Kuidas heli mõõdetakse? Üldine heliteooria ja muusikaterminoloogia

See brošüür annab vastused enamikule põhiküsimustele, mis on seotud heli- ja müramõõtmiste ning nendega seotud seadmetega.
Brošüüris käsitletakse ja esitletakse lühidalt järgmist materjali:

See brošüür annab vastused enamikule põhiküsimustele, mis on seotud heli- ja müramõõtmiste ning nendega seotud seadmetega. Brošüüris käsitletakse ja esitletakse lühidalt järgmist materjali:

  • Heli mõõtmise põhjused ja eesmärgid Heli füüsiline määratlus ja põhiomadused,
  • Akustilised ühikud ja dB skaala,
  • Subjektiivsed helitugevused
  • Heli mõõtmise seadmed
  • Sagedusparandusahelad ja helitaseme mõõtja dünaamiline reaktsioon
  • sageduse analüüs
  • Helilainete levik
  • Spetsiaalsete kambrite ja tavaruumide akustilised parameetrid
  • Heli peegeldavate objektide mõju
  • taustamüra
  • Keskkonnamõjud
  • Akustilised juhised ja standardid
  • Mõõtmisprotokoll
  • Heli- ja müraväljade graafiline esitus
  • Müraindeksi kõverad
  • Müra annus

heli ja mees

Heli on tänapäeva inimese igapäevaelu nii tavaline osa, et ta ei tea peaaegu kõiki selle liike ega funktsioone. Heli pakub inimesele naudingut näiteks muusikat kuulates või linde lauldes. Heli hõlbustab verbaalset suhtlust pereliikmete ja sõprade vahel. Heli hoiatab inimest ja annab märku häirest, näiteks telefonihelinast, uksele koputamisest või sireeni hõiskamisest. Heli annab inimesele oskuse hinnata kvaliteeti ja panna diagnoos, näiteks automootori klappide põrisemine, kriuksuv ratas või südamekahin. Heli aga sisse kaasaegne ühiskond sageli ebameeldiv ja tüütu.

Ebameeldivaid ja tüütuid helisid nimetatakse müradeks. Samas ei sõltu ebameeldivuse ja ärrituvuse aste mitte ainult müra enda parameetritest, vaid ka inimese psühholoogilisest suhtumisest teda mõjutavasse müra. Näiteks reaktiivlennuki müra võib selle disainerile tunduda meeldiva muusikana, samas kui lennujaama lähedal elavatele inimestele ja nende kuulmistele võib see olla tõeline piin. Isegi madala intensiivsusega helid ja mürad võivad olla ebameeldivad ja tüütud. Krigisev põrand, kriimustatud plaat või tilkuva kraan võib olla sama tüütu kui vali äike. Mis kõige hullem, heli võib olla ka kahjulik ja hävitav. Näiteks helibuum võib akende ja kipsseinte klaasid purustada. Kõige ohtlikum ja kahjulikum on aga see, et heli võib kahjustada selle tajumiseks kõige õrnemat ja tundlikumat seadet – inimese kuulmist.

Helimõõtmise põhjused ja eesmärgid

Helimõõtmised on tõhusad ja kasulikud mitmel põhjusel: nende tulemuste põhjal paranevad ehituskonstruktsioonide ja kõlarite akustilised parameetrid ning seetõttu on võimalik muusika tajumise kvaliteeti parandada mitte ainult kontserdisaalides, vaid ka tavaelus. ruumid.

  • Akustilised mõõtmised võimaldavad täpselt ja teaduslikult analüüsida ja hinnata häirivaid ja kahjulikke helisid ja müra. Tuleb rõhutada, et mõõtmistulemuste põhjal on võimalik objektiivselt hinnata ja võrrelda erinevaid helisid ja müra isegi erinevad tingimused, kuid tingitud füsioloogilistest ja psühholoogilised omadused Inimkeha on võimatu täpselt ja ühemõtteliselt määrata erinevate helide subjektiivse ebameeldivuse või ärrituvuse astet üksikisikute suhtes.
  • Akustilised mõõtmised annavad ka selge ja ühemõttelise ülevaate helide ja müra ohtlikkusest ja kahjulikkusest ning hõlbustavad seetõttu asjakohaste vastumeetmete varajast kasutuselevõttu. Audiomeetriliste uuringute ja mõõtmiste põhjal on võimalik hinnata inimeste kuulmise tundlikkust ja teravust. Seetõttu on helimõõtmised kuulmiskaitse ja seega tervisekaitse oluline vahend.
  • Lõpuks on heli mõõtmised ja analüüsid tõhus diagnostikavahend müraprobleemide lahendamiseks lennujaamades, tööstuses, hoonetes, elamupiirkondades, raadiostuudiotes ja mujal. Üldiselt on akustilised mõõtmised tõhus vahend inimeste elukvaliteedi parandamiseks.

Heli füüsikaline määratlus ja põhiomadused

Heli tajutakse inimese kuulmine rõhu muutused (õhus, vees või muus keskkonnas). Levinuim ja tuntuim seade õhurõhu muutuste mõõtmiseks on baromeeter.
Ilmamuutustest tingitud rõhumuutused toimuvad aga nii aeglaselt, et need ei ole inimkuulmisele tajutavad ega vasta seetõttu ülaltoodud heli definitsioonile.
Tekkivad kiiremini, st. Vähemalt 20 korda sekundis registreerib õhurõhu muutused juba inimkuul ja seetõttu nimetatakse neid heliks. Pange tähele, et baromeeter ei reageeri piisavalt kiiresti, et registreerida kiireid rõhumuutusi, mistõttu ei saa seda kasutada heli mõõtmiseks.

Rõhu muutuste arvu sekundis nimetatakse heli sageduseks ja seda väljendatakse Hz (hertsi) ühikutes. Heli sagedusvahemik ulatub 20 Hz kuni 20 000 Hz (20 kHz)

Pange tähele, et klaveri sagedusvahemikus on 27,5 Hz ja 4186 Hz.
Inimesed mõistavad hästi õhus heli levimise kiirust, tuginedes vaatleja ja välgu vahelise kauguse määramise eksperimentaalsele meetodile: välgu vaatlemise hetkest kuni mürina tajumiseni, intervallid 3 sekundit. vastavad vahekaugustele pikkusega 1 km. Teisenduses vastavad need väärtused heli levimiskiirusele 1224 km/h. Akustika ja akustiliste mõõtmiste vallas eelistatakse aga helikiiruse väljendamist m/s, s.o. 340 m/s.
Heli levimiskiiruse ja sageduse põhjal saab määrata selle lainepikkuse, s.o. füüsikaline kaugus selle amplituudi kahe kõrvuti asetseva maksimumi või miinimumi vahel. Lainepikkus võrdub heli kiiruse jagatud sagedusega. Seetõttu on 20 Hz sagedusega heli lainepikkus 17 m, sagedusega 20 kHz aga vaid 17 mm.

dB skaala

Terve inimese normaalse kuulmisega tuvastatava nõrgima heli amplituud on võrdne 20 miljondikuga rõhu põhiühikust (pascal), s.o. 20 µPa (20 mikropaskalit). See võrdub 5000000000 jagatud normaalsega atmosfääri rõhk(1 atm võrdub 1 kg / cm 2, st 10 t / m 2). Rõhu muutus 20 µPa on nii väike, et see vastab kuulmekile nihkele vahemaa võrra, mis on väiksem kui ühe aatomi läbimõõt.
On hämmastav, et inimkõrv suudab tajuda helisid, mis põhjustavad rõhumuutusi, mis on üle miljoni korra suuremad kui ülalkirjeldatud miinimumväärtus. Seetõttu kasutatakse rõhu põhiühikuid, s.o. Pa, akustilises praktikas kaasneks vajadus kasutada suuri ja armastatud numbreid. Selle akustika puudujäägi vältimiseks on tavaline logaritmilise skaala ja vastava ühiku dB (detsibell) kasutamine.
dB skaala võrdluspunktiks on kuulmislävi, s.o. rõhk 20 µPa. Kuna see punkt on skaala võrdluspunkt, vastab see tasemele 0 dB.
Helirõhu lineaarne tõus 10 korda vastab 20 dB taseme logaritmilisele tõusule. Seetõttu vastab helirõhk 200 µPa tasemele 20 dB re. 20 µPa, 2000 µPa rõhu tase 40 dB jne. Seega võimaldab logaritmilise skaala kasutamine tihendada vahemikku 1:1000000 kuni 120 dB laia vahemikuni.
Joonisel on näidatud helirõhu ja helirõhutaseme (SPL) väärtused vastavates ühikutes, s.o. vastavalt Pa ja dB, tuntud ja sageli esinevad helid. Logaritmilise dB skaala eeliste ja eeliste hulka kuulub ka asjaolu, et see vastab lineaarsest Pa skaalast täpsemalt heli suhtelise tugevuse subjektiivsele tajule. See on tingitud asjaolust, et kuulmine reageerib heli intensiivsuse (rõhu) protsentuaalsetele muutustele ja sellest tulenevalt ka selle taseme muutustele. 1 dB on helitaseme väikseim kuuldav muutus, mis tähistab identset suhtelist muutust logaritmilise taseme skaala mis tahes punktis.

Subjektiivsed helitugevused

Heli subjektiivset tugevust määravad tegurid on nii keerulised, et olulised uurimis-, teoreetilised ja eksperimentaalsed tööd vastavas akustikavaldkonnas alles käivad.

Üks neist teguritest on inimese kuulmise tundlikkuse sagedussõltuvus (maksimaalne tundlikkus 2-5 kHz piirkonnas ja miinimum kõrgel ja madalad sagedused Oh). Keeruliseks teeb ka asjaolu, et ülalkirjeldatud kuulmistundlikkuse sagedussõltuvus on piirkonnas rohkem väljendunud. madalad tasemed helirõhk ja väheneb SPL suurenedes.

Eelnevat illustreerivad joonisel kujutatud võrdsed helitugevuse kõverad, mille põhjal on võimalik määrata helirõhutasemeid erinevatel sagedustel, mille tulemuseks on 1000 Hz sagedusega puhta tooniga identne subjektiivne helitugevus.

