आवाज़। ध्वनि क्षेत्र की बुनियादी विशेषताएँ

वह स्थान जिसमें ध्वनि यात्रा करती है, ध्वनि क्षेत्र कहलाता है। ध्वनि क्षेत्र की विशेषताओं को रैखिक और ऊर्जा में विभाजित किया गया है।

रैखिक ध्वनि क्षेत्र विशेषताएँ:

1. ध्वनि दबाव;

2. माध्यम के कणों का मिश्रण;

3. माध्यम के कणों के दोलन की गति;

4. पर्यावरण का ध्वनिक प्रतिरोध;

ध्वनि क्षेत्र की ऊर्जा विशेषताएँ:

1. ध्वनि की शक्ति (तीव्रता)।

1. ध्वनि दबाव वह अतिरिक्त दबाव है जो तब होता है जब ध्वनि किसी माध्यम से गुजरती है। यह माध्यम में स्थिर दबाव का एक अतिरिक्त दबाव है, उदाहरण के लिए, हवा के वायुमंडलीय दबाव के लिए। प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है आरऔर इकाइयों में मापा जाता है:

पी = [एन/एम2] = [पीए]।

2. माध्यम के कणों का विस्थापन माध्यम के सशर्त कणों के संतुलन स्थिति से विचलन के बराबर मान है। प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है एल, मीटर (सेमी, मिमी, किमी) में मापा जाता है, एल = [एम]।

3. माध्यम के कणों के कंपन की गति ध्वनि तरंग के प्रभाव में संतुलन स्थिति के सापेक्ष माध्यम के कणों के विस्थापन की गति है। प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है यूऔर इसकी गणना विस्थापन अनुपात के रूप में की जाती है एलसमय तक टीजिसके दौरान यह बदलाव हुआ. सूत्र द्वारा परिकलित:

माप की इकाई [एम/एस], गैर-सिस्टम इकाइयों में सेमी/एस, मिमी/एस, µm/s।

4. ध्वनिक प्रतिरोध वह प्रतिरोध है जो एक माध्यम अपने से गुजरने वाली ध्वनिक तरंग को प्रदान करता है। गणना के लिए सूत्र:

इकाई: [Pa s/m]।

व्यवहार में, ध्वनिक प्रतिबाधा निर्धारित करने के लिए एक अन्य सूत्र का उपयोग किया जाता है:

जेड=पी*वी. Z-ध्वनिक प्रतिबाधा,

p माध्यम का घनत्व है, v माध्यम में ध्वनि तरंग की गति है।

ऊर्जा विशेषताओं में से, केवल एक का उपयोग दवा और फार्मेसी में किया जाता है - ध्वनि की ताकत या तीव्रता।

ध्वनि की शक्ति (तीव्रता) ध्वनि ऊर्जा की मात्रा के बराबर मान है ई, प्रति इकाई समय बीत रहा है टीप्रति इकाई क्षेत्र एस. प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है मैं. गणना के लिए सूत्र: मैं=ई/(एस टी)इकाइयाँ: [जे/एस एम2]। चूँकि एक जूल प्रति सेकंड 1 वाट के बराबर है

मैं = [जे/एस एम 2 ] = [ डब्ल्यू/एम2]।

ध्वनि की मनोभौतिक विशेषताएँ।

मनोभौतिकी वस्तुनिष्ठ भौतिक प्रभावों और परिणामी व्यक्तिपरक संवेदनाओं के बीच संबंध का विज्ञान है।

मनोभौतिकी के दृष्टिकोण से, ध्वनि एक अनुभूति है जो श्रवण विश्लेषक में तब उत्पन्न होती है जब यांत्रिक कंपन उस पर कार्य करते हैं।

मनोभौतिक रूप से, ध्वनि को इसमें विभाजित किया गया है:

स्वर सरल हैं;

स्वर जटिल हैं;

निष्क्रिय स्वरएक निश्चित आवृत्ति के साइनसॉइडल हार्मोनिक यांत्रिक कंपन के अनुरूप ध्वनि है। एक साधारण स्वर का ग्राफ़ - एक साइन तरंग (देखें 3. तरंगरूप)।

जटिल स्वर- यह एक ध्वनि है जिसमें विभिन्न (एकाधिक) संख्या में सरल स्वर शामिल हैं। जटिल टोन ग्राफ़ एक आवधिक गैर-साइनसॉइडल वक्र है (देखें 3. तरंगरूप)।

शोर -यह एक जटिल ध्वनि है, जिसमें बड़ी संख्या में सरल और जटिल स्वर शामिल हैं, जिनकी संख्या और तीव्रता हर समय बदलती रहती है। कम तीव्रता वाले शोर (बारिश की आवाज़) तंत्रिका तंत्र को शांत करते हैं, जबकि उच्च तीव्रता वाले शोर (एक शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटर का संचालन, शहरी परिवहन का संचालन) तंत्रिका तंत्र को थका देते हैं। शोर का मुकाबला करना चिकित्सा ध्वनिकी के कार्यों में से एक है।

ध्वनि की मनोभौतिक विशेषताएँ:

आवाज़ का उतार-चढ़ाव

ध्वनि की मात्रा

ध्वनि लय

आवाज़ का उतार-चढ़ावश्रव्य ध्वनि की आवृत्ति की एक व्यक्तिपरक विशेषता है। आवृत्ति जितनी अधिक, पिच उतनी अधिक।

ध्वनि की मात्रा -यह एक ऐसी विशेषता है जो ध्वनि की आवृत्ति और शक्ति पर निर्भर करती है। यदि ध्वनि की शक्ति नहीं बदलती है, तो 16 से 1000 हर्ट्ज तक आवृत्ति में वृद्धि के साथ, मात्रा बढ़ जाती है। 1000 से 3000 हर्ट्ज की आवृत्ति पर यह स्थिर रहता है; आवृत्ति में और वृद्धि के साथ, मात्रा कम हो जाती है और 16,000 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्ति पर ध्वनि अश्रव्य हो जाती है।

प्रबलता (लाउडनेस लेवल) को "फॉन" नामक इकाई का उपयोग करके मापा जाता है। पृष्ठभूमि में ध्वनि की तीव्रता को विशेष तालिकाओं और ग्राफ़ों का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है जिन्हें "आइसोकॉस्टिक कर्व्स" कहा जाता है।

ध्वनि लय- यह कथित ध्वनि की सबसे जटिल मनोभौतिक विशेषता है। टिम्ब्रे एक जटिल ध्वनि में शामिल सरल स्वरों की संख्या और तीव्रता पर निर्भर करता है। एक साधारण स्वर में कोई लय नहीं होती। ध्वनि का समय मापने की कोई इकाई नहीं है।

ध्वनि माप की लघुगणक इकाइयाँ।

प्रयोगों से पता चला है कि ध्वनि की ताकत और आवृत्ति में बड़े बदलाव मात्रा और पिच में मामूली बदलाव के अनुरूप होते हैं। गणितीय रूप से, यह इस तथ्य से मेल खाता है कि ऊंचाई और आयतन की अनुभूति में वृद्धि लघुगणकीय नियमों के अनुसार होती है। इस संबंध में, ध्वनि माप के लिए लघुगणकीय इकाइयों का उपयोग किया जाने लगा। सबसे आम इकाइयाँ "बेल" और "डेसीबल" हैं।

बेल दो सजातीय मात्राओं के अनुपात के दशमलव लघुगणक के बराबर एक लघुगणकीय इकाई है। यदि ये मात्राएँ दो अलग-अलग ध्वनि तीव्रताएँ I 2 और I 1 हैं, तो सूत्र का उपयोग करके बेलों की संख्या की गणना की जा सकती है:

एन बी =लॉग(आई 2 /आई 1)

यदि I 2 से I 1 का अनुपात 10 है, तो N B = 1 सफेद, यदि यह अनुपात 100 है, तो 2 सफेद, 1000 - 3 सफेद। अन्य अनुपातों के लिए, बेल्स की संख्या की गणना लघुगणक तालिकाओं का उपयोग करके या माइक्रोकैलकुलेटर का उपयोग करके की जा सकती है।

डेसीबल एक बेल के दसवें हिस्से के बराबर एक लघुगणकीय इकाई है।

डीबी द्वारा दर्शाया गया। सूत्र द्वारा परिकलित: एन डीबी =10·एलजी(आई 2 /आई 1)।

डेसीबल अभ्यास के लिए एक अधिक सुविधाजनक इकाई है और इसलिए गणनाओं में इसका अधिक उपयोग किया जाता है।

ऑक्टेव चिकित्सा ध्वनिकी की एक लघुगणक इकाई है जिसका उपयोग आवृत्ति अंतराल को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।

सप्तक आवृत्तियों का एक अंतराल (बैंड) है जिसमें उच्च आवृत्ति और निम्न आवृत्ति का अनुपात दो होता है।

मात्रात्मक रूप से, सप्तक में आवृत्ति अंतराल दो आवृत्तियों के अनुपात के द्विआधारी लघुगणक के बराबर है:

एन अक्टूबर =लॉग 2 (एफ 2 /एफ 1)। यहाँ N आवृत्ति अंतराल में सप्तक की संख्या है;

एफ 2, एफ 1 - आवृत्ति अंतराल (चरम आवृत्तियों) की सीमाएं।

एक सप्तक तब प्राप्त होता है जब आवृत्ति अनुपात दो होता है: f 2 / f 1 =2।

चिकित्सा ध्वनिकी में, मानक सप्तक आवृत्ति सीमाओं का उपयोग किया जाता है।

प्रत्येक अंतराल के भीतर, औसत गोलाकार सप्तक आवृत्तियाँ दी जाती हैं।

18 - 45 हर्ट्ज़ की आवृत्ति सीमाएँ औसत सप्तक आवृत्ति - 31.5 हर्ट्ज़ के अनुरूप हैं;

45-90 हर्ट्ज़ की आवृत्ति सीमाएँ 63 हर्ट्ज़ की औसत ऑक्टेव आवृत्ति के अनुरूप हैं;

सीमाएँ 90-180 हर्ट्ज़ - 125 हर्ट्ज़।

श्रवण तीक्ष्णता को मापते समय औसत सप्तक आवृत्तियों का क्रम निम्नलिखित आवृत्तियाँ होंगी: 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 हर्ट्ज।

सफेद के अलावा, डेसीबल और ऑक्टेव में ध्वनि-विज्ञानलघुगणकीय इकाई "दशक" का प्रयोग किया जाता है। दशकों में आवृत्ति अंतराल दो चरम आवृत्तियों के अनुपात के दशमलव लघुगणक के बराबर है:

एन दिसंबर =लॉग(एफ 2 /एफ 1).

यहां एन दशक आवृत्ति अंतराल में दशकों की संख्या है;

एफ 2, एफ 1 - आवृत्ति अंतराल की सीमाएँ।

एक दशक तब प्राप्त होता है जब अंतराल की चरम आवृत्तियों का अनुपात दस: एफ 2 / एफ 1 = 10 के बराबर होता है।

पैमाने के संदर्भ में, एक दशक सफेद के बराबर है, लेकिन इसका उपयोग केवल ध्वनिकी में किया जाता है, और केवल आवृत्ति अनुपात को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।

ध्वनि की मानवीय धारणा के लिए शर्तें।

निरंतर माध्यम में प्रसारित होने वाली लोचदार तरंगों को ध्वनि तरंगें कहा जाता है। वास्तव में आवाज़तरंगें कहलाती हैं जिनकी आवृत्तियाँ मानव श्रवण अंग की धारणा की सीमा के भीतर होती हैं। किसी व्यक्ति में ध्वनि की अनुभूति तब होती है जब उसका श्रवण यंत्र लगभग 16 से 20,000 की आवृत्ति वाली तरंगों के संपर्क में आता है। हर्ट्ज.इन सीमाओं के बाहर की आवृत्ति वाली तरंगें श्रव्य नहीं हैं, क्योंकि वे श्रवण संवेदनाएँ पैदा नहीं करती हैं। 16 से कम आवृत्ति वाली लोचदार तरंगें हर्ट्जकहा जाता है इन्फ्रासाउंड,और 20,000 की आवृत्ति के साथ हर्ट्ज 10 8 -10 9 तक हर्ट्ज- अल्ट्रासाउंड.भौतिकी का वह क्षेत्र जो यह अध्ययन करता है कि ध्वनि तरंगें कैसे उत्तेजित होती हैं, वे कैसे फैलती हैं और वे किसी माध्यम के साथ कैसे संपर्क करती हैं, कहलाता है ध्वनिकी

यांत्रिक गति के कंपन और तरंग प्रकार के सामान्य सिद्धांत जो हमने पिछले अध्यायों में प्राप्त किए थे, ध्वनिक घटनाओं के अध्ययन पर भी लागू होते हैं। हालाँकि, ध्वनि धारणा की ख़ासियत और इसके तकनीकी उपयोग से संबंधित कई विशेष मुद्दों ने ध्वनिकी को भौतिकी के एक विशेष क्षेत्र में अलग कर दिया।

ध्वनि तरंगों की उत्पत्ति एवं प्रसार के लिए एक लोचदार माध्यम (ठोस पिंड, वायु, जल) की उपस्थिति आवश्यक है। इसे सत्यापित करने के लिए, आइए एक हवाई घंटी के नीचे एक नियमित विद्युत घंटी रखें। जब तक घंटी के नीचे से हवा बाहर नहीं निकाली जाती, तब तक घंटी स्पष्ट रूप से सुनी जा सकती है। जैसे ही हवा को बाहर निकाला जाता है, ध्वनि कमजोर हो जाती है और अंततः पूरी तरह से गायब हो जाती है। घंटी के नीचे का वायु वातावरण इतना विरल हो जाता है कि वह ध्वनि कंपन संचारित नहीं कर पाता। विरलन ऐसा होना चाहिए कि गैस के अणु उन दूरी से अधिक दूरी पर एक दूसरे से अलग हो जाएं जिन पर आणविक संपर्क की ताकतें दिखाई देती हैं। फिर जिन अणुओं को घंटी हथौड़े से एक निश्चित मात्रा में गति प्राप्त हुई है, वे इसे पड़ोसी अणुओं तक सीधे स्थानांतरित नहीं कर सकते हैं, लेकिन यादृच्छिक टकराव के दौरान बिखर जाते हैं, जिनका तापीय गति में आदान-प्रदान होता है।

जैसा कि हमने देखा है, तरंगों की घटना संभव है यदि माध्यम विरूपण के लिए लोचदार प्रतिरोध प्रदान करता है और जड़ता रखता है।

एक ठोस शरीर दोनों अनुदैर्ध्य विकृतियों - तनाव और संपीड़न, और कतरनी का प्रतिरोध करता है। इसलिए, एक ठोस शरीर में, ध्वनि तरंगें अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों हो सकती हैं। तरल पदार्थ और गैसों में जो सामान्य परिस्थितियों में कतरनी प्रतिरोध प्रदान नहीं करते हैं, ध्वनि तरंगें केवल अनुदैर्ध्य होती हैं।

किसी माध्यम में ध्वनि तरंगें एक दोलनशील पिंड द्वारा निर्मित होती हैं। उदाहरण के लिए, एक टेलीफोन झिल्ली का कंपन हवा की आसन्न परत में क्रमिक संपीड़न और विरलन पैदा करता है, जो सभी दिशाओं में फैलता है।

जिस माध्यम में ध्वनि तरंग फैलती है उसकी स्थिति का अध्ययन करने के लिए, आप उस विधि का सहारा ले सकते हैं जिसका उपयोग हमने किसी तरल पदार्थ की गति का अध्ययन करते समय किया था। ध्वनि गति की स्थिति में माध्यम से भरे अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर, आवधिक परिवर्तन होते हैं: ए) संतुलन के सापेक्ष कण की स्थिति, बी) कण के विस्थापन की गति, सी) दबाव का परिमाण ( संपीड़न और विरलन) एक अबाधित माध्यम में मौजूद उनके औसत मूल्य के सापेक्ष। इस स्थिति में दबाव में परिवर्तन को कहा जाता है अनावश्यकया ध्वनि दबाव.यदि हम कल्पना करें कि पर्यावरण के प्रत्येक बिंदु पर इन मात्राओं को मापने वाले उपकरणों के लघु सेंसर हैं, तो उनकी एक साथ रीडिंग हमें पर्यावरण की स्थिति की तत्काल तस्वीर देगी। एक के बाद एक ऐसी तात्कालिक तस्वीरों की शृंखला समय के साथ पर्यावरण की स्थिति में बदलाव लाएगी। चूँकि तरंग गति समय और स्थान दोनों में आवधिक होती है, इसलिए, ध्वनि तरंग के प्रसार की गति को जानकर और कम क्षीणन वाले एक आइसोट्रोपिक माध्यम के एक बिंदु पर उपरोक्त विशेषताओं में परिवर्तन को देखकर, हम उन्हें व्याप्त संपूर्ण स्थान के लिए पा सकते हैं। जिस माध्यम से ध्वनि तरंगें फैलती हैं, ध्वनि गति की अवस्था में किसी माध्यम से भरे हुए स्थान को कहा जाता है ध्वनि क्षेत्र.

व्याख्यान 6 शोर संरक्षण

बुनियादी मानवीय इंद्रियों में, श्रवण और दृष्टि सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं - वे एक व्यक्ति को ध्वनि और दृश्य सूचना क्षेत्रों में महारत हासिल करने की अनुमति देते हैं।

यहां तक ​​कि मानव-मशीन-पर्यावरण प्रणाली का एक सरसरी विश्लेषण भी पर्यावरण के ध्वनि प्रदूषण की समस्या को पर्यावरण के साथ मानव संपर्क की प्राथमिकता वाली समस्याओं में से एक के रूप में मानने का कारण देता है, खासकर स्थानीय स्तर (कार्यशाला, साइट) पर।

लंबे समय तक शोर के संपर्क में रहने से सुनने की क्षमता कम हो सकती है और कुछ मामलों में बहरापन भी हो सकता है। कार्यस्थल में ध्वनि प्रदूषण का श्रमिकों पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है: ध्यान कम हो जाता है, समान शारीरिक गतिविधि के साथ ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है, मानसिक प्रतिक्रियाओं की गति धीमी हो जाती है, आदि। परिणामस्वरूप, श्रम उत्पादकता और किए गए कार्य की गुणवत्ता में कमी आती है।

शोर उत्सर्जन और प्रसार की प्रक्रिया के भौतिक नियमों का ज्ञान मनुष्यों पर इसके नकारात्मक प्रभाव को कम करने के उद्देश्य से निर्णय लेने की अनुमति देगा।

आवाज़। ध्वनि क्षेत्र की बुनियादी विशेषताएँ। ध्वनि प्रसार

अवधारणा आवाज़ , एक नियम के रूप में, सामान्य सुनवाई वाले व्यक्ति की श्रवण संवेदनाओं से जुड़ा होता है। श्रवण संवेदनाएँ एक लोचदार माध्यम के कंपन के कारण होती हैं, जो यांत्रिक कंपन होते हैं जो गैसीय, तरल या ठोस माध्यम में फैलते हैं और मानव श्रवण अंगों को प्रभावित करते हैं। इस मामले में, पर्यावरण के कंपन को केवल एक निश्चित आवृत्ति रेंज (16 हर्ट्ज - 20 किलोहर्ट्ज़) में और मानव श्रवण सीमा से अधिक ध्वनि दबाव पर ध्वनि के रूप में माना जाता है।

श्रव्यता की सीमा के नीचे और ऊपर स्थित माध्यम के कंपन की आवृत्तियों को क्रमशः कहा जाता है इन्फ़्रासोनिक और अल्ट्रासोनिक . वे किसी व्यक्ति की श्रवण संवेदनाओं से संबंधित नहीं हैं और उन्हें पर्यावरण के भौतिक प्रभावों के रूप में माना जाता है।

एक लोचदार माध्यम के कणों के ध्वनि कंपन प्रकृति में जटिल होते हैं और इन्हें समय के एक कार्य के रूप में दर्शाया जा सकता है ए = ए(टी)(चित्र .1, ए).

चावल। 1. वायु कणों का कंपन।

सबसे सरल प्रक्रिया को एक साइनसॉइड द्वारा वर्णित किया गया है (चित्र 1, बी)

,

कहाँ एक अधिकतम- दोलनों का आयाम;

डब्ल्यू = 2 पी एफ - कोणीय आवृत्ति;

एफ- दोलन आवृत्ति.

आयाम के साथ हार्मोनिक कंपन एक अधिकतमऔर आवृत्ति एफस्वर कहलाते हैं.

कंपन की उत्तेजना की विधि के आधार पर, निम्न हैं:

एक सपाट दोलनशील सतह द्वारा निर्मित समतल ध्वनि तरंग;

सिलेंडर की रेडियल रूप से दोलन करने वाली पार्श्व सतह द्वारा निर्मित एक बेलनाकार ध्वनि तरंग;

स्पंदनशील गेंद जैसे कंपन के एक बिंदु स्रोत द्वारा निर्मित एक गोलाकार ध्वनि तरंग।

ध्वनि तरंग की विशेषता बताने वाले मुख्य पैरामीटर हैं:

ध्वनि दबाव पीएसवी, पीए;

ध्वनि की तीव्रता मैं, डब्ल्यू/एम2.

ध्वनि तरंगदैर्घ्य एल, एम;

तरंग प्रसार गति एस, एम/एस;

दोलन आवृत्ति एफ, हर्ट्ज।

यदि दोलन किसी सतत माध्यम में उत्तेजित होते हैं, तो वे सभी दिशाओं में विसरित हो जाते हैं। इसका स्पष्ट उदाहरण पानी पर तरंगों का कंपन है। भौतिक दृष्टिकोण से, कंपन के प्रसार में एक अणु से दूसरे अणु में गति का स्थानांतरण शामिल होता है। लोचदार अंतर-आणविक बंधनों के लिए धन्यवाद, उनमें से प्रत्येक की गति पिछले एक की गति को दोहराती है। आवेग के स्थानांतरण के लिए एक निश्चित समय की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप अवलोकन बिंदुओं पर अणुओं की गति कंपन के उत्तेजना क्षेत्र में अणुओं की गति के संबंध में देरी से होती है। इस प्रकार, कंपन एक निश्चित गति से फैलता है। ध्वनि तरंग की गति साथपर्यावरण की एक भौतिक संपत्ति है।

हवा में ध्वनि कंपन से उसका संपीड़न और विरलन होता है। संपीड़न के क्षेत्रों में, वायुदाब बढ़ जाता है, और विरलन के क्षेत्रों में यह कम हो जाता है। अशांत माध्यम में मौजूद दबाव के बीच का अंतर पीइस समय बुध, और वायुमंडलीय दबाव पीएटीएम, बुलाया गया ध्वनि दबाव (अंक 2)। ध्वनिकी में, यह पैरामीटर मुख्य है जिसके माध्यम से अन्य सभी निर्धारित किए जाते हैं।

पीएसवी = पीबुध - पीए.टी.एम.

चावल। 2. ध्वनि दबाव

वह माध्यम जिसमें ध्वनि का प्रसार होता है विशिष्ट ध्वनिक प्रतिरोधजेड ए, जिसे Pa*s/m (या kg/(m 2 *s) में मापा जाता है और यह ध्वनि दबाव का अनुपात है पीमाध्यम के कणों के कंपन वेग को ध्वनि यू:

जेड ए = पी ध्वनि /यू =आर*साथ,

कहाँ साथ -ध्वनि की गति , एम; आर - माध्यम का घनत्व, किग्रा/एम3।

विभिन्न परिवेश मूल्यों के लिए जेडएकुछ अलग हैं।

ध्वनि तरंग अपनी गति की दिशा में ऊर्जा का वाहक होती है। गति की दिशा के लंबवत 1 मीटर 2 क्षेत्र वाले एक खंड के माध्यम से एक सेकंड में ध्वनि तरंग द्वारा स्थानांतरित की गई ऊर्जा की मात्रा को कहा जाता है ध्वनि की तीव्रता . ध्वनि की तीव्रता माध्यम W/m2 के ध्वनिक प्रतिरोध और ध्वनि दबाव के अनुपात से निर्धारित होती है:

शक्ति वाले ध्वनि स्रोत से गोलाकार तरंग के लिए डब्ल्यू, W त्रिज्या के एक गोले की सतह पर ध्वनि की तीव्रता आरइसके बराबर है:

मैं= डब्ल्यू / (4पी आर 2),

यानी तीव्रता गोलाकार लहर ध्वनि स्रोत से दूरी बढ़ने के साथ घटती जाती है। यदि समतल तरंग ध्वनि की तीव्रता दूरी पर निर्भर नहीं करती.

6.1.1 . ध्वनिक क्षेत्र और इसकी विशेषताएं

किसी पिंड की जो सतह कंपन करती है वह ध्वनि ऊर्जा का एक उत्सर्जक (स्रोत) है, जो एक ध्वनिक क्षेत्र बनाती है।

ध्वनिक क्षेत्रइसे लोचदार माध्यम का क्षेत्र कहा जाता है, जो ध्वनिक तरंगों को प्रसारित करने का एक साधन है। ध्वनिक क्षेत्र की विशेषता है:

- ध्वनि दबाव पीएसवी, पीए;

- ध्वनिक प्रतिरोध Z A, पा*स/म.

ध्वनिक क्षेत्र की ऊर्जा विशेषताएँ हैं:

- तीव्रता I, डब्ल्यू/एम2;

- ध्वनि शक्ति डब्ल्यू, W ध्वनि स्रोत के आसपास की सतह से प्रति इकाई समय गुजरने वाली ऊर्जा की मात्रा है।

ध्वनिक क्षेत्र के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है ध्वनि उत्सर्जन एफ की दिशात्मकता की विशेषता , यानी स्रोत के चारों ओर उत्पन्न ध्वनि दबाव का कोणीय स्थानिक वितरण।

ये सभी मात्राएँ परस्पर संबंधित हैं और उस माध्यम के गुणों पर निर्भर करती हैं जिसमें ध्वनि फैलती है। यदि ध्वनिक क्षेत्र सतह तक ही सीमित न हो और लगभग अनंत तक फैला हो, तो ऐसे क्षेत्र को मुक्त ध्वनिक क्षेत्र कहा जाता है। एक सीमित स्थान में (उदाहरण के लिए, घर के अंदर), ध्वनि तरंगों का प्रसार तरंगों के मार्ग में स्थित सतहों की ज्यामिति और ध्वनिक गुणों पर निर्भर करता है।

किसी कमरे में ध्वनि क्षेत्र बनाने की प्रक्रिया घटना से जुड़ी होती है प्रतिध्वनिऔर प्रसार.

