Helirõhk

Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed [1]
Suurus
(ühik)
Tase
(ühik)
Helirõhk p
(Pa)
Helirõhutase (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)

Helirõhk on akustikas lokaalne helilaine tekitatud rõhu hetkeline hälve ümbritseva rõhu keskväärtusest (tasakaaluväärtusest). Lühidalt on helirõhk heli panus kogurõhku.

Helirõhu kirjeldusRedigeeri

 
Helirõhu diagramm:
1 – vaikus;
2 – heli esinemine;
3 – atmosfäärirõhk;
4 – helirõhk

Helirõhk p lisandub (positiivse või negatiivse märgiga) vahelduvasuunalise rõhuna staatilisele rõhule pstat (nt õhurõhule õhuakustikas)

 

ja seega on tal staatilise või kogurõhuga sama ühik ehk paskal, mis avaldub pinna A pindalaühikule (ruutmeetrile) mõjuva jõuna F (njuutonites), ehk mõõtühik Pa on N/m2:

 

helirõhu p suurus on staatilisest rõhust pstat tavajuhtudel oluliselt väiksem. Kui näiteheliks on lihtheli, siis saab helirõhu muutust ajas kirjeldada valemiga

 

kus   on helirõhu amplituud ja ω ringsagedus  .

HelirõhutaseRedigeeri

Tingituna sellest, et kuulmisaistingu tundlikkus pole võrdeline helirõhu muutusega, vaid ligikaudu hoopis ligikaudu logaritmiga helirõhu suhtelisest muutusest, ei kirjeldata helirõhku tema muutuse suurusega. Selle asemel ongi laialdaselst kasutusel logaritm helirõhu suhtelisest muutusest ehk helirõhutase. Helirõhutaset esitatakse enamasti ka kümnekordse antud logaritmis väärtusega ehk helirõhutaset esitatakse ühikutes detsibellid.

Helirõhutaseme arvutamisel võrreldakse mõõdetavat helirõhku p kontrollväärtusega p0. Õhuakustikas on kontrollväärtuseks valitud inimese kuuldelävele vastav kokkuleppeline helirõhk, milleks on 20 mikropaskalit ehk

 

Veeakustikas on kasutusel õhust erinev kontrollväärtus. Veeakustikas on kontrollväärtus 1 mikropaskal ehk

 .

Teades mõõdetavat helirõhku p on helirõhutase Lp vastava kontrollväärtusega p0 arvutatav valemiga

 

kus

  •  on helirõhu ruutude keskmine;
  •   on helirõhu ruutkeskmine;
  •  on helirõhu kontrollväärtus.

Näiteks juhul, kui ruutkeskmine helirõhk   on 100 Pa (see vastab inimese valulävele) ja tegemist on heliga õhus ehk p0 = 20 μPa, siis helirõhutase

 

Kui on teada helirõhutase, saab arvutada sellele vastava helirõhu ruutkeskmise väärtuse (näites Lp = 80 dB):

 

Mingit helirõhutaset ja vastavat heliintensiivsuse taset väljendab ühesuurune detsibellide arv (vt Heliintensiivsuse tase). Seetõttu võib lühidalt kõnelda helitasemest või helinivoost (lühend SPL ingl k sõnadest sound pressure level).

Helirõhutasemega seotud mõisteid[2]Redigeeri

  • Helirõhutaseme korrigeeritud väärtus on helirõhutase, mille mõõtmisel on kasutatud asjakohaste standardite nõuetele vastavaid sagedusfiltreid A ja C ja mida tähistatakse vastavalt LpA ja LpC.
  • Ekvivalentne helirõhutase LpA,eq,T või LpC,eq,T on helirõhutase teatud ajavahemikul, mille mõõtmisel kasutatakse A- või C-korrektsiooni ja mida mõõdetakse detsibellides (dB).
  • Maksimaalne helirõhutase LpA,max või LpC,max on helirõhutaseme maksimaalne väärtus teatud ajavahemikul, mille mõõtmisel kasutatakse A- või C-korrektsiooni ja ajakarakteristikut "Fast", kui mõõtmismeetodites ei ole sätestatud teisiti, ja mida mõõdetakse detsibellides (dB).
  • Heli kokkupuutetase LAE on üksiku mürasündmuse A-korrigeeritud helirõhutase, mis on mõõdetud teatud ajavahemikus T ja taandatud ajavahemikule T0 = 1 s.

Mitmesuguste heliallikate efektiivsed helirõhud ja vastavad helirõhutasemedRedigeeri

Heliallikas või
olukord
Kaugus heliallikast
või mõõtekoht
Helirõhk prms
Pa
Helirõhutase Lp
dB
Reaktiivlennuk 30 m 630 Pa 150 dB
Kahuripauk 1 m 200 Pa 140 dB
Valulävi kõrvas 100 Pa 134 dB
Kuulmiskahjustus
lühiajalisel toimel
kõrvas alates 20 Pa 120 dB
Lahingulennuk 100 m 6,3–200 Pa 110–140 dB
Suruõhuvasar, diskoteek 1 m 2 Pa 100 dB
Kuulmiskahjustus
kestval toimel
kõrvas alates 0,36 Pa 85 dB
Liiklus magistraalteel 10 m 0,2–0,63 Pa 80–90 dB
Auto 10 m 0,02–0,2 Pa 60–80 dB
Teler
keskmisel tugevusel
1 m 0,02 Pa 60 dB
Normaalne vestlus 1 m 2 · 10−3 –2 · 10−2 Pa 40–60 dB
Vaikne tuba kõrvas 2 · 10−4 –6,3 · 10−4 Pa 20–30 dB
Puulehtede sahin,
vaikne hingamine
kõrvas 6,32 · 10−5 Pa 10 dB
Kuuldelävi sagedusel 2 kHz kõrvas 2 · 10−5 Pa (20 µPa) 0 dB

Heli kiirgusrõhkRedigeeri

Heli kiirgusrõhk on keskmine rõhk, mida heli avaldab heliväljas olevale kehale. See heli rõhk P on võrdeline helienergia tihedusega ja oleneb heli langemisnurgast ning ka pinna peegeldustegurist. Ülalkirjeldatud helirõhust p on kiirgusrõhk P mitu suurusjärku väiksem. Näiteks kui heliintensiivsus on 1 W/m2 (tase vastavalt 160 dB), siis p = 3000 Pa, aga P normaalisihis ainult ca 10 Pa.

ViitedRedigeeri