Как найти звуковую мощность

Как определяют уровень звуковой мощности по измерениям уровня звукового давления?

2017-12-16
493

Источник шума характеризуется общим уровнем звуковой мощности, октавным уровнем звуковой мощности, характеристикой излучения, а также корректированным уровнем звуковой мощности. При работе любой установки часть энергии переходит в энергию звука. Звуковая мощность (мощность шума) определяется как количество энергии, которую испускает источник звука в единицу времени (Вт). Измерить звуковую мощность в ваттах практически невозможно, поскольку шум распространяется в очень широком спектре частот. Так, например, при выходе воздуха низкого давления из воздухораспределителя в помещение она составляет 10в -11степени Вт, в то время как сила шума при взлете самолета равняется 10в 4степени Вт. Это обусловило введение для измерения шума новой величины логарифмического типа -децибел (дБ). С помощью этой величины становится возможным представить показатели шума в пределах измерения диапазона ослабевания звука. Обратившись к приведенному выше примеру, можно сказать, что уровень звуковой мощьности от струи воздуха, выходящей из воздухораспределителя равен 20 дБ, а при взлете самолета он составляет 160дБ.

В таблице представлены уровни звуковой мощности, соответствующие различным источникам. Уровень звуковой мощности не измеряется а вычисляется по формулам. Он представляет собой отношение звуковой мощности вблизи источника (W_1, Вт) к пороговой величине звуковой мощности за которую принята мощность звука; W(0) =10в-12степени Вт. Звуковая мощность может быть определена по формуле:

Единицей измерения уровня звуковой мощности является децибел (дБ). Пример1 Если звуковая мощность вблизи установки равна 1 Вт, то уровень звуковой мощности равен:

Пример2 Если звуковая мощность вблизи установки равна 0,001 Вт, то уровень звуковой мощности равен:

Пример2 Из примеров 1 и 2 видно, как, используя показатели соответствующих уровней звука, можно определить величины звуков (шумов), располагающихся в широком спектре. Уровень звуковой мощности определяется типом установки и не зависит от места расположения источника звука, расстояния или акустических характеристик помещения. Он представляет собой постоянную величину, связанную с параметрами и режимом функционирования установки. По этой причине уровень звуковой мощности представляет собой очень важный показатель при проектировании и сопоставлении акустических характеристик оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Он не может быть замерен непосредственно и вычисляется через звуковое давление или определяется косвенно с помощью специального оборудования.

Как определяют уровень звуковой мощности по измерениям уровня интенсивности звука?

Источник

МОЩНОСТЬ ЗВУКА

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

— энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Различают мгновенное значение M. з. и среднее за период или за длит. время. Наиб. интерес представляет ср. значение M. з., отнесённое к единице площади,- т. н. ср. удельная M. з., или интенсивность звука. Для плоской гармонич. бегущей звуковой волны ср. удельная M. з.

где p 0 и u 0 — амплитуды звукового давления и колебательной скорости, частиц, r — плотность среды, с— скорость звука в ней. Величина w — важная характеристика акустич. излучателей. M. з. в системе СИ измеряется в Вт, в системе СГС — в эрг/с (1 Вт = 1 Дж/с = 10 7 эрг/с). Удельная M. з. измеряется соответственно в Вт/м 2 и в эрг/с . см 2 ; на практике при оценке свойств УЗ-излучателей пользуются единицей Вт/см 2 .

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое «МОЩНОСТЬ ЗВУКА» в других словарях:

МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесенное к единице площади, называется интенсивностью звука … Большой Энциклопедический словарь

мощность звука — характеризует общую звуковую энергию, излучаемую источником звука в единицу времени; измеряется в Вт (или dBm децибел на милливатт). Мощность звука рассчитывается по следующей формуле: P (dBm) = 10 * lg (P/1 мВт), где P мощность звука, измеренная … Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

мощность звука — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесённое к единице площади, называется интенсивностью звука. * * * МОЩНОСТЬ ЗВУКА МОЩНОСТЬ ЗВУКА, энергия, переносимая… … Энциклопедический словарь

мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Garso bangų energija, per vienetinį laiko tarpą pereinanti per visą bangų fronto paviršių. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

мощность звука — garso galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Išspinduliuotų, perduodamų arba priimamų garso bangų galia. atitikmenys: angl. acoustic power; sound power vok. akustische Leistung, f; Leistung der Schallquelle, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

мощность звука — garso galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sound power vok. Schalleistung, f rus. мощность звука, f pranc. puissance acoustique, f; puissance du son, f … Fizikos terminų žodynas

Мощность звука — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени; измеряется в ваттах. Различают мгновенное значение М. з. и среднее за период или за длительное время. Наибольший интерес представляет среднее… … Большая советская энциклопедия

МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, переносимая звук. волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Ср. значение М.з., отнесённое к единице площади, наз. интенсивностью звука … Естествознание. Энциклопедический словарь

МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени (Болгарский язык; Български) звукова [акустична] мощност (Чешский язык; Čeština) akustický tlak (Немецкий язык; Deutsch) Schalleistung; Lautstärke… … Строительный словарь

Мощность — Размерность L2MT−3 Единицы измерения СИ Вт СГС … Википедия

Источник

Звуковая мощность — Sound power

Звуковая мощность или акустическая мощность — это скорость, с которой звуковая энергия излучается, отражается, передается или принимается в единицу времени. Он определяется как «через поверхность, произведение звукового давления и составляющей скорости частицы в точке на поверхности в направлении, нормальном к поверхности, интегрированное по этой поверхности». В системе СИ единица звуковой мощности — ватт (Вт). Он относится к мощности звуковой силы на поверхности, окружающей источник звука, в воздухе. Для источника звука, в отличие от звукового давления , мощность звука не зависит ни от помещения, ни от расстояния. Звуковое давление — это свойство поля в точке в пространстве, а звуковая мощность — это свойство источника звука, равное общей мощности, излучаемой этим источником во всех направлениях. Звуковая мощность, проходящая через область, иногда называется звуковым потоком или акустическим потоком через эту область.

Содержание

1 Уровень звуковой мощности L_WA
- 1.1 Таблица выбранных источников звука
2 Математическое определение
3 Отношения с другими величинами
4 Уровень звуковой мощности
- 4.1 Связь с уровнем звукового давления
5 ссылки
6 Внешние ссылки

Уровень звуковой мощности L _WA

В правилах часто указывается метод измерения, который учитывает звуковое давление над поверхностью, окружающей источник. L _WA определяет мощность, подаваемую на эту поверхность, в децибелах относительно одного пиковатта. Устройства (например, пылесос) часто имеют требования к маркировке и максимальному количеству, которое им разрешено производить. При расчете используется шкала A-взвешивания, поскольку метрика связана с громкостью, воспринимаемой человеческим ухом. Измерения в соответствии с ISO 3744 выполняются в 6–12 определенных точках вокруг устройства в полубезэховом пространстве. Тестовая среда может располагаться в помещении или на открытом воздухе. Требуемая среда — твердый грунт в большом открытом пространстве или полубезэховая камера (свободное поле над отражающей плоскостью).

Таблица выбранных источников звука

Вот таблица некоторых примеров из он-лайн источника. Для всенаправленных источников в свободном пространстве мощность звука в L _wA равна уровню звукового давления в дБ выше 20 микропаскалей на расстоянии 0,2821 м.