यदि कमरे में कोई ध्वनि स्रोत संचालित होने लगे तो समय के पहले क्षण में हमारे पास केवल प्रत्यक्ष ध्वनि ही होती है। जब तरंग ध्वनि-प्रतिबिंबित अवरोध तक पहुंचती है, तो परावर्तित तरंगों की उपस्थिति के कारण क्षेत्र पैटर्न बदल जाता है। यदि कोई वस्तु जिसका आयाम ध्वनि तरंग की लंबाई की तुलना में छोटा है, ध्वनि क्षेत्र में रखा जाता है, तो व्यावहारिक रूप से ध्वनि क्षेत्र में कोई विकृति नहीं देखी जाती है। प्रभावी परावर्तन के लिए यह आवश्यक है कि परावर्तक अवरोध का आयाम ध्वनि तरंग की लंबाई से अधिक या उसके बराबर हो।

वह ध्वनि क्षेत्र जिसमें बड़ी संख्या में परावर्तित तरंगें अलग-अलग दिशाओं में दिखाई देती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनि ऊर्जा का विशिष्ट घनत्व पूरे क्षेत्र में समान होता है, कहलाता है फैला हुआ क्षेत्र.

स्रोत द्वारा ध्वनि उत्सर्जित करना बंद करने के बाद, ध्वनि क्षेत्र की ध्वनिक तीव्रता अनंत समय में शून्य स्तर तक कम हो जाती है। व्यवहार में, एक ध्वनि को पूरी तरह से क्षीण माना जाता है जब इसकी तीव्रता बंद होने के समय मौजूद स्तर से 10 6 गुना तक गिर जाती है। कंपन माध्यम के एक तत्व के रूप में किसी भी ध्वनि क्षेत्र की अपनी ध्वनि क्षीणन विशेषता होती है - प्रतिध्वनि("आफ्टर-साउंड")।

जेडध्वनि क्षेत्र स्वयं को दोलनशील भौतिक पिंडों की गतिज ऊर्जा, एक लोचदार संरचना (ठोस, तरल और गैस) के साथ मीडिया में ध्वनि तरंगों के रूप में प्रकट करता है। किसी प्रत्यास्थ माध्यम में कंपन के संचरण की प्रक्रिया कहलाती है लहर. ध्वनि तरंग के संचरण की दिशा कहलाती है ध्वनि किरण, और माध्यम के कणों के दोलन के समान चरण के साथ क्षेत्र के सभी आसन्न बिंदुओं को जोड़ने वाली सतह है लहर सामने. ठोस पदार्थों में, कंपन अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों दिशाओं में फैल सकता है। ये सिर्फ हवा में फैलते हैं अनुदैर्ध्य तरंगें.

निःशुल्क ध्वनि क्षेत्रऐसा क्षेत्र कहा जाता है जिसमें प्रत्यक्ष ध्वनि तरंग प्रबल होती है, और परावर्तित तरंगें अनुपस्थित या नगण्य रूप से छोटी होती हैं।

फैला हुआ ध्वनि क्षेत्र- यह एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें प्रत्येक बिंदु पर ध्वनि ऊर्जा का घनत्व समान होता है और सभी दिशाओं में समय की प्रति इकाई ऊर्जा का समान प्रवाह फैलता है।

ध्वनि तरंगों की विशेषता निम्नलिखित बुनियादी मापदंडों द्वारा की जाती है।

वेवलेंथ- ध्वनि की गति (हवा में 340 मीटर/सेकेंड) और ध्वनि कंपन की आवृत्ति के अनुपात के बराबर। इस प्रकार, हवा में तरंग दैर्ध्य 1.7 सेमी (के लिए) से भिन्न हो सकता है एफ= 20000 हर्ट्ज) 21 मीटर तक (के लिए)। एफ= 16 हर्ट्ज).

ध्वनि दबाव- किसी दिए गए बिंदु पर ध्वनि क्षेत्र के तात्कालिक दबाव और सांख्यिकीय (वायुमंडलीय) दबाव के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। ध्वनि दबाव को पास्कल (Pa), Pa = N/m2 में मापा जाता है। भौतिक एनालॉग्स - विद्युत वोल्टेज, करंट।

ध्वनि की तीव्रता- तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत एक इकाई सतह से प्रति इकाई समय गुजरने वाली ध्वनि ऊर्जा की औसत मात्रा। तीव्रता को W/m2 की इकाइयों में मापा जाता है और यह ध्वनि कंपन की शक्ति के सक्रिय घटक का प्रतिनिधित्व करता है। भौतिक एनालॉग विद्युत शक्ति है।

ध्वनिकी में, माप परिणाम आमतौर पर सापेक्ष लघुगणक इकाइयों के रूप में प्रदर्शित होते हैं। श्रवण संवेदना का मूल्यांकन करने के लिए बेल (बी) नामक इकाई का उपयोग किया जाता है। चूंकि बेल एक काफी बड़ी इकाई है, इसलिए एक छोटा मान पेश किया गया - डेसीबल (डीबी) 0.1 बी के बराबर।

ध्वनि दबाव और ध्वनि की तीव्रता सापेक्ष ध्वनिक स्तरों में व्यक्त की जाती है:

,

ध्वनिक स्तरों के शून्य मान आम तौर पर स्वीकृत के अनुरूप होते हैं और 1000 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ हार्मोनिक ध्वनि कंपन के साथ डब्ल्यू/एम 2। दिए गए मान श्रवण संवेदनाओं (पूर्ण श्रवण सीमा) को उत्पन्न करने वाले न्यूनतम मानों से लगभग मेल खाते हैं।

माइक्रोफ़ोन विशेषताओं को मापने के लिए शर्तें।ध्वनिक माप में कई विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। इस प्रकार, इलेक्ट्रोकॉस्टिक उपकरणों की कुछ विशेषताओं का माप मुक्त क्षेत्र की स्थितियों में किया जाना चाहिए, अर्थात। जब कोई परावर्तित तरंगें न हों.

