«

»

Курс для звукоинженеров (часть 5): взаимосвязь мощности и звукового давления

В данной статье будет рассмотрена зависимость громкости звукового фронта от расстояния между ним и источником звука — закон «обратных квадратов». Какие нюансы появляются у закона «обратных квадратов», когда источник находится над землей (на улице) или когда он расположен в помещении. Простые формулы расчета и взаимосвязь мощности и звукового давления. 

Есть множество моментов при активном звуке, когда на него накладывается закон обратных квадратов. Мы знаем, что с удалением от источника, звук становится все тише. Теперь нам остается понять, насколько он становится тише. Для этого представим, что точечный источник излучает W ватты в свободное пространство. Звуковая энергия вытекает во всех направлениях (сферический звуковой фронт). Давайте рассмотрим звуковое течение, направленное наружу в определенном угле, как показано на Рис. 1. Громкость звука определяется как мощность звука на квадратный сантиметр.

взаимосвязь мощности и звукового давления

рис 1

На Рис. 1 громкость показана, как число ватт, разделенных на общую площадь сферы или

    I = W/4πr2

где I – это мощность на сантиметр, W — мощность самого источника и r — это расстояние от источника.

Расстояние r1 от источника,

  W = (I1) X (4 π r12);                              (1-12)

Расстояние r2 от источника:

  W = (I2) x (4 π r22);                                   (1-13)

Но в тех же звуковых потоках эти два уравнения равны:

   (Ix) X (4 π r12) = (I2) x (4 π r22);

Его можно модифицировать:

   I1/ I2 = (4 π r22) / (4 π r12) = r22 / r12 

Это называется законом обратных квадратов. Он говорит нам о том, что интенсивность звука обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. Помните, что этот закон применяется только, со звуком, свободно распространяющимся в воздушном пространстве.

Интенсивность — очень трудный параметр для использования, так как требует специальных методов. А вот уровень звукового давления — являются легко определяемым параметром.

Но как будет выглядеть закон обратных квадратов для звукового давления? В Рис. 1 интенсивность при r2 является одной четвертой при r1. Так как звуковое давление пропорционально квадратному корню интенсивности, звуковое давление в r2 — половина этого в r1 (√1/4 = 1/2), или на 6 дБ ниже, который приводит к полезному заявлению, что звуковое давление в свободном распространении в звуковой среде уменьшается “дважды на 6 дБ за расстояние”.

Если источник “уличный” и расположен около земли, то звук излучается в виде полушария, а не сферы, как в случае свободного распространения. Когда происходит полусферическое излучение, звуковое давление падает меньше, чем “дважды на 6 дБ за расстояние”. В ограниченных пространствах (в студиях или комнатах), звук уменьшается еще более плавно, чем в случае полусферы. На самом деле, в ограниченных пространствах звуковое давление очень трудно для расчетов в связи с тем, что в дело в ступает реверберация. Если акустическим плитой обшить помещение, то можно приблизить расчеты к перечисленным выше практически до абсолютного значения.

Курс для звукоинженеров (часть 6): почему звук измеряется в децибелах, а не еще в чем-то?

Наше сообщество в Контакте Твиттере Фэйсбуке Ютубе

Если у вас есть что дополнить или подискутировать, пишите:

%d такие блоггеры, как: