D = р2/ fie2, (7.2.)

Где J3 — плотность среды; с — скорость звука в среде.

Плотность звуковой энергии — ве­личина скалярная. Она характеризует энергию звукового поля в случае не­определенного направления звуковых волн (например, в помещениях).

Интенсивность звуковой энергии, распространяющейся через единицу площади звукового поля (перпендику­лярно направлению распространения волн в том случае, если поле недиф-

Длина волны, м

0,7 0,05

1 ‘ I 11

5000 10000

Частота, гц

Фузно) в единицу времени, различна для различных типов звуковых полей.

Для свободного звукового поля, в котором звуковые волны приходят только в одном направлении от источ­ника, интенсивность звука / опреде­ляется формулой

/ = р2//>с. (7.3)

Для диффузного звукового поля, которое име­ет место в идеальной реверберационной камере, где равновероятен приход звуковых волн из любого на­правления, общая интенсивность равна нулю. Од­нако интенсивность звука, проходящего через еди­ницу плоской поверхности только с одной стороны, равна

/ — р2/4 (7.4)

Где _/> с — акустическое сопротивление среды (импеданс) при температуре 20°С, равное для воз­духа 407 рел (кг’м’^с"1).

Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности источников шума могут изменяться в широких пределах, например от 2Т04 до 2Т0"5 Н/м2 для звукового давления, т. е. в 109раз.

Пользоваться абсолютными значениями та­ких сильно разнящихся между собой величин крайне неудобно. В технической акустике принято оценивать интенсивность звука, звуковое давле­ние» плотность звуковой энергии и звуковую мощ­ность не в абсолютных, а в относительных логариф­мических единицах — децибелах.

Таким образом, вместо шкалы абсолютных значений перечисленных выше величин обычно пользуются относительной логарифмической шка­лой, позволяющей резко сократить диапазон зна­чений измеряемых величин. Каждому делению та­кой шкалы соответствует изменение интенсивно­сти звука, звукового давления или мощности не на определенное число единиц, а в определенное чис­ло раз.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле

20 10 5 2 1 0,5

F—- .—- ¦!¦»¦ у.’. |’ц’—— Ln. к1 уЛ

10 20 50 100 200 500 7000

И — 10 18 (///0), (7.5)

Где /о — интенсивность звука, соответствующая не­которому условно выбираемому пороговому (нуле­вому) уровню; по международному соглашению выбрана интенсивность /о — 10*12Вт/м2, прибли­женно соответствующая интенсивности едва слы­шимого звука в частотной области наибольшей чув­ствительности слуха.

Как следует из формулы (7.3), ин­тенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления. Уровень интенсивности звука можно опреде­лить также исходя из величины зву­кового давления по формуле

И « 10 (7/7о) = Ю ^ (р2/р2) = = 20 ^ (р/ро) = (7.6)

Вычисляемый по этой формуле уровень принято называть уровнем звукового давления. Для того чтобы уровни звукового давления соответст­вовали уровням интенсивности, нужно в качестве пороговой величины звуко­вого давления ро принять значение ро = 2 10~5 Н/м, соответствующее пороговой интенсивности 10~12 Вт/м2.

Логарифмические единицы уров­ней являются не абсолютными, а от­носительными и потому безразмерны­ми единицами. Однако после того как пороговые значения /о и ро были стан­дартизованы, определяемые относи­тельно них уровни интенсивности и уровни звукового давления приобрели смысл абсолютных, так как они одно­значно определяют соответствующие абсолютные значения интенсивности и звукового давления.

Абсолютные уровни звукового дав­ления в ряде ситуаций приведены ни­же.

Условия восприятия источника шума или место

Уровень звукового давления, дБ

TOC \o "1-3" \h \z Болевой порог………………………………………………… 134

Пневматический молот………………………………….. 124

Громкий сигнал автомобиля (на

290 Часть III. Архитектурная акустика

Расстоянии 1м) ………………….. 114

Внутри поезда метро……………………………………….. 94

Внутри автобуса………………………………………………. 85

Угол пересечения улиц

Со средним движением……………………………………. 74

Разговорная речь…………………………………………….. 65

Административное

Помещение ……………………………………………………….. 54

Жилая комната……………………………………………….. 44

Библиотека………………………………………………………. 30

Спальня ночью……………………………………………….. 25

Студия радиовещания…………………………………….. 15

Порог слышимости…………………………………………… 0

Кроме уровней интенсивности и уровней звукового давления в послед­ние годы широко применяется понятие уровня звуковой мощности источника шума, определяемого по формуле

Lp — 10 lg (P/Po). (7.7)

В качестве порогового значения звуковой мощности обычно выбирают

Ро = ИГ12 Вт.

Ха рактеристик и на п ра в л енности излучения источников шума необхо­димо знать для расчетов уровней зву­кового давления на рабочих местах или в других точках помещения, а также в тех случаях, когда машины устанавливают на открытых площад­ках и их шум может распространиться на застроенную территорию.

Характеристики направленности излучения включают угловое распределение относительных уровней звукового давления или показатель на­правленности излучения ПН.

Угловое распределение относительных уров­ней характеризуют значения уровней звукового давления, измеренные обычно через каждые 30° в какой-либо плоскости на сферической или по­лусферической поверхности и отнесенные к од­ному из измеренных значений, принятому за основное.

Неравномерность излучения источника шума в различных направлениях может быть выражена также показателем направленности

ПН = L — Г, (7.8)

Где L — уровень звукового давления, измеренный в заданном направлении на фиксированном рассто­янии от источника, дБ; L — усредненный по всем направлениям уровень звукового давления на том же фиксированном расстоянии, дБ.

Ш п

ОС S X ш

С ф

О

О ф

О >

Ф

Г) Л

X ш

8

Рис* 7.4, Спектр и/улш

I—3 — соответственно низ — кие, средние и высокие часто­

Ты

7

2

3

‘ 1 1- 1 W, , л ‘ , , >

J/,5

725

250 500

ЧАСТОТА. Гц

?7

7000 2000 то 8000

2,5

1

0,5

О

AL, d6 7,5

1

Рис. 7,5. Номограмма для логарифмическою суммирова­ния уровней

Д — добавка к более высо­кому уровню

О

7 8 9 70

75 20

1



.