Näiteks peab 50 Hz toon olema 15 dB kõrgem kui 1000 Hz toon 70 dB helitugevusega, et mõlema subjektiivne helitugevus oleks identne.
Elektroonika ja mõõtetehnika suhteliselt lihtne ülesanne heli mõõtmiseks on ehitada spetsiaalne elektroonikalülitus, mille tundlikkus muutub sagedusega vastavalt inimese kuulmise tundlikkuse sagedusmuutustele. Praegu kasutatakse laialdaselt rahvusvaheliste soovituste ja standarditega määratletud sageduse korrigeerimise skeeme, mis on tähistatud "A", "B" ja "C". Korrigeerimisahel "A" vastab võrdsetele helitugevuskõveratele madalate helirõhutasemete piirkonnas, ahel "B" on ligikaudne väärtus keskmise helirõhutaseme piirkonnas ja ahela "C" parameetrid vastavad helitugevuse võrdsetele kõveratele kõrge helirõhutasemega piirkond. Enamikus praktilistes valdkondades eelistatakse siiski sageduse korrigeerimise skeemi "A", kuna subjektiivsete katsete tulemuste ja objektiivsete mõõtmiste vahel on suhteliselt halb korrelatsioon sageduse korrigeerimise ahelatega "B" ja "C". Tuleb märkida, et praegu on olemas täiendav sageduse korrigeerimise skeem D, mis on määratletud rahvusvaheliste soovituste ja standarditega ning on mõeldud õhusõidukite müra mõõtmiseks.

Üks põhjus mitte päris häid tulemusi sagedusparandusahelate "B" ja "C" rakendamine on meetod ise võrdse helitugevuse kõverate määramiseks.
Fakt on see, et need kõverad viitavad puhastele toonidele ja vaba helivälja tingimustele, samas kui enamik akustilises praktikas esinevaid helisid erinevad puhastest toonidest ja on keeruka või isegi juhusliku iseloomuga.

Juhtudel, kui on vaja keerulise akustilise signaali täpsemat kirjeldust, on kuuldavate sageduste vahemik, s.o. vahemik 20 Hz - 20 kHz, eelistatavalt jagatud mitmeks kõrvuti asetsevaks kitsaks sagedusribaks, näiteks ühe oktaavi või ühe kolmandiku oktaavi laiusteks. Selleks on ette nähtud elektroonilised filtrid, mis läbivad teatud sagedusriba sagedusega komponente ja peaaegu täielikult blokeerivad komponendid, mille sagedused jäävad sellest ribast välja.
Näiteks oktavfilter, mille kesksagedus on 1 kHz, läbib sagedusriba 707–1410 Hz.

Signaali sageduskomponentide eraldamise ja üksikute sagedusribade töötlemise protsessi nimetatakse sagedusanalüüsiks. Sagedusanalüüsi tulemuseks on sagedusspekter ja spektrogramm graafilises esituses.

Lühiajalised helid, st. alla 1 s kestvaid helisid nimetatakse impulsshelideks. Selliste impulsiivsete helide näide on kirjutusmasina tekitatud müra ja löökheli haamri kasutamisel. Impulsshelid raskendavad ja raskendavad veelgi subjektiivse helitugevuse hindamist, kuna heli kestuse vähenemisega väheneb ka seda tajuva kõrva tundlikkus. Akustikateadlased ja -uurijad on üldiselt ühel meelel reeglis, mis vähendab subjektiivset helitugevust impulsshelide kestuse vähenemisega kuni 70 ms kogukestuseni.
Selle reegli kohaselt on välja töötatud ja rahvusvaheliselt kasutusele võetud spetsiaalne elektrooniline skeem, mille tundlikkus väheneb lühiajalise heli kestuse vähenemisega. Selle ahela omadust nimetatakse "impulsiks".

Helitaseme mõõtur

Müramõõtur on elektrooniline mõõteriist, mis reageerib helile inimese kuulmisega sarnaselt ning annab objektiivse ja reprodutseeritava helitaseme või helirõhu mõõtmise.

Helitaseme mõõtja poolt tajutav heli muundab selle mikrofon proportsionaalseks elektrisignaaliks. Kuna selle signaali amplituud on väga väike, on isegi enne selle rakendamist näidikule või digitaalnäidikule vajalik asjakohane võimendus. Müramõõturi sisendis oleva võimendusastmega võimendatud elektrisignaali saab sagedust korrigeerida plokis, mis sisaldab standardseid parandusahelaid. A, B, C ja/või D või filtreerimine väliste ribapääsfiltritega (nt oktaavi või ühe kolmandiku oktaavi filtritega). Vastava võimendusastmega võimendatud elektrisignaal suunatakse seejärel detektoriplokki ja selle väljundist osutiga mõõteseadmesse või pärast teisendamist digitaalnäidikule. Tavalise helitaseme mõõturi detektoriplokk sisaldab RMS-detektorit, kuid võib olla varustatud ka piigidetektoriga. Osutimõõtur või digitaalne indikaator näitab helitaset või helirõhu taset dB-des.

Ruutkeskmine ruut (RMS) on matemaatiliselt täpselt määratletud eriline keskmine väärtus, mis on seotud uuritava protsessi energiaga. See on eriti oluline akustika puhul, kuna efektiivväärtus on võrdeline helitaseme mõõtjaga mõõdetava heli või müra energiahulgaga. Tipudetektor võimaldab mõõta siirde- ja impulsshelide tippväärtust, mäluseadme (retentsiooniahela) kasutamine aga aitab fikseerida helitaseme mõõtja pulsirežiimis mõõdetud maksimaalse tipu ehk RMS väärtuse.

Müramõõturite kalibreerimise eelistatud meetod on akustiline meetod, mis põhineb täppis- ja võimalusel kaasaskantava akustilise kalibraatori kasutamisel. Põhimõtteliselt on akustiline kalibraator kombinatsioon täppisostsillaatorist ja valjuhääldist, mis genereerib täpselt heli teatud tase.) Kuna müramõõtur on täppismõõteriist, on see ette nähtud uuesti kalibreerimiseks ja kontrollimiseks, et tagada kõrge täpsusega ja mõõtmistulemuste usaldusväärsus.

Müramõõturi dünaamiline reaktsioon

Erineva tasemega heli mõõtmisel on vajalik, et nõela läbipaine mõõteseade helitaseme mõõtur vastas täpselt nendele muudatustele.
Mõõdetud mürataseme liiga kiired muutused võivad aga põhjustada arvesti nõela nii kiiret kõikumist, et lugemine muutub keeruliseks või isegi võimatuks. Sel põhjusel on rahvusvaheliste soovituste ja standarditega kehtestatud kaks peamist müramõõturite dünaamilist omadust; "kiire" on instrumendi kiirele reageerimisele vastav karakteristik. Mõõteriista osuti kiire kõikumise korral (vt ülemist joonist) "kiire" režiimis töötamisel on eelistatavam helitaseme mõõtja seada "aeglane" režiim.
Kui "aeglasel" režiimil töötava müramõõturi mõõteseadme osuti kõikumised on liiga suured, on vaja määrata osuti hälbete keskmine väärtus ning märkida üles mõõtmise maksimaalne ja minimaalne näit. seade vastavas protokollis.
Lühiajaliste ja impulsshelide mõõtmisel on vaja impulsshelitaseme mõõtjat. Mõned soovitused ja standardid nõuavad tippväärtuste mõõtmist, samas kui teised täpsustavad sarivõtterežiimi vajadust. Tuleb märkida, et mõõteseadme või helitaseme näidiku näitude fikseerimise võimalus on tõhus ja mugav igasuguste lühiajaliste helide mõõtmisel. Muutuvate tasemetega heli mõõtmisel on vajalik, et helitaseme mõõtja osuti kõrvalekalle vastaks täpselt nendele muutustele. Mõõdetud mürataseme liiga kiired muutused võivad aga põhjustada arvesti nõela nii kiiret kõikumist, et lugemine muutub keeruliseks või isegi võimatuks. Sel põhjusel on rahvusvaheliste soovituste ja standarditega kehtestatud kaks peamist müramõõturite dünaamilist omadust; "kiire" - seadme kiirele reageeringule vastav karakteristik Mõõteseadme osuti kiirete kõikumiste korral (vt ülemist joonist) "kiire" režiimis töötamisel on eelistatavam määrata helitase meeter "aeglasele" režiimile. "aeglasel" režiimil on vaja määrata nõela hälvete keskmine väärtus ning märkida vastavasse protokolli mõõteseadme maksimum- ja miinimumnäidud. Mõõtmisel lühiajalise ja impulsshelide puhul on vaja impulsshelitaseme mõõtjat. Mõned soovitused ja standardid nõuavad tippväärtuste mõõtmist, teised aga määravad vajaduse kasutada dünaamilise karakteristikuga režiimi "impulss". Pange tähele, et mõõteseadme näitude fikseerimise võimalus seade või helitaseme näidik on tõhus ja mugav igasuguste lühiajaliste helide mõõtmisel.

Helilainete levik

Helilainete levimine õhus on sarnane lainete levimisega vees. Helilained levivad ühtlaselt kõikides suundades ja nende amplituud väheneb allikast kaugenedes. Vahemaa kahekordistamine õhus vastab helilaine amplituudi poole võrra vähendamisele, s.o. taseme vähendamine 6 dB võrra. Seetõttu kahekordistades heliallika ja vaatleja vahelist kaugust, väheneb viimase tajutav helirõhu tase 6 dB võrra. Vahemaa suurendamine 4, 8 jne võrra. korda vastab taseme langusele vastavalt 12 dB, 18 dB jne võrra.
Ülaltoodu kehtib aga ainult heli peegeldavate või neelavate objektide puudumisel. Sellised ideaalsed tingimused nimetatakse vaba helivälja tingimusteks. Heliväljas olevad objektid peegeldavad, neelavad ja edastavad helilaineid suuremal või vähemal määral.
Määratakse peegeldunud, neeldunud ja edastatud helienergia hulk füüsikalised omadusedüksikud objektid, eelkõige neeldumistegur ja suurus ning heli lainepikkus. Üldiselt häirivad tõsiselt helivälja ainult need objektid, mis on suuremad kui heli lainepikkus. Näiteks 10 kHz heli lainepikkus on vaid 34 mm, nii et isegi väikesed objektid (näiteks mõõtemikrofon) häirivad helivälja. Vastupidi, heliisolatsioon ja neeldumine kõrgsageduspiirkonnas on suhteliselt lihtsaid ülesandeid. Pigem vastupidi on olukord madalsagedusalas (100 Hz sagedusega heli lainepikkus on 3,4 m), kus heliisolatsioon muutub rakendusakustikas keeruliseks probleemiks.
Seda võib kinnitada kõrvalruumist leviv muusika – bassitoone on pea võimatu edasi lükata.

