Строительная акустика. Область слышимости. Уровень звукового давления. Громкость. Измерение и оценка шума

1. Строительная акустика

Преподаватель
Соколов Александр
Николаевич

2. 2 Лекция - тезисы

2
2 Лекция - тезисы
Область слышимости
Уровень звукового давления
Громкость
Измерение и оценка шума

3. Частицы воздуха в звуковой волне

3
Частицы воздуха в звуковой волне

4. Звуковое давление

4
Звуковое давление
- разность между значением полного давления
в данной точке звукового поля и средним
атмосферным давлением (наблюдаемым в
среде при отсутствии звукового поля)
p, Па

5.

5
Звуковое давление, создаваемое чистым тоном
p pmax sin( 2 f t 0 )
В плоской бегущей волне
p
vзв ука
v
p v зв ука v
p – эффективное значение звукового давления
v – среднеквадратичное значение
колебательной скорости частиц
v A cos t vmax cos t
ρ – плотность воздуха
vзвука – скорость распространения звука
ρ∙vзвука – акустическое сопротивление среды

6. Интенсивность звука

6
Интенсивность звука
- энергия звуковой волны, переносимая за
единицу времени через единицу площади
поверхности, нормальной к направлению
распространения звуковой волны
I , Вт/м
2

7.

7
При любом фронте волны для свободного
звукового поля интенсивность волны
2
p
I
v зв ука
Интенсивность звука пропорциональна
квадрату звукового давления

8. Плотность звуковой энергии

8
Плотность звуковой энергии
- энергия, содержащаяся в единице объёма
звукового поля
w, Дж/м
3

9.

9
При распространении продольной плоской
волны плотность звуковой энергии
2
p
w
2
v зв ука

10. Звуковая мощность источника

10
Звуковая мощность источника
- звуковая энергия, излучаемая в единицу
времени
P, Вт

11. Шкалы звуковой мощности, уровни звуковой мощности и звуковая мощность источников шума

11
Шкалы звуковой мощности, уровни звуковой мощности
и звуковая мощность источников шума
Звуковая
мощность, Вт
Уровень
звуковой
мощности, дБ
Источник
шума
Звуковая
мощность
источника
шума, Вт
108
200
Ракета Сатурн
5∙107
106
180
Самолёт с 4
реактивными
двигателями
5∙104
100
140
Большой оркестр 10
1
120
Клепательный
молоток
1
10-4
80
Громкий крик
10-3
10-6
60
Обычная беседа
20∙10-6
10-10
20
Шёпот
10-9

12.

12
Интенсивность звука и звуковая мощность источника связаны
P
соотношением
I
S
I – интенсивность звука, P – звуковая мощность, S – площадь фронта
волны
При распространении сферической волны в среде без поглощения
P
I
4 r 2
(r , t )
Смещение частиц
A0
r
cos( (t ))
r
v
В однородной среде поглощение волн обусловлено внутренним трением
A( x) A0 e
x
I ( x) I 0 e 2 x
α – линейный коэффициент поглощения волн, зависящий от свойств
среды и частоты волны

13. Фактор направленности

13
Фактор направленности
- отношение интенсивности звука I,
создаваемой источником в данной точке
звукового поля, к интенсивности Iсфера ,
которую имел бы источник такой же
мощности, равномерно излучающей звук по
всем направлениям (в сферу)
Ф
I
I сфера

14. Область слышимости

14
Область слышимости

15. Уровень интенсивности звука

15
Уровень интенсивности звука
I
LI lg
I0
I
LI 10 lg
I0
(Б)
(дБ)

16. Уровень звукового давления

16
Уровень звукового давления
p
L p 2 lg
p0
p
L p 20 lg
p0
(Б)
(дБ)

17.

17
2
I
p
p
LI 10 lg 10 lg 2 20 lg
Lp
I0
p0
p0

18.

18

19. Область слышимости

19
Область слышимости

20. Уровни звука в дБ

20
Уровни звука в дБ
Характер и источник шума
Уровень интенсивности шума
относительно I0=10-12 вт/м, дБ
Порог слышимости
0
Шёпот на расстоянии 1 м
20-30
Тихая музыка по радио
40-50
Тихая речь (расстояние 1 м)
50
Громкая речь (расстояние 1 м)
70
Шум на улице
70-80
Оркестровая музыка (фортиссимо)
100-110
Шум реактивного двигателя
самолёта (расстояние 3 м)
120-130
Болевой порог
130

21.

21
I1
I0
I1
I2
I1
L1 L2 10 lg 10 lg 10 lg
10 lg
I2
I0
I0
I2
I0
I1
2 L1 L2 10 lg 2 3 дБ
I2
I1
1,26 L1 L2 10 lg 1,26 1 дБ
I2

22. Уровень звуковой мощности источника

22
Уровень звуковой мощности
источника
P
LP lg
P0
P
LP 10 lg
P0
(Б)
(дБ)

23. Показатель направленности излучения звука источником

23
Показатель направленности
излучения звука источником
ПН L L 10 lg Ф
I сфера
I
I
L L 10 lg 10 lg
10 lg
10 lg Ф
I0
I0
I сфера

24. Сложение уровней интенсивности звука

24
Сложение уровней интенсивности
звука
I 1 I 2 ...
I1 I 2
I
L 10 lg
10 lg
10 lg( ...)
I0
I0
I0 I0
I1
I1
I1
0 ,1L1
L1 10 lg
lg
0,1L1 ,
10
I0
I0
I0
L 10 lg( 10
0 ,1L1
10
n
L 10 lg 10
i 1
0 ,1Li
0 ,1L2
...)

