē: kur ir vides daļiņu nobīde; laiks.
Vidējai daļiņai pārvietojoties viļņu izplatīšanās virzienā, svārstību ātrums tiek uzskatīts par pozitīvu, bet pretējā virzienā - par negatīvu. Ņemiet vērā, ka šo ātrumu nevajadzētu sajaukt ar viļņa ātrumu, kas ir nemainīgs konkrētajai videi un viļņu izplatīšanās apstākļiem.
Vibrācijas ātrumu mēra metros sekundē vai centimetros uz
Īpatnējā akustiskā pretestība ir skaņas spiediena attiecība pret vibrācijas ātrumu. Tas attiecas uz lineāriem apstākļiem, jo īpaši, ja skaņas spiediens ir ievērojami mazāks par statisko. Īpatnējo akustisko pretestību nosaka materiāla vides īpašības un viļņu izplatīšanās apstākļi (sk. § 1.1. un 1.2. tabulu īpatnējās pretestības vērtības vairākām vidēm un apstākļiem, un 1.1. att. parāda īpatnējās pretestības atkarību no augstums virs jūras līmeņa. Vispārīgā gadījumā īpatnējā akustiskās pretestības pretestība ir sarežģīts lielums, kur aktīvās un reaktīvas specifiskās akustiskās pretestības sastāvdaļas. (Īpašības vārds “specifisks” bieži tiek izlaists īsuma labad.) Īpatnējās akustiskās pretestības dimensija sistēmā un absolūtā sistēmā.Ja ir zināma īpatnējā pretestība, tad izmanto vienādojumu
Skaņas lauks tiek saprasts kā ierobežots telpas laukums, kurā izplatās hidroakustiskais ziņojums. Skaņas lauks var pastāvēt jebkurā elastīgā vidē un atspoguļo tā daļiņu vibrācijas, kas rodas ārējo traucējošo faktoru ietekmē. Šī procesa atšķirīgā iezīme no jebkuras citas sakārtotas barotnes daļiņu kustības ir tā, ka ar nelieliem traucējumiem viļņu izplatīšanās nav saistīta ar pašas vielas pārnesi. Citiem vārdiem sakot, katra daļiņa svārstās attiecībā pret pozīciju, kuru tā ieņēma pirms traucējuma.
Ideālu elastīgu vidi, kurā izplatās skaņas lauks, var attēlot kā absolūti stingru elementu kopumu, kas savienoti viens ar otru ar elastīgām saitēm (2.2. att.). Šīs vides svārstošās daļiņas pašreizējo stāvokli raksturo tās pārvietojums U attiecībā pret līdzsvara stāvokli, svārstību ātrums v un svārstību frekvence. Svārstību ātrumu nosaka daļiņu pārvietošanās pirmais atvasinājums, un tas ir svarīgs aplūkojamā procesa raksturlielums. Kā likums, abi parametri ir harmoniskas laika funkcijas.
1. daļiņa (1.1. att.), kas pārvietota par daudzumu U no līdzsvara stāvokļa,
elastīgo saišu griešana ietekmē apkārtējās daļiņas, izraisot arī to pārvietošanos. Tā rezultātā sacīkstēs sāk izplatīties no ārpuses atnestās nekārtības.
apskatīta vide. Ja 1. daļiņas pārvietojuma izmaiņu likumu nosaka vienādība U U sint, kur Um ir daļiņas svārstību amplitūda un ir svārstību frekvence, tad otras i kustības likums. daļiņas var attēlot kā:
Ui Umi sin(t i), (2.1)
kur Umi ir i-tās daļiņas vibrācijas amplitūda, i ir šo vibrāciju fāzes nobīde. Attālinoties no vides ierosmes avota (1. daļiņa), svārstību amplitūdu Umi vērtības samazināsies enerģijas izkliedes dēļ, un fāzes nobīdes i palielināsies ierobežotā ierosmes izplatīšanās ātruma dēļ. Tādējādi skaņas lauku var saprast arī kā vides svārstīgo daļiņu kopumu.