Kajavabad (heli neelavad) kambrid

Kui vajad mõõtmist vabas heliväljas, s.t. helipeegeldavate esemete puudumisel tuleb uuringud või katsed läbi viia kas õues mikrofoniga pika ja peenikese vertikaalse varda otsas või kajavabas kambris. Kajakambri seinad, lagi ja põrand on kaetud helisummutava materjaliga, mille parameetrid ja disain välistavad helilainete peegeldumise. Seetõttu on kajakambris võimalik mõõta allikast suvalises suunas levivat heli, häirimata helivälja helilaineid peegeldavate objektide poolt.

Reverberatsiooni (heli peegeldamise) kambrid

Reverberatsioonikamber on omadustelt ja disainilt vastand kajavabale kambrile. Kõik kajakambri pinnad on võimalikult kõvad ja siledad, kett tagab helilainete suurima võimaliku peegelduse. Heli soovitud nurkjaotuse tagamiseks ei ole kajakambri pinnad üksteisega paralleelsed. Reverberatsioonikambris tekkivat helivälja nimetatakse hajusaks ja seda eristab helienergia ühtlane jaotus kõigis selle punktides. Reverberatsioonikambrites on võimalik mõõta erinevate allikate tekitatud heli ja müra võimsust, kuid katse mõõta helitasemeid või helirõhutaset allika suhtes teatud suunas viib heli peegeldumisest tulenevate ekslike ja praktiliselt mõttetute tulemusteni. lained. Pange tähele, et kajakambrite madalama hinna tõttu (võrreldes kajakambritega) kasutatakse neid laialdaselt tehnilises akustikas, eelkõige masinate ja seadmete tekitatava ja tekitatava müra uurimisel.

Tavaliste ruumide akustilised parameetrid

Enamik praktilisi helimõõtmisi ei tehta mitte kaja- või kajakambrites, vaid ruumides, mille akustilised parameetrid jäävad eelpool mainitud spetsiaalsete kambrite parameetrite vahele kuskile keskele.
Teatud allika tekitatud ja väljastatava heli või müra mõõtmisel ei ole välistatud erinevad vead. Väikesed muudatused heliallikast lühikese vahemaa kaugusel asuva mikrofoni asendis
helimõõteseadmetega võivad kaasneda suured helitaseme või helirõhu muutused. See olukord ei ole välistatud kaugustel, mis on väiksemad kui kahest järgmisest väärtusest suurem: heliallika genereeritud ja emiteeritud madalaima sagedusega komponendi lainepikkus ja heliallika maksimaalse suuruse kahekordistumine.
Sel viisil määratletud helivälja nimetatakse lähiväljaks. Pange tähele, et ülalmainitud põhjustel ei ole soovitatav mõõta helitaset ega helirõhku lähiheliväljas.
Ka heliallikast suurel kaugusel mõõtes ei saa välistada teatud vigu, eelkõige ruumi seintelt ja muudelt heli peegeldavatelt objektidelt peegeldumisest tulenevaid vigu. Välja, milles peegelduva heli intensiivsus võib peaaegu võrduda otse allikast leviva heli intensiivsusega, nimetatakse järelkõlamiseks. Kuskil reverberantse välja ja lähivälja vahel on vaba heliväli, mille piirid on tema definitsiooni järgi leitavad: kauguse kahekordistamine vabas väljas peaks vastama taseme langusele 6 dB võrra. Akustilised mõõtmised on soovitatav läbi viia vabas heliväljas või sellele võimalikult lähedal.
Mõõtmisprotokolli on vaja märkida mitte ainult sellest tulenev helitase või helirõhk, vaid ka mikrofoni ja heliallika vaheline kaugus, mikrofoni suund ja kõrgus.

Mõõtemikrofon heliväljas

Mõõtemikrofon peab vastama mitmetele rangetele nõuetele.
Esiteks peab see olema kvaliteetne ja töökindel. Lisaks peab sellel olema tasane ja ühtlane sageduskarakteristik, st. selle tundlikkus peaks olema kõigil sagedustel identne või peaaegu identne. Samuti peab see olema mitmesuunaline, st. nende tundlikkus on kõikides suundades identne või peaaegu identne.
Brüel & Kjær toodab ja toodab täppismõõtmismikrofone, millel on optimaalne jõudlus vabas heliväljas, rõhumõõtmises ja hajusheliväljas. Vabas heliväljas kasutamiseks mõeldud mikrofonidel on tasane sagedusreaktsioon heli suhtes, mis moodustab helivälja juba enne mikrofoni paigaldamist. Tuleb rõhutada, et iga mikrofon häirib helivälja, kuid vabavälja mikrofonid on loodud automaatselt kompenseerima nende olemasolu heliväljas. Survevastuvõtja mikrofonid on loodud saavutama tasase sageduskarakteristiku tegeliku helirõhu suhtes, loomulikult koos mikrofoni olemasolust tingitud helivälja häirete automaatse kompenseerimisega. Hajus heliväljas töötamiseks mõeldud mikrofonide disain tagab nende kõiksuunalisuse, s.t. identne või peaaegu identne tundlikkus erinevate nurkade alt samaaegselt saabuvate helilainete suhtes, nagu on kaja- ja hajusheliväljadel. Akustiliste mõõtmiste jaoks vabas heliväljas tuleks vaba helivälja tingimuste jaoks mõeldud mikrofon suunata otse heliallikale, samal ajal kui rõhuvastuvõtja mikrofon peaks olema heliallika suuna suhtes 90 ° nurga all, s.t. see peaks asuma nii, et selle membraan oleks paralleelne helilainete levimissuunaga.

Mõõtemikrofon heliväljas

Kui seda kasutatakse hajusas või juhuslikus heliväljas, peab mikrofon olema mitmesuunaline. Üldreegel sellega võib leppida väiksemad suurused mikrofon, seda parem on selle suunatavus, s.t. seda lähemal on see täiuslikule mitmesuunalisele mikrofonile.
Väikeste mikrofonide tundlikkus on aga suhteliselt madal, mis võib välistada nende kasutamise suhteliselt vaikses keskkonnas. Selle probleemi lahenduseks on kasutada tundlikku mikrofoni optimaalne jõudlus vabas heliväljas, s.o. ühetolline mikrofon, mis on varustatud spetsiaalse seadmega, mida nimetatakse koonuseks, mis annab sellele peaaegu igasuunalise reaktsiooni. Kui aga ühetollise mikrofoni suurt tundlikkust pole vaja, eelistatakse väiksemate mikrofonide kasutamist, mis on mõeldud kasutamiseks hajus heliväljas, s.t. mikrofonid läbimõõduga 1/2 tolli või vähem.
Tuleb rõhutada, et arvesti korpuse ja operaatori viibimine hajusas heliväljas võib takistada helilainete levimist teatud suundades ja seetõttu oluliselt halvendada mikrofoni muidu head mitmesuunalist reaktsiooni. Seetõttu on soovitatav mikrofon paigaldada pikendusvardale või pikendusmikrofoni kaabli kasutamisel tugevale toele, mis on mõõteriista korpusest ja operaatorist eemal ning ei häiri helivälja.

keskkonnamüra

Siiani on käesolev brošüür käsitlenud heli ja müra, mida tekitab ja kiirgab üksainus allikas, näiteks masin, eelkõige antud allika akustiliste parameetrite kirjeldamise ja heliparameetrite ning nende sõltuvuse kaugusest määramise ahelaga. Hoopis teist tüüpi akustiline uurimine on heli või müra mõõtmine, analüüs ja hindamine kindlas kohas ning helivälja saab luua erinevate allikate ja nende kombinatsioonide abil.

Müra näide on töökoha müra väliskeskkond. Sellise müra mõõtmine ja analüüs toimub tavalises töökohas, olenemata sellest, kas see koht asub vastava seadme lähedases või kaugemas heliväljas, kas helivälja tekitab ainult see seade või teatud kombinatsioon jne. .

Tegelikud tingimused, üksikud müraallikad jne. võetakse arvesse müratõrje etapis, kuid need ei ole inimesele mõjuva müradoosi mõõtmisel ja hindamisel olulised.
Kuna keskkonna üldmüra moodustavad enamikul juhtudel erinevatest allikatest pärit helilained jms, siis peab helitaseme mõõtja mõõtmistel kasutatav mikrofon olema igasuunaline. Seetõttu peaks mikrofoniga komplekteeritud helitaseme mõõturil olema igas suunas identne tundlikkus ja selle näidud ei tohiks sõltuda helivälja moodustavate allikate asukohast.
Teisteks keskkonnamüra näideteks võib olla müra elurajoonides, tööstuskomplekside läheduses, kontorites, teatrites jne.

Mõõtevahendi ja operaatori olemasolu mõju

Igasugustel heli- ja müramõõtmistel tuleb jälgida, et helimõõteseadmete ja operaatori olemasolu ei häiriks mõõdetavat helivälja. Arvestada tuleb sellega, et mõõteseadme korpus ja operaatori keha ei saa mitte ainult takistada helilainete levimist teatud suundades, vaid tekitada ka helilainete peegeldusi, mis häirivad helivälja. Esmapilgul ei tundu inimkeha helilaineid hästi peegeldava objektina. Eksperimentaalsed uuringud on aga näidanud, et sagedustel umbes 400 Hz võivad peegeldused inimkehast põhjustada suurusjärku 6 dB vigu, mõõdetuna operaatori kehast vähem kui 1 m kaugusel.

Peegelduste minimeerimiseks helimõõteriistade korpusest on Brüp & Kjær helitasememõõturid varustatud spetsiaalse koonusekujulise esiosaga. Enamiku nende helitasememõõturite puhul saab kasutada painduvat pikendusvarda, mis aitab mikrofoni helitaseme mõõtjast eemale viia ja seega üldist mõõtmise ebakindlust vähendada. Lisaks on võimalik kasutada mikrofoni pikendusjuhtmeid juhtudel, kui soovitakse täielikult kõrvaldada helimõõteriista korpuse olemasolust tingitud helivälja häiring.
Helilainete peegeldumist operaatori kehalt ja nende mõju mõõtmistulemustele saab enamikul juhtudel minimeerida õige paigaldus helitaseme mõõtur. Müramõõturit tuleks hoida käeulatuses või eelistatavalt statiivile või muule tugevale toele, mis ei häiri helivälja. Igal juhul on soovitatav kasutada painduvat pikendusvarda. Veelgi arenenum operaatori kohalolekust tulenevate vigade vähendamisel on mikrofoni paigaldamine helitaseme mõõtjast kaugele ja nende ühendamine sobiva mikrofoni pikendusjuhtmega.

Taustmüra (taseme lahutamine)

muud oluline tegur, mis mõjutab akustiliste mõõtmiste tulemuste üldist viga, on taustmüra, eelkõige selle taseme suhe mõõdetud heli või müra tasemetesse. Arusaadavalt ei tohiks taustamüra tase ületada mõõdetava protsessi taset.
Praktikas saab reegli abil kindlaks teha, kas mõõdetud heli- või müratasemed peaksid ületama taustamüra taset 3 dB või rohkem. Kuid isegi kui selle reegli nõue on täidetud, tuleb teha asjakohane muudatus, et saavutada õiged tulemused minimaalse veaga. Meetod konkreetse allika (nt masina) tekitatud heli või müra taseme mõõtmiseks ja arvutamiseks suhteliselt tugeva taustmüra juuresolekul. kõrge tase järgmine:

  • Mõõtke üldist heli- või mürataset (Ls+m), kui allikas on sisse lülitatud.
  • Mõõtke taustamüra taset (Ln) pärast allika väljalülitamist.
  • Arvutage ülalkirjeldatud mõõtmiste tulemuste erinevus. Kui see erinevus on alla 3 dB, siis tuleb taustamüra lugeda ülemäära intensiivseks ja täpsete tulemuste andmist takistavaks. Kui erinevus on vahemikus 3 kuni 10 dB, on vajalik asjakohane korrektsioon. Paranduse võib jätta tegemata, kui ülaltoodud erinevus ületab 10 dB
  • Taustmüra korrigeerimine määratakse parempoolsel joonisel näidatud nomogrammi järgi. Peal horisontaaltelg nomogramm, peate leidma punkti, mis vastab lõikes 3 arvutatud taseme erinevusele. Sellest punktist alates tuleks tõmmata vertikaalne joon ülespoole, et määrata selle lõikepunkt rasvase kõveraga. Sellest punktist tõmmatakse horisontaaljoon vertikaalne telg nomogrammid. Lõikepunkt määrab Δ Ln väärtuse dB-des.
  • Punktis 1 mõõdetud heli- või müra kogutasemest lahutatakse piki nomogrammi vertikaaltelge määratud väärtus Δ Ln (vt eespool punkt 4).
    Selle toimingu tulemuseks on uuritava allika tekitatud ja emiteeritud heli või müra soovitud tase.

Näide:

  • Kogu müratase = 60 dB
  • Taustamüra tase - 53 dB
  • Tasemevahe - 7 dB
  • Nomogrammi alusel määratud parandus - 1 dB
  • Soovitud allika müratase = 60 - 1 = 59 dB

Taseme lisamine

Juhul, kui kahe allika tekitatud heli- või müratasemeid mõõdetakse eraldi ja mõlema allika samaaegsel töötamisel on vaja kindlaks määrata heli või müra summaarne tase, on vaja lisada vastavad tasemed. Kuid logaritmilise skaala ja dB kasutamine välistab heli- või mürataseme otse lisamise.

  • Liitmine toimub vastava paranduse tegemisega, mis määratakse kas arvutusega või nomogrammi alusel, näiteks parempoolsel joonisel näidatud nomogramm.
    Tööprotseduur on järgmine:
  • Mõõtke eraldi mõlema allika, nt masinate 1 ja 2 heli- või mürataset.
  • Arvutage ülalkirjeldatud mõõtmiste tulemuste erinevus.
  • Leidke nomogrammi horisontaalteljel punkt, mis vastab sammus 3 arvutatud tasemeerinevusele. Tõmmake sellest punktist vertikaaljoon nii, et saate määrata selle lõikepunkti paksu kõveraga. Horisontaalne joon sellest punktist nomogrammi vertikaalteljele määrab uue lõikepunkti ja sellele vastava ΔL väärtuse dB-des.
  • Lisage piki nomogrammi vertikaaltelge määratud väärtus (vt lõik 3 eespool) sammuga 1 määratud kõrgemale tasemele. Selle toimingu tulemuseks on soovitud üldine tase, s.o. kahe heli- või müraallika tekitatud tasemete summa.

Näide:

  • 1. allikas – 85 dB 2. allikas = 82 dB
  • Tasemevahe = 3 dB
  • Nomogrammipõhine korrektsioon -1,7 dB
  • Soovitud üldine tase on 85+ 1,7 = 86,7 dB

  • Tuul
    Tuule olemasolu tajub helimõõteseadmete mikrofon mürana, mis on sarnane inimese kõrva poolt tuule puhumisel kuuldavale mürale. Tuule tekitatava müra vähendamiseks on disainitud spetsiaalsed tuulekindlad korgid, mis näevad välja nagu poorse ja vahutava polüuretaani pall ning kaitsevad mikrofoni ka tolmu, mustuse ja muude lisandite eest. Õues mikrofoni kasutamisel tuleb rõhutada tuuleklaasi kasutamise vajadust.
  • Niiskus
    Väliskeskkonna niiskus mõjutab kvaliteetseid helimõõtjaid ja mikrofone vähe, nii et suhtelise õhuniiskuse mõju kuni 90% võib praktiliselt tähelepanuta jätta. Mõõteseadmeid tuleb aga kaitsta vihma, lume jms eest. Välistingimustes kasutamiseks on vajalik tuuleklaas. Tuleb märkida, et mõõtmisviga jääb praktiliselt muutumatuks ka mikrofonile pandud tuulekindla korgi tugeva niiskuse korral. Statsionaarseks kasutamiseks kõrge suhtelise õhuniiskuse tingimustes on saadaval spetsiaalsed mikrofonid, vihmakatted ja õhukuivatid.
  • Temperatuur
    Ettevõttes Brüel & Kjær toodetud ja toodetud helimõõteseadmed on mõeldud ülitäpseks ja usaldusväärseks tööks temperatuurivahemikus -10 kuni + 50°C. Erilist tähelepanu vaja maksta kiired mõõtmised temperatuuri, kuna need võivad põhjustada niiskuse kondenseerumist mikrofonidesse.

Keskkonnatingimuste mõju

  • Staatiline rõhk
    Staatilise (atmosfääri) rõhu muutused ±10% piires ei mõjuta peaaegu üldse mikrofoni tundlikkust (muutused ±0,2 dB). Liiga suurel kõrgusel muutuvad aga mikrofonide tundlikkuse muutused, eriti kõrgsagedusalas, märgatavaks, mistõttu tuleb nendega arvestada vastavalt vastavas kasutusjuhendis toodud juhistele. Kohaliku atmosfäärirõhuga tuleb arvestada ka juba kolbfoniga aparaadi akustilise kalibreerimise käigus.
  • Mehaanilised vibratsioonid
    Kuigi mikrofonid ja helitaseme mõõturid on mehaanilise vibratsiooni suhtes suhteliselt vähetundlikud, on siiski soovitatav nende usaldusväärne isoleerimine mehaanilise vibratsiooni ja suure amplituudiga löökide eest. Kui helimõõteseadmeid on vaja kasutada mehaanilise vibratsiooni ja löökide juuresolekul, on soovitatav kasutada vahtkummist või muust sobivast materjalist elastseid patju või tihendeid.
  • elektromagnetväljad
    Elektrostaatiliste ja elektromagnetväljade mõju helitaseme mõõtjatele võib tähelepanuta jätta.

Akustiliste mõõtmistega seotud soovitused ja standardid

Akustiliste mõõtmiste planeerimisel ja koostamisel on soovitatav arvestada vastavate rahvusvaheliste ja riiklikke soovitusi ja standardid. Need soovitused ja standardid kehtestavad nii mõõtmismeetodid ja -tehnikad kui ka nõuded mõõteseadmetele. Seetõttu on soovitused ja standardid täpsete, usaldusväärsete ja korratavate akustiliste mõõtmiste jaoks kindla aluse.

Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni ISO soovitus 2204 pealkirjaga "Akustika – Akustilise müra ja selle mõju inimesele mõõtmise meetodite juhised" on eriti oluline, eriti kogenematute inimeste jaoks, kuna see määratleb ja selgitab põhimõisteid, kirjeldab mõõtmismeetodeid ja asjakohaste soovituste ja standardite loetelu.

IEC Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni soovitused 123 ja 179 kehtestavad nõuded erineva täpsusklassiga mürataseme mõõtjatele. Pange tähele, et ettevõtte Brüel & Kjær toodetud ja toodetud helimõõteseadmed vastavad nende soovituste ja ka muude standardite nõuetele. Ameerika Ühendriikides kasutatakse laialdaselt riiklikke standardeid (ANSI). Painduva pikendusvardaga varustatud Brüel & Kjær helitasememõõturid vastavad ka vastavate Ameerika standardite nõuetele.
Akustiliste mõõtmistega seotud juhiste ja standardite ülevaate ja loendi saate oma kohalikult Brüep & Kjæri esindajalt.

