В каких единицах измеряется величина звукового давления

Звуковое давление

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

где

— интенсивность звука, Вт/м²; — звуковое давление, Па; — удельное акустическое сопротивление среды; — усреднение по времени.

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, sound pressure level) — измеренное в логарифмических единицах значение звукового давления, отнесённое к опорному (исходному) давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

При необходимости указать исходное давление его значение помещают в скобках после обозначения уровня, например: LP (исх. 20 мкПа) = 20 дБ, или LP (re 20 µPa) = 20 dB (re — сокращение от англ. reference); также возможна краткая форма записи — LP/20 мкПа = 20 дБ. Допускается указывать значение исходного давления после значения уровня, в скобках после обязательного пробела, например: 20 дБ (исх. 20 мкПа); причём на практике используется и краткая форма записи, например: 20 дБ (20 мкПа)[1][2].

Примеры звукового давления[править | править код]

Приведены уровни звукового давления в дБ (исх. 20 мкПа):

  • 0 — ничего не слышно — порог слышимости для синусоидальной волны с частотой 1 кГц;
  • 5 — почти ничего не слышно — безмолвие в горах;
  • 10 — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев, звук падающей иголки;
  • 15 — едва слышно — шелест листьев;
  • 20 — едва слышно — уровень фона на открытой местности;
  • 25 — тихо — сельская местность вдали от дорог, мурлыканье кота на расстоянии 0,5 м;
  • 30 — тихо — настенные часы, максимально разрешённый шум для источников постоянного шума, расположенных в жилых помещениях, ночью с 21:00 до 7:00;
  • 35 — хорошо слышно — приглушённый разговор, тихая библиотека, шум в лифте;
  • 40 — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис), шум кондиционера, шум телевизора в соседней комнате;
  • 50 — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
  • 60 — умеренно шумно — громкий разговор, норма для контор;
  • 65 — весьма шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
  • 70 — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
  • 75 — шумно — крик, смех с расстояния 1 м, шум в старом железнодорожном вагоне;
  • 80 — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м, крик, мотоцикл с глушителем, шум работающего двигателя грузового автомобиля, длительный звук вызывает ухудшение слуха;
  • 85 — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
  • 90 — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м, звук почти невозможно не замечать;
  • 95 — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м, громкая игра на фортепиано на расстоянии 1 м;
  • 100 — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5-7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
  • 110 — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
  • 115 — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер, пневмосигнал для велосипеда;
  • 120 — почти невыносимо — болевой порог, гром, отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м, шум на стадионе, кислородная горелка;
  • 130 — боль — сирена, шум клёпки котлов, рекорд по самому громкому крику, мотоцикл (без глушителя);
  • 140 — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
  • 150 — контузия, травмы — взлёт лунной ракеты на расстоянии 100 м[3], реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам, ухудшается зрение;
  • 160 — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха, соревнования по автомобильным звуковым системам, ударная волна от сверхзвукового самолёта или от взрыва давлением 0,002 МПа;
  • 165-185 — светошумовая граната[4];
  • 194 — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
  • 200 — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна быстрая смерть;
  • 250 — максимальное давление воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола — 60 МПа[5];
  • 282 — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве — 2500 МПа[6];
  • 300 — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ — 20 000 МПа;
  • 374 — максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва — 100 000 000 МПа;
  • 2367 — планковское давление — 4,63309·10113 Па.
Читайте также:  Какое давление при переходном возрасте

Давление свыше 140 дБ (исх. 20 мкПа) может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

Примечания[править | править код]

См. также[править | править код]

  • Интенсивность звука
  • Громкость звука
  • Давление звукового излучения

Источник

Звуковое давление

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

где:

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, sound pressure level) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

