Heliintensiivsus

(Ümber suunatud leheküljelt Heli intensiivsus)
Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed [1]
Suurus
(ühik)
Tase
(ühik)
Helirõhk p
(Pa)
Helirõhu tase (SPL) Lp
(dB SPL)
Heliintensiivsus I
(W/m2)
Heliintensiivsuse tase LI
(dB SIL)
Helivõimsus Pak
(W)
Helivõimsuse tase LPak
(dB PWL)
Helienergia W
(J)
Helienergia tase LW
(dB SWL)
Helienergia tihedus E
(J/m3)
Helienergia tiheduse tase LE
(dB-SEL)
Helivaljus N
(sone)
Helivaljuse tase LN
(phone)

Heliintensiivsus I on füüsikaline suurus, mis kirjeldab helienergia voogu, mis läbib heli levimissuunaga risti oleva ühikulist pinda (m2) ajaühikus (s). Et energia ühik on džaul (J) ja J/s = W (vatt), siis on heliintensiivsuse mõõtühik W/m2.

Heliintensiivsuse definitsioon

muuda

Heliintensiivsus I on vektorsuurus, mis on defineeritud, kui helirõhu p ja heliosakese kiiruse u korrutis[2].

 

Heliintensiivsus I on tasalaine korral võrdeline helivõimsusega Pak:

 

kus A on pindala m2. Antud seosest järeldub, et allika korral, mis asuks hüpoteetilises lõpmatus kadudeta keskkonnas on pindalaühikut läbiva heli intensiivsus pöördvõrdeline heliallika kauguse r ruuduga: I ~ 1/r2. Näiteks kauguse kahekordistamisel väheneb helienergia neljakordselt (6 dB), kümnekordistamisel sajakordselt (20 dB).

Võrdtasalaine heliintensiivsus

muuda

Võrdtasalaine heliintensiivsus on helirõhu ruutude keskmise   jagatis häirimata voolise tiheduse   ja helikiiruse   korrutisega[3]. Valemina

 

Heliintensiivsuse tase

muuda

Heliintensiivsuse taset LI mõõdetakse detsibellides lähteintensiivsuse I0 suhtes, milleks on 10−12 W/m2 = 1 pW/m2. See 0-dB-tase vastab helirõhu lähtetasemele 2∙10–5 Pa. [4] Nimelt on heliintensiivsus I ja helirõhk p seotud valemiga (analoogne Ohmi seadust väljendava seosega)

 

kus Z0 = 400 N·s/m3 on akustiline impedants (takistus); see on kokkuleppeline väärtus, sest tegelikult pole akustiline impedants püsiv, vaid sõltub teataval määral õhu tihedusest, see aga omakorda temperatuurist, õhurõhust ja õhuniiskusest (kuiva õhu akustiline takistus normaalrõhul ja 20 °C juures on 410 N·s/m3).

Nii valitud Z0 väärtuse alusel arvutades saamegi, et rõhule 2∙10–5 = 0,00002 Pa vastab intensiivsus

 

Sellest seosest tulenevalt väljendab mingit helirõhu taset ja vastavat heliintensiivsuse taset ühesuurune detsibellide arv. Seetõttu võib lühidalt kõnelda helitasemest või helinivoost, lühend SPL (ingl k sõnadest sound pressure level).

Heliintensiivsuse I tase LI detsibellides lähteintensiivsuse I0 suhtes arvutatakse valemiga

 

Näiteks kui heliintensiivsus I on 0,01 W/m2, siis heliintensiivsuse tase

 

Heliintensiivsuse taset võib väljendada ka helirõhkude suhte kaudu. Lähtudes tasalaine lähendist   on heliintensiivsus   võrdeline helirõhu ruuduga (I ~ p2). Tulenevalt logaritmi omadusest lg a2 = 2 lg a:

 .

Viited

muuda
  1. Schallgrößen und ihre Pegel
  2. ISO/IEC 80000-8:2007. International Organization for Standardization
  3. ISO 18405
  4. Conversion of sound units (levels)


Kirjandus

muuda
  • Ilmar Eiskop, Aleksander Sillart. Akustika ja helitehnika. Tallinn, Valgus, 1988