सामान्य कमरों में इस स्थिति को पूरा नहीं किया जा सकता है, और बाहर माप लेना कठिन है और हमेशा संभव नहीं होता है। सबसे पहले, बाहर ज़मीन जैसी सतहों से प्रतिबिंबों से बचना मुश्किल है। दूसरे, इस मामले में माप वायुमंडलीय स्थितियों (हवा, आदि) पर निर्भर करते हैं और बड़ी त्रुटियों का कारण बन सकते हैं, कई अन्य असुविधाओं का उल्लेख नहीं किया जा सकता है। तीसरा, खुली हवा में बाहरी (औद्योगिक, आदि) शोर के प्रभाव से बचना मुश्किल है।

इसलिए, एक मुक्त क्षेत्र में माप करने के लिए, विशेष ध्वनि-क्षीण कक्षों का उपयोग किया जाता है, जिसमें परावर्तित तरंगें व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होती हैं।

एनीकोइक कक्ष में माइक्रोफ़ोन विशेषताओं को मापना. एक फ्री-फील्ड माइक्रोफोन की संवेदनशीलता को मापने के लिए, पहले उस बिंदु पर ध्वनि दबाव को मापना होगा जहां परीक्षण के तहत माइक्रोफोन रखा जाएगा, और फिर उसे उस बिंदु पर रखना होगा। लेकिन चूँकि कक्ष में व्यावहारिक रूप से कोई हस्तक्षेप नहीं होता है, और लाउडस्पीकर से माइक्रोफ़ोन की दूरी 1 - 1.5 मीटर (या अधिक) के बराबर ली जाती है, जिसमें उत्सर्जक व्यास 25 सेमी से अधिक नहीं होता है, मापने वाले माइक्रोफ़ोन को करीब रखा जा सकता है परीक्षणाधीन माइक्रोफ़ोन के लिए. माप सेटअप का आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है। संवेदनशीलता संपूर्ण नाममात्र आवृत्ति रेंज पर निर्धारित होती है। ध्वनि दबाव मीटर (ध्वनि मीटर) का उपयोग करके आवश्यक दबाव निर्धारित करके, परीक्षण के तहत माइक्रोफोन द्वारा विकसित वोल्टेज को मापें और इसकी अक्षीय संवेदनशीलता निर्धारित करें।

ईओ.सी. = यू एम /पी(एमवी/पीए)

संवेदनशीलता या तो ओपन सर्किट वोल्टेज या रेटेड लोड पर वोल्टेज द्वारा निर्धारित की जाती है। एक नियम के रूप में, 1000 हर्ट्ज की आवृत्ति पर माइक्रोफ़ोन के आंतरिक प्रतिरोध मॉड्यूल को रेटेड लोड के रूप में लिया जाता है।

चित्र.4.माइक्रोफ़ोन संवेदनशीलता माप का कार्यात्मक आरेख:

1 - टोन या सफेद शोर जनरेटर; 2 - ऑक्टेव फिल्टर (एक तिहाई ऑक्टेव); 3 - एम्पलीफायर; 4 - एनेकोइक कक्ष; 5 - ध्वनिक उत्सर्जक; 6 - परीक्षण के तहत माइक्रोफोन; 7 - मापने वाला माइक्रोफ़ोन; 8 - मिलीवोल्टमीटर; 9 - मिलीवोल्टमीटर, पास्कल या डेसीबल (ध्वनि स्तर मीटर) में स्नातक।

संवेदनशीलता स्तर 1 के बराबर मान के सापेक्ष, डेसीबल में व्यक्त संवेदनशीलता के रूप में परिभाषित किया गया है।

मानक संवेदनशीलता स्तर (डेसीबल में) को 1 पा के ध्वनि दबाव पर नाममात्र लोड प्रतिरोध पर विकसित वोल्टेज और शक्ति = 1 मेगावाट के अनुरूप वोल्टेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है और सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है:

1 Pa के ध्वनि दबाव पर नाममात्र लोड प्रतिरोध (ओम) पर माइक्रोफ़ोन द्वारा विकसित वोल्टेज (V) कहां है।

आवृत्ति प्रतिक्रियामाइक्रोफ़ोन संवेदनशीलता ध्वनि दबाव और माइक्रोफ़ोन आपूर्ति धारा के निरंतर मूल्यों पर आवृत्ति पर माइक्रोफ़ोन संवेदनशीलता की निर्भरता है। आवृत्ति प्रतिक्रिया को जनरेटर की आवृत्ति को सुचारू रूप से बदलकर मापा जाता है। प्राप्त आवृत्ति प्रतिक्रिया के आधार पर, नाममात्र और ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज में इसकी असमानता निर्धारित की जाती है।

दिशात्मक विशेषताएँमाइक्रोफ़ोन को उसी योजना के अनुसार हटा दिया जाता है (चित्र 4), और कार्य के आधार पर, या तो कई आवृत्तियों पर, टोन जनरेटर का उपयोग करके, या एक तिहाई ऑक्टेव बैंड में शोर संकेत के लिए, या किसी दिए गए आवृत्ति बैंड के लिए, एक-तिहाई ऑक्टेव फ़िल्टर के बजाय संबंधित बैंडपास फ़िल्टर का उपयोग करना।