Ja skaņas laukā izvēlamies daļiņas, kurām ir vienāda svārstību fāze, iegūstam līkni jeb virsmu, ko sauc par viļņu fronti. Viļņu fronte pastāvīgi attālinās no traucējumu avota ar noteiktu ātrumu, ko sauc par viļņu frontes izplatīšanās ātrumu, viļņu izplatīšanās ātrumu vai vienkārši skaņas ātrumu noteiktā vidē. Norādītā ātruma vektors apskatāmajā punktā ir perpendikulārs viļņu frontes virsmai un nosaka skaņas stara virzienu, pa kuru izplatās vilnis. Šis ātrums būtiski ir atkarīgs no barotnes īpašībām un tā pašreizējā stāvokļa. Skaņas viļņu izplatīšanās gadījumā jūrā skaņas ātrums ir atkarīgs no ūdens temperatūras, tā blīvuma, sāļuma un vairākiem citiem faktoriem. Tādējādi, temperatūrai paaugstinoties par 1 0C, skaņas ātrums palielinās par aptuveni 3,6 m/s, un, palielinoties dziļumam par 10 m, tas palielinās par aptuveni 0,2 m/s. Vidēji jūras apstākļos skaņas ātrums var mainīties 1440 – 1585 m/s robežās. Ja barotne ir anizotropa, t.i. kam dažādas īpašības dažādos virzienos no traucējuma centra, tad atkarībā no šīm īpašībām būs atšķirīgs arī skaņas viļņa izplatīšanās ātrums.
Parasti skaņas viļņa izplatīšanās ātrumu šķidrumā vai gāzē nosaka ar šādu izteiksmi:
s K, (2.2) 0
kur K ir vides tilpuma elastības modulis, 0 ir neskartās vides blīvums, tās statiskais blīvums. Tilpuma elastības modulis ir skaitliski vienāds ar spriegumu, kas rodas vidē pie tās relatīvās deformācijas vienības.
Elastīgo vilni sauc par garenvirziena vilni, ja attiecīgo daļiņu vibrācijas notiek viļņa izplatīšanās virzienā. Vilni sauc par šķērsvirzienu, ja daļiņas svārstās plaknēs, kas ir perpendikulāras viļņa izplatīšanās virzienam.
Šķērsviļņi var rasties tikai vidē, kurai ir elastīga forma, t.i. spēj izturēt bīdes deformāciju. Šī īpašība ir tikai cietiem ķermeņiem. Garenviļņi ir saistīti ar vides tilpuma deformāciju, tāpēc tie var izplatīties gan cietās, gan šķidrās un gāzveida vidēs. Izņēmums no šī noteikuma ir virsmas viļņi, kas veidojas uz šķidruma brīvas virsmas vai nesajaucamu vielu saskarnēm ar dažādām fizikālajām īpašībām. Šajā gadījumā šķidruma daļiņas vienlaikus veic garenvirziena un šķērsvirziena svārstības, aprakstot eliptiskas vai sarežģītākas trajektorijas. Virszemes viļņu īpašās īpašības ir izskaidrojamas ar to, ka gravitācijas spēkiem un virsmas spraiguma spēkiem ir izšķiroša nozīme to veidošanā un izplatībā.
Svārstību procesā traucētā vidē parādās paaugstināta un pazemināta spiediena un blīvuma zonas attiecībā pret līdzsvara stāvokli. Spiediens р р1 р0, kur р1 ir tā momentānā vērtība skaņas laukā un р0 ir vides statiskais spiediens, ja nav ierosmes, sauc par skaņu un ir skaitliski vienāds ar spēku, ar kādu vilnis darbojas. uz vienības laukuma, kas uzstādīts perpendikulāri tās izplatīšanās virzienam. Skaņas spiediens ir viens no svarīgākajiem vides stāvokļa rādītājiem.
Lai novērtētu barotnes blīvuma izmaiņas, tiek izmantota relatīvā vērtība, ko sauc par sablīvēšanos , ko nosaka ar šādu vienādību:
1 0 , (2.3) 0
kur 1 ir vides blīvuma momentānā vērtība mūs interesējošā punktā, un 0 ir tās statiskais blīvums.
