Áp suất âm tức thời Áp suất âm thanh

Áp suất âm tức thời là độ lệch từ các áp suất môi trường xung quanh cục bộ p 0 {\displaystyle p_{0}} gây ra bởi một sóng âm tại một vị trí đã cho và given instant in time.

Áp suất âm hiệu dụngđạo hàm cấp hai của áp suất âm tức thời over a given interval of time (or space).

Áp suất âm tổng p t o n g {\displaystyle p_{tong}} bằng:

p t o n g = p 0 + p o s c {\displaystyle p_{tong}=p_{0}+p_{osc}\,}

ở đây:

p 0 {\displaystyle p_{0}} = áp suất khí quyển xung quanh cục bộ, p o s c {\displaystyle p_{osc}} = chênh lệch áp suất âm.

Cường độ

Trong một sóng âm, biến bổ sung cho áp suất âm là vận tốc hạt âm thanh.Chúng cùng nhau xác định cường độ âm thanh của sóng. Cường độ âm thanh tức thời cục bộ là kết quả của áp suất âm và vận tốc âm thanh.

I → = p v → {\displaystyle {\vec {I}}=p{\vec {v}}}

Trở kháng âm thanh

Đối với biên độ nhỏ, áp suất âm thanh và vận tốc hạt liên quan tuyến tính và tỷ lệ của chúng là trở kháng âm thanh. Trở kháng âm thanh phụ thuộc vào cả các đặc tính của sóng và trung gian truyền tải.

Trở kháng âm thanh được cho bởi[1]

Z = p U {\displaystyle Z={\frac {p}{U}}}

ở đây

Z là trở kháng âm thanhp là áp suất âmU là particle velocity

Dịch chuyển hạt

Áp suất âm p liên quan tới dịch chuyển hạt (hoặc biên độ hạt) ξ bằng công thức

ξ = v 2 π f = v ω = p Z ω = p 2 π f Z {\displaystyle \xi ={\frac {v}{2\pi f}}={\frac {v}{\omega }}={\frac {p}{Z\omega }}={\frac {p}{2\pi fZ}}\,} .

Áp suất âm p là

p = ρ c 2 π f ξ = ρ c ω ξ = Z ω ξ = 2 π f ξ Z = a Z ω = c ρ E = P a c Z A {\displaystyle p=\rho c2\pi f\xi =\rho c\omega \xi =Z\omega \xi ={2\pi f\xi Z}={\frac {aZ}{\omega }}=c{\sqrt {\rho E}}={\sqrt {\frac {P_{ac}Z}{A}}}\,} ,

thông thường đơn vị N/m² = Pa.

ở đây:

Ký hiệuĐơn vị SIÝ nghĩa
ppascaláp suất âm
fhertztần số
ρkg/m³mật độ không khí
cm/stốc độ âm thanh
vm/svận tốc hạt
ω {\displaystyle \omega } = 2 · π {\displaystyle \pi } · fRadian/stần số góc
ξMétdịch chuyển hạt
Z = c • ρN·s/m³trở kháng âm thanh
am/s²gia tốc hạt
IW/m²cường độ âm thanh
EW·s/m³mật độ năng lượng âm thanh
PacWattcông suất âm
Am²Diện tích

Quy luật khoảng cách

Khi đo âm thanh được tạo ra bởi một đối tượng, điều quan trọng là đo được khoảng cách tới đối tượng, vì áp lực âm thanh giảm dần theo khoảng cách từ một nguồn điểm với 1/r (chứ không phải 1/r2, như cường độ âm thanh).Quy luật khoảng cách này đối với áp suất âm p trong 3D is inverse-proportional to the distance r of a punctual sound source.

p ∝ 1 r {\displaystyle p\propto {\dfrac {1}{r}}\,}

Nếu áp suất âm p 1 {\displaystyle p_{1}\,} , được đo tại một khoảng cách r 1 {\displaystyle r_{1}\,} , one can calculate the sound pressure p 2 {\displaystyle p_{2}\,} at another position r 2 {\displaystyle r_{2}\,} ,

p 2 p 1 = r 1 r 2 {\displaystyle {\frac {p_{2}}{p_{1}}}={\frac {r_{1}}{r_{2}}}\,} p 2 = p 1 ⋅ r 1 r 2 {\displaystyle p_{2}=p_{1}\cdot {\dfrac {r_{1}}{r_{2}}}\,}

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Áp suất âm thanh http://www.phys.unsw.edu.au/jw/z.html http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/artnu... http://www.gcaudio.com/resources/howtos/loudness.h... http://www.rane.com/par-s.html#SPL http://www.sengpielaudio.com/RelationshipsOfAcoust... http://www.sengpielaudio.com/SoundPressureAndSound... http://www.sengpielaudio.com/TableOfSoundPressureL... http://www.sengpielaudio.com/calculator-ak-ohm.htm http://www.sengpielaudio.com/calculator-levelchang... http://www.sengpielaudio.com/calculator-soundlevel...