Ситуация и источник звука	Звуковая мощность ( Вт )	Уровень звуковой мощности ( дБ от 10 до 12 Вт)
Ракета Сатурн V	100 000 000	200
Проект Artemis Sonar	1 000 000	180
Турбореактивный двигатель	100 000	170
ТРДД на взлете	1000	150
Турбовинтовой самолет на взлете	100	140
Пулемет Большой трубчатый орган	10	130
Симфонический оркестр Тяжелый гром Соник бум	1	120
Рок-концерт (1970-е) Цепная пила Ускоряющий мотоцикл	0,1	110
Газонокосилка Автомобиль на скорости шоссе Метро стальные колеса	0,01	100
Большой дизельный автомобиль	0,001	90
Громкий будильник	0,0001	80
Относительно тихий пылесос	10 −5	70
Фен	10 −6	60
Радио или ТВ	10 −7	50
Холодильник Низкий голос	10 −8	40
Тихая беседа	10 −9	30
Шепот одного человека Тикают наручные часы	10 −10	20
Человеческое дыхание одного человека	10 −11	10
Исходная величина	10 −12

Математическое определение

Звуковая мощность, обозначаемая P , определяется как

п знак равно ж ⋅ v знак равно А п ты ⋅ v знак равно А п v <\ Displaystyle P = \ mathbf \ cdot \ mathbf = Ap \, \ mathbf \ cdot \ mathbf = Apv> $P = <\ mathbf f data-lazy-src=$ \ cdot <\ mathbf v>= Ap \, <\ mathbf u>\ cdot <\ mathbf v>= Apv» width=»» height=»»/>

f — звуковая сила единичного вектора u ;
v — скорость проекции частицыv вдоль u ;
А — площадь;
p — звуковое давление .

В среде звуковая мощность определяется выражением

п знак равно А п 2 ρ c потому что ⁡ θ , <\ displaystyle P = <\ frac > <\ rho c>> \ cos \ theta,> $P = <\ frac <Ap ^ <2 data-lazy-src=$ > <\ rho c>> \ cos \ theta,» width=»» height=»»/>

А — площадь поверхности;
ρ — массовая плотность ;
c — скорость звука ;
θ — угол между направлением распространения звука и нормалью к поверхности.
p — звуковое давление .

Например, звук при SPL = 85 дБ или p = 0,356 Па в воздухе ( ρ = 1,2 кг⋅м −3 и c = 343 м⋅с −1 ) через поверхность площадью A = 1 м 2, перпендикулярный направлению распространения ( θ = 0 °), имеет поток звуковой энергии P = 0,3 мВт .

Это параметр, который может быть интересен при преобразовании шума обратно в полезную энергию, наряду с любыми потерями в устройстве захвата.

Отношения с другими величинами

Звуковая мощность связана с интенсивностью звука :

P = AI,

п знак равно А я , <\ displaystyle P = AI,>

A обозначает площадь;
I означает интенсивность звука.

п знак равно А c ш , <\ displaystyle P = Acw,>

c обозначает скорость звука ;
w обозначает плотность звуковой энергии.

Уровень звуковой мощности

Уровень звуковой мощности (SWL) или уровень акустической мощности — это логарифмическая мера мощности звука относительно контрольного значения.
Уровень звуковой мощности, обозначенный L _W и измеренный в дБ , определяется как

L W знак равно 1 2 пер ( п п 0 ) N п знак равно бревно 10 ( п п 0 ) B знак равно 10 бревно 10 ( п п 0 ) d B , <\ displaystyle L_ = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac

>> \ right) \!

\ mathrm ,> L_ <W data-lazy-src= = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ Left ( <\ frac

>> \ right) \!

P — звуковая мощность;
P — эталонная звуковая мощность ;
1 Np = 1 — непер ;
1 В = 1 / 2 ln 10 — пояс ;
1 дБ = 1 / 20 ln 10 — децибел .

Обычно используется эталонная звуковая мощность в воздухе:

\ mathrm .> P_ <0 data-lazy-src= = 1

Соответствующие обозначения для уровня звуковой мощности с использованием этого эталона: L _{Вт / (1 пВт)} или L _W ( относительно 1 пВт) , но суффиксные обозначения дБ SWL , дБ (SWL) , dBSWL или дБ _SWL очень распространены, даже если они не принимаются СИ.

Эталонная звуковая мощность P определяется как звуковая мощность с эталонной интенсивностью звука I = 1 пВт / м 2, проходящая через поверхность площадью A = 1 м 2 :

п 0 знак равно А 0 я 0 , <\ displaystyle P_ <0>= A_ <0>I_ <0>,> P_ <0 data-lazy-src= = A_ <0>I_ <0>,» width=»» height=»»/>

следовательно, эталонное значение P = 1 пВт .

