Звуковая мощность и звуковое давление разница

Уровень звукового давления (Lp)
Давление звука — среднее по времени избыточное давление, которое испытывает препятствие, помещенное в звуковое поле. Давление звука определяется импульсом, передаваемым звуковой волной препятствию. Давление звука используется для измерения абсолютных значений интенсивности звука, исходящего от источника шума, в децибелах (дБ).Минимальное давление, регистрируемое человеческим ухом составляет всего 0,00002 Па (т.е. 2*10 -5 Н/м 2 ), а звуковое давление, вызывающее боль в ушах приблизительно 20 Па (т.е. 20 Н/м 2 ). Для упрощения измерений в практике чаще всего измеряют звуковое давление, т.к. его изменения ухо воспринимает как звук. Звуковое давление уменьшается обратно пропорционально с расстоянием от источника звука. Так например удвоение расстояния уменьшает уровень шума на 6 дБ, в соответствии со следующей формулой:

Пример ослабления шума вентилятора на определенном расстоянии в свободном пространстве:

При условии, что на расстоянии г₁ от вентилятора, звуковое поле уже сформировалось, действительно выражение для приблизительного вычисления.

D_e = 20 log r₂ + 14 дБ(А) = 20 log 50 + 14 = 48 дБ(А)

Уровень звукового давления на расстоянии r₂ составляет:

Уровень звуковой мощности (Lw)
Мощность звука — энергия, переносимая звуковой волной через рассматриваемую поверхность за единицу времени. Среднее значение мощности звука, отнесенное к единице площади, называется интенсивностью звука. Это то же самое, что уровень звукового давления, но измерение проводится в предопределенных условиях.

Уровень звуковой мощности не зависит от:

• Размещения оборудования
• Окружающих условий и
• Расстояния от точки измерения

А значение давления звука меняется в зависимости от этих факторов.

Мощность звука может считаться более точной характеристикой. Значение мощности звука будет выше значения уровня давления звука, что не должно вводить в заблуждение.

В инструкции по эксплуатации перфоратора указаны значения уровня шума:

"Данные о шуме и вибрации (измерения проведены по EN 60745-2-6):
А-скорректированные значения уровня шума (по LwA): 102 дБ (A)
А-скорректированные значения уровня звукового давления (по LpA): 91 дБ (A)"

В чем отличие этих двух значений?

Эти термины используются для описания уровня шумности работы электроагрегата с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Чем больше уровень шума, тем менее комфортно чувствует себя и оператор агрегата и окружающие люди. Часто речь идёт не только о комфорте, но и о жесткой производственной необходимости, требующей выполнения требований норм и правил охраны труда и/или окружающей среды. Акустический шум — это вызванные различными причинами беспорядочные колебания воздуха, характеризующиеся сложной временной и спектральной структурой. Для количественной оценки шума пользуются усреднёнными параметрами, определяемыми на основании статистических законов, учитывающих структуру шума в его источнике и свойства среды, в которой этот шум распространяется. Обычно уровень шума измеряется, как «звуковое давление» LpA или как «звуковая мощность» LWA. «Звуковая мощность» LWA характеризует уровень шума в его источнике и является постоянной для данного оборудования величиной, «звуковое давление» LpA зависит от расстояния между слушателем и источником шума. Разные производители электроагрегатов характеризуют шумовые характеристики своей продукции в различных величинах (звуковое давление и/или звуковая мощность) , а для звукового давления еще и на различном расстоянии (наиболее часто 7 м) и для различной степени загрузки электроагрегата (обычно речь идет о предусмотренных действующими Европейскими Нормами 75% максимальной мощности) . Единица количественного измерения шума : децибел акустический — dB(A), в русском написании дБ (А) или дБА. Величина дБА — уровень звукового давления, измеренный при помощи специального прибора – шумомера — со специальным фильтром, учитывающим особенность восприятия шума слуховым аппаратом человека и снижающим чувствительность устройства на низких и очень высоких частотах для того, чтобы получать реальные оценки громкости, неприятного действия или приемлемости звука.

Действующие нормы Европейского Союза требуют, чтобы звуковая мощность LWA электроагрегатов мощностью более 2 кВА (при уровне нагрузки 75% от максимальной) не превышала 97дБА, что на расстоянии 7м от двигателя агрегата соответствует звуковому давлению LpA (7) = 72 дБА.

Можно записать, что на расстоянии 7м: LpA (7) дБА = (LWA – 25) дБА,

на расстоянии 4м: LpA (4) дБА = (LWA – 20) дБА,

Введение

Тон, звук, шум представляют собой механические вибрации материальных частиц в эластичной среде. Когда тон и звук являются помехой тогда говорим о шуме. Обычная звуковая волна колеблется с небольшой амплитудой. В случае взрыва амплитуды очень большие. В жидкостях и газах звуковая волна — продольная, частицы колеблются в направлении распространения волны. В твердых телах звуковые волны могут быть и поперечными.

Обозначения акустических величин:

340 м/сек (при 20°С и 760 мм p.c.)

— в воде:

1484 м/сек

— в стекле:

3940 м/сек

— в железе:

5000 м/сек

— в бетоне:— 4000м/сек— в дереве (дуб)— 3850 м/секlм— длина волныfГц— частотаTсек— продолжительность одного периодадБ— логарифмическая единица уровня звукаL_pAдБ— уровень звуковой мощностиL_WAдБ (A)— уровень звуковой мощности по отношению к А фильтруL_vдБ— общий уровень звуковой мощности вентилятораz— число лопаток вентилятораfonфон— единица уровня громкостиD_eдБ— демпфирование (ослабление) звукового давленияa— коэффициент абсорбции звука

Звуковое давление — переменное давление, которое при расширении звукового вала суммируется с атмосферным давлением. Звуковое давление очень мало по сравнению с атмосферным. Минимальное давление, регистрируемое человеческим ухом составляет всего 0,00002 Па (т.е. 2*10 -5 Н/м 2 ), а звуковое давление, вызывающее боль в ушах приблизительно 20 Па (т.е. 20 Н/м 2 ). Для упрощения измерений в практике чаще всего измеряют звуковое давление, т.к. его изменения ухо воспринимает как звук. Звуковое давление уменьшается обратно пропорционально с расстоянием от источника звука. Так например удвоение расстояния уменьшает уровень шума на 6 дБ, в соответствии со следующей формулой:

Пример ослабления шума вентилятора на определенном расстоянии в свободном пространстве:

При условии, что на расстоянии г₁ от вентилятора, звуковое поле уже сформировалось, действительно выражение для приблизительного вычисления.

D_e = 20 log r₂ + 14 дБ(А) = 20 log 50 + 14 = 48 дБ(А)

Уровень звукового давления на расстоянии r₂ составляет:

(В расчете не приняты во внимание абсорбция и отражение шума от объектов)

Сила (интенсивность) звука I (Вт/м 2 ) — количество звуковой энергии, которая в единицу времена проходит через единичную площадь, перпендикулярную к направлению распространения звука.

Звуковая мощность Р (Вт) — произведение силы звука и поверхности, через которую звук проходит. Диапазон звуковых давлений, чувствуемых человеческим ухом огромен. Сравнивая диапазон от порога слышимости до границы боли, отношение минимального и максимального звуковых давлений 1:10 6 , а минимальной и максимальной звуковых мощностей даже 1:10 12 . Поэтому для показа этих отношений используют логарифмическую скалу, ввиду того, что ухо обладает логарифмической характеристикой. Из-за этого данные отношения можно показать значительно меньшими числами -децибелами, а умножение и деление сводится на суммирование и вычитание.

Уровни акустических величин Цель введения данных величин — получение различных параметров как например звуковое давление, сила звука, мощность звука и т.п. в сравнении с базовыми значениями. Логарифмические соотношения между значениями данных параметров являются безразмерными относительными величинами. Так например уровень звукового давления — безразмерная величина, показывающая во сколько раз наблюдаемый звуковой вал сильнее базового. Таким образом диапазон давлений от 1:1 000 000 сведен на уровень от О до 120 дБ (см. таблицу).

L_pW= 10 log (p/p₀) (дБ), где p₀(10 -12 Вт) — сила звука на пороге слышимости

Выражение для уровня звукового давления на частоте 1000 Гц

L_pA= 20 log (p/p₀) (дБ), где p₀(10 -5 Вт) — звуковое давление на пороге слышимости

Пример:

— Измерено звуковое давление р = 10 -1 Па.
— Каков уровень звукового давления L_pA ?

Решение:

Отношение давлений: p/p₀= 10 -1 /(2*10 -5 )= 5000 = 5 * 1000

Из таблицы считываем:

— отношению звуковых давлений 5 соответствует 14 дБ
— отношению звуковых давлений 1000 соответствует 60 дБ

Уровень звукового давления L_pA = 74 дБ

Соотношения силы звука и звуковых давлений в диапазоне от порога чувствительности до границы боли

Уровень громкости — фон — величина, численно равная уровню звукового давления чистого тона с частотой 1000 Гц, вызывающего такое же ощущение как и испытываемый звук.
При борьбе с шумом необходимо иметь в виду, что чувство неприятности не зависит от абсолютной величины уровня шума, а от перемены, которую какой-либо источник звука вызывает по отношению к уровню громкости окружающей среды. При этом увеличение уровня громкости на 10 дБ вызывает чувство неприятности.