Visus iepriekš minētos parametrus var noteikt, ja ir zināma noteikta skalārā funkcija, ko sauc par svārstību ātruma potenciālu. Saskaņā ar Helmholca teorēmu šis potenciāls pilnībā raksturo akustiskos viļņus šķidrā un gāzveida vidē un ir saistīts ar svārstību ātrumu v ar šādu vienādību:
v grad . (2.4)
Garenisko skaņas vilni sauc par plakni, ja tā potenciāls un citi saistītie skaņas lauku raksturojošie lielumi ir atkarīgi tikai no laika un vienas no Dekarta koordinātām, piemēram, x (2.3. att.).
Ja minētie lielumi ir atkarīgi tikai no laika un attāluma r no kāda telpas punkta, ko sauc par viļņa centru, garenisko skaņas vilni sauc par sfērisku. Pirmajā gadījumā viļņu fronte būs
z plaknes vilnis z sfērisks vilnis
Rīsi. 2.3 Viļņu fronte
līnija vai plakne, otrajā - sfēriskas virsmas loks vai posms.
Elastīgajās vidēs, aplūkojot procesus skaņas laukos, var izmantot superpozīcijas principu. Tātad, ja sistēma ir izplatīta vidē
viļņus nosaka potenciāli 1…n, tad potenciāls būs vienāds ar norādīto potenciālu summu:
n i. 1
izrietošais vilnis
Tomēr, apsverot procesus jaudīgos skaņas laukos, jāņem vērā nelineāru efektu iespējamība, kas var padarīt superpozīcijas principa izmantošanu nepieņemamu. Turklāt augstā līmenī
Ietekme, kas traucē vidi, var radikāli izjaukt vides elastīgās īpašības. Tādējādi šķidrā vidē var rasties spraugas, kas piepildītas ar gaisu, var mainīties tā ķīmiskā struktūra utt. Iepriekš parādītajā modelī (2.2. att.) tas būs līdzvērtīgs elastīgo saišu pārraušanai starp barotnes daļiņām. Šajā gadījumā vibrāciju radīšanai iztērētā enerģija praktiski netiks pārnesta uz citiem slāņiem, kas padarīs neiespējamu vienas vai otras praktiskas problēmas risināšanu. Aprakstīto parādību sauc par kavitāciju.1
No enerģētikas viedokļa skaņas lauku var raksturot ar skaņas enerģijas plūsmu vai skaņas jaudu P, ko nosaka skaņas enerģijas daudzums W, kas laika vienībā iet caur virsmu, kas ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienam:
Р W . (2.6)
Skaņas jauda, kas saistīta ar aplūkojamās virsmas laukumu s, nosaka skaņas viļņa intensitāti:
I s st . (2.7)
Pēdējā izteiksmē tiek pieņemts, ka enerģija ir vienmērīgi sadalīta pa laukumu s.
Skaņa- psihofizioloģiska sajūta, ko izraisa elastīgas vides daļiņu mehāniskās vibrācijas. Skaņas vibrācijas atbilst frekvenču diapazonam 20...20 000 Hz diapazonā. Svārstības ar frekvenci zem 20 Hz sauc par infraskaņu, un vairāk nekā 20 000 Hz - ultraskaņa. Cilvēka pakļaušana infraskaņas vibrācijām izraisa nepatīkamas sajūtas. Dabā infraskaņas vibrācijas var rasties jūras viļņu un zemes virsmas vibrāciju laikā. Ultraskaņas vibrācijas izmanto terapeitiskos nolūkos medicīnā un elektroniskās ierīcēs, piemēram, filtros. Skaņas ierosme izraisa svārstību procesu, kas maina spiedienu elastīgajā vidē, kurā mainās saspiešanas un retināšanas slāņi, kas izplatās no skaņas avota skaņas viļņu veidā. Šķidrā un gāzveida vidē vides daļiņas svārstās attiecībā pret līdzsvara stāvokli viļņu izplatīšanās virzienā, t.i. viļņi ir gareniski. Šķērsviļņi izplatās cietās vielās, jo vides daļiņas vibrē virzienā, kas ir perpendikulārs viļņa izplatīšanās līnijai. Telpu, kurā izplatās skaņas viļņi, sauc par skaņas lauku. Izšķir brīvo skaņas lauku, kad skaņas viļņus atstarojošo norobežojošo virsmu ietekme ir neliela, un difūzo skaņas lauku, kur katrā punktā skaņas jauda uz laukuma vienību ir vienāda visos virzienos. Viļņu izplatīšanās skaņas laukā notiek ar noteiktu ātrumu, ko sauc skaņas ātrums. Formula (1.1)
c = 33l√T/273, kur T ir temperatūra pēc Kelvina skalas.