25.

25
L 10 lg(10
n
0 ,1 L1
L 10 lg 10
i 1
10
0 ,1 Li
0 ,1 L2
...)

26. При совместном действии n одинаковых независимых равноудалённых источников

26
При совместном действии n одинаковых
независимых равноудалённых источников
nI1
I1
L 10 lg
10 lg 10 lg n L1 10 lg n
I0
I0
при n 2
L L1 10 lg 2 L1 3 дБ

27. Сложение уровней звукового давления

27
Сложение уровней звукового
давления

28. Физиологические характеристики звука

28
Физиологические характеристики
звука
• Высота
• Тембр (окраска звучания)
• Громкость

29.

29
• Частота 100 Гц, звуковая мощность 0,25 Вт
• Частота 1000 Гц, звуковая мощность 0,02 Вт
- звуки кажутся слушателю равногромкими

30. Уровень громкости какого-либо звука (в фонах)

30
Уровень громкости какого-либо
звука (в фонах)
численно равен уровню звукового
давления (в дБ) равногромкого
эталонного звука (тона 1000 Гц)

31. Кривая равной громкости

31
Кривая равной громкости
- геометрическое место точек, изображающих
тоны различных частот с одинаковым
уровнем громкости (равногромкие звуки
различных частот)

32. Кривые равной громкости

32
Кривые равной громкости

33.

33

34. Выводы

34
Выводы
• Чувствительность уха возрастает с
увеличением частоты звука
• В области частот 500-2000 Гц уровень
звукового давления (дБ) и уровень громкости
(фоны) численно совпадают
• При повышении интенсивности звука
различие в чувствительности уха к
различным частотам становится менее
заметным

35.

35

36.

36

37.

37

38.

38
Субъективному ощущению удвоения
громкости звука соответствует
увеличение уровня звукового давления
на 10 дБ

39. Шкала громкости в сонах

39
Шкала громкости в сонах
• Громкость в 1 сон имеет звук с уровнем
громкости 40 фон
• Удвоение громкости звука в сонах
эквивалентно изменению уровня громкости
на 10 фон (эквивалентно изменению уровня
звукового давления на 10 дБ)

40. Зависимость между уровнями громкости (в фонах) и громкостью (в сонах)

40
Зависимость между уровнями
громкости (в фонах) и
громкостью (в сонах)

41.

41

42. Относительная частотная характеристика коррекции А

42
Относительная частотная
характеристика коррекции А
Частота, Гц
63
Относительная
-26.2
частотная
характеристика, дБ
125
250
500
1000
2000
4000
8000
-16.1
-8.6
-3.2
0
+1.2
+1.0
-1.1

43. По характеру спектра

43
По характеру спектра
• Широкополосные шумы
• Тональные шумы

44. По положению максимума уровня звукового давления на спектре

44
По положению максимума уровня
звукового давления на спектре
• Низкочастотные шумы (до 300 Гц)
• Среднечастотные шумы (300-800 Гц)
• Высокочастотные шумы (выше 800 Гц)

45. По временным характеристикам

45
По временным характеристикам
• Постоянные шумы
(уровень звука изменяется во времени не более
чем на 5 дБА)
• Непостоянные шумы
(уровень звука изменяется во времени более
чем на 5 дБА)

46. Непостоянные шумы

46
Непостоянные шумы
• Колеблющиеся во времени
уровень звукового давления непрерывно
изменяется (шум транспорта)
• Прерывистые шумы
уровень звукового давления падает до фонового
значения, но длительность интервалов, в
течении которых шум постоянен более 1 секунды
(шум лифта, холодильника)
• Импульсные шумы
удары длительностью менее 1 секунды
(хлопанье дверьми, кузнечное оборудование)

47. В случае постоянного шума

47
В случае постоянного шума
нормируются уровни звукового давления
L, дБ
в октавных полосах частот
31,5; 63; 125; 250; … 8000 Гц

48. В случае непостоянных шумов

48
В случае непостоянных шумов
нормируется эквивалентный
(по энергии) уровень звука в дБА
LА экв, дБА

49. Эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА

49
Эквивалентный (по энергии) уровень
звука в дБА
- уровень постоянного широкополосного
шума, связанный с изменяющимся уровнем
непостоянного шума соотношением
T
0 ,1 L A
LA
экв
1
10 lg 10
T0
dt
L A - изменяющийся во времени уровень звука
непостоянного шума в дБА
T - время наблюдения
t - текущее время

50. Источники бытового шума

50
Источники бытового шума
Музыкальный центр
85
Телевизор
70
Разговор (спокойный)
65
Детский плач
78
Работа пылесоса
75
Работа стиральной машины
68
Работа холодильника
42
Работа электробритвы
60
Вытекающая из крана вода
44-50
Наполнение ванны
36-58
Наполнение бачка в санузле
40-67
Приготовление пищи на плите
35-42
Перемещение лифта
34-42
Стук закрываемой двери лифта
44-52
Стук закрываемого мусоропровода
42-58
Уровень шума,
дБА

51. В случае прерывистого и импульсного шума

51
В случае прерывистого и
импульсного шума
Определяют эквивалентные (по энергии)
уровни звукового давления
Lэкв, дБ
в октавных полосах частот
31,5; 63; 125; 250; … 8000 Гц

52.

52

53.

53

54.

54