Helirõhk: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

Reasisene

Redaktsioon: 18. jaanuar 2021, kell 13:10

Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed ^[1]
Suurus (ühik)	Tase (ühik)
Helirõhk p (Pa)	Helirõhutase (SPL) L_p (dB-SPL)
Heliintensiivsus I (W/m²)	Heliintensiivsuse tase L_I (dB-SIL)
Helivõimsus P_ak (W)	Helivõimsuse tase L_Pak (dB-PWL)
Helienergia W (J)	Helienergia tase L_W (dB-SWL)
Helienergia tihedus E (J/m³)	Helienergia tiheduse tase L_E (dB-SEL)
Helivaljus N (sone)	Helivaljuse tase L_N (phone)

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

Helirõhu kirjeldus

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

p_{\mathrm {kogu} }=p_{\mathrm {stat} }+p

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:

p={\frac {F}{A}}.

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

p(t)={\hat {p}}\sin(\omega t),

kus ${\hat {p}}$ on helirõhu amplituud ja ω ringsagedus $\omega =2\pi f\,$ .

Helirõhutase

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

p_{0}=20\,\mu \mathrm {Pa} =2\cdot 10^{-5}\,\mathrm {Pa} =0,00002\,\mathrm {Pa}

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

$p_{0}=1,0\,\mu \mathrm {Pa} =1,0\cdot 10^{-6}\,\mathrm {Pa}$ .

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

L_{p}=10\,\log _{10}\left({\frac {\overline {p^{2}}}{p_{0}^{2}}}\right)=20\,\log _{10}\left({\frac {p_{rms}}{p_{0}}}\right)\,\mathrm {dB} .

kus

${\overline {p^{2}}}$ on helirõhu ruutude keskmine;
$p_{rms}$ on helirõhu ruutkeskmine;
$p_{0}$ on helirõhu kontrollväärtus.

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

L_{p}=20\,\log _{10}\left({\frac {100}{0,00002}}\right)=134\,\mathrm {dB} .

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

p_{rms}=p_{0}\cdot {10}^{\frac {L_{\text{p}}}{20}}=0,00002\cdot {10}^{\frac {80}{20}}=0.2\;{\text{Pa}}.

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]

Helirõhutaseme korrigeeritud väärtus on helirõhutase, mille mõõtmisel on kasutatud asjakohaste standardite nõuetele vastavaid sagedusfiltreid A ja C ja mida tähistatakse vastavalt L_pA ja L_pC.
Ekvivalentne helirõhutase L_pA,eq,T või L_pC,eq,T on helirõhutase teatud ajavahemikul, mille mõõtmisel kasutatakse A- või C-korrektsiooni ja mida mõõdetakse detsibellides (dB).
Maksimaalne helirõhutase L_pA,max või L_pC,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 L_AE on üksiku mürasündmuse A-korrigeeritud helirõhutase, mis on mõõdetud teatud ajavahemikus T ja taandatud ajavahemikule T₀ = 1 s.

Mitmesuguste heliallikate efektiivsed helirõhud ja vastavad helirõhutasemed

Heliallikas või olukord	Kaugus heliallikast või mõõtekoht	Helirõhk p_rms Pa	Helirõhutase L_p 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 kiirgusrõhk

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.

Viited

↑ Schallgrößen und ihre Pegel
↑ Keskkonnaminister (21.12.2016, 27). "Välisõhus leviva müra normtasemed ja mürataseme mõõtmise, määramise ja hindamise meetodid". Riigi Teataja. Vaadatud 05.10.2018. {{netiviide}}: kontrolli kuupäeva väärtust: |Aeg= (juhend)

[1] Schallgrößen und ihre Pegel

[:0-2] Keskkonnaminister (21.12.2016, 27). "Välisõhus leviva müra normtasemed ja mürataseme mõõtmise, määramise ja hindamise meetodid". Riigi Teataja. Vaadatud 05.10.2018. {{netiviide}}: kontrolli kuupäeva väärtust: |Aeg= (juhend)

[1]

[2]