Heli või müra mõõtmise protokoll

Akustilise mõõtmise oluline osa on täpse mõõtmisprotokolli koostamine. Heli või müra mõõtmise protokoll peaks sisaldama järgmist:

  • Mõõtmiskoha eskiis, kus on märgitud vastavad mõõtmed, mikrofoni asukoht ja mõõdetav objekt.
  • Tüüpiline ja seerianumbrid kasutatud mõõteriistad.
  • Mõõteseadmete kalibreerimismeetodi kirjeldus.
  • Mõõtmisel kasutatud sagedusparandusahela ja dünaamilise reaktsiooni kirjeldus.
  • Lühike kirjeldus mõõdetud helisignaal (impulssheli, pidev müra, puhas toon jne).
  • Taustamüra tase.
  • Meteoroloogilised andmed ja mõõtmisaja andmed.
  • Mõõdetava objekti põhiandmed (seadme tüüp, tööparameetrid, koormus, kiirus jne).
    Hoolikalt koostatud mõõtmisprotokoll tagab erinevatel aegadel ja kohtades tehtud akustiliste mõõtmiste täpse ja usaldusväärse võrdlemise ja võrdlemise.

Heli- või müraväljade graafiline esitus

Üks esimesi samme keerukama müratõrjeprogrammi täitmisel on tavaliselt vastava müravälja graafiline esitus, s.o. piisavalt täpse eskiisi koostamine, mis näitab üksikute müraallikate (masinad jms) ja muude uuritaval väljal asuvate objektide asukohta ja põhimõõtmeid. Seejärel täidetakse see visand müratasemetega, mida mõõdetakse ühikutes erinevad punktid müraväli. On selge, et koos mõõtmistulemuste arvu suurenemisega saadakse uuritavast valdkonnast üha täpsem esitus.

Ühendades identse müratasemega punkte, koostatakse kõverad, mis on sarnased kartograafia isohüpsidega ja annavad müraenergia jaotuse graafilise esituse. Müravälja graafiline esitus aitab tuvastada kõige rohkem mürarikkad kohad ja see on esialgne platvorm akustiliste meetmete kavandamisel ja ettevalmistamisel, et kaitsta inimesi müra eest. Pärast ülalnimetatud tegevuste elluviimist tehtud uued mõõtmised annavad visuaalse esituse nende tulemustest ning illustreerivad saavutusi müra vähendamise ja müravälja optimeerimise osas. Eelpool mainitud visandil saab punasega tähistada kohti, kus isikukaitsevahendite kasutamine on kohustuslik, näiteks kõrvatropid, kõrvaklapid jne.

Müraindeksi kõverad

Enamik müratõrjekavasid, eriti piirkondades, kus mõõdetud dB(A) tasemed ületavad vastuvõetavaid piirnorme, nõuavad müra ja müra kahjulike mõjude hindamist.

Sellistel juhtudel on vaja müra sagedusanalüüsi, näiteks oktaavi või ühe kolmandiku oktaavi analüüsi. Mitmesugused soovitused ja standardid kehtestavad rohkem või vähem keerukad meetodid müra ja selle mõjude hindamiseks. Lihtsaim meetod põhineb joonisel näidatud müraindeksi kõverate rakendamisel. Sagedusanalüüsi tulemused kantakse müraindeksite kõverate väljale, s.o. üksikutele sagedusaladele vastavad tasemed. Võrdlus määrab kõvera, mis on kontaktis müraspektri maksimumiga ja seetõttu omistatakse mürale sellele kõverale vastav müraindeks NR (joonisel toodud näites on see indeks NR78). Müraindeksi kõverate kujust on näha, et kõrgsageduspiirkonda peetakse olulisemaks ja ebasoodsate müramõjude osas raskemaks kui madala sagedusega piirkonda.

Pange tähele, et müraindeksi kõverate määratlused ja selgitused on toodud ISO 1996. aasta soovituses. Sarnaseid kõveraid kasutatakse mõnes riigis, et määrata inimeste maksimaalne lubatud kokkupuuteaeg müraga ning kehtestada vastuvõetavad piirnormid masinate, seadmete jne mürale. Tuleb märkida, et ülalmainitud kõverate rakendamisel võetakse muuhulgas automaatselt arvesse inimese kuulmise sagedusreaktsiooni.

Müra annus

Teatud müra võimaliku ohu, eriti seoses kuulmiskahjustuse ja -kahjustusega, ei määra mitte ainult selle tase, vaid ka selle kestus. Näiteks müra kahjulik mõju teatud tasemel, mis mõjutab inimest 60 minuti jooksul, on palju suurem kui identse taseme ja vaid ühe minuti kestev müra mõju. Seetõttu on ohuastme hindamiseks vaja mürataseme ja kestuse mõõtmisi. Sellised mõõtmised ei ole fikseeritud tasemetel paigalseisva müra korral täiesti keerulised, kuid muutuvad keerulisemaks seal, kus müra on mittestatsionaarne ja selle tasemed ajas muutuvad.
Tüsistus on tingitud vajadusest perioodiliselt mõõta müra taset täpselt määratletud ajavahemike järel. Üksikute ajaintervallidega seotud mittestatsionaarse mürataseme diskreetsete väärtuste põhjal on võimalik arvutada ühe kiibi parameeter, mida nimetatakse ekvivalentseks müratasemeks (1_eq) - L eq on ekvivalentne pidev müratase dB-des ( A), mille kuulmisohtlikkuse määr on identne muutuva ajatasemega müra ohuastmega. Kui uuritav müratase varieerub enam-vähem diskreetselt, saab helitaseme mõõturi ja stopperiga tehtud mõõtmistulemuste põhjal välja arvutada ekvivalenttaseme.
Kõikuvate või juhuslikult muutuvate tasemetega ekvivalentseid müratasemeid ei saa arvutada mitme mõõtmise põhjal, sellistel juhtudel tuleks ekvivalentsete müratasemete automaatseks mõõtmiseks ja arvutamiseks kasutada müra dosimeetrit. Müramõõturid võivad olla nii statsionaarsed kui ka taskuformaadis kaasaskantavad seadmed.
Akustilised juhised ja standardid kehtestavad kaks meetodit ekvivalentse mürataseme määramiseks ja arvutamiseks. Üks neist meetoditest on kehtestatud Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni ISO 1996. ja 1999. aasta soovitustega, teine ​​meetod on määratletud Ameerika Ühendriikide tööohutuse ja töötervishoiu (OSHA) dokumendis.

Põhilised müratõrjemeetodid

Kui akustiliste mõõtmiste tulemused viitavad liiga kõrgele ja lubatud mürataseme ületamisele, tuleb nende vähendamiseks kasutusele võtta kõik asjakohased meetmed. Kuigi müraga võitlemise meetodid ja vahendid on sageli keerulised, kirjeldatakse allpool lühidalt asjakohaseid põhimeetmeid.

  • Müra vähendamine selle allikas, näiteks kasutades spetsiaalseid tehnoloogilised protsessid, seadme konstruktsiooni muutmine, seadme osade, komponentide ja pindade täiendav akustiline töötlemine või uute ja vähem müra tekitavate seadmete kasutamine.
  • Helilainete levimisteede blokeerimine. See meetod
    täiendava kasutamise põhjal tehnilisi vahendeid, seisneb seadmete varustamises helikindla katte või akustiliste ekraanidega ja selle riputamises vibratsioonisummutitele. Müra töökohtadel saab vähendada, kattes seinad, laed ja põrandad heli neelavate ja helilainete peegeldust vähendavate materjalidega.
  • Isikukaitsevahendite kasutamine, kui muud meetodid ühel või teisel põhjusel ei ole tõhusad. Nende vahendite kasutamist tuleks aga pidada vaid probleemi ajutiseks lahenduseks.
  • Mürarikka seadmete töö peatamine on kõige drastilisem ja viimane meetod, millega erilistel ja tõsistel juhtudel tuleb arvestada. Siinkohal tuleb rõhutada võimalust vähendada müra tekitavate seadmete tööaega, viia mürarikkaid seadmeid teise kohta, valida ratsionaalne töö- ja puhkerežiim ning vähendada mürarohketes tingimustes viibimise aega jne.

Akustiliste mõõtmiste põhireeglid

Selle brošüüri lõpus antakse ülevaade kaasaskantava müramõõturiga tehtavate akustiliste mõõtmiste põhireeglitest.

  • Tutvuge soovituste ja standarditega, mis kehtestavad sobivad meetodid ja seavad nõuded kasutatavatele mõõteseadmetele.
  • Kontrollige helitaseme mõõturi sisemise aku toiteallika seisukorda ja valmistage ette varukomplekt kvaliteetseid elemente. Pidage meeles, et müramõõturi laos hoidmisel, eriti pika aja jooksul, on vaja eemaldada tavaliselt akus sisalduvad elemendid.

  • Kontrollige helitaseme mõõturit ja vajadusel kalibreerige see. Igal juhul on soovitatav korrapäraste ajavahemike järel läbi viia kalibreerimine akustilise kalibraatoriga.
  • Määrake mõõtmise tingimuste ja eesmärkide jaoks sobiv sageduse korrigeerimise skeem. Pange tähele, et enamikul tavajuhtudel kasutatakse parandusahelat A.

  • Juba enne tegeliku mõõtmise alustamist on soovitatav võtta uuritavas heliväljas mõned ligikaudsed helitaseme mõõturi näidud.
    Määrata uuritava helivälja tüüp ja peamised parameetrid ning töötingimustele vastavad mõõtepunktid.
  • Optimaalse vabavälja reaktsiooniga mikrofoniga varustatud helitaseme mõõturit tuleks hoida käeulatuses, mikrofoni suunaga heli- või müraallika poole.

  • Hajus heliväljas ja juhusliku helilainete esinemissagedusega väljas on oluline kasutada mikrofoni ja seadme paigaldusviisi, et tagada mikrofoniga varustatud helitaseme mõõturi igasuunalisus.
  • Defineeri dünaamiline reaktsioon helitaseme mõõtja, st. "kiire" või "aeglane", mis vastab mõõtmistingimustele ja välja arvatud lugemisvead. Pange tähele, et impulsshelide mõõtmisel vajate spetsiaalset impulsshelitaseme mõõtjat.

