1.4. Акустические уровни

Так как, ухо человека воспринимает звуки в очень большом диапазоне интенсивностей от 10^-12 до 10 Вт/м² и реагирует на относительное изменение интенсивности, а не на абсолютное, то пользоваться для оценки интенсивности звука абсолютными значениями интенсивности звука или звукового давления неудобно. Поэтому принято измерять не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни N (при рассмотрение акустических шумов принято обозначать уровни шума через L) по отношений к пороговым значениям

I_о= 10^-12 Вт/м² и р_о = 2·10 ^-5Па.

Уровень интенсивности звука можно определить в децибелах

Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то можно записать, также в дБ

Np = 10lg (p/p0),

где: р - величина звукового давления в точке измерения, Па; р₀ = 2·10^-5 Па - пороговая величина звукового давления. Наконец, можно оценивать мощность звука в ваттах. Тогда запишем

NP = 10lg (P/P0),

где P- звуковая мощность, Вт ; P0= 10^-12 Вт - пороговое значение мощности звука.

Диапазон уровней слышимых звуков составляет примерно 120 дБ. Изменения уровня звукового давления меньше 1 дБ практически на слух не воспринимаются.

Наряду с объективными параметрами - уровнями интенсивности звука в акустике используются субъективные параметры - уровни громкости, являющиеся мерой слухового ощущения

где I₁₀₀₀ - интенсивность тона частоты 1000 Гц, равногромкого данному звуку.

В отличие от уровня интенсивности звука уровни громкости отсчитываются от порога слышимости на данной рассматриваемой частоте, а не от порога слышимости на частоте 1000 Гц. По этой причине числовые значения уровней громкости, как правило, ниже числовых значений уровней интенсивности звука. Чтобы отличить эти два понятия, уровни громкости выражают не в децибелах, в иных величинах - фонах.

В некоторых руководствах для выражения уровня громкости используются обозначения дБА. Этот символ обозначает, что уровни громкости измеряются шумомерами, в которых для имитации частотных свойств слуха используется фильтр типа А, который имитирует свойства слуха при тихих звуках с уровнем громкости L = 40 фон. Его применяют при измерении звуков, в том числе шумов с уровнями громкости от 20 до 55 фон.

Следует указать на некорректность использования фильтра типа А при измерении больших шумов. Фильтр типа В используют при уровнях громкости от 55 до 85 фон. При больших громкостях (L > 85 фон) необходимо применять фильтр типа С с практически горизонтальной амплитудно-частотной характеристикой.

При оценке интенсивности шумов пользуются понятием предельного спектра (ПС). Уровни громкости акустических шумов сравнивают с нормами, выраженными номером предельного спектра. В этом понятии выражена интенсивность звука и спектральное распределение её мощности.

Номер предельного спектра численно равен уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Предельные спектры даны в Санитарных нормах.

Общий или корректированный уровень громкости шума измеряется по частотной характеристике шумомера типа А и обозначается L_А, дБА.

Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочих местах уровень шума выражают в дБА.

Для оценки непостоянного шума используется относительная доза шума (ГОСТ 12.1.003 - 83) или эквивалентный уровень громкости Lа_экв. Величина Lа_экв определяется (рассчитывается) на основании измерения уровней громкости в дБА в течение наиболее шумного получаса.

Эквивалентный уровень громкости рассчитывается по формуле (ГОСТ 20444-75 Потоки транспортные в населенных пунктах. Метод определения шумовой характеристики):

где: L_i - средний уровень громкости звука класса i в дБА, измеряемый шумомером; f_i - время воздействия шума класса I в процентах от общего времени измерения.

Пример. Интенсивность звука равна . Найти уровень интенсивности: