Heliintensiivsus: erinevus redaktsioonide vahel
P kirjastuselt jutumärgid maha |
Resümee puudub |
||
1. rida: | 1. rida: | ||
{| class="wikitable" style="float: right" |
|||
'''Heliintensiivsus''' ehk '''helitugevus''' on [[füüsika]]s energiahulk, mida kannab [[helilaine]] ajaühiku jooksul läbi ühikpinna, mis on risti laine levimissuunaga. |
|||
|+ Heli iseloomustavad suurused <br> ja nende tasemed <ref> [http://www.sengpielaudio.com/SchallgroessenUndIhrePegel.pdf Schallgrößen und ihre Pegel] </ref> |
|||
|-{ |
|||
! style="text-align:left"|Suurus <br> (ühik) || style="text-align:left"|Tase <br> (ühik) |
|||
|- |
|||
| '''[[Helirõhk]]''' ''p'' <br> ([[paskal|Pa]]) ||'''Helirõhu tase''' (SPL) ''L''<sub>p</sub> <br> (dB SPL) |
|||
|- |
|||
| [[Heliintensiivsus]] ''I'' <br>(W/m<sup>2</sup>) || Heliintensiivsuse tase ''L''<sub>I</sub> <br>(dB SIL) |
|||
|- |
|||
| [[Helivõimsus]] ''P''<sub>ak</sub> <br>([[vatt|W]]) || Helivõimsuse tase ''L''<sub>Pak</sub> <br>(dB PWL) |
|||
|- |
|||
| [[Helienergia]] ''W'' <br>([[džaul|J]]) || Helienergia tase ''L''<sub>W</sub> <br>(dB SWL) |
|||
|- |
|||
|[[Helienergia#Helienergia tihedus | Helienergia tihedus]] ''E'' <br>(J/m<sup>3</sup>) || Helienergia tiheduse tase ''L''<sub>E</sub> <br>(dB-SEL) |
|||
|- |
|||
|[[Helivaljus]] ''N'' <br>(sone) || Helivaljuse tase ''L''<sub>N</sub> <br>(phone) |
|||
|} |
|||
'''Heliintensiivsus''' ''I'' on [[helienergia]] voog, mis läbib heli levimissuunaga risti oleva pinna pindalaühikut (m<sup>2</sup>) ühes ajaühikus (s). Et energia ühik on [[džaul]] (J) ja J/s = [[vatt|W]] (vatt), siis on heliintensiivsuse mõõtühik W/m<sup>2</sup>. |
|||
⚫ | |||
Pindalaühikut läbiva heli intensiivsus on pöördvõrdeline punktikujulise heliallika kauguse ''r'' ruuduga: ''I'' ~ 1/''r''<sup>2</sup>. Näiteks kauguse kahekordistamisel väheneb [[helienergia]] neljakordselt (6 dB), kümnekordistamisel sajakordselt (20 dB). |
|||
Heliintensiivsuse mõõtühik on J/(s*m<sup>2</sup>). Füüsikas tuntud Umov-Pointingi seaduse põhjal arvutatakse heliintensiivsus kui helirõhu ja võnkekiiruse korrutise keskväärtus. |
|||
Heliintensiivsus ''I'' on võrdeline [[helivõimsus]]ega ''P''<sub>ak</sub>: |
|||
:<math>I = \dfrac{P_{\text{ak}}}{A}, </math> |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
[[Heliallikas|Heliallika]] [[amplituud]] ehk heli intensiivsus sõltub temasse salvestatud energiast, see on löögi, tõmbe, hõõrdumise või puhumise tugevusest. Suurema amplituudiga helivõnked avaldavad ka [[kuulmiselund]]itele suuremat survet. Kuid kõrv tajub heli survet [[logaritmiline|logaritmilise]] kõvera järgi ([[detsibell]]ides). Alles siis, kui helivõnke energiat suurendatakse umbes 10 korda, tajume me kaks korda valjemat häält. |
|||
Heliintensiivsuse taset ''L''<sub>I</sub> mõõdetakse detsibellides lähteintensiivsuse ''I''<sub>0</sub> suhtes, milleks on 10<sup>−12</sup> W/m<sup>2</sup> = 1 pW/m<sup>2</sup>. See 0-dB-tase vastab [[helirõhk | helirõhu]] lähtetasemele 2∙10<sup>–5</sup> Pa. <ref> [http://www.sengpielaudio.com/calculator-soundlevel.htm Conversion of sound units (levels)] </ref> Nimelt on heliintensiivsus ''I'' ja helirõhk ''p'' seotud valemiga (analoogne [[Ohmi seadus]]t väljendava seosega) |
|||
: <math>I = \dfrac{p^{2}}{Z_{0}}, </math> |
|||
kus ''Z''<sub>0</sub> = 400 N·s/m<sup>3</sup> 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/m<sup>3</sup>). |
|||
Nii valitud ''Z''<sub>0</sub> väärtuse alusel arvutades saamegi, et rõhule 2∙10<sup>–5</sup> = 0,00002 Pa vastab intensiivsus |
|||
: <math>I = \dfrac{0,00002^{2}}{400} = 1 \cdot 10^{-12} \,\frac \text{W}{\text{m}^{2}}. </math> |
|||
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 ''L''<sub>I</sub> detsibellides lähteintensiivsuse ''I''<sub>0</sub> suhtes arvutatakse valemiga |
|||
Kuna [[SI-süsteem|SI]]-[[SI-süsteemi ühikud|mõõtühiku]]<nowiki/>süsteemis mõõdetakse [[energia]]t [[Džaul|džaulides]] (J), [[pindala|pinna]][[mõõtühik|ühik]]uks [[ruutmeeter]] (m<sup>2</sup>) ja [[aeg|aja]][[mõõtühik|ühikuks]] [[sekund]], on heli intensiivsuse ühikuks |
|||
:<math>L_\text{I} = 10 \log\!\left(\frac{I}{I_0}\right)\!~\mathrm{dB}.</math> |
|||
Näiteks kui heliintensiivsus ''I'' on 0,01 W/m<sup>2</sup>, siis heliintensiivsuse tase |
|||
[[Džaul|džauli]] / [[ruutmeeter]] * [[sekund]] ehk [[vatt]]i / [[ruutmeeter|ruutmeetrile]] (W/m<sup>2</sup>) |
|||
:<math>L_\text{I} = 10 \log\!\left(\frac{10^{-2}}{10^{-12}}\right)\!~\mathrm{dB} = 10 \cdot 10 = 100 \; \text {dB}.</math> |
|||
Heliintensiivsuse taset võib väljendada ka helirõhkude suhte kaudu, lähtudes sellest, et heliintensiivsus ''I'' on võrdeline helirõhu ''I'' ruuduga (''I'' ~ ''p''<sup>2</sup>) ja tulenevalt logaritmi omadusest lg ''a''<sup>2</sup> = 2 lg ''a'': |
|||
*Heliintensiivsuse mõõtühik on vattides ruutmeetri kohta (W/m<sup>2</sup>) |
|||
:<math> L_\text{I} = 20 \cdot \operatorname{log} \left(\frac{p}{p_0}\right) \qquad (p_0 = 0,00002 \;\text{Pa}) </math>. |
|||
*[[Helienergia]] mõõtühik on [[džaul]] (J) |
|||
*[[Helivõimsus]]e mõõtühik on [[vatt]] (W) |
|||
*[[Helirõhk|Helirõhu]] mõõtühik on [[paskal]] (Pa) |
|||
==Viited== |
|||
Heliintensiivsuste, -[[helirõhk|rõhkude]] või -[[võimsus]]te võrdlev mõõtühik, mis väljendab nende suhet (vahemikku ehk intervalli) on [[bell]] (B) või [[detsibell]] (dB). |
|||
{{Viited}} |
|||
1B = 10dB, 1dB = 0,1B |
|||
[[Bell]] vastab sellisele võimsuste suhtele, mille kümnendlogaritm on 1. Näiteks intensiivsuse muutumine 10, 100, 1000 korda = 1,2,3 B = 10, 20, 30 dB. |
|||
==Vaata ka== |
|||
*[[Heli]] |
|||
*[[Helivaljus]] |
|||
*[[Muusikaline heli]] |
|||
==Kirjandus== |
==Kirjandus== |
||
* |
* Ilmar Eiskop, Aleksander Sillart. Akustika ja helitehnika. Tallinn, Valgus, 1988 |
||
* Habela, Jerzy 1972: "Muusika sõnastik", Eesti Raamat. 43 |
|||
[[Kategooria:Heli]] |
[[Kategooria:Heli]] |
Redaktsioon: 1. märts 2016, kell 10:13
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 helienergia voog, mis läbib heli levimissuunaga risti oleva pinna pindalaühikut (m2) ühes ajaühikus (s). Et energia ühik on džaul (J) ja J/s = W (vatt), siis on heliintensiivsuse mõõtühik W/m2.
Pindalaühikut läbiva heli intensiivsus on pöördvõrdeline punktikujulise heliallika kauguse r ruuduga: I ~ 1/r2. Näiteks kauguse kahekordistamisel väheneb helienergia neljakordselt (6 dB), kümnekordistamisel sajakordselt (20 dB).
Heliintensiivsus I on võrdeline helivõimsusega Pak:
kus A on pindala m2.
Heliintensiivsuse tase
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. [2] 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 sellest, et heliintensiivsus I on võrdeline helirõhu I ruuduga (I ~ p2) ja tulenevalt logaritmi omadusest lg a2 = 2 lg a:
- .
Viited
Kirjandus
- Ilmar Eiskop, Aleksander Sillart. Akustika ja helitehnika. Tallinn, Valgus, 1988