Aprēķinos pieņemts c = 340 m/s, kas aptuveni atbilst 17°C temperatūrai normālā atmosfēras spiedienā. Virsmu, kas savieno blakus esošos lauka punktus ar vienādu svārstību fāzi (piemēram, kondensācijas vai retināšanas punktus), sauc. viļņu fronte. Visizplatītākie skaņas viļņi ir sfērisks Un plakanas viļņu frontes. Sfēriska viļņa priekšpusei ir bumbiņas forma un tā veidojas nelielā attālumā no skaņas avota, ja tās izmēri ir mazi, salīdzinot ar izstarotā viļņa garumu. Plaknes viļņa priekšpusei ir plaknes forma, kas ir perpendikulāra skaņas viļņa (skaņas stara) izplatīšanās virzienam. Viļņi ar plakanu fronti veidojas lielos attālumos no skaņas avota, salīdzinot ar viļņa garumu. Skaņas lauks ir raksturots skaņas spiediens, svārstību ātrums, skaņas intensitāte Un skaņas enerģijas blīvums.
Skaņas spiediens ir starpība starp kadra spiediena momentāno vērtību vides punktā, kad caur to iet skaņas vilnis, un atmosfēras spiedienu ras tajā pašā punktā, t.i. r = r ac - r am. Skaņas spiediena mērvienība SI ir ņūtons uz kvadrātmetru: 1 N/m 2 = 1 Pa (paskāls).Īsti skaņas avoti pat pie visskaļākajām skaņām rada skaņas spiedienu, kas ir desmitiem tūkstošu reižu mazāks nekā parastais atmosfēras spiediens.
Svārstību ātrums apzīmē vides daļiņu svārstību ātrumu ap to miera stāvokli. Vibrācijas ātrumu mēra metros sekundē. Šo ātrumu nevajadzētu jaukt ar skaņas ātrumu. Skaņas ātrums ir nemainīga vērtība konkrētai videi, vibrācijas ātrums ir mainīgs. Ja barotnes daļiņas pārvietojas viļņa izplatīšanās virzienā, tad svārstību ātrums tiek uzskatīts par pozitīvu, bet, kad daļiņas pārvietojas pretējā virzienā, tas tiek uzskatīts par negatīvu. Īsti skaņas avoti pat pie visskaļākajām skaņām rada vairākus tūkstošus reižu mazāku vibrāciju ātrumu nekā skaņas ātrums. Plakanam skaņas viļņam vibrācijas ātruma formulai ir forma (1.2)
V = p/ρ·s, kur ρ ir gaisa blīvums, kg/m3; s - skaņas ātrums, m/s.
Produkts ρ·с dotajiem atmosfēras apstākļiem ir nemainīga vērtība, to sauc akustiskā pretestība.
Skaņas intensitāte- enerģijas daudzums, kas sekundē iet caur laukuma vienību, kas ir perpendikulāra skaņas viļņa izplatīšanās virzienam. Skaņas intensitāti mēra vatos uz kvadrātmetru (W/m2).
Skaņas enerģijas blīvums ir skaņas enerģijas daudzums, kas ietverts skaņas lauka tilpuma vienībā: ε = J/c.
Glosārijs
Literatūra
Skaņa- cilvēka dzirdes sajūtas, ko izraisa elastīgas vides mehāniskās vibrācijas, kas tiek uztvertas frekvenču diapazonā (16 Hz - 20 kHz) un pie skaņas spiediena, kas pārsniedz cilvēka dzirdes slieksni.
Attiecīgi tiek sauktas vides vibrāciju frekvences, kas atrodas zem un virs dzirdamības diapazona infraskaņa Un ultraskaņas .
1. Skaņas lauka pamatīpašības. Skaņas izplatīšanās
A. Skaņas viļņu parametri
Elastīgas vides daļiņu skaņas vibrācijas ir sarežģītas un var tikt attēlotas kā laika funkcija a = a(t)(3.1. attēls, A).