Графики одинаковой громкости, как их чувствует ухо, в соответствии с ДИН 45630, лист 2.
Графики оценивания А, В, С.

Уровень звукового давления (дБ) и уровень громкости (фон) при частоте 1 000 Гц имеют одинаковые значения.

Критерии оценки шума

При оценке шума в настоящее время применяют два основных правила:

1. Измерение уровня громкости или звукового давления L_pA при помощи акустического измерителя с корректирующей характеристикой типа А/дБ(А)/, при этом разрешенный уровень L_pA задан.
2. Измерение уровня звукового давления по октавам и сравнение с NR (или NC) характеристикой, нормализированным по ИСО.

В качестве критерия для оценки шума в области вентиляции и кондиционирования в Европе приняты NR (noisie rating) характеристики. В акустические измерители встроены фильтры с А, В и С характеристиками, и тогда на измерителе (анализаторе шума) считывают уровни на средних частотах спектра. Если шум какого-либо источника обладает одинаковой интенсивностью во всех 8-ми октавах спектра, тогда шум каждой октавы меньше шума источника на 9 дБ, т.к. общая разница звукового давления

Когда отдельные уровни источника звукового давления, измеренные по октавам, повторяют одну из NR характеристик, определенный уровень звукового давления LpA такого источника расположен ВЫШЕ значения граничной характеристики на 7 до 10 дБ. При шуме, создаваемом вентилятором, разница составляет около 5 дБ. т.к. спектр данного шума во всех октавах не достигает NR характеристику.

NR характеристики одинаковой громкости (в соответствии с А характеристикой)

Пример: результаты измерения шума по А-характеристике

Задано: L_pA = 55 дБ
Критерий: NR 49

Решение: (обозначено на диаграмме NR характеристик)

Вместо верхней таблицы при акустических расчетах можно использовать и диаграмму с об­рат­но­про­пор­цио­наль­ны­ми ха­рак­те­рис­ти­ка­ми в со­от­ветст­вии с нижним рисунком.

Предписанные критерии уровня шума для различных помещений в соответствии с ДИН 4109 и VDI2058 (от 1973 года)

30350,50,52025БольницыБольничная палата — ночьюБольничная палата — днемОперационный залБольничная лабораторияКоридоры, залы ожидания303540404013222025353030Общественные помещенияРадиовещательная студияТелевизионная студияКонцертный залОпераТеатрКинозалЗалКлассЗал для семинаровШкольный класс1525252530353535404011,521,51111115151515202525253030КанцелярииЗал совещанийКанцелярия руководителяКомната отдыхаНебольшая канцелярияБольшая канцелярия353540404510,50,50,50,52525303035ЦерковьМузейЗал с окошками обслуживанияВычислительный центрЛаборатория354045455031,51,51,522530353540Спортивный залБассейн45501,523540РесторанКухняМагазин40 — 55 *45 — 60 *45 — 60 *11,5130 — 4535 — 5035 — 50* зависит от назначенияв чисто промышленном районе70 дБ(А)в преобладающе промышленном районеднем65 дБ(А)ночью50 дБ(А)в смешанном районеднем60 дБ(А)ночью45 дБ(А)в преобладающе жилом районеднем55 дБ(А)ночью40 дБ(А)в исключительно жилом районеднем55 дБ(А)ночью30 дБ(А)в санаторияхднем45 дБ(А)ночью35 дБ(А)в чисто жилом районеднем35 дБ(А)ночью25 дБ(А)

Абсорбционные глушители звука

Приблизительные значения глушения можно рассчитать по выражению:

Верхняя формула действительна при ограничении

l > 2 s или f l /2) звуковых волн особенно проявляется при d = l / 4, т.е. при f=c/ = c/4d.
Из этого видно, что для глушения нижних частот необходима большая толщина кулис. Ввиду прохождения звука по листовым стенкам глушителя, максимальное приглушение составляет 40 дБ. Если необходимо большее глушение, тогда общее глушение делят на 2 глушителя, а между собой их соединяют эластичным переходником. При скоростях воздуха, больших 20 м/сек, или при загрязненном воздухе, кулисы обкладывают перфорированным листом, что очень незначительно влияет на глушение шума. Если же из — за большой влажности или других гигиенических причин, под перфорированным листом установить ПХВ пленку — это значительно ухудшает эффект глушения.