दिशात्मक विशेषताओं को मापने के लिए, परीक्षण के तहत माइक्रोफ़ोन को एक डायल के साथ रोटरी डिस्क पर लगाया जाता है। डिस्क को रिकॉर्डिंग तालिका के साथ सिंक्रनाइज़ रूप से मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से घुमाया जाता है। विशेषता को माइक्रोफ़ोन के कामकाजी अक्ष से गुजरने वाले एक विमान में लिया जाता है, यदि यह अपनी धुरी के चारों ओर घूमने वाला पिंड है। अन्य माइक्रोफ़ोन आकृतियों के लिए, विशेषता को कार्यशील अक्ष से गुजरने वाले दिए गए विमानों के लिए लिया जाता है। घूर्णन कोण को कार्यशील अक्ष और ध्वनि स्रोत की दिशा के बीच मापा जाता है। अक्षीय संवेदनशीलता के सापेक्ष दिशात्मकता विशेषता सामान्यीकृत होती है।

ध्वनि क्षेत्र अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जिसमें ध्वनि तरंगें फैलती हैं, अर्थात, इस क्षेत्र को भरने वाले लोचदार माध्यम (ठोस, तरल या गैसीय) के कणों के ध्वनिक कंपन होते हैं। ध्वनि क्षेत्र की अवधारणा का उपयोग आमतौर पर उन क्षेत्रों के लिए किया जाता है जिनके आयाम ध्वनि तरंग दैर्ध्य के क्रम पर या उससे अधिक होते हैं।

ऊर्जा पक्ष पर, ध्वनि क्षेत्र को ध्वनि ऊर्जा के घनत्व (प्रति इकाई आयतन में दोलन प्रक्रिया की ऊर्जा) और ध्वनि की तीव्रता की विशेषता होती है।

किसी पिंड की जो सतह कंपन करती है वह ध्वनि ऊर्जा का एक उत्सर्जक (स्रोत) है, जो एक ध्वनिक क्षेत्र बनाती है।

ध्वनिक क्षेत्रइसे लोचदार माध्यम का क्षेत्र कहा जाता है, जो ध्वनिक तरंगों को प्रसारित करने का एक साधन है। ध्वनिक क्षेत्र की विशेषता है:

· ध्वनि दबाव पीएसवी, पीए;

· ध्वनिक प्रतिरोध जेड ए, पा*स/म.

ध्वनिक क्षेत्र की ऊर्जा विशेषताएँ हैं:

· तीव्रता I, डब्ल्यू/एम2;

· ध्वनि शक्ति डब्ल्यू, W ध्वनि स्रोत के आसपास की सतह से प्रति इकाई समय गुजरने वाली ऊर्जा की मात्रा है।

ध्वनिक क्षेत्र के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है ध्वनि उत्सर्जन एफ की दिशात्मकता की विशेषता, यानी स्रोत के चारों ओर उत्पन्न ध्वनि दबाव का कोणीय स्थानिक वितरण।

ये सभी मात्राएँ परस्पर संबंधित हैं और उस माध्यम के गुणों पर निर्भर करती हैं जिसमें ध्वनि फैलती है।

यदि ध्वनिक क्षेत्र सतह तक ही सीमित न हो और लगभग अनंत तक फैला हो, तो ऐसे क्षेत्र को मुक्त ध्वनिक क्षेत्र कहा जाता है।

एक सीमित स्थान में (उदाहरण के लिए, घर के अंदर), ध्वनि तरंगों का प्रसार तरंगों के मार्ग में स्थित सतहों की ज्यामिति और ध्वनिक गुणों पर निर्भर करता है।

किसी कमरे में ध्वनि क्षेत्र बनाने की प्रक्रिया घटना से जुड़ी होती है प्रतिध्वनिऔर प्रसार.

यदि कमरे में कोई ध्वनि स्रोत संचालित होने लगे तो समय के पहले क्षण में हमारे पास केवल प्रत्यक्ष ध्वनि ही होती है। जब तरंग ध्वनि-प्रतिबिंबित अवरोध तक पहुंचती है, तो परावर्तित तरंगों की उपस्थिति के कारण क्षेत्र पैटर्न बदल जाता है। यदि कोई वस्तु जिसका आयाम ध्वनि तरंग की लंबाई की तुलना में छोटा है, ध्वनि क्षेत्र में रखा जाता है, तो व्यावहारिक रूप से ध्वनि क्षेत्र में कोई विकृति नहीं देखी जाती है। प्रभावी परावर्तन के लिए यह आवश्यक है कि परावर्तक अवरोध का आयाम ध्वनि तरंग की लंबाई से अधिक या उसके बराबर हो।

वह ध्वनि क्षेत्र जिसमें बड़ी संख्या में परावर्तित तरंगें अलग-अलग दिशाओं में दिखाई देती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनि ऊर्जा का विशिष्ट घनत्व पूरे क्षेत्र में समान होता है, कहलाता है फैला हुआ क्षेत्र.

स्रोत द्वारा ध्वनि उत्सर्जित करना बंद करने के बाद, ध्वनि क्षेत्र की ध्वनिक तीव्रता अनंत समय में शून्य स्तर तक कम हो जाती है। व्यवहार में, एक ध्वनि को पूरी तरह से क्षीण माना जाता है जब इसकी तीव्रता बंद होने के समय मौजूद स्तर से 10 6 गुना तक गिर जाती है। कंपन माध्यम के एक तत्व के रूप में किसी भी ध्वनि क्षेत्र की अपनी ध्वनि क्षीणन विशेषता होती है - प्रतिध्वनि("आफ्टर-साउंड")।