3.1.att. Gaisa daļiņu vibrācijas.
Vienkāršākais process ir aprakstīts ar sinusoīdu (3.1. att., b)
,
Kur amaks- svārstību amplitūda; w = 2 lppf- leņķiskā frekvence; f- svārstību frekvence.
Harmoniskas vibrācijas ar amplitūdu amaks un biežumu f tiek saukti tonis.
Sarežģītās svārstības raksturo efektīvā vērtība laika periodā T
.
Sinusoidālajam procesam sakarība ir spēkā
Citu formu līknēm efektīvās vērtības attiecība pret maksimālo vērtību ir no 0 līdz 1.
Atkarībā no vibrāciju ierosināšanas metodes ir:
plaknes skaņas vilnis , ko rada plakana svārstīga virsma;
cilindrisks skaņu vilnis, ko rada cilindra radiāli oscilējošā sānu virsma;
sfērisks skaņas vilnis , ko rada punktveida vibrāciju avots, piemēram, pulsējoša bumba.
Galvenie skaņas viļņu raksturojošie parametri ir:
skaņas spiediens lpp sv, Pa;
skaņas intensitātees, W/m2.
skaņas viļņa garums l, m;
viļņu ātrums Ar, jaunkundze;
svārstību frekvence f, Hz.
No fiziskā viedokļa vibrāciju izplatīšanās sastāv no impulsa pārnešanas no vienas molekulas uz otru. Pateicoties elastīgajām starpmolekulārajām saitēm, katras no tām kustība atkārto iepriekšējās kustības. Impulsa pārnešanai nepieciešams noteikts laiks, kā rezultātā molekulu kustība novērošanas punktos notiek ar kavēšanos attiecībā pret molekulu kustību vibrāciju ierosmes zonā. Tādējādi vibrācijas izplatās ar noteiktu ātrumu. Skaņas viļņu ātrums Ar-Šo fiziskais īpašums vidi.
Viļņa garums l ir vienāds ar skaņas viļņa šķērsotā ceļa garumu vienā periodā T:
Kur Ar - skaņas ātrums , T = 1/f.
Skaņas vibrācijas gaisā noved pie tā saspiešanas un retināšanas. Kompresijas zonās gaisa spiediens palielinās, un retināšanas zonās tas samazinās. Starpība starp spiedienu, kas pastāv traucētā vidē lpp Trešdiena šobrīd, un atmosfēras spiediens lpp bankomāts, zvanīja skaņas spiediens(3.3. att.). Akustikā šis parametrs ir galvenais, caur kuru tiek noteikti visi pārējie.
lpp sv = lpp trešdiena - lpp atm. (3.1)
3.3.att. Skaņas spiediens
Videi, kurā izplatās skaņa, ir specifisks akustiskā pretestība z A, ko mēra Pa*s/m (vai kg/(m 2 *s) un ir skaņas spiediena attiecība lpp skaņa uz vides daļiņu vibrācijas ātrumu u
zA= lpp skaņu /u =r*Ar, (3.2)
Kur Ar - skaņas ātrums , m; r - barotnes blīvums, kg/m3.
Dažādām vides vērtībāmzA ir dažādas.
Skaņas vilnis ir enerģijas nesējs tā kustības virzienā. Tiek saukts enerģijas daudzums, ko skaņas vilnis pārnes vienā sekundē caur posmu, kura laukums ir 1 m 2 perpendikulāri kustības virzienam. skaņas intensitāte. Skaņas intensitāti nosaka skaņas spiediena attiecība pret vides akustisko pretestību W/m2:
Sfēriskam vilnim no skaņas avota ar jaudu W, W skaņas intensitāte uz rādiusa sfēras virsmas r vienāds ar
es= W / (4lppr 2),
tas ir, intensitāte sfērisks vilnis samazinās, palielinoties attālumam no skaņas avota. Kad plaknes vilnis skaņas intensitāte nav atkarīga no attāluma.
IN. Akustiskais lauks un tā īpašības
Ķermeņa virsma, kas vibrē, ir skaņas enerģijas izstarotājs (avots), kas rada akustisko lauku.