Связь с уровнем звукового давления

Общий расчет звуковой мощности по звуковому давлению выглядит следующим образом:

\ mathrm < дБ>,> $<\ Displaystyle L_ <W data-lazy-src=$ = L_

+10 \ log _ <10>\! \ left (<\ frac > >> \ right) \!

\ mathrm < дБ>,>» width=»» height=»»/>

где: определяет площадь поверхности, которая полностью охватывает источник. Эта поверхность может иметь любую форму, но она должна полностью закрывать источник. А S <\ displaystyle >> $<\ displaystyle <A_ <S data-lazy-src=$ >>» width=»» height=»»/>

В случае, если источник звука расположен в свободном поле и расположен над отражающей плоскостью (т. Е. Землей) в воздухе при температуре окружающей среды, уровень звуковой мощности на расстоянии r от источника звука приблизительно связан с уровнем звукового давления (SPL) следующим образом:

\ mathrm <дБ>,> $<\ displaystyle L_ <W data-lazy-src=$ = L_

+10 \ log _ <10>\! \ left (<\ frac <2 \ pi r ^ <2>> >> \ right) \!

\ mathrm <дБ>,>» width=»» height=»»/>

L_p — уровень звукового давления;
A = 1 м 2 ;
2 π р 2 , <\ displaystyle <2 \ pi r ^ <2>>,> $<\ displaystyle <2 \ pi r ^ <2 data-lazy-src=$ >,>» width=»» height=»»/> определяет площадь поверхности полушария; и
r должно быть достаточно, чтобы полусфера полностью закрывала источник.

Вывод этого уравнения:

L W знак равно 1 2 пер ( п п 0 ) знак равно 1 2 пер ( А я А 0 я 0 ) знак равно 1 2 пер ( я я 0 ) + 1 2 пер ( А А 0 ) . <\ displaystyle <\ begin L_ & = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac

>> \ right) \\ & = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac I_ <0>>> \ right) \\ & = <\ frac <1>< 2>> \ ln \! \ Left ( <\ frac >> \ right) + <\ frac <1><2>> \ ln \! \ Left ( <\ frac >> \ right) \!. \ End >> $<\ begin <align data-lazy-src=$ L_ & = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac

>> \ right) \\ & = < \ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac I_ <0>>> \ right) \\ & = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac >> \ right) + <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac >> \ right) \!. \ End <выравнивается>>» width=»» height=»»/>

Для прогрессивной сферической волны

z 0 знак равно п v , <\ displaystyle z_ <0>= <\ frac
>,> = <\ frac
>,» width=»» height=»»/> А знак равно 4 π р 2 , <\ displaystyle A = 4 \ pi r ^ <2>,> ,» width=»» height=»»/> (площадь поверхности сферы)

я знак равно п v знак равно п 2 z 0 , <\ displaystyle I = pv = <\ frac
> >>,> $I = pv = <\ frac <p ^ <2 data-lazy-src=$ > >>,» width=»» height=»»/>

и поскольку по определению I = p 2 / z , где p = 20 мкПа — эталонное звуковое давление,

\ Mathrm <дБ>. \ End >> $<\ begin <align data-lazy-src=$ L_ & = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left (<\ frac
> ^ <2>>> \ right) + <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left (<\ frac <4 \ pi r ^ <2>> >> \ right) \\ & = \ ln \! \ left ( <\ frac >> \ right) + <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left (<\ frac <4 \ pi r ^ <2 >> >> \ right) \\ & = L_

+10 \ log _ <<10>> \! \ Left (<\ frac <4 \ pi r ^ <2>> >> \ right) \!

Расчетная звуковая мощность практически не зависит от расстояния. На звуковое давление, используемое в расчетах, может влиять расстояние из-за вязких эффектов при распространении звука, если это не учтено.

Источник