intenzitet zvuka (+)...intenzitet zvuka (+) intenzitet zvuka ili fluks zvučne energije definiše...
TRANSCRIPT
-
Intenzitet zvuka (+)
Intenzitet zvuka ili fluks zvučne energije definiše količinu
protoka zvučne energije kroz jediničnu površinu u jedinici
vremena, u pravcu prostiranja zvučnog talasa (normalno na
pravac talasnog fronta):
][2W/m
Sdt
dWI
Intenzitet zvuka:
vektorska veličina
opisuje smer protoka energije - prostiranja talasa
u svakoj tački normalan na talasni front.
opisuje količinu protoka energije
-
Intenzitet zvuka (+)
Intenzitet zvuka u bilo kojem pravcu:
vpI
intenzitet cvc
ppvI s
s
22
Kod ravnih talasa:
2
2
2
vc
pE s
s
cv
ps
pritisak i brzina su u fazi
potencijalna i kinetička energija jednake
pravci vektora brzine i prostiranja talasa se poklapaju
-
Intenzitet zvuka (+)
coscos cvc
ppvI s
s
22
Kod sfernih talasa :
221 rk
kr
cos
pritisak i brzina su u fazno pomereni
jkr
ckrj
v
pZ S
1
-
Zvučna snaga (+)
Zvučni izvor emituje određenu količinu zvuč-ne energije u
jedinici vre-mena J/s, tj. ima zvučnu snagu u W=J/s.
Zvučna snaga izvora:
ne zavisi od okruženja u kome se izvor nalazi
predstavlja osnovnu meru energije koju može
emitovati izvor
-
Zvučna snaga (+)
Protok energije zvuka izaziva porast zvučnog pritiska u
prostoriji.
Zvučni pritisak u prostoriji zavisi:
Može se meriti
mikrofonom.
od zvučne snage izvora
od rastojanja merne tačke od izvora
od količine apsorbovane energije zidovima
od količine energije koja se prenese kroz zidove,
prozore i vrata.
-
Tačkasti izvor zvuka
Kada su dimenzije zvučnog izvora koji generiše sferne talase
(pulsirajuća sfera poluprečnika r0) znatno manje u odnosu na
talasnu dužinu emitovanih talasa, takvi izvori nazivaju se
tačkasti zvučni izvori.
USLOV: 0r
U slobodnom prostoru
dati izvori stvaraju sferne
talase i važe iste
zakonitosti kao i za
izvore sfernih talasa.
-
Tačkasti izvor zvuka
Intenzitet zvuka zavisi od akustičke snage izvora zvuka i
površine talasnog fronta na kojem se računa intenzitet:
24 r
PI a
Pa – akustička snaga tačkastog zvučnog izvora
r – rastojanje od tačkastog izvora zvuka
-
Tačkasti izvor zvuka
4
1
4 2
2 cP
rp
r
P
c
p aa
Korišćenjem relacije između intenziteta zvuka i zvučnog
pritiska:
c
pI
2
može se izvesti
izraz za zvučni
pritisak:
površina talasnog fronta - kvadrat rastojanja
Direktna proporcionalnost:
intenzitet zvuka - kvadrat rastojanja
Obrnuta proporcionalnost :
zvučni pritisak - rastojanje 244
2
pIS
r
,,
-
Tačkasti izvor zvuka
Izvori koji potpuno jednako zrače u svim pravcima nazivaju
se neusmerenim izvorima zvuka i u praksi su veoma retki.
Karakteristika usmerenosti neusmerenog
tačkastog izvora
Zvučnik u
zvučničkoj kutiji
Realni izvori samo pod određenim
uslovima ili u ograničenom frekvencijskom
opsegu mogu da budu neusmereni.
http://www.kef.com/products/monitorseries/rdm2_large_image.html
-
Tačkasti izvor zvuka
Realni izvori uglavnom nejednako zrače zvučnu energiju u
različitim pravcima. Takvi izvori nazivaju se usmereni izvori
zvuka.
Posledica neusmerenosti je pojava da zvučni pritisak ili
intenzitet zvuka neće biti jednak na površini talasnog fronta
već će zavisiti i od pravca zračenja energije.
-
Tačkasti izvor zvuka
Prostorni ugao zračenja, z steradijan, pokazuje veličinu
prostornog ugla u kome se širi zvučna energija koju emituje
izvor zvuka.
Promena prostornog ugla može nastati fizičkim
ograničavanjem prostora u kome izvor može da zrači
energiju.
Kada zvučni izvori rade u slobodnom prostoru, talasni front
se širi kao sfera u čitavom prostoru, odnosno prostornom
uglu veličine 4 steradijana.
4z 24 r
PI a
-
Tačkasti izvor zvuka
Kada se zvučni izvor ugradi u idealno gladak i krut zid,
talasni front se širi u obliku polusfere u prostoru koji definiše
prostorni ugao veličine 2 steradijana.
2z
Kada se zvučni izvor ugradi na spoju dva idealno glatka i
kruta zida, talasni front se širi u prostoru koji definiše
prostorni ugao veličine steradijana.
z
22 r
PI a
2r
PI a
-
Tačkasti izvor zvuka
Kada se zvučni izvor ugradi na spoju tri idealno glatka i kruta
zida, talasni front se širi u prostoru koji definiše prostorni
ugao veličine /2 steradijana.
2z / 22r
PI a
Smanjenjem prostornog ugla povećava
se intenzitet zvuka (ali samo za tačkaste izvore zvuka!).
-
IZVORI SA USMERENIM
ZRAČENJEM
-
Faktor smera
Neusmereni izvori zrače akustičku energiju jednako u svim pravcima.
Osnovna veličina koje definiše usmerenost zvučnog izvora naziva se
faktor smera i definiše se kao odnos pritiska koji izvor stvara pod nekim
uglom i zvučnog pritiska u pravcu glavne ose na istom rastojanju od
izvora:
)(
)()(
o0
p
pp(=0o) - pritisak na određenom rastojanju, u
smeru glavne ose (maksimalnog zračenja)
p() - pritisak na istom rastojanju, pod uglom
Usmereni izvori zrače akustičku energiju nejednako u različitim pravcima.
http://www.kef.com/products/monitorseries/rdm2_large_image.html
-
Karakteristika usmerenosti (1)
Dijagram faktora smera naziva se karakteristika usmerenosti izvora
zvuka i najčešće se prikazuje u logaritamskom obliku kao dijagram
20log u funkciji ugla zračenja .
20lo
g
Karakteristika usmerenosti izvora, u
opštem slučaju, ima trodimenzionalni
oblik ali zbog teškoća u prikazivanju 3D
karakteristika najčešće se daje prikaz
karakteristika usmerenosti u horizonta-
lnoj i vertikalnoj ravni.
Karakteristika usmerenosti izvora, predstavlja liniju (u prostoru površinu)
na kojoj je zvučni pritisak svuda jednak.
-
Karakteristika usmerenosti dipola
Neugrađeni zvučnik
Karakteristika usmerenosti (2)
-
Linearni kvadropol - izvor koji se sastoji od dva dipola, suprotnih faza,
smeštena na istoj liniji: akustička (zvučna) viljuška. Svaki vrh viljuške se
ponaša kao dipol koji vibrira natrag-napred a oba vrha (dipola) osciluju u
suprotnim pravcima.
Jasno je uočljiv prelaz od bliskog zvučnog polja (viljuška – četvoropol)
na daleko zvučno polje (viljuška – dipol).
cm
cm
2cm
Karakteristika usmerenosti (3)
-
Karakteristika usmerenosti linearnog kvadropola
Zvučna viljuška
U bliskom polju postoje četiri maksimuma i četiri minimuma. Maksimumi
na liniji kvadropola su za 5dB veći od maksimuma na upravnoj liniji.
U dalekoim polju postoje dva maksimuma i dva minimuma.
Karakteristika usmerenosti (4)
-
Efektivni prostorni ugao zračenja
Pri rešavanju praktičnih problema, kao što je problem izračunavanja
zvučnog pritiska u prostoriji gde je smešten izvor zvuka, postoji potreba
za jednostavnijim izražavanjem usmerenosti izvora zvuka – jednobrojnom
veličinom.
Efektivni prostorni ugao zračenja
predstavlja prostorni ugao u kome bi
neusmereni izvor zvuka zračio ukupnu
energiju jednaku energiji koju usmereni
zvučni izvor, faktora smera , zrači u svim
pravcima.
4
0
2
z deff
Jedinica za efektivni prostorni ugao
zračenja je steradijan.
Efektivni prostorni ugao zračenja
Faktor usmerenosti
Indeks usmerenosti
?p ?I
-
Faktor i indeks usmerenosti
Druga veličina koja opisuje usmerenost
izvora je faktor usmerenosti:
effz
4
Logaritamski ekvivalent je indeks
usmerenosti:
log20G
-
Vrednosti i izrazi
tip izvora zeff sterad GdB
neusmereni izvor 1 4 1 0
usmereni izvor 0
-
Osa zvučnog izvora
Realni izvori uglavnom nejednako zrače zvučnu energiju u različitim
pravcima. Takvi izvori nazivaju se usmereni izvori zvuka.
Karakteristika usmerenosti dipola
Posledica neusmerenosti je pojava da zvučni
pritisak ili intenzitet zvuka neće biti jednak na
površini talasnog fronta već će zavisiti i od pravca
zračenja energije. Osa zvučnog izvora – pravac
u kome je zračenje izvora
dominantno – pritisak najveći.
Neugrađeni zvučnik
Osa se uglavnom poklapa
sa fizički prepoznatljivim
pravcem koji je karakteri-
stika konstrukcije izvora.
Npr. kod zvučnika osa se
poklapa sa simetralnom
membrane.