Akustiskais lauks sauc par elastīgās vides reģionu, kas ir akustisko viļņu pārraides līdzeklis. Akustisko lauku raksturo:
skaņas spiediens lpp sv, Pa;
akustiskā pretestība z A, Pa*s/m.
Akustiskā lauka enerģētiskās īpašības ir šādas:
intensitāte es, W/m2;
skaņas jauda W, W ir enerģijas daudzums, kas laika vienībā iet caur virsmu, kas ieskauj skaņas avotu.
Svarīgu lomu akustiskā lauka veidošanā spēlē raksturīgaskaņas emisijas virziens F, t.i. ap avotu radītā skaņas spiediena leņķiskais telpiskais sadalījums.
Visi uzskaitīti daudzumi ir savstarpēji saistīti un ir atkarīgi no vides īpašībām, kurā skaņa izplatās.
Ja akustiskais lauks neaprobežojas ar virsmu un sniedzas gandrīz līdz bezgalībai, tad šādu lauku sauc brīvs akustiskais lauks.
Slēgtā telpā (piemēram, telpās) Skaņas viļņu izplatība ir atkarīga no virsmu ģeometrijas un akustiskajām īpašībām atrodas viļņu izplatīšanās ceļā.
Skaņas lauka veidošanas process telpā ir saistīts ar parādībām reverberācija Un difūzija.
Ja telpā sāk darboties skaņas avots, tad pirmajā brīdī mums ir tikai tieša skaņa. Kad vilnis sasniedz skaņu atstarojošo barjeru, lauka modelis mainās atstaroto viļņu parādīšanās dēļ. Ja skaņas laukā novieto objektu, kura izmēri ir mazi, salīdzinot ar skaņas viļņa garumu, tad skaņas lauka kropļojumi praktiski netiek novēroti. Efektīvai atstarošanai ir nepieciešams, lai atstarojošās barjeras izmēri būtu lielāki vai vienādi ar skaņas viļņa garumu.
Tiek saukts skaņas lauks, kurā dažādos virzienos parādās liels skaits atstaroto viļņu, kā rezultātā skaņas enerģijas īpatnējais blīvums visā laukā ir vienāds. difūzais lauks .
Pēc tam, kad avots pārstāj raidīt skaņu, skaņas lauka akustiskā intensitāte bezgalīgā laikā samazinās līdz nullei. Praksē tiek uzskatīts, ka skaņa ir pilnībā vājināta, ja tās intensitāte samazinās līdz 10 6 reizēm, salīdzinot ar līmeni, kāds pastāv izslēgšanas brīdī. Jebkuram skaņas laukam kā vibrējošas vides elementam ir savs skaņas vājināšanas raksturlielums - reverberācija(“pēcskaņa”).
AR. Akustiskie līmeņi
Cilvēks uztver skaņu plašā diapazonā skaņas spiediens lpp skaņa ( intensitātes es).
Standarta dzirdes slieksnis ir skaņas spiediena (intensitātes) efektīvā vērtība, ko rada harmoniska vibrācija ar frekvenci f= 1000 Hz, tik tikko dzirdams cilvēkam ar vidēju dzirdes jutību.
Standarta dzirdes slieksnis atbilst skaņas spiedienam lpp o =2*10 -5 Pa vai skaņas intensitāte es o =10 -12 W/m2. Skaņas spiediena augšējo robežu, ko izjūt cilvēka dzirdes aparāts, ierobežo sāpju sajūta, un to uzskata par vienādu ar lpp max = 20 Pa un es max = 1 W/m2.
Dzirdes sajūtas L lielums, kad tiek pārsniegts skaņas spiediens lpp Standarta dzirdes sliekšņa skaņa tiek noteikta saskaņā ar Vēbera-Fēhnera psihofizikas likumu:
L= q lg( lpp skaņa / lpp o),
Kur q- daži konstanti, atkarībā no eksperimenta apstākļiem.
