Акустична енциклопедія
Акустика
(від грец. akustikos - чутний, такий, що сприймається на слух), у вузькому значенні слова - вчення про звук, тобто про пружні коливання та хвилі у газах, рідинах і твердих тілах, чутних людським вухом (частоти таких коливань знаходяться в діапазоні 16 Гц-20 кГц); у широкому сенсі - область фізики, що досліджує властивості пружних коливань та хвиль від найнижчих частот (умовно від 0 Гц) до гранично високих частот 1012-1013 Гц, їхньої взаємодії з речовиною і застосування цих коливань (хвиль).
Бел
одиниця логарифмічної відносної величини (логарифма відношення двох однойменних фізичних величин), застосовується в електротехніці, радіотехніці, акустиці та інших галузях фізики; позначується б або В, названа на честь американського винахідника телефону А. Г. Белла. Число N белов, що відповідає відношенню двох енергетичних величин P1 і P2 (до яких відносяться потужність, енергія, щільність енергії, тощо) виражається формулою N = lg(P1/P2), а для "силових" величин F1 і F2 (напруга, сила струму, тиску, напруженості поля, тощо) N = 2·lg(F1/F2). Зазвичай застосовують 0,1 долю Бел, яку називають децибелом (дб, dB).
Білий шум
шум, в якому звукові коливання різної частоти представлені в рівній мірі, тобто в середнбому інтенсивності звукових хвиль різних частот приблизно однакові, наприклад шум водоспаду. Назва "Білий шум" - за аналогією з білим світлом. Див. також Шум.
Рівень звуку, що сприймається (PN дБ)
рівень звукового тиску випадкового шуму в смузі від однієї третини октави на околиці частоти 1000 Гц, який відповідає, за оцінкою «нормальних» слухачів, гучності шуму, що розглядається.
Час реверберації
проміжок часу після вимкнення звуку, протягом якого ревербераційний звук цієї частоти слабшає на 60 дБ. Зазвичай вимірюють час для перших 30 дБ ослаблення та екстраполюють результат.
Висота звуку
характеристика слухового сприйняття, що дозволяє розподілити звуки за шкалою від низьких до високих звуків. Переважно залежить від частоти, але також від величини звукового тиску та форми хвиль.
Гучність звуку
величина, що характеризує слухове відчуття для цього звуку. Гучність звуку складним чином залежить від звукового тиску (або інтенсивності звуку), частоти та форм коливань. При постійній частоті та формі коливань гучність звуку зростає зі збільшенням звукового тиску. При однаковому звуковому тиску Гучність звуку чистих тонів (гармонічних коливань) різної частоти різна, тобто на різних частотах одинакову гучність можуть мати звуки різної інтенсивності. Гучність звуку цієї частоти оцінюють, порівнюючи її з гучністю простого тону частотою 1000 Гц. Рівень звукового тиску (в дБ) чистого тону з частотою 1000 Гц, так само гучного (порівнюючи на слух), як і звук, який вимірюється, називається рівнем гучності цього звуку (в фонах). Гучність звуку для складних звуків оцінюють за условною шкалою у сонах. Гучність звуку є важливою характеристикою музичного звуку.
Децибел
(від деци... і бел) - дольна одиниця від бела - одиниці логарифмічної відносної величини (десяткового логарифму відношення двох однойменних фізичних величин - енергій, потужностей, звукових тисків, тощо); дорівнює 0,1 бел. Позначення: українське - дБ, міжнародне - dB. Децибел найчастіше застосовується на практиці, ніж основна одиниця - бел.
Звуковий тиск
тиск, який додатково виникає при проходженні звукової хвилі в рідкому та газоподібному середовищі. Поширюючись у середовищі, звукова хвиля утворює згущення та розрідження, які створюють додаткові зміни тиску по відношенню до середнього значення тиску в середовищі. Таким чином звуковий тиск - це змінна частина тиску, тобто коливання тиску відносно середнього значення, частота яких відповідає частоті звукової хвилі. Звуковий тиск – основна кількісна характеристика звуку. Одиниця виміру Звукового тиску в системі одиниць СІ - ньютон на м2 (раніше використовувалась одиниця бар: 1 бар = 10-1 н/м2). Іноді для характеристики звуку застосовується рівень звукового тиску - виражене в дБ відношення величини даного звукового тиску до порогового значення З. д. ро = 2-10-5 н/м2. При цьому число децибел N = 20 lg (p/po). Звуковий тиск у повітрі змінюється в широких межах - від 10-5 н/м2 поблизу порога чутності до 103 н/м2 при найгучніших звуках, наприклад реактивних шумах літаків. У воді на ультразвукових частотах порядку декількох МГц за допомогою фокусуючих випромінювачів отримують значення З. д. до 107 н/м2. При значному звуковому тиску спостерігається явище розриву суцільності рідини – кавітація. Звуковий тиск варто відрізняти від тиску звука.
Звукоізоляція огороджувальних конструкцій будівель
послаблення звуку при його проникненні через огородження будівель в більш широкому сенсі - сукупність заходів щодо зниження рівня шуму, який проникає в приміщення ззовні. Кількісна міра звукоізоляції огороджувальних конструкцій, що виражається в децибелах (дб), називається звукоізолюючою здатністю. Розрізняють звукоізоляцію від повітряного та ударного звуків. Звукоізоляція від повітряного звуку характеризується зниженням рівня цього звуку (мови, співу, радіопередачі) при проходженні через огородження і оцінюється частотною характеристикою звукоізоляції в діапазоні частот 100-3200 Гц з урахуванням впливу звукопоглинання ізольованого приміщення. Звукоізоляція від ударного звуку (кроків людей, пересування меблів, тощо) залежить від рівня звуку, що виникає під перекриттям, і оцінюється частотною характеристикою наведеного рівня звукового тиску в тому ж діапазоні частот при роботі на перекритті стандартної ударної машини, також з урахуванням звукопоглинання ізольованого приміщення.
Звукопоглинаючі конструкції
пристрої для поглинання звукових хвиль, що падають на них. Звукопоглинаючі конструкції включають звукопоглинаючі матеріали, засоби їх зміцнення, інколи - декоративні покриття. Найбільш поширені типи звукопоглинаючих конструкції - звукопоглинаючі облицювання внутрішніх поверхонь (стель, стін, вентиляційних каналів, шахт ліфтів, тощо), штучні звукопоглиначі, елементи активних глушників шуму.
Імпеданс акустичний
комплексний опір, який вводиться при розгляді коливань акустичних систем (випромінювачів, рупортів, труб, тощо). Імпеданс акустичний - це відношення комплексних амплітуд звукового тиску і об'ємної коливальної швидкості частинок середовища (остання дорівнює добутку усередненої за площею коливальної швидкості на площу, для якої визначається І.а.). Комплексний вислів «Імпеданс акустичний» має вигляд Za = Ra + i Xa, де i - уявна одиниця. Поділяючи комплексний акустичний Імпеданс на речовинну і уявну частини, отримують активну Ra і реактивну Xa складові Імпеданс акустичний - активний і реактивний акустичні опори. Перше пов'язане з тертям та втратами енергії на випромінювання звуку акустичною системою, а друге – з реакцією сил інерції (мас) або сил пружності (гнучкості). Реактивний опір відповідно до цього буває інерційним або пружним.
Коефіцієнт поглинання (α)
якщо поверхня знаходиться у звуковому полі, то «α» - це відношення звукової енергії, поглиненої поверхнею, до енергії, що падає на неї. Якщо поглинається 60% падаючої енергії, то коефіцієнт поглинання дорівнює 0,6.
Музична акустика
наука, що вивчає об'єктивні фізичні закономірності музики у зв'язку з її сприйняттям та виконанням. Досліджує такі явища, як висота звуку, гучність звуку, тембр та тривалість музичних звуків, консонанс та дисонанс, музичні системи та лади. Займається вивченням музичного слуху, дослідженням музичних інструментів та людських голосів. З'ясовує, як фізичні та психофізіологічні закономірності музики відбиваються у специфічних законах цього мистецтва та впливають на їх еволюцію. У музичній акустиці використовуються дані та методи загальної фізичної акустики, яка вивчає процеси виникнення та поширення звуку. Вона тісно пов'язана з архітектурною акустикою, з психологією сприйняття, фізіологією слуху та голосу. Музична акустика залучається до пояснення низки явищ у сфері гармонії, музичних інструментів, інструментування тощо. Огороджувальні конструкції будівель та споруд, будівельні конструкції (стіни, перекриття, покриття, заповнення прорізів, перегородки тощо), що обмежують обсяг будівлі (споруди) та поділяють його на окремі приміщення. Основне призначення огороджувальних конструкцій - це захист (огородження) приміщень від температурних впливів, вітру, вологи, шуму, радіацій, тощо, в чому полягає їхня відмінність від несучих конструкцій, що сприймають силові навантаження; ця відмінність умовна, так як часто огороджувальні та несучі функції поєднують в одній конструкції (стіни, перегородки, плити перекриттів та покриттів, тощо). Огороджувальні конструкції поділяють на зовнішні та внутрішні. Зовнішні служать основним чином для захисту від атмосферних впливів, внутрішні в основному для поділу внутрішнього простору будівлі і шумоізоляції.
Поглинання звуку
перетворення енергії звукової хвилі на інші види енергії, і зокрема на тепло; характеризується коефіцієнтом поглинання а, який визначається як величина, зворотня відстані, на якій амплітуда звукової хвилі зменшується в е = 2,718 разів. а виражається в см-1, тобто в неперах на см або в децибелах на м (1 дб/м = 1,15·10-3 см-1).
Поріг чутності
мінімальна величина звукового тиску, при якому звук цієї частоти може бути все ще сприйнятий вухом людини. Величину «поріг чутності» прийнято виражати в децибелах, приймаючи за нульовий рівень звукового тиску 2·10-5 н/м2 або 2·10-4 н/м2 при частоті 1 кГц (для плоскої звукової хвилі). Поріг чутності залежить від частоти звуку. При дії шумів та інших звукових подразників П.с. для цього звуку підвищується, при цьому підвищене значення порога чутності зберігається деякій час після припинення дії фактора, який заважає, а потів поступово повертається до початкового рівня. У різних людей і у одних й тих самих осіб в різний час порогу чутності може відрізнятись в залежності від віку, фізіологічного стану, тренованості. Вимірювання порога чутності зазвичай проводять методами аудіометрії.
Реверберація
(пізньолат. reverberatio - відбиття, від лат. reverbero - відкидаю), процес поступового згасання звуку в закритих приміщеннях після вимикання його джерела. Повітряний обсяг приміщення це коливальна система з дуже великою кількістю власних частот. Кожне з власних коливань характеризується своїм коефіцієнтом згасання, що залежить від поглинання звуку при його відображенні від поверхонь і при його поширенні. Тому збуджені джерелом власні коливання різних частот згасають неодноразово. Реверберація має значний вплив на чутність мови та музики в приміщенні, так як слухачі сприймають прямий звук на фоні раніше збуджених коливань повітряного об'єму, спектри яких змінюються у часі внаслідок поступового згасання складових власних коливань. Вплив реверберації тим більш істотний, чим повільніше вони згасають. У приміщеннях, розміри яких великі в порівнянні з довжинами хвиль, спектр власних коливань можна вважати безперервним і представляти реверберацію як результат складання прямого звуку і ряду повторень, що запізнюються і спадають по амплітуді, зумовлених відображенням від обмежуючих поверхонь.
Будівельна акустика
наукова дисципліна, що вивчає питання захисту приміщень, будівель та територій населених місць від шуму архітектурно-планувальними та будівельно-акустичними (конструктивними) методами. Будівельну акустику розглядають і як галузь прикладної акустики, і як розділ будівельної фізики. До архітектурно-планувальних методів будівельної акустики відносяться: раціональні (з точки зору захисту від шуму) об'ємно-планувальні рішення будівель та приміщень; видалення джерел шуму від об'єктів, що захищаються; оптимальне планування мікрорайонів, житлових районів, і навіть територій промислових підприємств.
Фон
(від грец. phone - звук) - одиниця рівня гучності звуку. У зв'язку з тим, що на різних частотах однакову гучність можуть мати звуки різної інтенсивності (що відрізняються звуковим тиском), гучність звуку оцінюють, порівнюючи її з гучністю стандартного чистого тону (зазвичай частотою 1000 Гц). 1 Фон - різниця рівнів гучності двох звуків даної частоти, котрим рівні за гучністю звуки з частотою 1000 Гц відрізняються інтенсивністю (рівнем звукового тиску) на 1 децибел. Для чистого тону частотою 1000 Гц шкала Фона збігається зі шкалою децибел.
Шум
хаотичні коливання різної фізичної природи, які відрізняються складністю тимчасової та спектральної структури. У побуті під шумом розуміють різні небажані акустичні перешкоди при сприйнятті мови, музики, а також будь-які звуки, що заважають відпочинку, роботі. Шум відіграє істотну роль у багатьох галузях науки і техніки: акустиці, радіотехніці, радіолокації, радіоастрономії, теорії інформації, обчислювальної техніки, оптики, медицини та ін. Шум, незалежно від фізичної природи, відрізняється від періодичних коливань випадковою зміною миттєвих значень величин, що характеризують цей процес. Часто шум це суміш випадкових і періодичних коливань. Для опису шуму застосовують різні математичні моделі відповідно до їх часової, спектральної та просторової структури. Для кількісної оцінки шуму користуються усередненими параметрами, що визначаються на підставі статистичних законів, що враховують структуру шуму в джерелі та властивості середовища, в якому поширюється шум.
Шумозахист
комплекс заходів (технічних, архітектурно-планувальних, будівельно-акустичних , тощо), що здійснюються для захисту від шуму та обмеження його рівня у приміщеннях, будинках та на території населених місць відповідно до вимог санітарних норм. Ефективний шумозахист значною мірою сприяє підвищенню ступеня благоустрою населених місць, оздоровленню умов побуту, праці та відпочинку населення.
Шумомір
прилад для об'єктивного виміру рівня гучності звуку (шуму). Шумомір містить ненаправлений вимірювальний мікрофон, підсилювач, фільтри, що коригують, детектор і стрілочний прилад - індикатор. Загальна схема шумоміра обрана так, щоб його властивості наближалися до властивостей людського вуха. Чутливість вуха залежить від частоти звуку, а вид цієї залежності змінюється зі зміною інтенсивності шуму (звуку), що вимірюється. Саме тому в шумомірі є 3 комплекти фільтрів, що забезпечують потрібну форму частотної характеристики при малій гучності ~40 фон (використовується в діапазоні 20-55 фон), В - середньої гучності ~70 фон (55-85 фон) і С - великої гучності (85- 140 фон). Характеристика при великій гучності рівномірна смузі частот 30-8000 Гц. Шкала А застосовується також для вимірювання рівня гучності, вираженого в одиницях - децибел з позначкою А, тобто дБ (А), за будь-якої гучності. Величиною рівня звуку в дБ (А) користуються при нормуванні гучності шуму в промисловості, житлових будинках та на транспорті. Перемикання фільтрів здійснюється вручну залежно від гучності звуку (шуму), що вимірюється. Випрямлений квадратичним детектором сигнал усереднюється за час, що відповідає постійному часу вуха 50-60 мсек (проміжок часу, протягом якого вухо внаслідок своєї інерційності сприймає два окремих звукових сигнала як один злитий). Шкала вихідного приладу градуюється в децибелах відносно середньоквадратичного рівня звукового тиску (2·10-5 н/м2) по одній із 3 шкал - А, В або С. Сучасний шумомір є компактним портативним приладом, живлення якого здійснюється за допомогою сухих батарей, що знаходяться всередині. Мікрофон, електронна схема та індикатор шумоміра повинні бути гранично стійкими по відношенню до змін температури, вологості, барометричного тиску, а також стабільними в часі.
Відлуння
відзеркалений звук, що досягає слухача з таким великим запізненням, що викликає відчуття, окреме від відчуття прямого звуку.