@@ 25. rida: / 25. rida: @@
 :<math> p_{\mathrm{kogu}} = p_{\mathrm{stat}} + p </math>
-ja seega on tal staatilise või kogurõhuga sama ühik ehk [[paskal]], mis avaldub pinna ''A'' pindalaühikule (ruutmeetrile) mõjuva jõu ''F'' ([[Njuuton|njuutonites]]), ehk mõõtühik Pa on N/m<sup>2</sup>:
+ja seega on tal staatilise või kogurõhuga sama ühik ehk [[paskal]], mis avaldub pinna ''A'' pindalaühikule (ruutmeetrile) mõjuva jõuna ''F'' ([[Njuuton|njuutonites]]), ehk mõõtühik Pa on N/m<sup>2</sup>:
 :<math> p = \frac{F}{A}. </math>
-helirõhu ''p'' suurus on staatilisest rõhust ''p''<sub>stat</sub> tavajuhtudel palju väiksem.
+helirõhu ''p'' suurus on staatilisest rõhust ''p''<sub>stat</sub> tavajuhtudel oluliselt väiksem. Kui näiteheliks on [[lihtheli]], siis saab helirõhu muutust ajas kirjeldada valemiga
-Kui näiteheliks on [[lihtheli]], siis muutub helirõhk ajas vastavalt valemile
 :<math> p(t) = \hat{p} \sin (\omega t), </math>
-kus <math>\hat{p}</math> on helirõhu amplituud ja ''ω'' [[ringsagedus]] <math>\omega = 2  \pi f \,</math>.
+kus <math>\hat{p}</math> on helirõhu [[amplituud]] ja ''ω'' [[ringsagedus]] <math>\omega = 2  \pi f \,</math>.
 ==Helirõhutase==
-Tingituna sellest, et [[kuulmine|kuulmisaistingu]] tundlikkus pole võrdeline mitte helirõhu suhtelise muutusega, vaid ligikaudu logaritmiga helirõhkude suhtest, kirjeldatakse helirõhkusi tihti just sellise suurusega ehk helirõhutasemega, mida esitatakse [[detsibell]]ides.
+Tingituna sellest, et [[kuulmine|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 [[detsibell|detsibellid]].
+Helirõhutaseme arvutamisel võrreldakse mõõdetavat helirõhku ''p'' kontrollväärtusega ''p''<sub>0</sub>. Õhuakustikas on kontrollväärtuseks valitud inimese [[kuuldelävi|kuuldelävele]] vastav kokkuleppeline helirõhk, milleks on 20 mikropaskalit ehk
+:<math>p_0 = 20 \, \mu \mathrm{Pa} = 2 \cdot 10^{-5} \,\mathrm{Pa} = 0,00002 \,\mathrm{Pa}</math>
-Helirõhutaseme arvutamisel võrreldakse mõõdetavat helirõhku kontrollväärtusega ''p''<sub>0</sub>, milleks õhuakustikas on valitud inimese [[kuuldelävi|kuuldelävele]] vastav kokkuleppeline helirõhk
+Veeakustikas on kasutusel õhust erinev kontrollväärtus. Veeakustikas on kontrollväärtus 1 mikropaskal ehk
-:''p''<sub>0</sub> = 20&nbsp;µPa = 2 · 10<sup>−5</sup> = 0,00002 [[Paskal|Pa]].r
+<math>p_0 = 1,0 \, \mu \mathrm{Pa} = 1,0 \cdot 10^{-6} \,\mathrm{Pa}</math>.
-Vees on kasutusel kontrollväärtusena ''p''<sub>0</sub> = 1&nbsp;µPa.
+Teades mõõdetavat helirõhku ''p'' on helirõhutase ''L''<sub>p</sub> vastava kontrollväärtusega ''p''<sub>0</sub>  arvutatav valemiga
-Helirõhutase on arvutatav valemiga
 :<math> L_p = 10\, \log_{10}\left(\frac{ {\overline{p^2}}}{p^2_0}\right) = 20\, \log_{10}\left(\frac{ {p_{rms}}}{p_0}\right)\, \mathrm{dB}. </math>
@@ 55. rida: / 55. rida: @@
 *<math> p_0 </math>on helirõhu kontrollväärtus.
-Näiteks kui <math> p_{rms} </math> on 100 Pa (see vastab inimese valulävele), siis helirõhutase
+Näiteks juhul, kui ruutkeskmine helirõhk  <math> p_{rms} </math> on 100 Pa (see vastab inimese valulävele) ja tegemist on heliga õhus ehk ''p''<sub>0</sub> = 20 μPa, siis helirõhutase
 :<math> L_p = 20\, \log_{10}\left(\frac{ {100}}{0,00002}\right)=134 \, \mathrm{dB}. </math>