Звуковая мощность

Содержание

Уровень звуковой мощности L WA Максимальный уровень звуковой мощности (LWA ), относящийся к переносному воздушному компрессору.

Нормативы часто определяют метод измерения который объединяет звуковое давление над поверхностью, окружающей источник. L WA определяет мощность, передаваемую на эту поверхность, в децибелах относительно одного пиковатта. Устройства (например, пылесос) часто имеют требования к маркировке и максимальным допустимым объемам производства. Шкала A-weighting используется в расчетах, поскольку метрика связана с громкостью, воспринимаемой человеческим ухом. Измерения в соответствии с ISO 3744 выполняются в 6–12 определенных точках вокруг устройства в полубезэховом пространстве. Тестовая среда может располагаться в помещении или на открытом воздухе. Требуемая среда - твердый грунт в большом открытом пространстве или полубезэховая камера (свободное поле над отражающей плоскостью).

Таблица выбранных источников звука

Вот таблица некоторых примеры из он-лайн источника. Для всенаправленных источников в открытом пространстве мощность звука в L wA равна уровню звукового давления в дБ выше 20 микропаскалей на расстоянии 0,2821 м

Ситуация и. звук источник	Звуковая мощность. (W )	Уровень звуковой мощности. (dB исх. 10 Вт)
Ракета Saturn V	100000000	200
Project Artemis Sonar	1000000	180
Turbojet Двигатель	100000	170
Турбореактивный самолет на взятии -выкл	1000	150
Турбовинтовой самолет на взлете	100	140
Пулемет. Большой орган	10	130
Симфонический оркестр. Тяжелый гром. Звуковой удар	1	120
Рок-концерт (1970-е). Цепная пила. Ускорение мотоцикла	0.1	110
Газонокосилка. Автомобиль на скорости шоссе. Стальные диски Subway	0,01	100
Большой дизельный автомобиль	0,001	90
Громкий будильник	0,0001	80
Относительный ly тихий пылесос	10	70
фен	10	60
радио или телевизор	10	50
холодильник. низкий голос	10	40
тихий разговор	10	30
Шепот одного человека. Тиканье наручных часов	10	20
Человеческое дыхание одного человека	10	10
Контрольное значение	10	0

Звук мощность, обозначенная P, определяется как

$P\; =\; F\; \cdot \; v\; =\; A\; pu\; \cdot \; v\; =\; A\; pv\; \{\backslash \; displaystyle\; P\; =\; \backslash \; mathbf\; \{f\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; mathbf\; \{v\}\; =\; Ap\; \backslash ,\; \backslash \; mathbf\; \{u\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; mathbf\; \{v\}\; =\; Apv\}$

где

• f- звуковая сила единичного вектора. u;
• v- скорость частицы проекции v вдоль u;
• A - площадь;
• p - звуковое давление.

. В среде звуковая мощность определяется как

$P\; =\; A\; p\; 2\; \rho \; c\; cos\; \; \theta ,\; \{\backslash \; displaystyle\; P\; =\; \{\backslash \; frac\; \{Ap\; ^\; \{2\}\}\; \{\backslash \; rho\; c\}\}\; \backslash \; cos\; \backslash \; theta,\}$

где

• A - площадь поверхности;
• ρ - массовая плотность ;
• c - скорость звука ;
• θ - угол между направлением распространения звука и нормалью к поверхности.
• p - звуковое давление.

Например, звук при SPL = 85 дБ или p = 0,356 Па в воздухе (ρ = 1,2 кгм и c = 343 м⋅с) через поверхность площадью A = 1 м перпендикулярно направлению распространения (θ = 0 °) имеет поток звуковой энергии P = 0,3 мВт.

Это параметр, который может быть интересен при преобразовании шума обратно в полезную энергию, наряду с любыми потерями в устройстве захвата.

Звуковая мощность связана с интенсивностью звука :

$P\; =\; AI,\; \{\backslash \; displaystyle\; P\; =\; AI,\}$

где

• A - площадь;
• I - интенсивность звука.

Звуковая мощность связана с плотностью звуковой энергии :

$P\; =\; A\; cw,\; \{\backslash \; displaystyle\; P\; =\; Acw,\}$

где

• c - скорость звука ;
• w - плотность звуковой энергии.

Уровень звуковой мощности (SWL) или уровень акустической мощности - это логарифмическая мера мощности звука относительно эталонного значения.. Уровень звуковой мощности, обозначенный L Вт и измеренный в дБ, определяется как

$LW\; =\; 1\; 2\; ln\; (PP\; 0)\; N\; p\; =\; log\; 10\; (PP\; 0)\; B\; =\; 10\; log\; 10\; (PP\; 0)\; d\; B,\; \{\backslash \; displaystyle\; L\_\; \{W\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\; \}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{P\}\; \{P\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; mathrm\; \{Np\}\; =\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{P\}\; \{P\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; Mathrm\; \{B\}\; =\; 10\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \backslash !\; \backslash \; Left\; (\{\backslash \; frac\; \{P\}\; \{P\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; mathrm\; \{dB\},\}$

где

• P - мощность звука;
• P0- эталонная мощность звука;
• 1 Np = 1 - непер ;
• 1 B = 1/2 ln 10 - bel ;
• 1 дБ = 1/20 ln 10 - децибел.

обычно используемая эталонная звуковая мощность в воздухе составляет

$P\; 0\; =\; 1\; p\; Вт.\; \{\backslash \; displaystyle\; P\_\; \{0\}\; =\; 1\; ~\; \backslash \; mathrm\; \{pW\}.\}$

Правильное обозначение уровня звуковой мощности с использованием этого эталона: L Вт / (1 пВт) или L Вт (относительно 1 пВт), но суффиксные обозначения dB SWL, dB (SWL), dBSWL или dB SWL очень распространены, даже если они не приняты SI.

Эталонная звуковая мощность P 0 определяется как звуковая мощность с эталонной интенсивностью звука I 0 = 1 пВт / м, проходящая через поверхность площадью A 0 = 1 м:

$Р\; 0\; =\; А\; 0\; I\; 0,\; \{\backslash \; displaystyle\; Р-\; \{0\}\; =\; А\_\; \{0\}\; I\_\; \{0\},\}$

, следовательно, опорное значение Р 0 = 1 пВт.

Связь с уровнем звукового давления

Общий расчет звуковой мощности по звуковому давлению выглядит следующим образом:

$LW\; =\; L\; p\; +\; 10\; log\; 10\; (ASA\; 0)\; d\; B,\; \{\backslash \; displaystyle\; L\_\; \{W\}\; =\; L\_\; \{p\}\; +10\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{A\_\; \{S\}\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; mathrm\; \{дБ\},\}$

где: $AS\; \{\backslash \; displaystyle\; \{A\_\; \{S\}\}\}$определяет площадь поверхности, которая полностью охватывает источник. Эта поверхность может иметь любую форму, но она должна полностью закрывать источник.

В случае, когда источник звука расположен в свободном поле и расположен над отражающей плоскостью (т. Е. Землей) в воздухе при температуре окружающей среды, уровень звуковой мощности на расстоянии r от источника звука приблизительно связан с уровень звукового давления (SPL) на

$LW\; =\; L\; p\; +\; 10\; log\; 10\; (2\; \pi \; r\; 2\; A\; 0)\; d\; B,\; \{\backslash \; displaystyle\; L\_\; \{W\}\; =\; L\_\; \{p\}\; +10\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \backslash !\; \backslash \; Left\; (\{\backslash \; frac\; \{2\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\}\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; Mathrm\; \{dB\},\}$

где

• Lp- уровень звукового давления;
• A0= 1 м;
• $2\; \pi \; r\; 2,\; \{\backslash \; displaystyle\; \{2\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\}\},\}$определяет площадь поверхности полушария; и
• r должно быть достаточно, чтобы полусфера полностью закрывала источник.

Вывод этого уравнения:

$LW\; =\; 1\; 2\; ln\; (PP\; 0)\; =\; 1\; 2\; ln\; (AIA\; 0\; I\; 0)\; =\; 1\; 2\; ln\; (II\; 0)\; +\; 1\; 2\; ln\; (AA\; 0).\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; L\_\; \{W\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{P\}\; \{P\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash \backslash \; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{AI\}\; \{A\_\; \{0\}\; I\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash \backslash \; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{\; 2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; Left\; (\{\backslash \; frac\; \{I\}\; \{I\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; +\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; Left\; (\{\backslash \; frac\; \{A\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !.\; \backslash \; End\; \{align\}\}\}$

Для прогрессивной сферической волны

$z\; 0\; =\; pv,\; \{\backslash \; displaystyle\; z\_\; \{0\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{p\; \}\; \{v\}\},\}$

$A\; =\; 4\; \pi \; r\; 2,\; \{\backslash \; displaystyle\; A\; =\; 4\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\},\}$(площадь поверхности сферы)

где z 0 - характеристический удельный акустический импеданс.

Следовательно,

$I\; =\; pv\; =\; p\; 2\; z\; 0,\; \{\backslash \; displaystyle\; I\; =\; pv\; =\; \{\backslash \; frac\; \{p\; ^\; \{2\}\}\; \{z\_\; \{0\}\}\},\}$

и поскольку по определению I 0 = p 0/z0, где p 0 = 20 мкПа - эталонное звуковое давление,

$LW\; =\; 1\; 2\; ln\; (p\; 2\; p\; 0\; 2)\; +\; 1\; 2\; ln\; (4\; \pi \; r\; 2\; A\; 0)\; =\; ln\; (pp\; 0)\; +\; 1\; 2\; ln\; (4\; \pi \; r\; 2\; A\; 0)\; =\; L\; p\; +\; 10\; log\; 10\; (4\; \pi \; r\; 2\; A\; 0)\; d\; B.\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{align\}\; L\_\; \{W\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{p\; ^\; \{2\}\}\; \{p\_\; \{0\}\; ^\; \{2\; \}\}\}\; \backslash \; right)\; +\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{4\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\}\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash \backslash \; =\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{p\}\; \{p\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; +\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \; ln\; \backslash !\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{4\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\}\}\; \{A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash \backslash \; =\; L\_\; \{p\}\; +10\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \backslash !\; \backslash \; Left\; (\{\backslash \; frac\; \{4\; \backslash \; pi\; r\; ^\; \{2\}\}\; \{\; A\_\; \{0\}\}\}\; \backslash \; right)\; \backslash !\; ~\; \backslash \; Mathrm\; \{dB\}.\; \backslash \; End\; \{align\}\}\}$

Расчетная звуковая мощность практически не зависит от расстояния. На звуковое давление, используемое в расчетах, может влиять расстояние из-за вязких эффектов при распространении звука, если это не учтено.

• Звуковая мощность и звуковое давление. Причина и следствие
• Закон Ома как акустический эквивалент. Расчеты
• Отношения акустических величин, связанных с плоской прогрессивной акустической звуковой волной
• База данных NIOSH Powertools
• Тестирование звуковой мощности