Звуковая мощность

Количество звука

Отклонение звука ${\ displaystyle \ xi}$ Звуковое давление ${\ displaystyle p}$ Уровень звукового давления ${\ displaystyle L_ {p}}$ Плотность звуковой энергии ${\ displaystyle E}$ Звуковая энергия ${\ displaystyle W}$ Звуковой поток ${\ displaystyle q}$ Скорость звука ${\ displaystyle c _ {\ text {S}}}$ Акустический импеданс ${\ displaystyle Z}$ Интенсивность звука ${\ displaystyle I}$ Звуковая мощность ${\ displaystyle P _ {\ text {ak}}}$ Скорость звука ${\ displaystyle v}$ Амплитуда скорости звука ${\ displaystyle v}$ Звуковое радиационное давление

Звуковая мощность (символ  Р _ак ) из источника звука является акустической величиной. Он описывает звуковую энергию, излучаемую источником звука за период времени . Это одна из величин звуковой энергии и механическое достижение . Ваша единица измерения - ватт (Вт). Соответствующая логарифмическая величина - это уровень звуковой мощности .

Звуковая мощность описывает силу источника звукового генератора, а не звукового поля . Если пренебречь затуханием в окружающей среде, одна и та же звуковая энергия должна проходить через каждую замкнутую оболочку вокруг источника звука, независимо от ее формы и расстояния от источника звука.

В эмиссионной измерения , это является важной переменной звуковой энергии для оценки источника звука, так как звуковой мощности источника звука, в отличие от звукового давления , от скорости звука и интенсивности звука, это зависит от расположения источника или получатель.

Звук иммиссия на месте приема может быть вычислена по мощности звука , если звуковая мощность звуковых источников , имеющих отношение в этом месте, их расстояние от принимающего места и их характеристика излучения являются известными. Так же и со знанием звуковой мощности отдельных компонентов z. B. возможно определить шумовое воздействие на обслуживающий персонал машины или системы до ее завершения и инициировать любые необходимые меры защиты от шума.

определение

Если воображаемая огибающая поверхность A выбрана так, чтобы интенсивность звука равномерно распределялась по огибающей поверхности и была выровнена перпендикулярно огибающей поверхности, звуковая мощность получается как произведение интенсивности звука  I и площади  A или как произведение от звукового давления  р , скорость звука  V и из озвученной области  а :

${\ displaystyle P _ {\ text {ak}} = I \ cdot A = p \ cdot v \ cdot A}$

Звуковая мощность также может быть определена из интеграла интенсивности звука  I по измеряемой поверхности  A или из интеграла по произведению звукового давления  p и скорости звука  v по измеряемой поверхности  A , при этом только части интенсивности звука направлены перпендикулярно к поверхности для каждой области или скорости звука влияют на определение мощности звука.
Математически это соотношение соответствует скалярному произведению вектора интенсивности или скорости звука на вектор площади, причем вектор площади ориентирован перпендикулярно соответствующему участку площади.

${\ displaystyle P _ {\ text {ak}} = \ int {\ vec {I}} \ cdot {\ overrightarrow {\ mathrm {d} A}} = \ int p \ cdot {\ vec {v}} \ cdot {\ overrightarrow {\ mathrm {d} A}} \,}$

Уровень звуковой мощности

Уровень звуковой мощности L _W в децибелах  (дБ) встречается чаще, чем указание звуковой мощности :

${\ Displaystyle L_ {W} = 10 \ lg \ left ({\ frac {P _ {\ text {ak}}} {P_ {0}}} \ right) \, \ mathrm {дБ}}$

с стандартизованным эталонным значением для воздушного шума P ₀ = ^10-12 Вт.

Измерение

Общий

Если необходимо определить звуковую мощность, излучаемую источником звука (например, для измерений излучения), область A выбирается так, чтобы весь источник звука был охвачен, и звуковое поле измеряется на этой охватывающей области. Неважно, на каком расстоянии от источника звука находится эта огибающая поверхность. (В очень редких индивидуальных случаях также определяется мощность звука, записываемая звуковым приемником ; затем выбирается область A так, чтобы были перекрыты все пути к приемнику, например, область слухового прохода в случае уха. )

Существует несколько методов измерения излучаемой звуковой мощности источника звука:

• Измерение в безэховой комнате с безэховой обшивкой по всему периметру: измерения по всей огибающей источника звука (возможно только с подвесными источниками звука).
• Измерение в безэховом полупространстве (сплошной, реверберирующий пол, безэховые стены): измерения над огибающей над полом (например, с мощными источниками звука).
• Измерения в комнате реверберации: поскольку здесь формируется диффузное поле, в котором в идеале везде преобладает одинаковое звуковое давление, после калибровки комнаты (с источником известной звуковой мощности или путем измерения времени реверберации) звуковая мощность Источник звука теоретически может быть определен путем однократного измерения звукового давления.
• В любой среде с посторонним звуком или отражениями: для определения мощности звука здесь необходимо измерить интенсивность звука, проходящего через огибающую поверхность вокруг источника. Это измерение определяет как излучаемый наружу звук, так и излучение за счет объемного огибающего интерференционного шума . Таким образом, это можно устранить.

Таким образом, для измерения мощности звука можно использовать датчики интенсивности звука или микрофоны (которые на самом деле являются приемниками звукового давления). Однако микрофоны дают правильный результат только в том случае, если звук проходит перпендикулярно через огибающую поверхность и нет мешающего звука.

Обычно излучаемую звуковую мощность выражают в виде уровня звуковой мощности .

Звуковая мощность, излучаемая источником звука, не зависит от местоположения и комнаты. Это одинаково для всех расстояний от источника звука. Указание расстояния здесь только создает путаницу. Уровень звуковой мощности, не зависящий от местоположения, часто путают с уровнем звукового давления, зависящим от местоположения (SPL), потому что оба уровня выражаются в дБ.

Определение по измерениям звукового давления в соответствии с DIN EN ISO 3746: 2011-03

Отправной точкой является измерение уровня звукового давления в определенных местах на поверхности оболочки. Подробную информацию об этих элементах можно найти в указанном стандарте или в соответствующем стандарте на продукцию.

Отправной точкой являются измерения со средними по времени уровнями звукового давления , взвешенными по шкале А , из которых среднее значение ${\ displaystyle N _ {\ text {M}}}$${\ displaystyle L '_ {p {\ text {A}} j {\ text {(ST)}}}}$

${\ displaystyle {\ overline {L '_ {p {\ text {A (ST)}}}}} = 10 \ lg \ left ({\ frac {1} {N _ {\ text {M}}}} \ sum _ {j = 1} ^ {N _ {\ text {M}}} 10 ^ {0 {,} 1L '_ {p {\ text {A}} j {\ text {(ST)}}} } \ right)}$

определен. Стандарт называет поправочный коэффициент внешнего шума и влияние среды измерения поправочными коэффициентами, с помощью которых можно пересчитать уровень звукового давления на измеряемой поверхности . Таким образом, уровень звуковой мощности ${\ displaystyle K _ {\ text {1A}}}$${\ displaystyle K _ {\ text {2A}}}$${\ displaystyle {\ overline {L_ {p {\ text {A}}}}} = {\ overline {L '_ {p {\ text {A (ST)}}}}} - K _ {\ text { 1A}} - K _ {\ text {2A}}}$

${\ displaystyle L_ {W {\ text {A}}} = {\ overline {L_ {p {\ text {A}}}}} + 10 \ lg \ left ({\ frac {S} {S_ {0}) }} \ right) \ mathrm {дБ}}$

С участием

${\ Displaystyle S_ {0} = 1 \, \ mathrm {m} ^ {2}}$.

С вами получится . Таким образом, при одинаковом среднем звуковом давлении звуковая мощность выше, если звуковое давление измеряется на большей площади. ${\ displaystyle {\ overline {L_ {p {\ text {A}}}}} = 10 \ lg {\ frac {p _ {\ text {A}}} {p_ {0}}}}$${\ displaystyle L_ {W {\ text {A}}} = 10 \ lg {\ frac {p _ {\ text {A}}} {p_ {0}}} \ cdot {\ frac {S} {S_ { 0}}}}$

Таблица: Звуковая мощность и уровень звуковой мощности различных источников звука

Ситуация и источник звука	Мощность звука Р ак   Вт	Уровень звуковой мощности L w дБ относительно 10 −12 Вт
Ракетный двигатель	1000000 Вт	180 дБ
Реактивный двигатель	10,000 Вт	160 дБ
сирена	1000 Вт	150 дБ
Судовой дизельный двигатель	100 Вт	140 дБ
Пулемет	10 Вт.	130 дБ
Отбойный молоток	1 нед.	120 дБ
Экскаватор, труба	0,3 Вт	115 дБ
Бензопила двигателя внутреннего сгорания	0,1 Вт	110 дБ
вертолет	0,01 Вт	100 дБ
громкий язык , живые дети	0,001 Вт	90 дБ
Язык разговора, пишущая машинка	10 −5 Вт	70 дБ
холодильник	10 -7 Вт	50 дБ

Звуковая мощность с плоскими звуковыми волнами

Следующее соотношение существует между звуковой мощностью в случае плоских, прогрессирующих звуковых волн и другими важными акустическими величинами:

${\ displaystyle {\ frac {{\ text {d}} P _ {\ text {ak}}} {{\ text {d}} A}} = I = \ xi ^ {2} \ omega ^ {2} Z = v ^ {2} Z = {\ dfrac {p ^ {2}} {Z}} = v \, p = E \, c}$

Где:

символ	единицы измерения	важность
${\ displaystyle {\ frac {{\ text {d}} P _ {\ text {ak}}} {{\ text {d}} A}} = I}$	Вт / м 2	Звуковая мощность на элемент поверхности ( интенсивность звука )
ξ	м , метр	Отклонение звука
${\ displaystyle \ omega}$= 2 · · f${\ displaystyle \ pi}$	рад / с	Угловая частота
Z = c ρ	Н · с / м 3	Характеристический акустический импеданс, импеданс акустического поля
v	РС	Скорость звука
ρ	кг / м 3	Плотность воздуха , плотность воздуха (среды)
п	Паскаль	Звуковое давление
ж	герц	частота
c	м / с	Скорость звука
Э.	Вт · с / м 3	Плотность звуковой энергии

Смотри тоже

• Размер звукового поля
• Количество звуковой энергии
• Производительность (физика)

веб ссылки

• Корреляция акустических параметров в плоских прогрессивных звуковых волнах (PDF; 109 кБ)
• Звуковая мощность музыкальных инструментов (PDF; 58 кБ)
• Количество звука, их уровни и исходное значение - преобразования, расчеты и формулы
• Звуковая мощность и звуковое давление - причина и следствие (PDF; 112 kB)

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Герхард Мюллер, Михаэль Мёзер (ред.): Карманный справочник по технической акустике . 3-е расширенное и исправленное издание. Springer, Berlin et al. 2004, ISBN 3-540-41242-5 , стр. 150 . 
2. ↑ Вернер Ширмер (Ред.): Техническая защита от шума. Основы и практические меры по защите от шума и вибрации от машин . 2-е исправленное и дополненное издание. Springer, Berlin et al. 2006, ISBN 3-540-25507-9 , стр. 26-е f . (Книга VDI).