  • Juhtudel, kui on raske määrata heliallikat, mis määrab helitaseme näidiku või helitaseme mõõtja diginäidiku näidu, võivad helitaseme mõõtja väljundiga ühendatud kõrvaklapid olla väärtuslikuks abimeheks. Pange tähele, et kõrvaklappide kasutamine on võimalik ainult siis, kui helitaseme mõõtur on varustatud vastava väljundpesaga.
  • Mõõtmisel tuleb arvesse võtta järgmist:
    • piisav kaugus helitaseme mõõtja mikrofoni ja heli peegeldavate objektide vahel
    • kaugus helitaseme mõõturi ja mõõdetud heli või müraallika vahel, mis vastab mõõtmistingimustele ja helivälja tüübile
    • taustamüra tase
    • objektide olemasolu, mis võivad takistada helilainete levikut allikast helitaseme mõõturile
    • tuuleklaasi kasutamise vajadus välitöödel
    • vajadus välistada mõõtmistulemused, kui müramõõtur või selle näidik on ülekoormatud

  • Koostage hoolikalt sobiv mõõtmisprotokoll

Selle brošüüriga loodetakse, et see annab praktilise sissejuhatuse heli ja müra mõõtmise valdkonda ning annab vastused enamikule praktilised küsimused ja seega leiab see kasutust käepärase viitena. Erinõu saamiseks akustiliste mõõtmiste ja nendega seotud instrumentide kohta võtke ühendust oma Brüel & Kjæri esindajaga või kirjutamine otse aadressil Brüel i Kjær 2850 Närum Taani

Selles õppetükis käsitletakse teemat "Helilained". Selles tunnis jätkame akustika õppimist. Esiteks kordame helilainete määratlust, seejärel kaalume nende sagedusvahemikke ja tutvume ultraheli- ja infraheli lainete mõistega. Samuti käsitleme helilainete omadusi erinevates meediumites ja uurime, millised omadused neil on. .

Helilained - need on mehaanilised vibratsioonid, mida inimene tajub kuulmisorganiga levides ja sellega suhtlemisel (joonis 1).

Riis. 1. Helilaine

Seda osa, mis käsitleb neid laineid füüsikas, nimetatakse akustikaks. Tavaliselt "kuuljateks" kutsutavate inimeste elukutse on akustika. Helilaine on laine, mis levib elastses keskkonnas, see on pikisuunaline laine ja kui see levib elastses keskkonnas, siis vahelduvad kokkusurumine ja harvendamine. See edastatakse aja jooksul vahemaa tagant (joonis 2).

Riis. 2. Helilaine levik

Helilained hõlmavad selliseid vibratsioone, mida teostatakse sagedusega 20 kuni 20 000 Hz. Need sagedused vastavad lainepikkustele 17 m (20 Hz puhul) ja 17 mm (20 000 Hz puhul). Seda vahemikku nimetatakse kuuldavaks heliks. Need lainepikkused on antud õhu jaoks, mille heli levimise kiirus on võrdne.

On ka selliseid vahemikke, millega akustikud tegelevad - infraheli ja ultraheli. Infraheli on need, mille sagedus on alla 20 Hz. Ja ultraheli on need, mille sagedus on üle 20 000 Hz (joonis 3).

Riis. 3. Helilainete vahemikud

Iga haritud inimene peaks end suunama helilainete sagedusvahemikus ja teadma, et kui ta läheb ultraheliuuringule, siis arvutiekraanile ehitatakse pilt sagedusega üle 20 000 Hz.

Ultraheli - See mehaanilised lained, mis sarnaneb heliga, kuid mille sagedus on 20 kHz kuni miljard hertsi.

Nimetatakse laineid, mille sagedus on üle miljardi hertsi hüperheli.

Valatud osade defektide tuvastamiseks kasutatakse ultraheli. Lühikeste ultrahelisignaalide voog suunatakse testitavale osale. Nendes kohtades, kus defekte pole, läbivad signaalid detaili ilma vastuvõtja poolt registreerimata.

Kui detailis on pragu, õhuõõnsus või muu ebahomogeensus, siis ultraheli signaal peegeldub sellest ja naasmisel siseneb vastuvõtjasse. Sellist meetodit nimetatakse ultraheli defektide tuvastamine.

Teised ultraheli kasutamise näited on seadmed ultraheli, ultraheliseadmed, ultraheliravi.

Infraheli - helilainetega sarnased mehaanilised lained, kuid sagedusega alla 20 Hz. Inimese kõrv neid ei taju.

Infrahelilainete looduslikud allikad on tormid, tsunamid, maavärinad, orkaanid, vulkaanipursked, äikesetormid.

Infraheli on ka olulised lained, mida kasutatakse pinna vibreerimiseks (näiteks mõne suure objekti hävitamiseks). Saadame infraheli pinnasesse – ja muld purustatakse. Kus seda kasutatakse? Näiteks teemandikaevandustes, kus nad võtavad teemantkomponente sisaldava maagi ja purustavad selle väikesteks osakesteks, et leida need teemandilisandid (joonis 4).

Riis. 4. Infraheli rakendamine

Heli kiirus sõltub keskkonnatingimustest ja temperatuurist (joonis 5).

Riis. 5. Helilainete levimise kiirus erinevates meediumites

Pange tähele: õhus on heli kiirus võrdne , samal ajal kui kiirus suureneb . Kui olete teadlane, võivad sellised teadmised teile kasulikud olla. Võite isegi tulla välja mingi temperatuurianduriga, mis tuvastab temperatuuri erinevused, muutes helikiirust keskkonnas. Teame juba, et mida tihedam on keskkond, seda tõsisem on keskkonna osakeste vastastikmõju, seda kiiremini levib laine. Arutasime seda viimases lõigus kuiva õhu ja niiske õhu näitel. Vee puhul heli levimise kiirus. Kui luua helilaine(koputage häälehargile), siis on selle levimiskiirus vees 4 korda suurem kui õhus. Vee kaudu jõuab teave 4 korda kiiremini kui õhu kaudu. Ja veelgi kiiremini terasest: (joonis 6).

Riis. 6. Helilaine levimise kiirus

Eepostest teate, et Ilja Muromets (ja kõik kangelased ja tavalised vene inimesed ja poisid Gaidari revolutsioonilisest sõjaväenõukogust) kasutas väga huvitavat viisi läheneva, kuid siiski kaugel oleva objekti tuvastamiseks. Heli, mida see liikumisel tekitab, pole veel kuuldav. Ilja Muromets, kõrv maas, kuuleb teda. Miks? Kuna heli edastatakse üle kindla pinnase suurema kiirusega, mis tähendab, et see jõuab kiiremini Ilja Murometsa kõrva ja ta saab valmistuda vaenlasega kohtumiseks.

Kõige huvitavamad helilained on muusikalised helid ja mürad. Millised objektid võivad tekitada helilaineid? Kui võtame laine allika ja elastne keskkond Kui paneme heliallika harmooniliselt vibreerima, siis on meil imeline helilaine, mida nimetatakse muusikaliseks heliks. Nendeks helilainete allikateks võivad olla näiteks kitarri või klaveri keeled. See võib olla helilaine, mis tekib õhutoru (oreli või toru) pilusse. Muusikatundidest teate noote: do, re, mi, fa, salt, la, si. Akustikas nimetatakse neid toonideks (joon. 7).

Riis. 7. Muusikalised toonid

Kõikidel üksustel, mis võivad toone väljastada, on funktsioonid. Mille poolest need erinevad? Need erinevad lainepikkuse ja sageduse poolest. Kui neid helilaineid ei tekita harmooniliselt kõlavad kehad või need ei ole ühendatud ühiseks orkestripalaks, nimetatakse sellist helide hulka müraks.

Müra- erineva füüsikalise iseloomuga juhuslikud kõikumised, mida iseloomustab ajalise ja spektraalse struktuuri keerukus. Müra mõiste on igapäevane ja füüsiline, nad on väga sarnased ning seetõttu tutvustame seda eraldi olulise vaatlusobjektina.

Liigume edasi helilainete kvantitatiivsete hinnangute juurde. Millised on muusikaliste helilainete omadused? Need omadused kehtivad ainult harmooniliste kohta heli vibratsioonid. Niisiis, helitugevus. Mis määrab heli tugevuse? Vaatleme helilaine levikut ajas või helilaineallika võnkumisi (joonis 8).

Riis. 8. Helitugevus

Samal ajal, kui me ei lisanud süsteemi palju heli (näiteks klaveriklahvi pehmeks löömiseks), siis on vaikne heli. Kui me valjult, kätt kõrgele tõstes, kutsume seda heli klahvi vajutades, saame valju heli. Millest see oleneb? Vaiksetel helidel on vähem vibratsiooni kui vali heli.

Edasi oluline omadus muusikaline heli ja mis tahes muu - kõrgus. Mis määrab heli kõrguse? Kõrgus sõltub sagedusest. Võime panna allika võnkuma sageli või mitte väga kiiresti (st teha vähem võnkumisi ajaühikus). Mõelge sama amplituudiga kõrge ja madala heli aja pühkimisele (joonis 9).

Riis. 9. Pitch

Võib teha huvitava järelduse. Kui inimene laulab bassis, siis tema heliallikas (need on häälepaelad) kõigub kordades aeglasemalt kui inimesel, kes laulab sopranit. Teisel juhul vibreerivad häälepaelad sagedamini, seetõttu põhjustavad need sagedamini laine levimisel kokkusurumis- ja harvenduskoldeid.

Helilainetel on veel üks huvitav omadus, mida füüsikud ei uuri. See tämber. Teate ja eristate kergesti sama muusikapala, mida mängitakse balalaikal või tšellol. Mis vahe on neil helidel või sellel esitusel? Katse alguses palusime heli tekitavatel inimestel teha need ligikaudu ühesuguse amplituudiga, et helitugevus oleks sama. See on nagu orkestri puhul: kui pole vaja pilli eraldi välja tuua, mängivad kõik ligikaudu ühtemoodi, ühesuguse tugevusega. Nii et balalaika ja tšello tämber on erinev. Kui joonistaksime diagrammide abil heli, mis saadakse ühest instrumendist, teisest, siis oleksid need samad. Kuid saate neid instrumente heli järgi kergesti eristada.

Veel üks näide tämbri tähtsusest. Kujutage ette kahte lauljat, kes lõpetavad sama muusikakooli samade õpetajatega. Viielistega õppisid nad võrdselt hästi. Ühest saab millegipärast silmapaistev tegija, teine ​​aga pole terve elu karjääriga rahul. Tegelikult määrab selle ainuüksi nende instrument, mis põhjustab keskkonnas lihtsalt häälevibratsiooni, st nende hääled erinevad tämbri poolest.

Bibliograafia

  1. Sokolovitš Yu.A., Bogdanova G.S. Füüsika: teatmeteos probleemide lahendamise näidetega. - 2. väljaande ümberjagamine. - X .: Vesta: kirjastus "Ranok", 2005. - 464 lk.
  2. Perõškin A.V., Gutnik E.M., Füüsika. 9. klass: üldhariduse õpik. institutsioonid / A.V. Perõškin, E.M. Gutnik. - 14. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2009. - 300 lk.
  1. Internetiportaal "eduspb.com" ()
  2. Interneti-portaal "msk.edu.ua" ()
  3. Interneti-portaal "class-fizika.narod.ru" ()

Kodutöö

  1. Kuidas heli levib? Mis võib olla heli allikas?
  2. Kas heli võib kosmoses liikuda?
  3. Kas iga laine, mis inimese kõrva jõuab, on tema poolt tajutav?

Heli (helilaine ) –on elastne laine, mida tajub inimese ja looma kuulmisorgan. Teisisõnu, heli on tiheduse (või rõhu) kõikumiste levimine elastses keskkonnas, mis tuleneb keskkonna osakeste vastastikusest mõjust.

Atmosfäär (õhk) on üks elastsetest keskkondadest. Heli levimine õhus kuuletub üldised seadused akustiliste lainete levik ideaalgaasides ning sellel on ka õhu tiheduse, rõhu, temperatuuri ja niiskuse varieeruvusest tulenevad omadused. Heli kiirus määratakse keskkonna omadustega ja see arvutatakse elastse laine kiiruse valemitest.

On kunstlikke ja looduslikke allikatest heli. Kunstlikud kiirgajad hõlmavad järgmist:

Tahkete kehade vibratsioon (muusikainstrumentide keelpillid ja tekid, valjuhääldi difuusorid, telefonimembraanid, piesoelektrilised plaadid);

Õhu vibratsioon piiratud mahus (orelipillid, viled);

Beat (klaveriklahvid, kelluke);

Elektrivool (elektroakustilised muundurid).

Looduslike allikate hulka kuuluvad:

Plahvatus, kokkuvarisemine;

Õhuvool ümber takistuste (hoone nurka puhuv tuul, merelaine hari).

On ka kunstlikke ja looduslikke vastuvõtjad heli:

Elektroakustilised muundurid (mikrofon õhus, hüdrofon vees, geofon maapõues) ja muud seadmed;

Inimeste ja loomade kuulmisaparaat.

Helilainete levimise ajal on võimalikud mis tahes laadi lainetele iseloomulikud nähtused:

Peegeldus takistuselt

Murdumine kahe keskkonna piiril,

segamine (lisamine),

Difraktsioon (takistuste vältimine),

Dispersioon (heli kiiruse sõltuvus aines heli sagedusest);

Neeldumine (heli energia ja helitugevuse vähenemine keskkonnas helienergia pöördumatu muundamise tõttu soojuseks).

      Objektiivsed heliomadused

heli sagedus

Inimesele kuuldava heli sagedus jääb vahemikku alates 16 Hz enne 16-20 kHz . Elastsed lained sagedusega allpool kuuldav ulatus helistas infraheli (ka ajupõrutus), s kõrgemale sagedus – ultraheli , ja kõrgeima sagedusega elastsed lained on hüperheli .

Kogu heli sagedusvahemiku saab jagada kolmeks osaks (tabel 1.).

Müra omab pidevat sageduste (või lainepikkuste) spektrit madala sagedusega heli piirkonnas (tabelid 1, 2). Pidev spekter tähendab, et sagedustel võib antud intervallist olla mis tahes väärtus.

Muusikaline , või tonaalne , helid omama liinisagedusspektrit kesksagedusliku ja osaliselt kõrgsagedusliku heli piirkonnas. Ülejäänud kõrgsagedusheli hõivab vile. Joonspekter tähendab, et muusikasagedustel on määratud intervallist ainult rangelt määratletud (diskreetsed) väärtused.

Lisaks on muusikaliste sageduste intervall jagatud oktaavideks. Oktav on sagedusvahemik, mis jääb kahe piirväärtuse vahele, millest ülemine on kaks korda väiksem(Tabel 3)

Ühised oktaavi sagedusribad

Oktaviribad

min , Hz

max , Hz

kolmap , Hz

Inimese hääleaparaadi tekitatud ja inimese kuulmisaparaadi poolt tajutava heli sagedusvahemike näited on toodud tabelis 4.

kontralt, vioola

metsosopran

Koloratuursopran

Mõnede muusikariistade sagedusvahemike näited on toodud tabelis 5. Need ei hõlma mitte ainult helivahemikku, vaid ka ultraheli vahemikku.

Muusikainstrument

Sagedus Hz

Saksofon

Loomad, linnud ja putukad loovad ja tajuvad teiste häält sagedusribad kui inimene (tabel 6).

Muusikas nimetatakse iga sinusoidaalset helilainet lihtne toon, või toon. Kõrgus sõltub sagedusest: mida kõrgem on sagedus, seda kõrgem on toon. Põhitoon keerulist muusikalist heli nimetatakse tooniks, mis vastab madalaim sagedus oma spektris. Nimetatakse teistele sagedustele vastavaid toone ülemtoonid. Kui ülemtoonid mitmekordsed sagedus, siis nimetatakse ülemtoone harmooniline. Madalaima sagedusega ülemtooni nimetatakse esimeseks harmooniliseks, järgmiseks - teiseks jne.

Sama juurnoodiga muusikahelid võivad erineda tämber. Tämber sõltub ülemtoonide kompositsioonist, nende sagedustest ja amplituudidest, nende tõusu iseloomust heli alguses ja vaibumisest heli lõpus.

Heli kiirus

Heli puhul erinevates meediumites kehtivad üldvalemid (22) - (25). Sel juhul tuleb arvestada, et valem (22) on rakendatav kuiva õhuõhu korral ja, võttes arvesse Poissoni suhte, molaarmassi ja universaalse gaasikonstandi arvväärtusi, saab kirjutada järgmiselt. :

Tõelises atmosfääriõhus on aga alati niiskust, mis mõjutab heli kiirust. Selle põhjuseks on Poissoni suhe sõltub veeauru osarõhu suhtest ( lk aur) atmosfäärirõhule ( lk). Niiskes õhus määratakse heli kiirus valemiga:

.

Viimasest võrrandist on näha, et heli kiirus niiskes õhus on veidi suurem kui kuivas õhus.

Heli kiiruse arvulisi hinnanguid, võttes arvesse temperatuuride ja atmosfääriõhu niiskuse mõju, saab teha ligikaudse valemi abil:

Need hinnangud näitavad, et kui heli levib horisontaalsuunas ( 0 x) temperatuuri tõusuga võrra 1 0 C võrra suureneb heli kiirus 0,6 m/s. Veeauru mõjul osarõhuga mitte üle 10 Pa heli kiirus suureneb vähem kui 0,5 m/s. Kuid üldiselt suureneb veeauru maksimaalsel võimalikul osarõhul Maa pinna lähedal heli kiirus mitte rohkem kui 1 m/s.

Helirõhk

Heli puudumisel on atmosfäär (õhk) häirimatu keskkond ja sellel on staatiline atmosfäärirõhk (
).

Helilainete levimisel lisandub sellele staatilisele rõhule täiendav muutuv rõhk, mis on tingitud õhu kondenseerumisest ja vähenemisest. Tasapinnaliste lainete puhul võime kirjutada:

Kus lk sv, max on helirõhu amplituud, - heli tsükliline sagedus, k - lainearv. Seetõttu muutub atmosfäärirõhk kindlas punktis teatud ajahetkel võrdseks nende rõhkude summaga:

Helirõhk - see on muutuv rõhk, mis on võrdne helilaine läbimise hetke hetkelise tegeliku atmosfäärirõhu ja heli puudumisel staatilise atmosfäärirõhu vahega:

Helirõhk võnkeperioodil muudab selle väärtust ja märki.

Helirõhk on peaaegu alati palju väiksem kui atmosfäärirõhk.

See muutub suureks ja vastavaks atmosfäärirõhule, kui lööklained tekivad võimsate plahvatuste ajal või reaktiivlennuki möödumisel.

Helirõhu ühikud on järgmised:

- pascal SI-s
,

- baar GHS-is
,

- millimeetrit elavhõbedat,

- õhkkond.

Praktikas mõõdavad seadmed mitte helirõhu hetkväärtust, vaid nn tõhus (või praegune )heli survet . See võrdub ruutjuur hetkelise helirõhu ruudu keskmisest väärtusest antud ruumipunktis antud ajahetkel

(44)

ja seetõttu ka kutsutud RMS helirõhk . Asendades avaldise (39) valemiga (40), saame:

. (45)

Heli impedants

Heli (akustiline) impedants nimetatakse amplituudi suhtekshelirõhk ja keskkonna osakeste vibratsioonikiirus:

. (46)

Heli impedantsi füüsiline tähendus: see on arvuliselt võrdne helirõhuga, põhjustades kandja osakeste võnkumisi ühikulise kiirusega:

Heli impedantsi mõõtühik SI-s on pascal sekundit meetri kohta:

.

Tasapinnalise laine puhul osakeste võnkekiirus on võrdne

.

Seejärel saab valem (46) järgmise kuju:

. (46*)

Helitakistusel on ka teine ​​määratlus, mis on keskkonna tiheduse ja helikiiruse korrutis selles keskkonnas:

. (47)

Siis see füüsiline tähendus on see, et see on arvuliselt võrdne keskkonna tihedusega, milles elastselaine levib ühikkiirusega:

.

Lisaks akustilisele takistusele akustikas kasutatakse mõistet mehaaniline vastupidavus (R m). Mehaaniline takistus on perioodilise jõu amplituudide ja aine osakeste võnkekiiruse suhe:

, (48)

Kus S on heli emitteri pindala. Mehaanilist takistust mõõdetakse njuutonisekundeid meetri kohta:

.

Heli energia ja jõud

Helilainet iseloomustavad samad energiakogused kui elastsel lainel.

Igal õhuhulgal, milles helilained levivad, on energia, mis koosneb võnkuvate osakeste kineetilisest energiast ja keskkonna elastse deformatsiooni potentsiaalsest energiast (vt valemit (29)).