Ņemot vērā cilvēka psihofizisko skaņas uztveri, lai raksturotu skaņas spiediena vērtības lpp skaņa un intensitāte es tika ieviesti logaritmiskās vērtības – līmeņiL (ar atbilstošo indeksu), izteikts bezizmēra vienībās – decibeli, dB, (10 reižu skaņas intensitātes pieaugums atbilst 1 Bel (B) – 1B = 10 dB):
L lpp= 10 lg ( lpp/lpp 0) 2 = 20 lg ( lpp/lpp 0), (3.5, A)
L es= 10 lg ( es/es 0). (3.5, b)
Jāņem vērā, ka normālos atmosfēras apstākļos L lpp =L es .
Pēc analoģijas tika ieviesti arī skaņas jaudas līmeņi
L w = 10 lg ( W/W 0), (3.5, V)
Kur W 0 =es 0 *S 0 =10 -12 W – skaņas jaudas slieksnis 1000 Hz frekvencē, S 0 = 1 m2.
Bezizmēra daudzumi L lpp , L es , L w ir vienkārši mērīti ar instrumentiem, tāpēc tie ir noderīgi absolūto vērtību noteikšanai lpp, es, W saskaņā ar apgrieztajām atkarībām no (3.5)
(3.6,
A)
(3.6,
b)
(3.6, V)
Vairāku lielumu summas līmeni nosaka to līmeņi L i , i = 1, 2, ..., n attiecība
(3.7)
Kur n- pievienoto vērtību skaits.
Ja pievienotie līmeņi ir vienādi, tad
L = L+ 10 lg n.
SKAŅAS LAUKS- aplūkojamo skaņas traucējumu raksturojošo lielumu telpisko un laika sadalījumu kopums. Vissvarīgākais no tiem: skaņas spiediens p, daļiņu vibrācijas ātrums v, daļiņu vibrācijas nobīde x, relatīvās blīvuma izmaiņas (tā sauktā akustiskā kompresija) s=dr/r (kur r ir vides blīvums), adiabātiska. temperatūras izmaiņas d T, kas pavada barotnes saspiešanu un retināšanu. Ieviešot jēdzienu 3.p., barotne tiek uzskatīta par nepārtrauktu un netiek ņemta vērā vielas molekulārā struktūra. 3. priekšmeti tiek pētīti vai nu ar metodēm ģeometriskā akustika vai pamatojoties uz viļņu teoriju. Ar diezgan vienmērīgu 3. p. raksturojošo lielumu atkarību no koordinātām un laika (t.i., ja nav spiediena pārspriegumu un ātruma svārstību no punkta uz punktu), norādot viena no šiem lielumiem telpisko un laika atkarību (piemēram, , skaņas spiediens) pilnībā nosaka visu pārējo spatiotemporālās atkarības. Šīs atkarības nosaka vienādojumi 3. p., kas, ja nav skaņas ātruma izkliedes, tiek reducēti līdz viļņa vienādojumam katram no lielumiem un vienādojumiem, kas šos lielumus savieno viens ar otru. Piemēram, skaņas spiediens apmierina viļņa vienādojumu
Un ņemot vērā zināmo R atlikušos 3. p. raksturlielumus var noteikt ar f-lams: 
Kur Ar- skaņas ātrums, g= c lpp/c V- pasta siltuma jaudas attiecība. spiediens uz siltuma jaudu pie nemainīgas. tilpums, a - koeficients. vides termiskā izplešanās. Par harmonisku 3. lpp. viļņu vienādojums iekļaujas Helmholca vienādojumā: D R+k 2 R= 0, kur k= w /c ir viļņa skaitlis frekvencei w un izteiksmes v un x ņem formu:
Turklāt 3. vienībai ir jāatbilst robežnosacījumiem, t.i., prasībām, kas tiek izvirzītas daudzumiem, kas raksturo 3. vienību, fizisko. robežu īpašības - virsmas, kas ierobežo vidi, virsmas, kas ierobežo vidē novietotos šķēršļus, un sadalīšanās saskarnes. vid. Piemēram, uz absolūti stingras robežas, svārstību normālā sastāvdaļa. ātrumu vn jāiet uz nulli; uz brīvās virsmas skaņas spiedienam vajadzētu pazust; uz robežas raksturo akustiskā pretestība, p/v n jābūt vienādam ar konkrēto akustisko. robežas pretestība; saskarnē