Уровни звукового давления от различных источников

  • 0 дБ SPL — порог слышимости для синусоидальной волны с частотой 1 кГц; ничего не слышно
  • 5 дБ SPL — почти ничего не слышно; безмолвие в горах;
  • 10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев, звук падающей иголки;
  • 15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
  • 20 дБ SPL — едва слышно — уровень фона на открытой местности;
  • 25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог, мурлыканье кота на расстоянии 0,5 м;
  • 30 дБ SPL — тихо — настенные часы, максимально разрешённый шум для источников постоянного шума, расположенных в жилых помещених, ночью с 21:00 до 7:00;
  • 35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор, тихая библиотека, шум в лифте;
  • 40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис), шум кондиционера, шум телевизора в соседней комнате;
  • 50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
  • 60 дБ SPL — умеренно шумно — громкий разговор, норма для контор;
  • 65 дБ SPL — весьма шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
  • 70 дБ SPL — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
  • 75 дБ SPL — шумно — крик, смех с расстояния 1 м; шум в железнодорожном вагоне;
  • 80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля; длительный звук вызывает ухудшение слуха;
  • 85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
  • 90 дБ SPL — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м; звук почти невозможно не замечать;
  • 95 дБ SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м, громкая игра на фортепиано на расстоянии 1 м;
  • 100 дБ SPL — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5‑7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
  • 110 дБ SPL — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
  • 115 дБ SPL — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер, пневмосигнал для велосипеда.
  • 120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м, шум на стадионе, кислородная горелка;
  • 130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов, рекорд по самому громкому крику;
  • 140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
  • 150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт лунной ракеты на расстоянии 100 м[1], реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам, ухудшается зрение;
  • 160 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха; соревнования по автомобильным звуковым системам; ударная волна от сверхзвукового самолёта или взрыва давлением 0.002 МПа;
  • 170 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0.0063 МПа;
  • 180 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0.02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
  • 182,4 дБ SPL — рекорд по автомобильным звуковым системам, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
  • 190 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0.063 МПа;
  • 194 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0.1 МПа, равным атмосферному давлению; возможен разрыв лёгких;
  • 200 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0.2 МПа; возможна быстрая смерть;
  • 210 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0.63 МПа;
  • 220 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 2 МПа;
  • 230 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 6.3 МПа;
  • 240 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 20 МПа;
  • 249.7 дБ SPL — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола[2]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации
  • 260 дБ SPL — ударная волна давлением 200 МПа;
  • 270 дБ SPL — ударная волна давлением 632 МПа;
  • 280 дБ SPL — ударная волна давлением 2000 МПа;
  • 282 дБ SPL — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве[3]. Максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн. МПа.
  • 300 дБ SPL — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
  • 374 дБ SPL — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
  • 2367 дБ SPL — 4.63309 × 10113Па — планковское давление.
Читайте также:  Какой алкоголь повышает давление а какой понижает давление

Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

Примечания

  1. ↑ Тейлор Р. Шум / Под ред. М. А. Исаковича. — М.: «Мир», 1978. — 308 с.
  2. ↑ Яковлев Ю. С. Гидродинамика взрыва. — Л.: Судпромгиз, 1961. — С. 112. — 313 с.
  3. ↑ Физика ядерного взрыва. Том 2. / Министерство обороны РФ, ЦФТИ. М., 1997. ISBN 5-02-015118-1. — С. 33.

См. также

  • Интенсивность звука
  • Громкость звука
  • Давление звукового излучения

Источник

Звуковое давление и его уровни (spl)

В настоящее статье поговорим о том, что такое звуковое давление, рассмотрим понятие (импеданс) — удельное акустическое сопротивление среды. Также поговорим об уровнях звукового давления и интенсивности звука.

Чтобы лучше понимать о чём сегодня пойдёт речь, советую прочитать предыдущую статью по этой теме (звуковые волны, виды, длина волны и скорость звука).

Звуковое давление

Звуковая волна, как мы уже рассматривали в прошлой статье, распространяется в среде в виде волн сжатия и разряжения плотности.

В газах (в том числе и воздухе) плотность и давление связаны между собой:

p = RTp

T — температура среды, R — газовая постоянная среды, p — плотность.

А поскольку у волны имеются области сжатия и разряжения, то в первой области давление будут выше статического атмосферного. А в случае разряжения — ниже.

Вот как это выглядит:

Разность между мгновенным значением давления в данной точке среды и атмосферным давлением называется звуковым давлением.

Звуковое давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м².

Наша слуховая система может определять очень большой диапазон разностей между мгновенным значением звукового давления и атмосферным.

На рисунке ниже представлено, различное звуковое давление от звуковых источников в децибелах (про децибелы подробнее читай далее):

Импеданс

Рассматривая звук, в прошлой статье (читать) мы выяснили, что звуковая волна зависит от частоты и амплитуды звукового давления. Если тело оказывает большое сопротивление приложенному звуковому давлению, то частицы приобретают малую скорость.

Поэтому импеданс — это удельное акустическое сопротивление среды. Представляет из себя отношение звукового давления к скорости колебаний частиц среды:

Z = p/v

Измеряется в (Па · с)/м или кг/(с · м²).

Удельное акустическое сопротивление для воздуха составляет (при температуре 20 С°) 413 кг/(с · м²). В металле, к примеру, оно составляет 47,7 × 10 кг/(с · м²). Так как в воздухе импеданс достаточно мал, то и излучаемая полезная энергия также мала.

Если рассматривать КПД (коэффициент полезного действия) музыкальных инструментов, голосового аппарата, громкоговорителей и т. п., то оно в воздухе находится в пределах 0,2-1%.

Энергетические параметры

Звуковая волна переносит энергию механических колебаний, значит она имеет энергетические параметры. Среди которых: акустическая энергия P (Дж); мощность W — энергия, переносимая в единицу времени (Вт); интенсивность I — количество энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²); плотность — количество звуковой энергии в единице объёма (Дж/м²).

Уровни звукового давления (анг. SPL, sound pressure level)

Восприятие громкости человеком происходит не по линейному закону, пропорционально амплитуде колебаний, а по логарифмическому. Поэтому для определения параметров звука применяют логарифмические шкалы.

Человек различает огромный диапазон изменения звукового давления от тихого 2 × 10 ⁻⁵ Па до очень громкого 20 Па. Разница составляет 10⁶.

Использовать такую школу очень неудобно. Поэтому в измерительных приборах пользуются логарифмическими единицами — децибелами (дБ). Эта единица происходит от другой — бел, который равен десятикратному изменению интенсивности звука. Однако бел — единица крупная и неудобная для измерений. Поэтому применяется её десятая часть — децибел.

Уровень звукового давления определяется как:

L = 20 lg p/p₀

Например, если звуковое давление p = 2 Па, то уровень звукового давления равен: L = 20 lg (2 Па/(2 × 10 ⁻⁵) Па) = 20 lg (1 × 10⁺⁵) = 20 × 5 = 100 дБ.

Один децибел — примерно та наименьшая разница в громкости, которую человеческое ухо может почувствовать.

Полезно запомнить следующее. Изменение громкости в 3 дБ равно отношению 2:1. Поэтому если мы берем два одинаковых источника звука, т. е. удваиваем мощность, то громкость увеличиться на 3 дБ. Например, если к голосу присоединяется ещё один, равный по громкости, то уровень звука увеличится на 3 дБ. Если нужно ещё увеличить на 3 дБ, потребуется вдвое увеличить имеющийся состав.

Также можно обратиться к следующей таблице (в ней показано на сколько дБ нужно убавить, чтобы получить звучание в 2 раза тише, в 3 и т. д.):

1%10%25%33%50%100%
1/100

(в 100 раз тише)

1/10

(в 10 раз тише)

1/4

(в 4 раза тише)

1/3

(в 3 раза тише)

1/2

(в 2 раза тише)

1/1
-40дБ-20дБ-12 дБ-10 дБ— 6 дБ0 дБ

Для определения суммарного уровня давления нескольких инструментов их никогда не складывают. Вначале необходимо рассчитать значение звукового давления каждого инструмента. Допустим играют две скрипки. Одна с уровнем 80 дБ, другая 86 дБ. У первой звуковое давление равно — 0,2 Па, второй — 0,4 Па.

Читайте также:  Адалат инструкция по применению при каком давлении

Рассчитывается так: L = 20 lg p/p₀, значит 80 дБ = 20 lg p / (2 × 10 ⁻⁵), далее lg p / (2 × 10 ⁻⁵) = 4. Следовательно 10⁴ = p / (2 × 10 ⁻⁵), отсюда значение звукового давления будет p = 0,2 Па.