Heli intensiivsust nimetatakseheli võimsus . Ta on võrdne

. (49)

Sellepärast helijõu füüsiline tähendus on sarnane energiavoo tiheduse tähendusega: arvuliselt võrdne energia keskmise väärtusega, mis kantakse üle lainega ajaühikus läbi pindalaühiku ristpinna.

Helitugevuse ühik on vatti ruutmeetri kohta:

.

Helivõimsus on võrdeline efektiivse helirõhu ruuduga ja pöördvõrdeline heli (akustilise) rõhuga:

, (50)

või võttes arvesse väljendeid (45),

, (51)

Kus R ak – akustiline impedants.

Heli saab iseloomustada ka helivõimsusega. Heli võimsus on helienergia koguhulk, mida allikas teatud aja jooksul läbi heliallikat ümbritseva suletud pinna kiirgab:

, (52)

või võttes arvesse valemit (49),

. (52*)

Helivõimsust mõõdetakse nagu iga teist vatti:

.

Artiklist saate teada, mis on heli, milline on selle surmav helitugevus, samuti kiirus õhus ja muudes keskkondades. Räägime ka sagedusest, kodeeringust ja helikvaliteedist.

Samuti kaalume sämplimist, formaate ja helivõimsust. Kuid kõigepealt defineerigem muusikat kui korrastatud heli – vastandit korratule, kaootilisele helile, mida me mürana tajume.

- Need on helilained, mis tekivad atmosfääri, aga ka meid ümbritsevate objektide kõikumiste ja muutuste tulemusena.

Isegi rääkides kuulete oma vestluskaaslast, sest ta mõjutab õhku. Samuti tekitate pilli mängides, olgu siis trummi või nööri tõmmates, teatud sagedusega vibratsioone, mis ümbritsevas õhus tekitavad helilaineid.

Helilained on tellitud Ja kaootiline. Kui need on järjestatud ja perioodilised (korratud teatud aja möödudes), kuuleme teatud sagedust või helikõrgust.

See tähendab, et sagedust saame määratleda sündmuse korduste arvuna antud ajaperioodil. Seega, kui helilained on kaootilised, tajume neid kui müra.

Kuid kui lained on järjestatud ja korduvad perioodiliselt, saame neid mõõta korduvate tsüklite arvuga sekundis.

Heli diskreetimissagedus

Heli diskreetimissagedus on signaali taseme mõõtmiste arv 1 sekundi jooksul. Herts (Hz) või Hertz (Hz) on teaduslik mõõtühik, mis määrab sündmuse korduste arvu sekundis. See on üksus, mida me kasutame!

Heli diskreetimissagedus

Tõenäoliselt olete sageli näinud sellist lühendit - Hz või Hz. Näiteks ekvalaiseri pluginates. Nendes on mõõtühikud herts ja kiloherts (see tähendab 1000 Hz).

Tavaliselt kuuleb inimene helilaineid sagedusega 20 Hz kuni 20 000 Hz (või 20 kHz). Kõik, mis on alla 20 Hz, on infraheli. Kõik üle 20 kHz on ultraheli.

Lubage mul avada ekvalaiseri pistikprogramm ja näidata teile, kuidas see välja näeb. Tõenäoliselt olete nende numbritega tuttav.


heli sagedused

Ekvalaiseriga saate nõrgendada või võimendada teatud sagedusi inimese kuuldavas vahemikus.

Väike näide!

Siin on mul helilaine salvestis, mis genereeriti sagedusel 1000 Hz (või 1 kHz). Kui me suumime sisse ja vaatame selle kuju, siis näeme, et see on korrapärane ja korduv (perioodiline).

Korduv (perioodiline) helilaine

Ühe sekundi jooksul toimub siin tuhat korduvat tsüklit. Võrdluseks vaatame helilainet, mida tajume mürana.


Häiritud heli

Konkreetset kordussagedust pole. Samuti puudub konkreetne toon või helikõrgus. Helilaine ei ole tellitud. Kui me vaatame selle laine kuju, siis näeme, et selles pole midagi korduvat ega perioodilist.

Liigume edasi laine rikkama osa juurde. Suumime sisse ja näeme, et see pole konstantne.


Korraldamata laine skaleerituna

Tsüklilisuse puudumise tõttu ei ole meil võimalik selles laines kuulda ühtegi kindlat sagedust. Seetõttu tajume seda mürana.

Surmav helitase

Tahan natuke mainida inimese jaoks surmavat helitaset. See pärineb 180 dB ja kõrgemale.

Olgu kohe öeldud, et regulatiivsete standardite kohaselt loetakse ohutuks müratasemeks mitte rohkem kui 55 dB (detsibelli) päeval ja 40 dB öösel. Isegi pikaajalise kuulmisega kokkupuutel ei põhjusta see tase kahju.

Helitugevuse tasemed
(dB) Definitsioon Allikas
0 Ei heli üldse
5 Peaaegu kuuldamatu
10 Peaaegu kuuldamatu Vaikne lehtede sahin
15 vaevu kuuldav lehtede sahin
20 — 25 vaevu kuuldav Inimese sosinad 1 meetri kaugusel
30 Vaikne Seinakella tiksumine lubatud maksimum vastavalt eluruumide normidele öösel 23 kuni 7 tundi)
35 Päris kuuldav Vaigistatud vestlus
40 Päris kuuldav ühine kõne ( eluruumide norm päevasel ajal kella 7-st kuni 23-ni.)
45 Päris kuuldav Rääkige
50 selgelt kuuldav Kirjutusmasin
55 selgelt kuuldav Räägi ( Euroopa standard A-klassi büroopindadele)
60 (norm kontoritele)
65 Valju jutt (1m)
70 Valju jutt (1m)
75 Karju ja naera (1m)
80 Väga lärmakas Scream, summutiga mootorratas
85 Väga lärmakas Valju kisa, summutiga mootorratas
90 Väga lärmakas Valjud karjed, kaubavagun (7m)
95 Väga lärmakas Metroovagun (7 meetrit autost väljas või sees)
100 Äärmiselt lärmakas Orkester, äike ( Euroopa standardite kohaselt on see kõrvaklappide maksimaalne lubatud helirõhk)
105 Äärmiselt lärmakas Vanades lennukites
110 Äärmiselt lärmakas Helikopter
115 Äärmiselt lärmakas Liivaprits (1m)
120-125 peaaegu väljakannatamatu Tungraua
130 valulävi Lennuk stardis
135 — 140 Kontusioon Reaktiivlennuk õhkutõus
145 Kontusioon raketi start
150 — 155 Kontusioon, vigastus
160 šokk, trauma Ülehelikiirusega lennuki lööklaine
165+ Kuulmekilede ja kopsude rebend
180+ Surm

Heli kiirus kilomeetrites tunnis ja meetrites sekundis

Heli kiirus on lainete levimise kiirus keskkonnas. Allpool annan tabeli levikiiruste kohta erinevates meediumites.

Heli kiirus õhus on palju väiksem kui tahkes keskkonnas. Heli kiirus vees on palju suurem kui õhus. See on 1430 m/s. Selle tulemusena on levik kiirem ja kuuldavus palju kaugemal.

Helivõimsus on energia, mida helilaine edastab läbi kõnealuse pinna ajaühikus. Mõõdetud (W). Seal on hetkväärtus ja keskmine (teatud aja jooksul).

Jätkame definitsioonidega muusikateooria osast!

Kõne ja märkus

Kõrgus on muusikaline termin, mis tähendab peaaegu sama, mis sagedus. Erandiks on see, et sellel pole mõõtühikut. Selle asemel, et määratleda heli tsüklite arvuga sekundis vahemikus 20–20 000 Hz, tähistame teatud sagedusväärtused ladina tähtedega.

Muusikariistad tekitavad korrapärase kujuga perioodilisi helilaineid, mida me nimetame toonideks või nootideks.

See tähendab teisisõnu Märge on teatud sagedusega perioodilise helilaine hetktõmmis. Selle noodi kõrgus ütleb meile, kui kõrge või madal noot on. Samas on madalamatel nootidel pikemad lained. Ja pikk, lühem.

Vaatame 1 kHz helilainet. Nüüd suumin sisse ja näete, kui kaugel tsüklid üksteisest on.

Helilaine sagedusel 1 kHz

Vaatame nüüd 500 Hz lainet. Siin on sagedus 2 korda väiksem ja tsüklite vaheline kaugus suurem.

Helilaine sagedusel 500 Hz

Võtame nüüd 80 Hz laine. See on veelgi laiem ja kõrgus palju madalam.

Heli sagedusel 80 Hz

Näeme seost heli kõrguse ja selle lainekuju vahel.

Iga noot põhineb ühel põhisagedusel (fundamentaalsagedusel). Kuid lisaks toonile muusikas koosneb see ka täiendavatest resonantssagedustest või ülemtoonidest.

Lubage mul näidata teile veel üks näide!

Allpool on laine sagedusega 440 Hz. See on muusikamaailma standard instrumentide häälestamisel. See vastab märkusele la.

Puhas helilaine sagedusel 440 Hz

Me kuuleme ainult põhitooni (puhas helilaine). Kui me sisse suumime, näeme, et see on perioodiline.

Vaatame nüüd sama sagedusega, kuid klaveril mängitud lainet.

Perioodiline klaveriheli

Vaata, see on ka perioodiline. Kuid sellel on väikesed täiendused ja nüansid. Kõik need koos annavad meile aimu, kuidas klaver kõlab. Kuid peale selle määrab ülemtoonid ka asjaolu, et mõnel noodil on antud noodi suhtes suurem afiinsus kui teistel.

Näiteks saab mängida tihedamat nooti, ​​kuid oktaavi võrra kõrgemat. See kõlab täiesti erinevalt. Siiski on see seotud eelmise märkusega. See tähendab, et see on sama noot, ainult oktaavi võrra kõrgemal mängitud.

Sellised sugulus kaks nooti erinevates oktavides ülemtoonide olemasolu tõttu. Need on pidevalt kohal ja määravad kindlaks, kui lähedalt või kaugemalt on teatud noodid üksteisega seotud.

Traditsioonilises noodikirjas määrab noodi kõrgus selle asukoha pulgal või pulgal.