starp diviem lieliem medijiem R Un vn abās virsmas pusēs jābūt vienādām pa pāriem. Reālos šķidrumos un gāzēs pastāv komplementaritāte. robežnosacījums: svārstību pieskares komponentes izzušana. ātrumi pie stingras robežas vai pieskares komponentu vienādība divu nesēju saskarnē. Cietās vielās iekšējā spriegumus raksturo nevis spiediens, bet sprieguma tensors, kas atspoguļo vides elastības esamību attiecībā uz izmaiņām ne tikai tās tilpumā (kā šķidrumos un gāzēs), bet arī formā. Attiecīgi gan vienādojums 3., gan robežnosacījumi kļūst sarežģītāki. Anizotropo barotņu vienādojumi ir vēl sarežģītāki. Vienādojums 3. p. un robežnosacījumi paši par sevi nemaz nenosaka viļņu veidu: dekomp. situācijas vienā vidē ar vienādiem robežnosacījumiem, 3. priekšmetiem būs dažādas formas. Tālāk ir aprakstīti dažādi veidi 3. priekšmeti, kas rodas dažādās. situācijas. 1) Brīvie viļņi - 3. p., kas var pastāvēt visā neierobežoti. vide, ja nav ārēju ietekmes, piemēram, plaknes viļņi p=p(x 6ct), kas iet pa asi X pozitīvā ("-" zīme) un negatīvā ("+" zīme) virzienā. Plaknes vilnī p/v= br Ar, kur r Ar - raksturīgā pretestība vidi. Ielieciet to vietās. skaņas spiediena svārstību virziens ātrums ceļojošā vilnī sakrīt ar viļņa izplatīšanās virzienu, vietām tas ir negatīvs. spiediens ir pretējs šim virzienam, un vietās, kur spiediens pārvēršas līdz nullei, tas svārstās. ātrums arī kļūst nulle. Harmonisks plaknes ceļojošajam vilnim ir šāda forma: lpp=lpp 0 cos (w t-kx+ j), kur R 0 un j 0 - attiecīgi viļņa amplitūda un tā sākums. fāze punktā x=0. Medijos ar skaņas ātruma izkliedi, harmonisko ātrumu. viļņi Ar=w/ k atkarīgs no frekvences. 2) Svārstības ierobežotas vides jomās, ja nav ārēju ietekmē, piemēram 3. lpp., kas rodas slēgtā sējumā dotajos sākumos. nosacījumiem. Šādus 3. punktus var attēlot kā noteiktam vides tilpumam raksturīgu stāvviļņu superpozīciju. 3) 3. priekšmetus, kas rodas neierobežoti. vide dotajā sākumā nosacījumi - vērtības R Un v kādā sākumā laika punkts (piemēram, 3. priekšmetus, kas radušies pēc sprādziena). 4) 3. starojums, ko rada svārstīgi ķermeņi, šķidruma vai gāzes strūklas, sabrūkoši burbuļi utt. dabiskais. vai māksla. akustiskā izstarotāji (sk Skaņas emisija Vienkāršākais starojums lauka formas ziņā ir šāds. Monopola starojums ir sfēriski simetrisks novirzošs vilnis; par harmonisku starojums tam ir šādā formā: p = -i rwQexp ( ikr)/4p r, kur Q ir avota produktivitāte (piemēram, pulsējoša ķermeņa tilpuma izmaiņu ātrums, mazs salīdzinājumā ar viļņa garumu), kas novietots viļņa centrā, un r- attālums no centra. Skaņas spiediena amplitūda monopola starojumam mainās atkarībā no attāluma kā 1/ r, A 
neviļņu zonā ( kr<<1) v mainās atkarībā no attāluma kā 1/ r 2, un vilnī ( kr>>1) - patīk 1/ r. Fāzes nobīde j starp R Un v monotoni samazinās no 90° viļņa centrā līdz nullei bezgalībā; iedegums j=1/ kr. Dipola starojums - sfērisks. novirzošs vilnis ar formas virziena raksturlielumu astoņu skaitli:
Kur F ir spēks, kas tiek pielikts videi viļņa centrā, q ir leņķis starp spēka virzienu un virzienu uz novērošanas punktu. To pašu starojumu rada rādiusa sfēra a<