После этого определяется суммарное звуковое давление

В нашем случае суммарное давление равно p = 0, 447 Па. Затем определяется суммарный уровень звукового давления. Который равен 86,98 дБ.

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах по формуле:

L₁ = 10 lg I/I₀

I₀ — нулевой уровень, равный 10⁻¹² Вт/м².

Мощность, напряжение, ток

Перечисленные электрические характеристики также часто приводятся в децибелах и имеют свои специальные обозначения. Приведём несколько примеров:

L dBm = 10 lg WВт/ 1мВт — уровень мощности отнесённый к 1 мВт

L dBv = 20 lg UB/1B — уровень напряжения, отнесённый к 1 В (Америка)

L dBv = 20 lg UB/0,775 B — уровень напряжения, отнесённый к 0,775 В (Европа)

Спасибо, что читаете New Style Sound (подписаться на новости)

Источник

Уровень звукового давления

Уровень звукового давления Звуковое давление не следует путать с давлением звука.

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

где — интенсивность звука, — звуковое давление, — удельное акустическое сопротивление среды, < > t — усреднение по времени.

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

Уровни звукового давления от различных источников

  • 10 дБ SPL — шёпот;
  • 20 дБ SPL — норма шума в жилых помещениях;
  • 40 дБ SPL — тихий разговор;
  • 50 дБ SPL — разговор средней громкости;
  • 70 дБ SPL — шум пишущей машинки;
  • 80 дБ SPL — шум работающего двигателя грузового автомобиля;
  • 100 дБ SPL — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5-7 м;
  • 110 дБ SPL — шум работающего трактора на расстоянии 1 м;
  • 120 дБ SPL — порог болевого ощущения;
  • 150 дБ SPL — взлёт самолёта;
  • 200 дБ SPL — взрыв атомной бомбы.

Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

См. также

  • Интенсивность звука
  • Громкость звука
  • Давление звука
  • Давление звукового излучения

Wiki Foundation. 2010.

Смотреть что такое «Уровень звукового давления» в других словарях:

  • УРОВЕНЬ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ — логарифмический уровень эффективного звукового давления или среднеквадратического значения отклонений давления от атмосферного давления, вызванных прохождением звуковой волны … Российская энциклопедия по охране труда

  • уровень звукового давления — (МСЭ Т K.49). [https://www.iks .ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN sound pressure levelSPL … Справочник технического переводчика

  • уровень звукового давления — 3.3 уровень звукового давления (sound pressure level) Lp, дБ: Величина, рассчитываемая как десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата данного звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечание Опорное звуковое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления Lp, дБ — 3.4 уровень звукового давления Lp, дБ (sound pressure level): Десятикратный десятичный логарифм отношения квадрата звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечания 1 Обычно указывают частотную характеристику или полосу частот … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления Lp — 3.2 уровень звукового давления Lp (sound pressure level), дБ: Величина, равная десяти десятичным логарифмам квадрата отношения данного среднеквадратического звукового давления к опорному звуковому давлению. Примечания 1 Опорное звуковое давление… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Уровень звукового давления, — 3.1 Уровень звукового давления, Lр логарифм отношения данного звукового давления к опорному звуковому давлению. Уровень звукового давления в децибелах равен двадцати логарифмам этого отношения при основании, равном десяти. Опорное звуковое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления L p , дБ — 3.1 уровень звукового давления L p , дБ (sound pressure level): Десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечание Опорное звуковое давление равно 20 мкПа. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления Lp , дБ — 3.1 уровень звукового давления Lp , дБ (sound pressure level): Десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата звукового давления к квадрату опорного давления. Примечание Опорное звуковое давление равно 20 мкПа. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления L, дБ — 3.2.1 уровень звукового давления L, дБ (sound pressure level): Величина, равная десяти десятичным логарифмам квадрата отношения среднеквадратичного звукового давления, измеренного при стандартных временной и частотной характеристиках… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • уровень звукового давления — garso slėgio lygis usas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. sound pressure level vok. Schalldruckpegel, m rus. уровень звукового давления, m pranc. niveau… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник