Понимание формулы уровня звукового давления (SPL)

Понимание формулы уровня звукового давления (SPL)

Уровень звукового давления (SPL) является критически важным понятием в акустике, часто используемым для измерения давления звуковых волн в децибелах (дБ). Формула для SPL следующая:

Разбор формулы

Чтобы лучше понять эту формулу, давайте разберем ее компоненты:

• ПФактическое звуковое давление в паскалях (Па), мера силы на единицу площади, оказываемой звуковой волной.
• П0Силовое давление звука, обычно 20 мкПа (микропаскалей) в воздухе.
• SPL(дБ)Уровень звукового давления в децибелах.
• журнал10Десятичный логарифм.

Используя эту формулу, мы можем преобразовать фактическое звуковое давление в более удобную шкалу (децибелы), которую наши уши и инструменты могут легко интерпретировать.

Реальное применение: рок-концерт

Представьте, что вы на рок концерте. Группа играет, и уровень звукового давления рядом с динамиками измеряется на уровне 2 Паскаля (Па). Чтобы узнать, насколько это громко в децибелах (дБ), вы используете формулу SPL с референтным звуковым давлением (P₀) из 20 µPa.

Расчет:

Сначала преобразуйте опорное звуковое давление в Паскали:

• 20 µPa = 20 × 10^-6 Па = 0.00002 Па

Следующим шагом примените формулу SPL:

• SPL = 20 × log₁₀(2 / 0.00002)

Вычислите отношение:

• 2 / 0.00002 = 100,000

Теперь возьмите десятичный логарифм:

• журнал₁₀(100,000) = 5

Наконец, умножьте на 20:

• SPL = 20 × 5 = 100 дБ

Итак, уровень звукового давления на концерте составляет 100 дБ, что довольно громко!

Важность ссылочного звукового давления

Ссылочное звуковое давление, P₀является основным значением для расчета SPL. Обычно оно устанавливается на уровне 20 µПа, что примерно соответствует самым тихим звукам, которые может уловить человеческое ухо.

Обработка различных источников звука

Формула SPL может быть применена к различным источникам звука, от шепота в библиотеке до рычания реактивных двигателей. Например:

• ШепотПредположим, что звуковое давление шёпота составляет 0,0002 Па. Используя формулу SPL, SPL = 20 × log₁₀(0.0002 / 0.00002) = 20 × лог₁₀(10) = 20 дБ. Таким образом, шёпот составляет около 20 дБ.
• Реактивный двигательДля реактивного двигателя при 30 Па, SPL = 20 × log₁₀(30 / 0.00002) = 20 × лог₁₀(1 500 000) ≈ 20 × 6,18 = 123,6 дБ.

Практические соображения

При измерении уровня звука (SPL) важно иметь точные инструменты. Звуковые уровнемеры предназначены для измерения уровней звукового давления в различных средах. Кроме того, понимание уровня фонового шума и фона помех является важным, так как это может повлиять на показания.

Актуальность децибелов

Почему используются децибелы? Децибелы упрощают наше понимание уровней звука, предоставляя удобную шкалу для описания звуков от едва слышного шепота до оглушительного рёва реактивного двигателя. Они также помогают нам лучше воспринимать изменения в звуковом давлении. Например, увеличение на 10 дБ представляет собой десятикратное увеличение интенсивности звука.

Резюме

Формула уровня звукового давления (SPL) является важным инструментом в акустике для преобразования фактического звукового давления в децибелы, предлагая более интуитивное понимание уровней интенсивности звука. Разбирая формулу и применяя её к реальным ситуациям, мы можем лучше понять её значимость и использование.