Ano ang dalas ng isang sound wave. Mga yunit ng pagsukat ng tunog at tunog. Reflection ng ultrasonic waves

Sinasagot ng brochure na ito ang karamihan sa mga pangunahing tanong na may kaugnayan sa mga sukat ng tunog at ingay at mga kaugnay na kagamitan.
Ang brochure ay madaling suriin at binabalangkas ang sumusunod na materyal:

Sinasagot ng brochure na ito ang karamihan sa mga pangunahing tanong na may kaugnayan sa mga sukat ng tunog at ingay at mga kaugnay na kagamitan. Ang brochure ay madaling suriin at binabalangkas ang sumusunod na materyal:

Mga dahilan at layunin ng mga sukat ng tunog Pisikal na kahulugan at mga pangunahing katangian ng tunog,
Mga yunit ng tunog at sukat ng dB,
Subjective na mga halaga ng tunog
Mga kagamitan sa pagsukat ng tunog
Mga circuit ng pagwawasto ng dalas at mga dynamic na katangian ng sound level meter
Pagsusuri ng dalas
Pagpapalaganap ng mga sound wave
Mga parameter ng acoustic ng mga espesyal na silid at normal na mga silid
Epekto ng mga bagay na sumasalamin sa tunog
Ingay sa likod
Mga impluwensya ng mga kondisyon sa kapaligiran
Mga rekomendasyon at pamantayan ng tunog
Protocol sa pagsukat
Graphic na representasyon ng mga field ng tunog at ingay
Mga kurba ng index ng ingay
Dosis ng ingay

Tunog at tao

Ang tunog ay isang pangkaraniwang bahagi ng pang-araw-araw na buhay ng modernong tao na halos hindi niya alam ang lahat ng mga uri at tungkulin nito. Ang tunog ay nagdudulot ng kasiyahan sa isang tao, halimbawa, kapag nakikinig sa musika o awit ng ibon. Pinapadali ng tunog ang verbal na komunikasyon sa pagitan ng mga miyembro ng pamilya at mga kaibigan. Ang isang tunog ay nag-aalerto sa isang tao at nagsenyas ng alarma, tulad ng pag-ring ng telepono, katok sa pinto, o sirena na umiiyak. Ang tunog ay nagbibigay sa isang tao ng pagkakataong masuri ang kalidad at gumawa ng diagnosis, halimbawa, ang pag-rattle ng mga balbula ng makina ng kotse, isang tumitirit na gulong o isang bulungan ng puso. Gayunpaman, ang tunog modernong lipunan ay madalas na hindi kasiya-siya at nakakainis.

Hindi kasiya-siya at nakakainis na mga tunog ay tinatawag na ingay. Gayunpaman, ang antas ng hindi kasiya-siya at pagkamayamutin ay nakasalalay hindi lamang sa mga parameter ng ingay mismo, kundi pati na rin sa sikolohikal na saloobin ng isang tao sa ingay na nakakaapekto sa kanya. Ang ingay ng isang jet aircraft, halimbawa, ay maaaring mukhang kaaya-ayang musika para sa taga-disenyo nito, habang para sa mga nakatira malapit sa paliparan at sa kanilang pandinig ay maaari itong maging isang tunay na pahirap. Kahit na ang mga tunog at ingay na mababa ang intensity ay maaaring hindi kasiya-siya at nakakainis. Lumalait na sahig, gasgas na record o tumutulo gripo ng tubig maaaring maging sanhi ng parehong pangangati gaya ng malakas na kulog. Ang pinakamasama sa lahat, ang tunog ay maaari ding makapinsala at mapanira. Ang isang sonic boom, halimbawa, ay maaaring sirain ang salamin sa mga bintana at plaster sa mga dingding. Gayunpaman, ang pinaka-mapanganib at nakakapinsalang bagay ay ang tunog ay maaaring makapinsala sa pinaka-pinong at sensitibong aparato para sa pang-unawa nito - ang pandinig ng tao.

Mga dahilan at layunin ng mga sukat ng tunog

Ang mga sukat ng tunog ay epektibo at kapaki-pakinabang para sa maraming mga kadahilanan: batay sa kanilang mga resulta, ang mga acoustic parameter ng mga istruktura ng gusali at loudspeaker ay napabuti at, samakatuwid, posible na mapabuti ang kalidad ng pang-unawa ng musika hindi lamang sa mga bulwagan ng konsiyerto, kundi pati na rin sa normal na pamumuhay. mga espasyo.

Ginagawang posible ng mga sukat ng tunog na tumpak at siyentipikong suriin at suriin ang mga nakakairita at nakakapinsalang tunog at ingay. Dapat itong bigyang-diin na batay sa mga resulta ng pagsukat, posible na obhetibo na suriin at ihambing iba't ibang tunog at ingay kahit sa iba't ibang kondisyon, ngunit dahil sa physiological at sikolohikal na katangian katawan ng tao Imposibleng tumpak at hindi malabo na matukoy ang antas ng subjective na hindi kasiya-siya o pagkamayamutin ng iba't ibang mga tunog na may kaugnayan sa mga indibidwal.
Nagbibigay din ang mga sukat ng tunog ng isang malinaw at hindi malabo na indikasyon ng antas ng panganib at pinsala ng mga tunog at ingay at samakatuwid ay pinapadali ang maagang pag-aampon ng naaangkop na mga hakbang. Batay sa mga pag-aaral at pagsukat ng audiometric, maaaring masuri ang sensitivity at katalinuhan ng pandinig ng mga tao. Samakatuwid, ang mga sukat ng tunog ay isang mahalagang tool sa proteksyon sa pandinig at, samakatuwid, proteksyon sa kalusugan.
Sa wakas, mahusay ang mga sukat at pagsusuri ng tunog pamamaraan ng diagnostic, ginagamit sa paglutas ng mga problema sa pagkontrol ng ingay sa mga paliparan, industriya, mga gusali, lugar ng tirahan, mga studio ng radyo, atbp. Sa pangkalahatan, ang mga sukat ng tunog ay isang epektibong paraan ng pagpapabuti ng kalidad ng buhay ng mga tao.

Pisikal na kahulugan at pangunahing katangian ng tunog

Ang tunog ay tumutukoy sa mga pagbabago sa presyon na nakikita ng tainga ng tao (sa hangin, tubig o iba pang daluyan). Ang pinakakaraniwan at kilalang aparato para sa pagsukat ng mga pagbabago sa presyon ng hangin ay ang barometer.
Gayunpaman, ang mga pagbabago sa presyur na dulot ng mga pagbabago sa panahon ay nangyayari nang napakabagal na hindi nila napapansin sa pandinig ng tao at samakatuwid ay hindi nakakatugon sa kahulugan sa itaas ng tunog.
Nangyayari nang mas mabilis, i.e. hindi bababa sa 20 beses bawat segundo, ang mga pagbabago sa presyon ng hangin ay nairehistro na ng pandinig ng tao, at samakatuwid ay tinatawag na tunog. Tandaan na ang barometer ay hindi tumutugon nang mabilis at hindi nagrerehistro ng mabilis na pagbabago sa presyon, kaya hindi ito magagamit upang sukatin ang tunog.

Ang bilang ng mga pagbabago sa presyon bawat segundo ay tinatawag na dalas ng tunog at ipinahayag sa mga yunit ng Hz (hertz). Ang hanay ng mga naririnig na frequency ay umaabot mula 20 Hz hanggang 20000 Hz (20 kHz)

Tandaan na ang frequency range na sakop ng piano ay may mga limitasyon na 27.5 Hz at 4186 Hz.
Ang mga tao ay may magandang ideya ng bilis ng tunog sa hangin, batay sa eksperimentong paraan ng pagtukoy ng distansya sa pagitan ng isang tagamasid at kidlat: mula sa sandali ng pagmamasid sa kidlat hanggang sa pang-unawa ng dagundong, ang mga pagitan ay tumatagal ng 3 segundo. tumutugma sa mga pagitan ng distansya na 1 km ang haba. Sa muling pagkalkula, ang mga halagang ito ay tumutugma sa bilis ng pagpapalaganap ng tunog na 1224 km/h. Gayunpaman, sa larangan ng acoustics at acoustic measurements, ang kagustuhan ay ibinibigay sa pagpapahayag ng bilis ng tunog sa m/s, i.e. 340 m/s.
Batay sa bilis ng pagpapalaganap at dalas ng tunog, maaaring matukoy ang wavelength nito, i.e. ang pisikal na distansya sa pagitan ng dalawang katabing maxima o minima ng amplitude nito. Ang wavelength ay katumbas ng bilis ng tunog na hinati sa frequency. Samakatuwid, ang wavelength ng tunog na may frequency na 20 Hz ay 17 m, habang ang wavelength ng tunog na may frequency na 20 kHz ay 17 mm lamang ang haba.

sukat ng dB

Ang pinakamahinang tunog na nakikita ng normal na pandinig malusog na tao ay may amplitude na katumbas ng 20 bahagi bawat milyon ng pangunahing yunit ng presyon (pascal), i.e. 20 µPa (20 micropascal). Ito ay katumbas ng normal na presyon ng atmospera na hinati sa 5000000000 (1 atm ay katumbas ng 1 kg/cm2, ibig sabihin, 10t/m2). Ang pagbabago ng presyon ng 20 μPa ay napakaliit na tumutugma ito sa isang pag-aalis eardrum sa layo na mas mababa sa diameter ng isang atom.
Nakapagtataka na ang tainga ng tao ay nakakakita ng mga tunog na nagdudulot ng mga pagbabago sa presyon ng higit sa isang milyong beses na mas malaki kaysa sa pinakamababang halaga na inilarawan sa itaas. Samakatuwid, ang paggamit ng mga pangunahing yunit ng presyon, i.e. Pa, sa acoustic practice ay sasamahan ng pangangailangan na gumamit ng malaki at hindi malinaw na mga numero. Upang maiwasan ang disbentaha na ito sa acoustics, ang paggamit ng logarithmic scale at ang kaukulang unit dB (decibel) ay karaniwan.
Ang reference point ng dB scale ay ang hearing threshold, i.e. presyon 20 µPa. Dahil ang puntong ito ay ang panimulang punto ng sukat, tumutugma ito sa antas na 0 dB.
Ang isang linear na pagtaas sa presyon ng tunog ng 10 beses ay tumutugma sa isang logarithmic scale sa isang pagtaas sa antas ng 20 dB. Samakatuwid, ang isang sound pressure na 200 μPa ay tumutugma sa isang antas ng 20 dB rel. 20 µPa, presyon 2000 µPa level 40 dB, atbp. Kaya, ang paggamit ng logarithmic scale ay ginagawang posible na i-compress ang isang 1:1,000,000 range sa isang 120 dB wide range.
Ipinapakita ng figure ang mga halaga ng sound pressure at sound pressure level (SPL) sa mga kaukulang unit, i.e. ayon sa pagkakabanggit, Pa at dB, na kilala at madalas na mga tunog. Kasama rin sa mga pakinabang at disadvantage ng logarithmic dB scale ang katotohanang mas tumpak itong tumutugma kaysa sa linear na Pa scale sa subjective na perception ng relatibong lakas ng tunog. Ito ay dahil sa katotohanan na ang pandinig ay tumutugon sa porsyento ng mga pagbabago sa intensity ng tunog (presyon) at, dahil dito, sa mga pagbabago sa antas nito. Ang 1 dB ay ang pinakamaliit na auditory detectable na pagbabago sa sound level na kumakatawan sa isang magkatulad na pagbabago sa anumang punto sa isang logarithmic level scale.

Subjective na mga halaga ng tunog

Ang mga salik na tumutukoy sa subjective sound loudness ay napakakomplikado na ang mahalagang pananaliksik, teoretikal at eksperimentong gawain ay isinasagawa pa rin sa nauugnay na larangan ng acoustics.

Isa sa mga salik na ito ay ang frequency dependence ng sensitivity ng pandinig ng tao (maximum sensitivity sa rehiyon na 2 - 5 kHz at pinakamababa sa mataas at mababang frequency). Ang nagpapalubha dito ay ang katotohanan din na ang frequency dependence ng sensitivity ng pandinig na inilarawan sa itaas ay mas nagpapahayag sa rehiyon mababang antas sound pressure, at bumababa sa pagtaas ng ultrasound pressure.

Ang nasa itaas ay inilalarawan ng pantay na loudness curve na ipinapakita sa figure, kung saan posibleng matukoy ang mga antas ng sound pressure sa iba't ibang frequency, na nagreresulta sa subjective loudness na kapareho ng purong tono na may frequency na 1000 Hz.

Halimbawa, ang antas ng isang 50 Hz tone ay dapat na 15 dB na mas mataas kaysa sa antas ng isang 1000 Hz tone at 70 dB SPL para sa parehong may parehong subjective loudness.
Isang medyo simpleng gawain ng electronics at teknolohiya ng pagsukat Upang sukatin ang tunog ay ang pagbuo ng isang espesyal na electronic circuit, ang sensitivity nito ay nag-iiba sa dalas ayon sa dalas ng mga pagbabago sa sensitivity ng pandinig ng tao. Sa kasalukuyan, tinukoy internasyonal na rekomendasyon at frequency equalization circuit standards, itinalagang "A", "B" at "C". Ang katangian ng correction circuit na "A" ay tumutugma sa pantay na loudness curve sa rehiyon ng mababang sound pressure level, circuit "B" ay isang approximation sa rehiyon ng medium sound pressure level, at ang mga parameter ng circuit na "C" ay tumutugma sa pantay loudness curves sa rehiyon ng mataas na sound pressure level. Gayunpaman, sa karamihan ng mga praktikal na lugar, ang frequency correction scheme na "A" ay mas gusto dahil sa medyo mahinang ugnayan sa pagitan ng mga resulta ng subjective experiments at objective measurements ng mga instrumento na may frequency correction scheme na "B" at "C". Dapat tandaan na ang isang Ang karagdagang frequency correction scheme na "B" ay kasalukuyang magagamit. D", na tinukoy ng mga internasyonal na rekomendasyon at pamantayan at nilayon para sa mga sukat ng ingay ng sasakyang panghimpapawid.

Ang isa sa mga dahilan para sa hindi masyadong magandang resulta ng paggamit ng frequency correction circuits na "B" at "C" ay ang mismong paraan ng pagtukoy ng pantay na loudness curves.
Ang katotohanan ay ang mga curve na ito ay nauugnay sa mga purong tono at mga libreng kondisyon ng field ng tunog, habang ang karamihan sa mga tunog na nakatagpo sa acoustic practice ay naiiba sa mga purong tono at may kumplikado o kahit na random na karakter.

Sa mga kaso kung saan kinakailangan ang isang mas detalyadong paglalarawan ng isang kumplikadong acoustic signal, ang rehiyon ng mga naririnig na frequency, i.e. Ang hanay na 20 Hz - 20 kHz ay mas mainam na hatiin sa isang bilang ng mga katabing makitid na frequency band, halimbawa, isang oktaba o isang-ikatlong oktaba ang lapad. Para sa layuning ito, ibinibigay ang mga electronic na filter na pumasa sa mga bahagi na may mga frequency sa loob ng isang partikular na frequency band, at halos ganap na hinaharangan ang mga bahagi na may mga frequency sa labas ng banda na ito.
Halimbawa, ang isang octave filter na may center frequency na 1 kHz ay pumasa sa frequency band mula 707 hanggang 1410 Hz.

Ang proseso ng paghihiwalay ng mga bahagi ng dalas ng isang signal at pagproseso ng mga indibidwal na frequency band ay tinatawag na pagtatasa ng dalas. Ang resulta ng pagtatasa ng dalas ay isang frequency spectrum at isang spectrogram sa graphical na representasyon.

Maikling tunog, i.e. Ang mga tunog na tumatagal ng mas mababa sa 1 s ay tinatawag na pulsed. Kabilang sa mga halimbawa ng naturang mga pulsed na tunog ang ingay na nabuo ng isang typewriter at ang impact sound ng martilyo. Ginagawang mas mahirap at kumplikado ng mga impulse sound ang pagtatasa ng subjective loudness, dahil habang bumababa ang tagal ng tunog, bumababa rin ang sensitivity ng pandinig na nakikita ito. Ang mga siyentipiko at mga mananaliksik ng acoustics sa pangkalahatan ay sumasang-ayon sa panuntunan na ang subjective loudness ay bumababa sa pagbaba ng tagal ng pulsed sounds hanggang sa 70 ms sa kabuuan.
Alinsunod sa panuntunang ito, isang espesyal na electronic circuit ang binuo at pinagtibay sa buong mundo, ang sensitivity nito ay bumababa sa pagbaba ng tagal ng panandaliang tunog. Ang katangian ng circuit na ito ay tinatawag na "pulso".

Sound level meter

Ang sound level meter ay isang elektronikong instrumento sa pagsukat na tumutugon sa tunog sa paraang katulad ng pandinig ng tao at nagbibigay ng layunin at paulit-ulit na pagsukat ng mga antas ng tunog o presyon ng tunog.

Ang tunog na natatanggap ng sound level meter ay kino-convert ng mikropono nito sa isang proporsyonal na electrical signal. Dahil ang amplitude ng signal na ito ay napakaliit, ang naaangkop na amplification ay kinakailangan bago pa man ito ipadala sa isang dial gauge o digital indicator. Ang electrical signal, na pinalakas ng amplification stage na ibinigay sa input ng sound level meter, ay maaaring isailalim sa frequency correction sa isang bloke na naglalaman ng standard correction circuits. A, B, C at/o D, o pag-filter gamit ang panlabas na bandpass (halimbawa, octave o one-third octave) na mga filter. Ang de-koryenteng signal, na pinalakas ng naaangkop na yugto ng amplification, ay ipapakain sa unit ng detektor at mula sa output nito sa isang dial gauge o, pagkatapos ng conversion sa isang digital indicator. Ang bloke ng detector ng isang standard na sound level meter ay naglalaman ng isang RMS detector, ngunit maaari ding nilagyan ng peak detector. Ang isang dial gauge o digital indicator ay nagpapakita ng mga antas ng tunog o mga antas ng presyon ng tunog sa dB.

Ang root mean square (RMS) na halaga ay isang mathematically na tumpak na tinukoy na espesyal na average na halaga na nauugnay sa enerhiya ng prosesong pinag-aaralan. Ito ay lalong mahalaga sa acoustics, dahil ang halaga ng RMS ay proporsyonal sa dami ng enerhiya ng tunog o ingay na sinusukat ng sound level meter. Ang peak detector ay nagbibigay ng kakayahang sukatin ang peak value ng transient at pulsed sounds, habang ang paggamit ng memory device (holding circuit) ay nakakatulong upang maitala ang maximum na peak o rms value na sinusukat sa pulse mode ng sound level meter.

Ang gustong paraan para sa pag-calibrate ng sound level meter ay ang acoustic method, na umaasa sa paggamit ng precision at posibleng portable acoustic calibrator. Sa esensya, ang sound calibrator ay isang kumbinasyon ng precision oscillator at loudspeaker na gumagawa ng tunog sa isang tiyak na tinukoy na antas.) Dahil ang sound level meter ay isang precision na instrumento sa pagsukat, ito ay idinisenyo upang ma-recalibrate at ma-verify para matiyak ang lubos na tumpak at maaasahang pagsukat. resulta.

Mga dinamikong katangian ng sound level meter

Kapag sinusukat ang tunog na may pagbabago ng mga antas, kinakailangan na ang pagpapalihis ng karayom sa sound level meter ay tiyak na tumutugma sa mga pagbabagong ito.
Gayunpaman, ang masyadong mabilis na mga pagbabago sa antas ng sinusukat na tunog ay maaaring maging sanhi ng pag-iba-iba ng meter needle nang napakabilis na ang pagkuha ng mga pagbabasa ay nagiging mahirap o maging imposible. Para sa kadahilanang ito, ang mga internasyonal na rekomendasyon at pamantayan ay nagtatag ng dalawang pangunahing dynamic na katangian ng sound level meter; Ang "mabilis" ay isang katangian na tumutugma sa mabilis na pagtugon ng aparato. Sa kaso ng mabilis na pagbabagu-bago ng karayom ng aparato sa pagsukat (tingnan ang tuktok na figure), kapag tumatakbo sa "mabilis" na mode, mas mainam na itakda ang sound level meter sa "slow" mode.
Kung ang pagbabagu-bago ng karayom ng sound level meter na aparato sa pagsukat na tumatakbo sa "mabagal" na mode ay masyadong malaki, kinakailangan upang matukoy ang average na halaga ng mga deviations ng karayom at tandaan ang maximum at minimum na pagbabasa ng aparato sa pagsukat sa naaangkop na protocol.
Kapag nagsusukat ng mga panandaliang at pulsed na tunog, kailangan ng pulse sound level meter. Ang ilang mga alituntunin at pamantayan ay nangangailangan ng peak measurement, habang ang iba ay nangangailangan ng dynamic pulse mode. Tandaan na ang kakayahang mag-record ng mga pagbabasa ng isang aparato sa pagsukat o tagapagpahiwatig ng metro ng antas ng tunog ay epektibo at maginhawa kapag sinusukat ang lahat ng uri ng panandaliang tunog. Kapag sinusukat ang tunog na may pagbabago ng mga antas, kinakailangan na ang pagpapalihis ng karayom sa sound level meter ay tiyak na tumutugma sa mga pagbabagong ito. Gayunpaman, ang masyadong mabilis na mga pagbabago sa antas ng sinusukat na tunog ay maaaring maging sanhi ng pag-iba-iba ng meter needle nang napakabilis na ang pagkuha ng mga pagbabasa ay nagiging mahirap o maging imposible. Para sa kadahilanang ito, ang mga internasyonal na rekomendasyon at pamantayan ay nagtatag ng dalawang pangunahing dynamic na katangian ng sound level meter; Ang "mabilis" ay isang katangian na naaayon sa mabilis na pagtugon ng aparato. Kung ang karayom ng aparato sa pagsukat (tingnan ang tuktok na figure) ay mabilis na nagbabago kapag tumatakbo sa "mabilis" na mode, mas mainam na itakda ang sound level meter sa ang "mabagal" na mode. Kung ang karayom ng aparato sa pagsukat ng sound level meter na tumatakbo ay masyadong malaki. sa "mabagal" na mode, kinakailangan upang matukoy ang average na halaga ng mga deviations ng karayom at tandaan sa naaangkop na protocol ang maximum at pinakamababang pagbabasa ng aparato sa pagsukat. Kapag nagsusukat ng panandaliang at pulsed na mga tunog, kailangan ng pulse sound level meter. Ang ilang rekomendasyon at pamantayan ay nangangailangan ng pagsukat ng mga peak value, habang tinutukoy ng iba ang pangangailangang gumamit ng mode na may dynamic na katangian " impulse.” Tandaan na ang kakayahang magtala ng mga pagbasa ng isang aparatong pangsukat o tagapagpahiwatig ng metro ng antas ng tunog ay epektibo at maginhawa kapag sinusukat ang lahat ng uri ng panandaliang tunog.

Pagpapalaganap ng mga sound wave

Ang pagpapalaganap ng mga sound wave sa hangin ay katulad ng pagpapalaganap ng mga alon sa tubig. Ang mga sound wave ay naglalakbay nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon, at ang kanilang amplitude ay bumababa sa pagtaas ng distansya mula sa pinagmulan. Ang pagdodoble ng distansya sa hangin ay tumutugma sa isang paghahati ng amplitude ng sound wave, i.e. pagbaba sa antas ng 6 dB. Dahil dito, sa pamamagitan ng pagdodoble ng distansya sa pagitan ng pinagmumulan ng tunog at ng tagamasid, ang antas ng presyur ng tunog na nakikita ng huli ay bababa ng 6 dB. Pagtaas ng distansya ng 4, 8, atbp. Ang mga oras ay tumutugma sa isang pagbaba sa antas ng 12 dB, 18 dB, atbp., ayon sa pagkakabanggit.
Gayunpaman, ang nasa itaas ay may bisa lamang kung walang mga bagay na sumasalamin o sumisipsip ng tunog. Ang ganitong mga ideal na kondisyon ay tinatawag na libreng sound field na kondisyon. Ang mga bagay na matatagpuan sa sound field ay mas marami o mas kaunti ay sumasalamin, sumisipsip at nagpapadala ng mga sound wave.
Ang dami ng sinasalamin, hinihigop at ipinadala na enerhiya ng tunog ay tinutukoy ng mga pisikal na katangian ng mga indibidwal na bagay, lalo na ang koepisyent ng pagsipsip at ang laki at haba ng daluyong ng tunog. Sa pangkalahatan, ang mga bagay lamang na mas malaki kaysa sa wavelength ng tunog ang seryosong nakakagambala sa sound field. Halimbawa, ang wavelength ng 10 kHz na tunog ay 34 mm lamang, kaya kahit na ang mga maliliit na bagay (tulad ng mikropono sa pagsukat) ay makakaistorbo sa field ng tunog. Sa kabaligtaran, sound insulation at absorption sa lugar mataas na frequency ay medyo simpleng mga gawain. Ang kabaligtaran ay totoo sa rehiyon ng mababang dalas (ang wavelength ng tunog na may dalas na 100 Hz ay 3.4 m), kung saan nagiging insulasyon ang tunog kumplikadong problema inilapat na acoustics.
Ang nasa itaas ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng musika na kumakalat mula sa susunod na silid - ang mga tono ng bass ay halos hindi maantala.

Anechoic (sound-absorbing) chambers

Kung kailangan mo ng pagsukat sa isang libreng field ng tunog, i.e. Sa kawalan ng tunog na sumasalamin sa mga bagay, ang pananaliksik o pagsubok ay dapat isagawa alinman sa open air na may mikropono sa dulo ng isang mahaba at manipis na vertical rod, o sa isang anechoic chamber. Ang mga dingding, kisame, at sahig ng anechoic chamber ay natatakpan ng sound-absorbing material, ang mga parameter at disenyo nito ay nag-aalis ng reflection ng sound waves. Samakatuwid, sa isang anechoic chamber posible na sukatin ang tunog na nagpapalaganap sa anumang direksyon mula sa pinagmulan nang hindi nakakagambala sa sound field ng mga bagay na sumasalamin sa mga sound wave.

Reverberation (nagpapakita ng tunog) na mga silid

Ang isang reverberation chamber ay ang kabaligtaran ng isang anechoic chamber sa mga tuntunin ng mga katangian at disenyo. Ang lahat ng mga ibabaw ng reverberation chamber ay kasing tigas at makinis hangga't maaari sa circuit na tinitiyak ang pinakamalaking posibleng pagmuni-muni ng mga sound wave. Upang matiyak ang nais na angular na pamamahagi ng tunog, ang mga ibabaw ng reverberation chamber ay hindi parallel sa bawat isa. Ang sound field na nabuo sa reverberation chamber ay tinatawag na diffuse at nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-parehong pamamahagi ng sound energy sa lahat ng mga punto nito. Maaaring sukatin ng mga reverberation chamber ang lakas ng tunog at ingay na ibinubuga ng iba't ibang pinagmumulan, ngunit ang pagtatangkang sukatin ang mga antas ng tunog o mga antas ng presyon ng tunog sa isang partikular na direksyon na nauugnay sa pinagmulan ay nagreresulta sa mga mali at halos walang kahulugan na mga resulta dahil sa mga pagmuni-muni ng mga sound wave. Tandaan na dahil sa mas mababang halaga ng mga reverberation chamber (kumpara sa anechoic chambers), malawakang ginagamit ang mga ito sa mga teknikal na acoustics, lalo na sa mga pag-aaral ng ingay na nabuo at ibinubuga ng mga makina at kagamitan.

Mga parameter ng tunog ng mga normal na silid

Karamihan sa mga praktikal na pagsukat ng tunog ay hindi isinasagawa sa alinman sa anechoic o reverberation chamber, ngunit sa mga silid na ang mga parameter ng acoustic ay nasa pagitan ng mga espesyal na silid na nabanggit sa itaas.
Kapag sinusukat ang tunog o ingay na nabuo at ibinubuga ng isang tiyak na pinagmulan, iba't ibang mga error ang posible. Maliit na pagbabago sa posisyon ng mikropono na matatagpuan sa isang maikling distansya mula sa pinagmulan ng tunog
Ang mga kagamitan sa pagsukat ng tunog ay maaaring sinamahan ng malalaking pagbabago sa mga antas ng tunog o presyon ng tunog. Ang sitwasyong ito ay hindi ibinubukod sa mga distansyang mas maliit kaysa sa mas malaki sa sumusunod na dalawang value: ang wavelength ng pinakamababang frequency component ng tunog na nabuo at inilalabas ng sound source at dalawang beses ang maximum na laki ng sound source.
Ang sound field na tinukoy sa ganitong paraan ay tinatawag na near field. Tandaan na para sa mga kadahilanang nabanggit sa itaas, hindi inirerekomenda ang pagsukat ng mga antas ng tunog na malapit sa field o presyon ng tunog.
Kahit na sumusukat sa malalayong distansya mula sa pinagmumulan ng tunog, hindi maibubukod ang ilang partikular na error, lalo na ang mga error dahil sa mga pagmuni-muni mula sa mga dingding ng silid at iba pang bagay na sumasalamin sa tunog. Ang isang larangan kung saan ang intensity ng sinasalamin na tunog ay maaaring halos katumbas ng intensity ng tunog na direktang nagpapalaganap mula sa pinagmulan ay tinatawag na reverberant. Sa isang lugar sa pagitan ng field ng reverberation at ng malapit na field mayroong isang libreng field ng tunog, ang mga hangganan nito ay matatagpuan ayon sa kahulugan nito: ang pagdodoble ng distansya sa libreng field ay dapat tumutugma sa isang pagbawas sa antas ng 6 dB. Ang mga sukat ng tunog ay inirerekomenda na isagawa sa isang libreng field ng tunog o mga kundisyon na malapit dito hangga't maaari.
Sa ulat ng pagsukat, kinakailangang tandaan hindi lamang ang nagresultang antas ng tunog o presyon ng tunog, kundi pati na rin ang distansya sa pagitan ng mikropono at pinagmumulan ng tunog, ang direksyon ng mikropono at ang taas nito.

Pagsukat ng mikropono sa isang sound field

Ang mikropono ng pagsukat ay dapat matugunan ang ilang mahigpit na kinakailangan.
Una sa lahat, dapat itong mataas ang kalidad at maaasahan. Dagdag pa, dapat itong magkaroon ng maayos at pare-parehong frequency response, i.e. ang sensitivity nito ay dapat na magkapareho o halos magkapareho sa lahat ng frequency. Dapat din itong omnidirectional, i.e. may magkapareho o halos magkaparehong sensitivity sa lahat ng direksyon.
Gumagawa at gumagawa ang Brühl & Kjær ng mga mikropono sa pagsukat ng katumpakan na may pinakamainam na pagganap sa libreng sound field, pagsukat ng presyon at diffuse sound field. Ang mga mikropono na idinisenyo para gamitin sa isang libreng field ng tunog ay may flat frequency na tugon kaugnay ng tunog na bumubuo sa sound field bago i-install ang mikropono dito. Dapat itong bigyang-diin na ang bawat mikropono ay nakakagambala sa sound field, ngunit ang mga free-field na mikropono ay idinisenyo upang awtomatikong mabayaran ang kanilang presensya sa sound field. Ang mga pressure-receiving microphone ay idinisenyo upang makamit ang isang flat frequency response na may kaugnayan sa aktwal na sound pressure, siyempre, na may awtomatikong kabayaran para sa pagkagambala ng sound field dahil sa pagkakaroon ng mikropono. Ang disenyo ng mga mikropono na inilaan para sa paggamit sa isang nagkakalat na field ng tunog ay ginagarantiyahan ang kanilang omnidirectionality, i.e. magkapareho o halos magkaparehong sensitivity sa sound waves na dumarating nang sabay-sabay mula sa iba't ibang mga anggulo, gaya ng kaso sa reverberant at diffuse sound field. Para sa mga sukat ng acoustic sa isang libreng field ng tunog, ang mikropono na idinisenyo para sa mga libreng kondisyon ng field ng tunog ay dapat na direktang idirekta sa pinagmumulan ng tunog, habang ang mikropono ng pressure receiver ay dapat nasa isang anggulo na 90° na may kaugnayan sa direksyon sa pinagmumulan ng tunog, i.e. dapat itong nakaposisyon upang ang lamad nito ay kahanay sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga sound wave.

Pagsukat ng mikropono sa isang sound field

Kapag ginamit sa isang diffuse o random na sound field, ang mikropono ay dapat na omnidirectional. Pangkalahatang tuntunin Maaaring ipagpalagay na mas maliit ang mikropono, mas mahusay ang mga katangian ng directivity nito, i.e. mas malapit ito sa isang perpektong omnidirectional na mikropono.
Gayunpaman, ang sensitivity ng maliliit na mikropono ay medyo mababa, na maaaring makahadlang sa kanilang paggamit sa medyo tahimik na kapaligiran. Ang solusyon sa problemang ito ay ang paggamit ng sensitibong mikropono na may pinakamainam na pagganap sa isang libreng field ng tunog, i.e. isang isang pulgadang mikropono na nilagyan ng espesyal na device na tinatawag na diffuser, na nagbibigay dito ng halos lahat ng direksyon na tugon. Gayunpaman, kung ang mataas na sensitivity ng isang pulgadang mikropono ay hindi kailangan, ang kagustuhan ay ibinibigay sa paggamit ng mas maliliit na mikropono na idinisenyo para gamitin sa isang diffuse sound field, i.e. mga mikropono na may diameter na 1/2 pulgada o mas mababa.
Dapat itong bigyang-diin na ang presensya ng katawan ng instrumento at operator sa isang diffuse sound field ay maaaring pumigil sa mga sound wave mula sa pagpapalaganap sa ilang mga direksyon at samakatuwid ay makabuluhang pababain ang mikropono kung hindi man ay magandang omnidirectional na tugon. Ito ang dahilan kung bakit inirerekomenda na ang mikropono ay naka-mount sa isang extension rod o, kapag gumagamit ng isang microphone extension cable, sa isang matibay na suporta na malayo sa katawan ng metro at sa operator at hindi nakakaabala sa sound field.

Ingay sa kapaligiran

Sa ngayon, tinitingnan ng brochure na ito ang tunog at ingay na nabuo at ibinubuga ng isang pinagmumulan, halimbawa ng isang makina, lalo na sa circuit ng paglalarawan ng mga acoustic parameter ng pinagmulang ito at pagtukoy sa mga parameter ng tunog at ang kanilang pag-asa sa distansya. Ang isang ganap na iba't ibang uri ng acoustic research ay ang pagsukat, pagsusuri at pagsusuri ng tunog o ingay sa isang partikular na lugar, at ang sound field ay maaaring malikha ng iba't ibang pinagmulan at ng kanilang mga kumbinasyon.

Ang ingay sa lugar ng trabaho ay isang halimbawa ng ingay panlabas na kapaligiran. Ang pagsukat at pagsusuri ng naturang ingay ay isinasagawa sa isang normal na lugar ng trabaho, nang hindi isinasaalang-alang kung ang lugar na ito ay nasa malapit o malayong sound field ng nauugnay na kagamitan, kung ang sound field ay nilikha lamang ng kagamitang ito o ng isang tiyak na kumbinasyon , atbp.

Mga aktwal na kundisyon, indibidwal na pinagmumulan ng ingay, atbp. ay isinasaalang-alang sa yugto ng pagkontrol ng ingay, ngunit kapag sinusukat at tinatasa ang dosis ng ingay na nakakaapekto sa isang tao, hindi sila mahalaga.
Dahil ang pangkalahatang ingay ng panlabas na kapaligiran sa karamihan ng mga kaso ay nabuo ng mga sound wave mula sa iba't ibang pinagmumulan, atbp., ang mikropono ng sound level meter na ginagamit sa mga sukat ay dapat na omnidirectional. Dahil dito, ang sound level meter na nakatakda na may mikropono ay dapat magkaroon ng magkaparehong sensitivity sa lahat ng direksyon at ang mga pagbabasa nito ay hindi dapat nakadepende sa lokasyon ng mga pinagmumulan na bumubuo sa sound field.
Kabilang sa iba pang mga halimbawa ng ingay sa kapaligiran ang ingay sa mga lugar ng tirahan, sa paligid ng mga pang-industriyang instalasyon, sa mga opisina, mga sinehan, atbp.

Epekto ng pagkakaroon ng panukat na instrumento at operator

Kapag gumagawa ng anumang uri ng mga pagsukat ng tunog at ingay, kailangang mag-ingat upang matiyak na ang pagkakaroon ng mga kagamitan sa pagsukat ng tunog at ang operator ay hindi nakakaabala sa sinusukat na field ng tunog. Dapat itong isaalang-alang na ang katawan ng instrumento sa pagsukat at ang katawan ng operator ay hindi lamang mapipigilan ang pagpapalaganap ng mga sound wave sa ilang mga direksyon, ngunit maging sanhi din ng mga pagmuni-muni ng mga sound wave na nakakagambala sa sound field. Sa unang tingin, ang katawan ng tao ay tila hindi isang bagay na sumasalamin nang mabuti sa mga sound wave. Gayunpaman pang-eksperimentong pag-aaral ay nagpakita na sa mga frequency sa paligid ng 400 Hz, ang mga reflection mula sa katawan ng tao ay maaaring magdulot ng mga error sa pagkakasunud-sunod ng 6 dB kapag sinusukat sa layo na mas mababa sa 1 m mula sa katawan ng operator.

Upang mabawasan ang mga pagmuni-muni mula sa katawan ng mga instrumento sa pagsukat ng tunog, ang mga sound level meter mula sa Brupy at Kjær ay nilagyan ng isang espesyal na hugis-kono na façade. Maaaring gumamit ng nababaluktot na extension rod sa karamihan ng mga sound level meter na ito upang makatulong na ilipat ang mikropono palayo sa sound level meter at samakatuwid ay bawasan ang pangkalahatang error sa pagsukat. Bilang karagdagan, posible na gumamit ng mga kable ng extension ng mikropono sa mga kaso kung saan kinakailangan upang ganap na maalis ang gulo ng sound field dahil sa pagkakaroon ng sound measurement device housing.
Ang mga pagmuni-muni ng mga sound wave mula sa katawan ng operator at ang kanilang impluwensya sa mga resulta ng pagsukat sa karamihan ng mga kaso ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng wastong pag-install ng sound level meter. Ang sound level meter ay dapat hawakan sa haba ng braso o, mas mabuti, naka-mount sa isang tripod o iba pang matibay na suporta na hindi nakakaabala sa sound field. Sa anumang kaso, inirerekomenda ang paggamit ng nababaluktot na extension rod. Ang mas advanced sa mga tuntunin ng pagbabawas ng mga error dahil sa pagkakaroon ng isang operator ay upang i-mount ang mikropono sa isang distansya mula sa sound level meter at ikonekta ang mga ito kasama ng isang angkop na microphone extension cable.

ingay sa background (mga antas ng pagbabawas)

Ang isa pang mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa pangkalahatang kawalan ng katiyakan ng mga sukat ng tunog ay ang ingay sa background, lalo na ang ratio ng antas nito sa mga antas ng sinusukat na tunog o ingay. Malinaw na ang antas ng ingay sa background ay hindi dapat lumampas sa mga antas ng prosesong sinusukat.
Sa pagsasagawa, maaaring gumamit ng isang panuntunan na tumutukoy kung ang antas ng ingay sa background ay dapat lumampas sa sinusukat na antas ng tunog o ingay ng 3dB o higit pa. Gayunpaman, kahit na ang mga kinakailangan ng panuntunang ito ay natutugunan, ang mga naaangkop na pagsasaayos ay dapat gawin upang makamit ang mga tamang resulta na may pinakamababang error. Isang pamamaraan para sa pagsukat at pagkalkula ng antas ng tunog o ingay na nabuo ng isang partikular na pinagmulan (halimbawa, isang makina) sa pagkakaroon ng ingay sa background na may medyo mataas na lebel susunod:

Sukatin pangkalahatang antas tunog o ingay (Ls+m) na naka-on ang pinagmulan.
Sukatin ang antas ng ingay sa background (Ln) pagkatapos patayin ang pinagmulan.
Kalkulahin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga resulta ng mga sukat na inilarawan sa itaas. Kung ang pagkakaibang ito ay mas mababa sa 3dB, ang ingay sa background ay dapat ituring na labis na matindi at humahadlang sa pagbibigay ng mga tumpak na resulta. Kung ang pagkakaiba ay nasa pagitan ng 3 at 10 dB, isang naaangkop na pagwawasto ay dapat gawin. Ang pagwawasto ay maaaring mapabayaan kung ang pagkakaiba na binanggit sa itaas ay lumampas sa 10 dB
Ang pagwawasto para sa ingay sa background ay tinutukoy gamit ang nomogram na ipinapakita sa figure sa kanan. Sa pahalang na axis ng nomogram kailangan mong makahanap ng isang punto na tumutugma sa pagkakaiba sa antas na kinakalkula sa hakbang 3. Mula sa puntong ito, gumuhit ng patayong linya pataas upang matukoy ang punto kung saan ito nag-intersect sa bold curve. Ang isang pahalang na linya mula sa puntong ito ay iguguhit sa patayong axis ng nomogram. Tinutukoy ng intersection point ang Δ Ln value sa dB.
Ibawas ang halagang Δ Ln na tinutukoy sa kahabaan ng vertical axis ng nomogram (tingnan ang punto 4 sa itaas) mula sa kabuuang antas ng tunog o ingay na sinusukat sa punto 1.
Ang resulta ng operasyong ito ay ang nais na antas ng tunog o ingay na nabuo at ibinubuga ng pinagmumulan na pinag-aaralan.

Halimbawa:

Pangkalahatang antas ng ingay = 60 dB
Antas ng ingay sa background - 53 dB
Pagkakaiba sa antas - 7 dB
Tinutukoy ang pagwawasto batay sa nomogram - 1 dB
Kinakailangan ang antas ng ingay ng pinagmulan = 60—1 = 59 dB

Pagdaragdag ng mga antas

Kung ang mga antas ng tunog o ingay na ibinubuga ng dalawang pinagmumulan ay isa-isang sinusukat at kinakailangan upang matukoy ang kabuuang antas ng tunog o ingay kapag ang dalawang pinagmumulan na ito ay gumagana nang sabay-sabay, kinakailangang magdagdag ng mga kaukulang antas. Gayunpaman, ang paggamit ng logarithmic scale at dB ay humahadlang sa posibilidad ng direktang pagdaragdag ng mga antas ng tunog o ingay.

Ang pagdaragdag ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpapakilala ng naaangkop na pagwawasto, na tinutukoy sa pamamagitan ng pagkalkula o batay sa isang nomogram, halimbawa, ang nomogram na ipinapakita sa figure sa kanan.
Ang pamamaraan ng pagtatrabaho ay ang mga sumusunod:
Isa-isang sukatin ang mga antas ng tunog o ingay ng parehong pinagmumulan, halimbawa mga makina 1 at 2.
Kalkulahin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga resulta ng mga sukat na inilarawan sa itaas.
Hanapin ang punto sa pahalang na axis ng nomogram na tumutugma sa pagkakaiba sa antas na kinakalkula sa hakbang 3. Gumuhit ng patayong linya mula sa puntong ito upang matukoy ang punto ng intersection nito sa makapal na kurba. Tinutukoy ng pahalang na linya mula sa puntong ito hanggang sa vertical axis ng nomogram ang bagong intersection point at ang katumbas na Δ L na halaga sa dB.
Idagdag ang halaga na tinutukoy sa kahabaan ng vertical axis ng nomogram (tingnan ang punto 3 sa itaas) sa mas malaking antas na tinutukoy ng hakbang 1. Ang resulta ng operasyong ito ay ang nais na pangkalahatang antas, i.e. ang kabuuan ng mga antas na nabuo ng dalawang pinagmumulan ng tunog o ingay.

Halimbawa:

Source 1 - 85 dB Source 2 = 82 dB
Pagkakaiba sa antas = 3 dB
Pagwawasto batay sa nomogram -1.7 dB
Ang nais na kabuuang antas ay 85+ 1.7 = 86.7 dB

Hangin
Ang pagkakaroon ng hangin ay nakikita ng mikropono ng mga kagamitan sa pagsukat ng tunog bilang ingay, katulad ng ingay na naririnig ng tainga ng tao kapag umiihip ang hangin. Upang mabawasan ang ingay na nabuo ng hangin, ang mga espesyal na windproof na takip ay idinisenyo, na may hugis ng bola na gawa sa porous at foamy polyurethane at pinoprotektahan din ang mikropono mula sa alikabok, dumi at iba pang mga dumi. Dapat bigyang-diin na dapat gumamit ng windproof na takip kapag ginagamit ang mikropono sa labas.
Halumigmig
Ang ambient humidity ay may maliit na epekto sa mataas na kalidad na mga instrumento sa pagsukat ng tunog at mikropono, kaya ang impluwensya ng relatibong halumigmig hanggang sa 90% ay maaaring halos mapabayaan. Gayunpaman, ang kagamitan sa pagsukat ay dapat na protektado mula sa ulan, niyebe, atbp. Kapag ginamit sa labas, kailangan ng windproof na takip. Tandaan na ang error sa pagsukat ay nananatiling halos hindi nagbabago kahit na ang windproof na takip na inilagay sa mikropono ay humidified nang husto. Ang mga espesyal na mikropono, rain hood at dehumidifier ay idinisenyo para sa hindi gumagalaw na paggamit sa mga kondisyon ng mataas na humidity.
Temperatura
Ang kagamitan sa pagsukat ng tunog na ginawa at ginawa ng Brühl & Kjaer ay idinisenyo para sa lubos na tumpak at maaasahang operasyon sa hanay ng temperatura mula -10 hanggang + 50 ° C. Gayunpaman, dapat bigyan ng espesyal na pansin ang mabilis na pagsukat ng temperatura, dahil maaari silang magdulot ng moisture condensation. sa loob ng mga mikropono.

Impluwensya ng mga kondisyon sa kapaligiran

Static na presyon
Ang mga pagbabago sa static (atmospheric) pressure sa loob ng ±10% ay halos walang epekto sa sensitivity ng mga mikropono (mga pagbabago ±0.2 dB). Gayunpaman, sa masyadong mataas na altitude, ang mga pagbabago sa sensitivity ng mikropono, lalo na sa hanay ng mataas na frequency, ay nagiging kapansin-pansin at dapat isaalang-alang alinsunod sa nauugnay na mga tagubilin sa pagpapatakbo. Ang lokal na presyon ng atmospera ay dapat ding isaalang-alang kapag acoustically calibrate ang kagamitan gamit ang isang pistonphone.
Mga mekanikal na panginginig ng boses
Bagama't ang mga mikropono at sound level meter ay medyo hindi sensitibo sa mga mekanikal na panginginig ng boses, inirerekomenda pa rin na mapagkakatiwalaan ang mga ito laban sa mga mekanikal na panginginig ng boses at shocks na may malalaking amplitude. Kung kinakailangan upang patakbuhin ang mga kagamitan sa pagsukat ng tunog sa pagkakaroon ng mga mekanikal na panginginig ng boses at shocks, inirerekomenda na gumamit ng nababanat na mga cushions o gasket na gawa sa foam rubber o iba pang angkop na materyal.
Mga electromagnetic na patlang
Ang impluwensya ng electrostatic at electromagnetic field sa sound level meter ay maaaring mapabayaan.

Mga rekomendasyon at pamantayang nauugnay sa mga sukat ng tunog

Kapag nagpaplano at naghahanda ng mga sukat ng tunog, inirerekumenda na isaalang-alang ang mga alituntunin ng may-katuturang internasyonal at pambansang rekomendasyon at mga pamantayan. Ang mga rekomendasyon at pamantayang ito ay nagtatatag ng parehong mga paraan ng pagsukat at mga pamamaraan at mga kinakailangan para sa pagsukat ng mga kagamitan. Samakatuwid, ang mga alituntunin at pamantayan ay nagbibigay ng matibay na batayan para sa tumpak, maaasahan at maaaring kopyahin ng mga sukat ng tunog.

Ang Rekomendasyon ng ISO 2204, na pinamagatang "Acoustics - Gabay sa mga pamamaraan para sa pagsukat ng acoustic noise at ang mga epekto nito sa mga tao", ay partikular na mahalaga, lalo na para sa mga walang sapat na karanasan, dahil naglalaman ito ng mga kahulugan at pagpapaliwanag ng mga pangunahing termino, paglalarawan ng mga paraan ng pagsukat at listahan ng mga kaugnay na rekomendasyon at pamantayan.

Ang mga Rekomendasyon 123 at 179 ng International Electrotechnical Commission IEC ay nagtatatag ng mga kinakailangan para sa sound level meter ng iba't ibang klase ng katumpakan. Dapat tandaan na ang mga kagamitan sa pagsukat ng tunog na ginawa at ginawa nina Brühl at Kjaer ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng mga rekomendasyong ito at gayundin sa iba pang mga pamantayan. Sa USA, malawakang ginagamit ang mga pambansang pamantayan (ANSI). Ang mga metro ng sound level mula sa Brühl at Kjaer, na nilagyan ng flexible extension rod, ay nakakatugon din sa mga kinakailangan ng mga nauugnay na pamantayan ng Amerika.
Isang pangkalahatang-ideya at listahan ng mga rekomendasyon at pamantayang nauugnay sa mga sukat ng tunog ay maaaring makuha mula sa iyong lokal na kinatawan ng Bryp & Kjær.

Protocol sa pagsukat ng tunog o ingay

Ang isang mahalagang bahagi ng acoustic measurement ay ang paglikha ng isang tumpak na protocol ng pagsukat. Ang ulat sa pagsukat ng tunog o ingay ay dapat maglaman ng mga sumusunod:

Isang sketch ng lokasyon ng pagsukat na nagsasaad ng mga nauugnay na dimensyon, lokasyon ng mikropono at ang bagay na susukatin.
Uri at serial number ng mga panukat na instrumento na ginamit.
Paglalarawan ng paraan ng pagkakalibrate ng mga kagamitan sa pagsukat.
Paglalarawan ng frequency correction at dynamic response circuits na ginagamit sa mga sukat.
Maikling Paglalarawan sinusukat na acoustic signal (tunog ng salpok, tuloy-tuloy na ingay, purong tono, atbp.).
Antas ng ingay sa background.
Meteorological data at data ng oras ng pagsukat.
Pangunahing data ng bagay na susukatin (uri ng kagamitan, mga parameter ng pagpapatakbo, pagkarga, bilis, atbp.).
Tinitiyak ng isang maingat na idinisenyong protocol sa pagsukat na ang mga sukat ng tunog na ginawa sa iba't ibang oras at lokasyon ay maaaring tumpak at mapagkakatiwalaan na maihahambing at maihambing.

Graphic na representasyon ng mga field ng tunog o ingay

Ang isa sa mga unang hakbang sa pagsasagawa ng isang mas kumplikadong programa sa pagkontrol ng ingay ay karaniwang isang graphical na representasyon ng nauugnay na field ng ingay, i.e. pagguhit ng isang medyo tumpak na sketch na nagpapahiwatig ng lokasyon at mga pangunahing sukat ng mga indibidwal na pinagmumulan ng ingay (mga makina, atbp.) at iba pang mga bagay na matatagpuan sa larangang pinag-aaralan. Ang sketch na ito ay mapupuno ng mga antas ng ingay na sinusukat sa iba't ibang mga punto sa larangan ng ingay. Ito ay malinaw na habang ang bilang ng mga resulta ng pagsukat ay tumataas, parami nang parami tumpak na representasyon ang larangang pinag-aaralan.

Sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga punto na may magkaparehong antas ng ingay, ang mga kurba ay itinayo, katulad ng mga isohypse sa cartography at nagbibigay ng isang graphical na representasyon ng pamamahagi ng enerhiya ng ingay. Ang isang graphical na representasyon ng larangan ng ingay ay nakakatulong upang matukoy ang mga pinakamaingay na lugar at nagsisilbing paunang plataporma para sa pagpaplano at paghahanda ng mga hakbang sa tunog upang maprotektahan ang mga tao mula sa ingay. Ang mga bagong pagsukat na isinagawa kasunod ng pagpapatupad ng mga hakbang na binanggit sa itaas ay nagbibigay ng visual na representasyon ng kanilang mga resulta at isang paglalarawan ng mga nagawa sa mga tuntunin ng pagbabawas ng ingay at pag-optimize ng larangan ng ingay. Sa sketch na nabanggit sa itaas, maaari mong gamitin ang pula upang ipahiwatig ang mga lugar kung saan ang paggamit ng personal na kagamitan sa proteksiyon ay ipinag-uutos, halimbawa, mga pamunas sa tainga, tainga, atbp.

Mga kurba ng index ng ingay

Karamihan sa mga plano sa pagbabawas ng ingay, partikular sa mga lugar kung saan ang mga nasusukat na antas ng dB(A) ay lumampas sa mga katanggap-tanggap na limitasyon, ay nangangailangan ng pagtatasa ng mga antas ng ingay at ang mga nakakapinsalang epekto ng ingay.

Sa ganitong mga kaso, kinakailangan ang pagsusuri sa dalas ng ingay, tulad ng octave o one-third octave analysis. Ang iba't ibang mga rekomendasyon at pamantayan ay nagtatatag ng higit pa o hindi gaanong kumplikadong mga pamamaraan para sa pagtatasa ng ingay at mga epekto nito. Ang pinakasimpleng paraan ay batay sa aplikasyon ng mga curve ng index ng ingay na ipinapakita sa figure. Ang mga resulta ng pagtatasa ng dalas ay ipinasok sa larangan ng mga curve ng index ng ingay, i.e. mga antas na naaayon sa mga indibidwal na frequency band. Sa paghahambing, tinutukoy ang isang curve na nakikipag-ugnayan sa maximum ng spectrum ng ingay at, samakatuwid, ang ingay ay itinalaga ng isang index ng ingay na NR na naaayon sa curve na ito (sa halimbawa sa figure, ang index na ito ay NR78). Mula sa hugis ng mga curve ng index ng ingay, malinaw na ang rehiyon ng mataas na dalas ay itinuturing na mas mahalaga at, sa mga tuntunin ng masamang epekto ng ingay, mas malala kaysa sa rehiyon ng mababang dalas.

Tandaan na ang mga kahulugan at paliwanag na nauugnay sa mga curve ng noise index ay ibinibigay sa 1996 ISO na rekomendasyon. Ang mga katulad na curve ay ginagamit sa ilang bansa upang matukoy ang maximum na pinapayagang oras ng pagkakalantad sa ingay na nakakaapekto sa mga tao at upang magtatag ng mga pinapahintulutang limitasyon ng ingay para sa mga makina, kagamitan, atbp. Dapat tandaan na kapag inilalapat ang mga curve sa itaas, sa pamamagitan ng paraan, ang dalas ng pagtugon ng pandinig ng tao ay awtomatikong isinasaalang-alang.

Dosis ng ingay

Ang potensyal na panganib ng isang tiyak na ingay, lalo na tungkol sa kapansanan sa pandinig at pinsala, ay tinutukoy hindi lamang sa antas nito, kundi pati na rin sa tagal nito. Halimbawa, ang nakakapinsalang epekto ng ingay na may partikular na antas na nakakaapekto sa isang tao sa loob ng 60 minuto ay mas malaki kaysa sa epekto ng ingay na may magkaparehong antas at tagal ng isang minuto lamang. Samakatuwid, ang mga sukat ng antas ng ingay at tagal ay kinakailangan upang masuri ang antas ng panganib. Ang ganitong mga sukat ay hindi lubos na mahirap sa kaso ng nakatigil na ingay na may mga nakapirming antas, ngunit nagiging mas kumplikado kung saan ang ingay ay hindi nakatigil at kung saan ang mga antas nito ay nag-iiba sa paglipas ng panahon.
Ang komplikasyon ay nagmumula sa pangangailangan na pana-panahong sukatin ang mga antas ng ingay sa mga tiyak na tinukoy na agwat ng oras. Batay sa mga discrete value ng antas ng hindi nakatigil na ingay na itinalaga sa mga indibidwal na agwat ng oras, posibleng kalkulahin ang isang solong digit na parameter na tinatawag na katumbas na antas ng ingay (1_eq) - Ang L eq ay ang katumbas na antas ng tuluy-tuloy na ingay sa dB (A), ang antas ng panganib sa pandinig na kapareho ng antas ng panganib ng ingay na may iba't ibang antas ng oras. Kung ang antas ng ingay sa ilalim ng pag-aaral ay nagbabago nang higit o mas kaunti, ang katumbas na antas ay maaaring kalkulahin batay sa mga resulta ng mga sukat gamit ang sound level meter at isang stopwatch.
Ang katumbas na antas ng ingay na may pabagu-bago o random na pagbabago ng antas ay hindi maaaring kalkulahin batay sa ilang resulta ng pagsukat. Sa ganitong mga kaso, kinakailangang gumamit ng noise dosimeter na awtomatikong sumusukat at nagkalkula ng katumbas na mga antas ng ingay. Ang mga metro ng antas ng ingay ay maaaring maging mga nakatigil na device o portable, mga device na kasing laki ng bulsa.
Ang mga alituntunin at pamantayan ng acoustic ay nagtatag ng dalawang pamamaraan para sa pagtukoy at pagkalkula ng katumbas na antas ng ingay. Ang isa sa mga pamamaraang ito ay itinatag ng 1996 at 1999 na mga rekomendasyon ng International Organization for Standardization, habang ang iba pang paraan ay tinutukoy ng US Occupational Safety and Health Policy (OSHA).

Mga pangunahing paraan ng pagkontrol ng ingay

Kung ang mga resulta ng acoustic measurements ay nagpapahiwatig ng mga antas ng ingay na masyadong mataas at lumampas sa mga pinapayagang limitasyon, ang lahat ng naaangkop na hakbang ay dapat gawin upang mabawasan ang mga ito. Bagama't ang mga pamamaraan at paraan ng pagkontrol ng ingay ay kadalasang kumplikado, ang mga nauugnay na pangunahing hakbang ay maikling inilalarawan sa ibaba.

Ang pagbabawas ng ingay sa pinagmulan nito, halimbawa, sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na teknolohikal na proseso, pagbabago ng disenyo ng kagamitan, karagdagang acoustic treatment ng mga bahagi, bahagi at ibabaw ng kagamitan, o paggamit ng bago at hindi gaanong maingay na kagamitan.
Hinaharang ang mga landas ng mga sound wave. Ang pamamaraang ito
batay sa paggamit ng mga karagdagang teknikal na paraan, ay binubuo ng pagbibigay ng kagamitan sa isang soundproof coating o acoustic screen at pagsususpinde nito sa mga absorber ng vibration. Ang ingay sa mga lugar ng trabaho ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagtakip sa mga dingding, kisame at sahig ng mga materyales na sumisipsip ng tunog at binabawasan ang pagmuni-muni ng mga sound wave.
Ang paggamit ng mga personal na kagamitan sa proteksyon kung saan ang ibang mga pamamaraan ay hindi epektibo para sa isang kadahilanan o iba pa. Gayunpaman, ang paggamit ng mga paraan na ito ay dapat ituring na pansamantalang solusyon lamang sa problema.
Ang pagtigil sa pagpapatakbo ng maingay na kagamitan ay ang pinaka-radikal at huling paraan, na isinasaalang-alang sa mga espesyal at seryosong kaso. Sa puntong ito, kinakailangang bigyang-diin ang posibilidad na bawasan ang oras ng pagpapatakbo ng maingay na kagamitan, paglipat ng maingay na kagamitan sa ibang lugar, pagpili ng isang nakapangangatwiran na iskedyul ng trabaho at pahinga at bawasan ang oras na ginugol sa maingay na mga kondisyon, atbp.

Mga pangunahing panuntunan para sa mga sukat ng tunog

Ang polyetong ito ay nagtatapos sa isang pangkalahatang-ideya ng mga pangunahing panuntunan para sa mga sukat ng tunog na ginawa gamit ang isang portable sound level meter.

Maging pamilyar sa mga rekomendasyon at pamantayan na nagtatatag ng mga naaangkop na pamamaraan at nagpapataw ng mga kinakailangan para sa mga kagamitan sa pagsukat na ginamit.
Suriin ang kondisyon ng panloob na supply ng baterya ng sound level meter at maghanda ng ekstrang hanay ng mga de-kalidad na elemento. Tandaan na kapag nag-iimbak ng sound level meter sa isang bodega, lalo na sa mahabang panahon, kinakailangang tanggalin ang mga elementong karaniwang nasa pinagmumulan ng kapangyarihan ng baterya.

Suriin ang sound level meter at, kung kinakailangan, i-calibrate ito. Sa anumang kaso, ang pagkakalibrate gamit ang isang acoustic calibrator sa mga regular na pagitan ay inirerekomenda.
Tukuyin ang frequency correction scheme na angkop para sa mga kondisyon at layunin ng pagsukat. Tandaan na sa karamihan ng mga normal na kaso, ginagamit ang correction circuit A.

Bago pa man simulan ang aktwal na pagsukat, inirerekumenda na kumuha ng ilang tinatayang pagbabasa mula sa sound level meter sa sound field na pinag-aaralan.
Tukuyin ang uri at pangunahing mga parameter ng sound field na pag-aaralan at ang mga punto ng pagsukat na tumutugma sa mga kondisyon ng operating.
Nilagyan ng mikropono na may pinakamainam na free-field na pagtugon, ang sound level meter ay dapat hawakan sa haba ng braso, na ang mikropono ay nakaharap sa pinagmulan ng tunog o ingay.

Sa diffuse sound field at field na may random na saklaw ng sound wave, mahalagang gumamit ng mikropono at isang paraan ng pag-mount ng device na ginagarantiyahan ang omnidirectionality ng sound level meter na nilagyan ng mikropono.
Tukuyin ang mga dynamic na katangian ng sound level meter, i.e. "mabilis" o "mabagal", naaayon sa mga kondisyon ng pagsukat at hindi kasama ang mga error sa pagbabasa. Tandaan na kapag nagsusukat ng pulsed sound kailangan mo ng espesyal na pulse sound level meter

Sa mga kaso kung saan mahirap matukoy ang pinagmumulan ng tunog na tumutukoy sa pagbabasa ng dial gauge o digital indicator ng sound level meter, ang mga headphone na konektado sa output ng sound level meter ay maaaring maging mahalagang katulong. Pakitandaan na ang paggamit ng mga headphone ay posible lamang kung ang sound level meter ay nilagyan ng naaangkop na output jack.
Kapag sinusukat, dapat isaalang-alang ang mga sumusunod:
- sapat na distansya sa pagitan ng sound level meter na mikropono at mga bagay na sumasalamin sa tunog
- distansya sa pagitan ng sound level meter at ang sinusukat na pinagmumulan ng tunog o ingay na naaayon sa mga kondisyon ng pagsukat at uri ng sound field
- antas ng ingay sa background
- ang pagkakaroon ng mga bagay na may kakayahang humarang sa pagpapalaganap ng mga sound wave mula sa pinagmulan hanggang sa sound level meter
- ang pangangailangang gumamit ng takip na hindi tinatagusan ng hangin kapag nagtatrabaho sa labas
- ang pangangailangan na ibukod ang mga resulta ng pagsukat kapag na-overload ang sound level meter o ang indicator nito

Maingat na gumuhit ng naaangkop na protocol ng pagsukat

Inaasahan ng mga may-akda ng buklet na ito na magbibigay ito ng praktikal na panimula sa larangan ng pagsukat ng tunog at ingay at sasagutin ang karamihan sa mga praktikal na tanong at samakatuwid ay magagamit ito bilang isang madaling gamiting sanggunian. Para sa payo sa mga espesyal na tanong tungkol sa mga sukat ng acoustic at kaugnay na kagamitan, mangyaring makipag-ugnayan sa mga kinatawan ng Brühl & Kjær o direktang sumulat sa Brühl & Kjær 2850 Nærum Denmark

Ang tunog ay mga sound wave na nagdudulot ng mga vibrations ng maliliit na particle ng hangin, iba pang mga gas, at likido at solidong media. Ang tunog ay maaari lamang lumabas kung saan mayroong isang substansiya, anuman ang estado ng pagsasama-sama nito. Sa mga kondisyon ng vacuum, kung saan walang daluyan, ang tunog ay hindi nagpapalaganap, dahil walang mga particle na kumikilos bilang mga distributor ng sound wave. Halimbawa, sa kalawakan. Ang tunog ay maaaring mabago, mabago, maging iba pang anyo ng enerhiya. Kaya, ang tunog na na-convert sa mga radio wave o elektrikal na enerhiya ay maaaring maipadala sa mga distansya at maitala sa media ng impormasyon.

Sound wave

Ang mga paggalaw ng mga bagay at katawan ay halos palaging nagdudulot ng mga pagbabago sa kapaligiran. Hindi mahalaga kung ito ay tubig o hangin. Sa prosesong ito, ang mga particle ng daluyan kung saan ang mga vibrations ng katawan ay ipinadala ay nagsisimula ring manginig. Lumilitaw ang mga sound wave. Bukod dito, ang mga paggalaw ay isinasagawa sa pasulong at paatras na direksyon, na unti-unting pinapalitan ang isa't isa. kaya lang sound wave ay longitudinal. Walang anumang pag-ilid na paggalaw pataas at pababa dito.

Mga katangian ng sound wave

Tulad ng anumang pisikal na kababalaghan, mayroon silang sariling mga dami, sa tulong ng kung aling mga katangian ay maaaring inilarawan. Ang mga pangunahing katangian ng isang sound wave ay ang dalas at amplitude nito. Ang unang halaga ay nagpapakita kung gaano karaming mga alon ang nabuo bawat segundo. Tinutukoy ng pangalawa ang lakas ng alon. May mga mababang frequency na tunog mababang pagganap mga frequency, at vice versa. Ang dalas ng tunog ay sinusukat sa Hertz, at kung ito ay lumampas sa 20,000 Hz, pagkatapos ay nagaganap ang ultrasound. Maraming mga halimbawa ng mababang dalas at mataas na dalas na mga tunog sa kalikasan at sa mundo sa paligid natin. Ang huni ng isang nightingale, ang dagundong ng kulog, ang dagundong ng ilog ng bundok at iba pa - lahat ito ay magkaiba mga frequency ng audio. Ang amplitude ng alon ay direktang nakasalalay sa kung gaano kalakas ang tunog. Ang volume, sa turn, ay bumababa sa distansya mula sa pinagmulan ng tunog. Alinsunod dito, mas malayo ang alon mula sa epicenter, mas maliit ang amplitude. Sa madaling salita, ang amplitude ng isang sound wave ay bumababa sa distansya mula sa pinagmulan ng tunog.

Bilis ng tunog

Ang tagapagpahiwatig na ito ng isang sound wave ay direktang nakasalalay sa likas na katangian ng medium kung saan ito nagpapalaganap. Ang parehong halumigmig at temperatura ng hangin ay may mahalagang papel dito. Sa karaniwang kondisyon ng panahon, ang bilis ng tunog ay humigit-kumulang 340 metro bawat segundo. Sa pisika, mayroong isang bagay tulad ng supersonic na bilis, na palaging mas malaki kaysa sa bilis ng tunog. Ito ang bilis kung saan naglalakbay ang mga sound wave kapag gumagalaw ang isang sasakyang panghimpapawid. Ang eroplano ay gumagalaw sa supersonic na bilis at kahit na lumalampas sa mga sound wave na nilikha nito. Dahil sa unti-unting pagtaas ng presyon sa likod ng sasakyang panghimpapawid, nabuo ang isang shock wave ng tunog. Ang yunit ng pagsukat para sa bilis na ito ay kawili-wili at kakaunti ang nakakaalam nito. Ito ay tinatawag na Mach. Ang Mach 1 ay katumbas ng bilis ng tunog. Kung ang isang alon ay naglalakbay sa Mach 2, ito ay naglalakbay nang dalawang beses nang mas mabilis kaysa sa bilis ng tunog.

Mga ingay

Mayroong palaging ingay sa pang-araw-araw na buhay ng tao. Ang antas ng ingay ay sinusukat sa decibel. Ang galaw ng mga sasakyan, ang hangin, ang kaluskos ng mga dahon, ang pagsasanib ng boses ng mga tao at iba pang ingay sa araw-araw ang aming kasama sa araw-araw. Ngunit ang auditory analyzer ng tao ay may kakayahang masanay sa gayong ingay. Gayunpaman, mayroon ding mga phenomena na kahit na ang mga kakayahang umangkop ng tainga ng tao ay hindi makayanan. Halimbawa, ang ingay na lampas sa 120 dB ay maaaring magdulot ng pananakit. Ang pinakamaingay na hayop ay ang blue whale. Kapag tumunog ito, maririnig ito sa layong 800 kilometro.

Echo

Paano nangyayari ang isang echo? Napakasimple ng lahat dito. Ang isang sound wave ay may kakayahang maipakita mula sa iba't ibang mga ibabaw: mula sa tubig, mula sa isang bato, mula sa mga dingding sa isang walang laman na silid. Bumabalik sa amin ang alon na ito, kaya naririnig namin ang pangalawang tunog. Ito ay hindi kasinglinaw ng orihinal dahil ang ilan sa mga enerhiya sa sound wave ay nawawala habang ito ay naglalakbay patungo sa balakid.

Echolocation

Ginagamit ang sound reflection para sa iba't ibang praktikal na layunin. Halimbawa, echolocation. Ito ay batay sa katotohanan na sa tulong ng mga ultrasonic wave posible upang matukoy ang distansya sa bagay kung saan ang mga alon na ito ay makikita. Ginagawa ang mga kalkulasyon sa pamamagitan ng pagsukat sa oras na kinakailangan para sa ultrasound upang maglakbay sa isang lokasyon at bumalik. Maraming hayop ang may kakayahang mag-echolocation. Halimbawa, ginagamit ito ng mga paniki at dolphin upang maghanap ng pagkain. Ang echolocation ay nakahanap ng isa pang aplikasyon sa gamot. Sa panahon ng pagsusuri sa ultrasound, nabuo ang isang larawan ng mga panloob na organo ng isang tao. Ang batayan ng pamamaraang ito ay ang ultrasound, na pumapasok sa isang daluyan maliban sa hangin, ay bumalik, kaya bumubuo ng isang imahe.

Mga sound wave sa musika

Bakit ang mga instrumentong pangmusika ay gumagawa ng ilang mga tunog? Pag-strum ng gitara, pag-strum ng piano, mababang tono ng mga tambol at trumpeta, ang kaakit-akit na manipis na boses ng isang plauta. Ang lahat ng ito at maraming iba pang mga tunog ay lumitaw dahil sa mga panginginig ng hangin o, sa madaling salita, dahil sa hitsura ng mga sound wave. Ngunit bakit iba-iba ang tunog ng mga instrumentong pangmusika? Lumalabas na ito ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan. Ang una ay ang hugis ng tool, ang pangalawa ay ang materyal na kung saan ito ginawa.

Tingnan natin ito gamit ang mga instrumentong string bilang isang halimbawa. Nagiging pinagmumulan ng tunog ang mga ito kapag hinawakan ang mga kuwerdas. Bilang resulta, nagsisimula silang mag-vibrate at magpadala ng iba't ibang mga tunog sa kapaligiran. Ang mababang tunog ng anumang instrumentong may kuwerdas ay dahil sa mas malaking kapal at haba ng kuwerdas, pati na rin ang kahinaan ng pag-igting nito. At vice versa, mas mahigpit ang string ay nakaunat, mas manipis at mas maikli ito, mas mataas ang tunog na nakuha bilang isang resulta ng paglalaro.

Aksyon ng mikropono

Ito ay batay sa conversion ng sound wave energy sa electrical energy. Sa kasong ito, ang kasalukuyang lakas at ang likas na katangian ng tunog ay direktang umaasa. Sa loob ng anumang mikropono ay may manipis na plato na gawa sa metal. Kapag nalantad sa tunog, nagsisimula itong magsagawa ng mga oscillatory na paggalaw. Ang spiral kung saan nakakonekta ang plato ay nag-vibrate din, na nagreresulta sa kuryente. Bakit siya lumilitaw? Ito ay dahil ang mikropono ay mayroon ding mga built-in na magnet. Kapag ang spiral ay umiikot sa pagitan ng mga pole nito, isang electric current ang nabubuo, na sumasabay sa spiral at pagkatapos ay sa isang sound column (loudspeaker) o sa mga kagamitan para sa pag-record sa isang medium ng impormasyon (cassette, disk, computer). Sa pamamagitan ng paraan, ang mikropono sa telepono ay may katulad na istraktura. Ngunit paano gumagana ang mga mikropono sa mga landline at mobile phone? Ang paunang yugto ay pareho para sa kanila - ang tunog ng boses ng tao ay nagpapadala ng mga panginginig ng boses nito sa plato ng mikropono, pagkatapos ang lahat ay sumusunod sa senaryo na inilarawan sa itaas: isang spiral, na, kapag gumagalaw, nagsasara ng dalawang pole, isang kasalukuyang ay nilikha. Anong susunod? Sa isang landline na telepono, ang lahat ay higit pa o hindi gaanong malinaw - tulad ng sa isang mikropono, ang tunog, na na-convert sa electric current, ay tumatakbo sa mga wire. Ngunit ano ang tungkol sa isang cell phone o, halimbawa, isang walkie-talkie? Sa mga kasong ito, ang tunog ay na-convert sa radio wave energy at tumama sa satellite. Iyon lang.

Kababalaghan ng resonance

Minsan ang mga kondisyon ay nilikha kapag ang amplitude ng mga oscillations pisikal na katawan tumataas nang husto. Nangyayari ito dahil sa convergence ng mga halaga ng dalas ng sapilitang mga oscillations at ang natural na dalas ng mga oscillations ng bagay (katawan). Ang resonance ay maaaring maging kapaki-pakinabang at nakakapinsala. Halimbawa, upang mailabas ang isang kotse sa isang butas, ito ay sinisimulan at itinulak pabalik-balik upang magdulot ng resonance at bigyan ang kotse ng pagkawalang-galaw. Ngunit mayroon ding mga kaso ng negatibong kahihinatnan ng resonance. Halimbawa, sa St. Petersburg, mga isang daang taon na ang nakalilipas, isang tulay ang gumuho sa ilalim ng mga sundalong magkasabay na nagmamartsa.

Nangyayari sa gas, likido at solid na media, na, kapag naabot ang mga organo ng pandinig ng tao, ay nakikita niya bilang tunog. Ang dalas ng mga alon na ito ay mula 20 hanggang 20,000 vibrations bawat segundo. Ipakita natin ang mga formula para sa sound wave at isaalang-alang ang mga katangian nito nang mas detalyado.

Bakit lumilitaw ang isang sound wave?

Maraming tao ang nagtataka kung ano ang sound wave. Ang likas na katangian ng tunog ay nakasalalay sa paglitaw ng kaguluhan sa isang nababanat na daluyan. Halimbawa, kapag ang isang pressure disturbance sa anyo ng compression ay nangyayari sa isang tiyak na dami ng hangin, ang rehiyong ito ay may posibilidad na kumalat sa kalawakan. Ang prosesong ito ay nagiging sanhi ng pag-compress ng hangin sa mga lugar na katabi ng pinagmulan, na malamang na lumawak din. Ang prosesong ito ay sumasaklaw ng higit pa at higit pa sa espasyo hanggang sa maabot nito ang ilang receiver, halimbawa, ang tainga ng tao.

Pangkalahatang katangian ng mga sound wave

Isaalang-alang natin ang mga tanong kung ano ang sound wave at kung paano ito nakikita ng tainga ng tao. Ang sound wave ay longitudinal; kapag ito ay pumasok sa concha ng tainga, nagiging sanhi ito ng mga vibrations ng eardrum na may isang tiyak na dalas at amplitude. Maaari mo ring isipin ang mga pagbabagong ito bilang panaka-nakang pagbabago sa presyon sa isang microvolume ng hangin na katabi ng lamad. Una ay tumataas ito kaugnay sa normal na presyon ng atmospera, at pagkatapos ay bumababa, na sumusunod sa mga batas sa matematika ng maharmonya na paggalaw. Ang amplitude ng mga pagbabago sa air compression, iyon ay, ang pagkakaiba sa pagitan ng maximum o minimum na presyon na nilikha ng isang sound wave na may atmospheric pressure ay proporsyonal sa amplitude ng sound wave mismo.

Maraming pisikal na eksperimento ang nagpakita nito pinakamataas na presyon, na maaaring perceived tainga ng tao nang hindi sinasaktan ito, umabot sa 2800 μN/cm 2. Para sa paghahambing, sabihin natin na ang presyon ng atmospera malapit sa ibabaw ng lupa ay 10 milyong μN/cm2. Isinasaalang-alang ang proporsyonalidad ng presyon at amplitude ng mga oscillations, maaari nating sabihin na ang huling halaga ay hindi gaanong mahalaga kahit na para sa pinakamalakas na alon. Kung pinag-uusapan natin ang haba ng sound wave, kung gayon para sa dalas ng 1000 vibrations bawat segundo ito ay magiging isang ikalibo ng isang sentimetro.

Ang pinakamahina na tunog ay lumilikha ng mga pagbabago sa presyon ng pagkakasunud-sunod ng 0.001 μN/cm 2, ang kaukulang amplitude ng mga oscillations ng alon para sa dalas ng 1000 Hz ay 10 -9 cm, habang ang average na diameter ng mga molekula ng hangin ay 10 -8 cm, iyon ay, ang tainga ng tao ay isang lubhang sensitibong organ.

Konsepto ng sound wave intensity

Mula sa isang geometric na pananaw, ang isang sound wave ay kumakatawan sa mga vibrations ng isang tiyak na hugis, ngunit mula sa isang pisikal na punto ng view, ang pangunahing pag-aari ng mga sound wave ay ang kanilang kakayahang maglipat ng enerhiya. Ang pinakamahalagang halimbawa ng paglipat ng enerhiya ng alon ay ang araw, na ang mga ibinubuga na electromagnetic wave ay nagbibigay ng enerhiya sa ating buong planeta.

Ang intensity ng sound wave sa physics ay tinukoy bilang ang dami ng enerhiya na inilipat ng wave sa pamamagitan ng unit surface area na patayo sa propagation ng wave, at bawat unit time. Sa madaling salita, ang intensity ng isang alon ay ang kapangyarihan nito na inilipat sa pamamagitan ng isang unit area.

Ang lakas ng mga sound wave ay karaniwang sinusukat sa mga decibel, na batay sa isang logarithmic scale, na maginhawa para sa praktikal na pagsusuri ng mga resulta.

Intensity ng iba't ibang tunog

Ang sumusunod na sukat sa decibel ay nagbibigay ng ideya ng kahulugan ng iba't-ibang at mga sensasyon na dulot nito:

ang threshold ng hindi kasiya-siya at hindi komportable na mga sensasyon ay nagsisimula sa 120 decibels (dB);
ang isang riveting hammer ay lumilikha ng ingay na 95 dB;
mataas na bilis ng tren - 90 dB;
kalye na may mabigat na trapiko - 70 dB;
ang dami ng isang normal na pag-uusap sa pagitan ng mga tao ay 65 dB;
ang isang modernong kotse na gumagalaw sa katamtamang bilis ay lumilikha ng antas ng ingay na 50 dB;
average na dami ng radyo - 40 dB;
tahimik na pag-uusap - 20 dB;
ingay ng mga dahon ng puno - 10 dB;
Ang pinakamababang threshold ng sensitivity ng tunog ng tao ay malapit sa 0 dB.

Ang sensitivity ng tainga ng tao ay nakasalalay sa dalas ng tunog at ito ay pinakamataas para sa mga sound wave na may dalas na 2000-3000 Hz. Para sa tunog sa saklaw ng dalas na ito, ang mas mababang threshold ng sensitivity ng tao ay 10 -5 dB. Ang mas mataas at mas mababang mga frequency kaysa sa tinukoy na agwat ay humahantong sa isang pagtaas sa mas mababang threshold ng sensitivity sa paraan na ang isang tao ay nakakarinig ng mga frequency na malapit sa 20 Hz at 20,000 Hz lamang sa isang intensity ng ilang sampu ng dB.

Tulad ng para sa itaas na threshold ng intensity, pagkatapos kung saan ang tunog ay nagsisimulang magdulot ng abala para sa isang tao at kahit na sakit, dapat itong sabihin na ito ay halos independyente sa dalas at namamalagi sa hanay ng 110-130 dB.

Mga geometric na katangian ng isang sound wave

Ang tunay na sound wave ay isang kumplikadong oscillatory packet ng mga longitudinal wave, na maaaring mabulok sa simpleng harmonic vibrations. Ang bawat naturang oscillation ay inilalarawan mula sa isang geometric na punto ng view ng mga sumusunod na katangian:

Ang amplitude ay ang maximum na paglihis ng bawat seksyon ng wave mula sa equilibrium. Ang pagtatalaga A ay pinagtibay para sa dami na ito.
Panahon. Ito ang panahon kung kailan nakumpleto ng isang simpleng alon ang kumpletong oscillation nito. Pagkatapos ng panahong ito, ang bawat punto ng alon ay magsisimulang ulitin ang proseso ng oscillatory nito. Ang panahon ay karaniwang tinutukoy ng letrang T at sinusukat sa mga segundo sa SI system.
Dalas. Ito ay isang pisikal na dami na nagpapakita kung gaano karaming mga oscillations ang ginagawa ng isang partikular na wave bawat segundo. Ibig sabihin, sa kahulugan nito ay isang dami na katumbas ng panahon. Ito ay itinalaga f. Para sa dalas ng isang sound wave, ang formula para sa pagtukoy nito sa pamamagitan ng isang panahon ay ang mga sumusunod: f = 1/T.
Ang haba ng daluyong ay ang distansya na nilakbay nito sa isang panahon ng oscillation. Sa geometrically, ang wavelength ay ang distansya sa pagitan ng dalawang pinakamalapit na maxima o dalawang pinakamalapit na minima sa isang sine curve. Ang haba ng oscillation ng sound wave ay ang distansya sa pagitan ng pinakamalapit na lugar ng air compression o ang pinakamalapit na lugar ng rarefaction nito sa espasyo kung saan gumagalaw ang wave. Ito ay karaniwang tinutukoy ng letrang Griyego na λ.
Ang bilis ng pagpapalaganap ng sound wave ay ang distansya kung saan ang compression region o rarefaction region ng wave ay nagpapalaganap bawat unit time. Ang halagang ito ay tinutukoy ng titik v. Para sa bilis ng sound wave, ang formula ay: v = λ*f.

Ang geometry ng isang dalisay na alon ng tunog, iyon ay, isang alon ng patuloy na kadalisayan, ay sumusunod sa sinusoidal na batas. Sa pangkalahatang kaso, ang formula para sa sound wave ay may anyo: y = A*sin(ωt), kung saan ang y ay ang coordinate value ng isang naibigay na punto sa wave, t ay oras, ω = 2*pi*f ay ang cyclic frequency ng oscillations.

Aperiodic na tunog

Maraming mga mapagkukunan ng tunog ang maaaring ituring na pana-panahon, halimbawa, ang tunog mula sa mga instrumentong pangmusika tulad ng gitara, piano, plauta, ngunit mayroon ding isang malaking bilang ng mga tunog sa kalikasan na aperiodic, iyon ay, ang mga vibrations ng tunog ay nagbabago ng kanilang dalas at hugis sa kalawakan. Sa teknikal, ang ganitong uri ng tunog ay tinatawag na ingay. Ang mga matingkad na halimbawa ng aperiodic sound ay ang ingay ng lungsod, ingay ng dagat, mga tunog mula sa mga instrumentong percussion, halimbawa, mula sa drum, at iba pa.

Daluyan ng pagpapalaganap ng sound wave

Hindi tulad ng electromagnetic radiation, na ang mga photon ay hindi nangangailangan ng anumang materyal na daluyan para sa kanilang pagpapalaganap, ang likas na katangian ng tunog ay nangangailangan ng isang tiyak na daluyan para sa pagpapalaganap nito, iyon ay, ayon sa mga batas ng pisika, ang mga sound wave ay hindi maaaring magpalaganap sa isang vacuum.

Ang tunog ay maaaring maglakbay sa mga gas, likido at solido. Ang mga pangunahing katangian ng isang sound wave na nagpapalaganap sa isang medium ay ang mga sumusunod:

ang alon ay kumakalat nang linear;
kumakalat ito nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon sa isang homogenous na daluyan, iyon ay, ang tunog ay nag-iiba mula sa pinagmulan, na bumubuo ng isang perpektong spherical na ibabaw.
Anuman ang amplitude at dalas ng tunog, ang mga alon nito ay kumakalat sa parehong bilis sa isang partikular na daluyan.

Bilis ng sound wave sa iba't ibang media

Ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay nakasalalay sa dalawang pangunahing salik: ang daluyan kung saan naglalakbay ang alon at ang temperatura. Sa pangkalahatan, nalalapat ang sumusunod na panuntunan: mas siksik ang daluyan, at mas mataas ang temperatura nito, mas mabilis na gumagalaw ang tunog dito.

Halimbawa, ang bilis ng pagpapalaganap ng sound wave sa hangin malapit sa ibabaw ng lupa sa temperatura na 20 ℃ at halumigmig na 50% ay 1235 km/h o 343 m/s. Sa tubig sa isang naibigay na temperatura, ang tunog ay gumagalaw nang 4.5 beses na mas mabilis, iyon ay, mga 5735 km/h o 1600 m/s. Tulad ng para sa pag-asa ng bilis ng tunog sa temperatura sa hangin, tumataas ito ng 0.6 m/s na may pagtaas ng temperatura para sa bawat degree na Celsius.

Timbre at tono

Kung ang isang string o metal plate ay pinapayagang malayang mag-vibrate, maglalabas ito ng mga tunog na may iba't ibang frequency. Napakabihirang makahanap ng katawan na gumagawa ng tunog ng isang partikular na frequency; kadalasan ang tunog ng isang bagay ay may hanay ng mga frequency sa isang tiyak na pagitan.

Ang timbre ng isang tunog ay tinutukoy ng bilang ng mga harmonika na naroroon dito at ang kani-kanilang mga intensidad. Ang Timbre ay isang subjective na halaga, iyon ay, ito ay ang pang-unawa ng isang tunog na bagay ng isang tiyak na tao. Ang Timbre ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na pang-uri: mataas, makinang, matunog, melodiko, at iba pa.

Ang tono ay isang tunog na sensasyon na nagpapahintulot na ito ay maiuri bilang mataas o mababa. Ang halagang ito ay subjective din at hindi masusukat ng anumang instrumento. Ang tono ay nauugnay sa isang layunin na dami - ang dalas ng sound wave, ngunit walang malinaw na koneksyon sa pagitan nila. Halimbawa, para sa isang single-frequency na tunog ng pare-pareho ang intensity, tumataas ang tono habang tumataas ang frequency. Kung ang dalas ng tunog ay nananatiling pare-pareho at ang intensity nito ay tumataas, ang tono ay nagiging mas mababa.

Hugis ng mga pinagmumulan ng tunog

Alinsunod sa hugis ng katawan na nagsasagawa ng mga mekanikal na panginginig ng boses at sa gayon ay bumubuo ng mga alon, mayroong tatlong pangunahing uri:

Point source. Gumagawa ito ng mga spherical sound wave na mabilis na nabubulok na may distansya mula sa pinagmulan (humigit-kumulang 6 dB kung dumoble ang distansya mula sa pinagmulan).
Pinagmulan ng linya. Lumilikha ito ng mga cylindrical wave, ang intensity na bumababa nang mas mabagal kaysa mula sa isang point source (para sa bawat pagtaas ng distansya ng kalahati na nauugnay sa pinagmulan, ang intensity ay bumababa ng 3 dB).
Flat o two-dimensional na pinagmulan. Bumubuo lamang ito ng mga alon sa isang tiyak na direksyon. Ang isang halimbawa ng naturang pinagmulan ay isang piston na gumagalaw sa isang silindro.

Mga mapagkukunan ng elektronikong tunog

Upang lumikha ng isang sound wave, ang mga elektronikong mapagkukunan ay gumagamit ng isang espesyal na lamad (speaker), na nagsasagawa ng mga mekanikal na panginginig ng boses dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng electromagnetic induction. Kabilang sa mga naturang mapagkukunan ang sumusunod:

mga manlalaro ng iba't ibang mga disc (CD, DVD at iba pa);
mga cassette recorder;
mga radyo;
Mga TV at ilang iba pa.

Tunog ay tinatawag na mekanikal na panginginig ng boses ng mga particle ng isang nababanat na daluyan (hangin, tubig, metal, atbp.), na subjective na nakikita ng organ ng pandinig. Ang mga sensasyon ng tunog ay sanhi ng mga vibrations ng medium na nagaganap sa hanay ng dalas mula 16 hanggang 20,000 Hz. Ang mga tunog na may mga frequency sa ibaba ng saklaw na ito ay tinatawag na infrasound, at ang mga nasa itaas ay tinatawag na ultrasound.

Presyon ng tunog- variable na presyon sa isang daluyan dahil sa pagpapalaganap ng mga sound wave sa loob nito. Ang magnitude ng sound pressure ay tinatantya ng lakas ng sound wave bawat unit area at ipinahayag sa newtons bawat square meter (1 n/meter square = 10 bar).

Antas ng presyon ng tunog- ang ratio ng halaga ng sound pressure sa zero level, na itinuturing na sound pressure n/square meter:

Bilis ng tunog depende sa pisikal na katangian kapaligiran kung saan lumalaganap ang mga mekanikal na panginginig ng boses. Kaya, ang bilis ng tunog sa hangin ay 344 m/sec sa T=20°C, sa tubig 1,481 m/sec (sa T=21.5°C), sa kahoy 3,320 m/sec at sa bakal 5,000 m/sec sec.

Lakas ng tunog (o intensity)- ang dami ng sound energy na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa isang unit area; sinusukat sa watts kada metro kuwadrado (W/m2).

Dapat pansinin na ang presyon ng tunog at intensity ng tunog ay nauugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng isang parisukat na relasyon, ibig sabihin, na may pagtaas sa presyon ng tunog ng 2 beses, ang intensity ng tunog ay tumataas ng 4 na beses.

Antas ng tunog- ang ratio ng lakas ng isang naibigay na tunog sa zero (standard) na antas, kung saan ang lakas ng tunog ay kinuha na watts/m2, na ipinahayag sa decibels:

Ang mga antas ng presyon ng tunog at intensity ng tunog, na ipinahayag sa mga decibel, ay pareho sa magnitude.

Hearing threshold- ang pinakatahimik na tunog na maririnig pa rin ng isang tao sa frequency na 1000 Hz, na tumutugma sa sound pressure n/m2.

Lakas ng tunog- ang intensity ng sound sensation na dulot ng isang naibigay na tunog sa isang tao na may normal na pandinig. Ang volume ay depende sa lakas ng tunog at sa frequency nito, proporsyonal na nag-iiba sa logarithm ng intensity ng tunog at ipinapahayag ng bilang ng mga decibel ng na ang ibinigay na tunog ay lumampas sa intensity ng tunog na kinuha bilang threshold ng audibility. Ang unit ng loudness ay background.

Threshold sakit - sound pressure o sound intensity, na itinuturing bilang isang masakit na sensasyon. Ang threshold ng sakit ay nakadepende nang kaunti sa dalas at nangyayari sa sound pressure na humigit-kumulang 50 n/m2.

Dynamic na hanay- ang hanay ng mga volume ng tunog, o ang pagkakaiba sa mga antas ng presyon ng tunog ng pinakamalakas at pinakatahimik na tunog, na ipinahayag sa mga decibel.

Diffraction- paglihis mula sa rectilinear propagation ng sound waves.

Repraksyon- isang pagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga sound wave na dulot ng mga pagkakaiba sa bilis sa iba't ibang seksyon ng landas.

Panghihimasok- ang pagdaragdag ng mga alon na may parehong haba na dumarating sa isang partikular na punto sa espasyo kasama ang ilan sa iba't ibang paraan, bilang isang resulta kung saan ang amplitude ng nagresultang alon sa iba't ibang mga punto ay lumalabas na naiiba, at ang maxima at minima ng amplitude na ito ay kahalili sa bawat isa.

Beats- interference ng dalawang sound vibrations na maliit ang pagkakaiba sa frequency. Ang amplitude ng mga nagresultang oscillations ay pana-panahong tumataas o bumababa sa oras na may dalas na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga nakakasagabal na oscillations.

Reverberation- natitirang "pagkatapos ng tunog" sa mga nakapaloob na espasyo. Ito ay nabuo dahil sa paulit-ulit na pagmuni-muni mula sa mga ibabaw at sabay-sabay na pagsipsip ng mga sound wave. Ang reverberation ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tagal ng panahon (sa mga segundo) kung saan ang intensity ng tunog ay bumababa ng 60 dB.

tono- sinusoidal sound vibration. Ang pitch ng isang tono ay tinutukoy ng dalas ng mga vibrations ng tunog at tumataas sa pagtaas ng dalas.

Base tone- ang pinakamababang tono na nilikha ng pinagmumulan ng tunog.

Overtones- lahat ng mga tono, maliban sa pangunahing isa, na nilikha ng pinagmulan ng tunog. Kung ang mga frequency ng mga overtone ay isang integer na bilang ng beses na mas malaki kaysa sa dalas ng pangunahing tono, kung gayon ang mga ito ay tinatawag na harmonic overtones (harmonics).

Timbre- "kulay" ng tunog, na tinutukoy ng bilang, dalas at intensity ng mga overtone.

Mga kumbinasyon ng tono- karagdagang mga tono na nagmumula dahil sa nonlinearity ng mga katangian ng amplitude ng mga amplifier at pinagmumulan ng tunog. Lumilitaw ang mga kumbinasyong tono kapag nalantad ang system sa dalawa o higit pa pagbabagu-bago sa iba't ibang frequency. Ang dalas ng kumbinasyon ng mga tono ay katumbas ng kabuuan at pagkakaiba ng mga frequency ng mga pangunahing tono at ang kanilang mga harmonika.

Pagitan- ang ratio ng mga frequency ng dalawang tunog na inihahambing. Ang pinakamaliit na nakikilalang pagitan sa pagitan ng dalawang musikal na tunog na magkatabi sa dalas (bawat musikal na tunog ay may mahigpit na tinukoy na frequency) ay tinatawag na semitone, at ang frequency interval na may ratio na 2:1 ay tinatawag na octave (isang musical octave ay binubuo ng 12 semitones); ang pagitan na may ratio na 10:1 ay tinatawag na dekada.

Ang araling ito ay sumasaklaw sa paksang “Sound Waves”. Sa araling ito ay magpapatuloy tayo sa pag-aaral ng acoustics. Una, ulitin natin ang kahulugan ng mga sound wave, pagkatapos ay isaalang-alang ang kanilang mga saklaw ng dalas at pamilyar sa konsepto ng ultrasonic at infrasonic wave. Tatalakayin din natin ang mga katangian ng sound wave sa iba't ibang media at alamin kung ano ang mga katangian nito. .

Mga sound wave - ang mga ito ay mga mekanikal na panginginig ng boses na, kumakalat at nakikipag-ugnayan sa organ ng pandinig, ay nakikita ng isang tao (Larawan 1).

kanin. 1. Sound wave

Ang sangay ng pisika na tumatalakay sa mga alon na ito ay tinatawag na acoustics. Ang propesyon ng mga taong sikat na tinatawag na "tagapakinig" ay mga acoustician. Ang sound wave ay isang alon na nagpapalaganap sa isang elastic medium, ito ay isang longitudinal wave, at kapag ito ay lumaganap sa isang elastic na medium, ang compression at discharge ay kahalili. Ito ay ipinapadala sa paglipas ng panahon sa isang distansya (Larawan 2).

kanin. 2. Pagpapalaganap ng sound wave

Kasama sa mga sound wave ang mga vibrations na nangyayari na may dalas mula 20 hanggang 20,000 Hz. Para sa mga frequency na ito ang kaukulang wavelength ay 17 m (para sa 20 Hz) at 17 mm (para sa 20,000 Hz). Ang saklaw na ito ay tatawaging naririnig na tunog. Ang mga wavelength na ito ay ibinibigay para sa hangin, ang bilis ng tunog kung saan ay katumbas ng .

Mayroon ding mga hanay na nakikitungo sa mga acoustician - infrasonic at ultrasonic. Ang infrasonic ay ang mga may frequency na mas mababa sa 20 Hz. At ang mga ultrasonic ay ang mga may dalas na higit sa 20,000 Hz (Larawan 3).

kanin. 3. Mga hanay ng sound wave

Ang bawat edukadong tao ay dapat na pamilyar sa hanay ng dalas ng mga sound wave at alam na kung pupunta siya para sa isang ultrasound, ang larawan sa screen ng computer ay gagawin na may dalas na higit sa 20,000 Hz.

Ultrasound – Ito ay mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas mula 20 kHz hanggang isang bilyong hertz.

Ang mga alon na may dalas na higit sa isang bilyong hertz ay tinatawag hypersound.

Ang ultratunog ay ginagamit upang makita ang mga depekto sa mga bahagi ng cast. Ang isang stream ng maikling ultrasonic signal ay nakadirekta sa bahaging sinusuri. Sa mga lugar kung saan walang mga depekto, ang mga signal ay dumadaan sa bahagi nang hindi nakarehistro ng receiver.

Kung mayroong isang crack, isang air cavity o iba pang inhomogeneity sa bahagi, pagkatapos ay ang ultrasonic signal ay makikita mula dito at, bumabalik, pumapasok sa receiver. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na ultrasonic flaw detection.

Ang iba pang mga halimbawa ng mga aplikasyon ng ultrasound ay mga makina pagsusuri sa ultrasound, mga ultrasound machine, ultrasound therapy.

Infrasound – mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas na mas mababa sa 20 Hz. Hindi sila nakikita ng tainga ng tao.

Ang mga likas na pinagmumulan ng mga infrasound wave ay mga bagyo, tsunami, lindol, bagyo, pagsabog ng bulkan, at pagkidlat.

Ang infrasound ay isa ring mahalagang alon na ginagamit upang i-vibrate ang ibabaw (halimbawa, upang sirain ang ilang malalaking bagay). Inilunsad namin ang infrasound sa lupa - at nasira ang lupa. Saan ito ginagamit? Halimbawa, sa mga minahan ng brilyante, kung saan kumukuha sila ng mineral na naglalaman ng mga bahagi ng brilyante at dinurog ito sa maliliit na particle upang mahanap ang mga inklusyong brilyante na ito (Fig. 4).

kanin. 4. Paglalapat ng infrasound

Ang bilis ng tunog ay depende sa mga kondisyon ng kapaligiran at temperatura (Larawan 5).

kanin. 5. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave sa iba't ibang media

Pakitandaan: sa hangin ang bilis ng tunog sa ay katumbas ng , at sa , ang bilis ay tumataas ng . Kung ikaw ay isang mananaliksik, kung gayon ang kaalamang ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa iyo. Maaari ka ring magkaroon ng ilang uri ng sensor ng temperatura na magre-record ng mga pagkakaiba sa temperatura sa pamamagitan ng pagpapalit ng bilis ng tunog sa medium. Alam na natin na kung mas siksik ang daluyan, mas seryoso ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng daluyan, mas mabilis na kumakalat ang alon. Sa huling talata tinalakay natin ito gamit ang halimbawa ng tuyo na hangin at basa-basa na hangin. Para sa tubig, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay . Kung lumikha ka ng isang sound wave (kumatok sa isang tuning fork), kung gayon ang bilis ng pagpapalaganap nito sa tubig ay magiging 4 na beses na mas malaki kaysa sa hangin. Sa pamamagitan ng tubig, ang impormasyon ay aabot ng 4 na beses na mas mabilis kaysa sa pamamagitan ng hangin. At sa bakal ay mas mabilis pa: (Larawan 6).

kanin. 6. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave

Alam mo mula sa mga epiko na ginamit ni Ilya Muromets (at lahat ng mga bayani at ordinaryong mga Ruso at mga lalaki mula sa Gaidar's RVS) ay gumamit ng isang napaka-kagiliw-giliw na paraan ng pag-detect ng isang bagay na papalapit, ngunit malayo pa rin. Ang tunog na ginagawa nito kapag gumagalaw ay hindi pa naririnig. Naririnig siya ni Ilya Muromets, habang ang kanyang tainga sa lupa. Bakit? Dahil ang tunog ay ipinapadala sa solidong lupa sa mas mataas na bilis, na nangangahulugan na ito ay makakarating sa tainga ni Ilya Muromets nang mas mabilis, at magagawa niyang maghanda upang matugunan ang kaaway.

Ang pinaka-kagiliw-giliw na sound wave ay mga musikal na tunog at ingay. Anong mga bagay ang maaaring lumikha ng mga sound wave? Kung kukuha tayo ng pinagmumulan ng alon at isang nababanat na daluyan, kung gagawin nating magkatugma ang pinagmulan ng tunog, magkakaroon tayo ng isang kahanga-hangang alon ng tunog, na tatawaging tunog ng musika. Ang mga pinagmumulan ng mga sound wave ay maaaring, halimbawa, ang mga string ng isang gitara o piano. Ito ay maaaring isang sound wave na nilikha sa air gap ng isang pipe (organ o pipe). Mula sa mga aralin sa musika alam mo ang mga tala: do, re, mi, fa, sol, la, si. Sa acoustics, tinatawag silang mga tono (Larawan 7).

kanin. 7. Mga tono ng musika

Ang lahat ng mga bagay na maaaring gumawa ng mga tono ay magkakaroon ng mga tampok. Paano sila nagkaiba? Magkaiba sila sa wavelength at frequency. Kung ang mga sound wave na ito ay hindi nilikha ng magkakasuwato na tunog o hindi konektado sa ilang uri ng karaniwang piyesa ng orkestra, kung gayon ang ganoong dami ng mga tunog ay tatawaging ingay.

ingay- mga random na oscillations ng iba't ibang pisikal na kalikasan, na nailalarawan sa pagiging kumplikado ng kanilang temporal at spectral na istraktura. Ang konsepto ng ingay ay parehong domestic at pisikal, halos magkapareho sila, at samakatuwid ay ipinakilala namin ito bilang isang hiwalay na mahalagang bagay ng pagsasaalang-alang.

Lumipat tayo sa mga quantitative na pagtatantya ng mga sound wave. Ano ang mga katangian ng musical sound waves? Eksklusibong nalalapat ang mga katangiang ito sa mga harmonic sound vibrations. Kaya, Lakas ng tunog. Paano tinutukoy ang dami ng tunog? Isaalang-alang natin ang pagpapalaganap ng sound wave sa oras o ang mga oscillations ng pinagmulan ng sound wave (Fig. 8).

kanin. 8. Dami ng tunog

Kasabay nito, kung hindi kami nagdagdag ng maraming tunog sa system (halimbawa, pinindot namin nang tahimik ang isang piano key), magkakaroon ng tahimik na tunog. Kung malakas nating itinataas ang ating kamay, nagiging sanhi tayo ng tunog na ito sa pamamagitan ng pagpindot sa susi, nakakakuha tayo ng malakas na tunog. Ano ang nakasalalay dito? Ang isang tahimik na tunog ay may mas maliit na vibration amplitude kaysa sa isang malakas na tunog.

Ang susunod na mahalagang katangian ng musikal na tunog at anumang iba pang tunog ay taas. Saan nakasalalay ang pitch ng tunog? Ang taas ay depende sa dalas. Maaari nating gawing madalas na mag-oscillate ang source, o maaari nating gawin itong mag-oscillate nang hindi masyadong mabilis (iyon ay, magsagawa ng mas kaunting mga oscillations bawat yunit ng oras). Isaalang-alang natin ang time sweep ng mataas at mababang tunog ng parehong amplitude (Larawan 9).

kanin. 9. Pitch

Isang kawili-wiling konklusyon ang maaaring iguguhit. Kung ang isang tao ay kumakanta sa isang bass na boses, kung gayon ang kanyang pinagmumulan ng tunog (ang vocal cord) ay nagvibrate ng ilang beses na mas mabagal kaysa sa isang taong kumakanta ng soprano. Sa pangalawang kaso, ang mga vocal cord ay nag-vibrate nang mas madalas, at samakatuwid ay mas madalas na nagiging sanhi ng mga bulsa ng compression at discharge sa pagpapalaganap ng alon.

May isa pang kawili-wiling katangian ng sound wave na hindi pinag-aaralan ng mga physicist. Ito timbre. Alam mo at madaling makilala ang parehong piraso ng musika na ginanap sa isang balalaika o cello. Paano naiiba ang mga tunog na ito o ang pagganap na ito? Sa simula ng eksperimento, hiniling namin sa mga taong gumagawa ng mga tunog na gawin ang mga ito ng humigit-kumulang sa parehong amplitude, upang ang volume ng tunog ay pareho. Ito ay tulad ng sa kaso ng isang orkestra: kung hindi na kailangang i-highlight ang anumang instrumento, lahat ay tumutugtog ng halos pareho, sa parehong lakas. Kaya iba ang timbre ng balalaika at cello. Kung iguguhit natin ang tunog na ginawa mula sa isang instrumento mula sa isa pa gamit ang mga diagram, magiging pareho sila. Ngunit madali mong makilala ang mga instrumentong ito sa pamamagitan ng kanilang tunog.

Isa pang halimbawa ng kahalagahan ng timbre. Isipin ang dalawang mang-aawit na nagtapos sa parehong unibersidad ng musika na may parehong mga guro. Pare-pareho silang nag-aral, na may mga straight A. Para sa ilang kadahilanan, ang isa ay naging isang natatanging tagapalabas, habang ang isa ay hindi nasisiyahan sa kanyang karera sa buong buhay niya. Sa katunayan, ito ay natutukoy lamang sa pamamagitan ng kanilang instrumento, na nagiging sanhi ng vocal vibrations sa kapaligiran, ibig sabihin, ang kanilang mga boses ay naiiba sa timbre.

Bibliograpiya

Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physics: isang sangguniang libro na may mga halimbawa ng paglutas ng problema. - 2nd edition repartition. - X.: Vesta: publishing house "Ranok", 2005. - 464 p.
Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Physics. Ika-9 na baitang: aklat-aralin para sa pangkalahatang edukasyon. mga institusyon/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - ika-14 na ed., stereotype. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.

Internet portal "eduspb.com" ()
Internet portal “msk.edu.ua” ()
Internet portal na “class-fizika.narod.ru” ()

Takdang aralin

Paano naglalakbay ang tunog? Ano ang maaaring pinagmulan ng tunog?
Maaari bang maglakbay ang tunog sa kalawakan?
Ang bawat alon ba na umaabot sa organ ng pandinig ng isang tao ay napapansin niya?