Helirõhk

Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed

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)

Helirõhk on akustikas lisarõhk, mida helilaine tekitab gaasilises või vedelas keskkonnas. Et rõhk laines vaheldub positiivsest negatiivseks, nimetatakse helirõhuks ka selle lisarõhu ruutkeskmist väärtust.

Helirõhu diagramm:
1 – vaikus;
2 – kuuldav heli;
3 – atmosfäärirõhk;
4 – helirõhk

Helirõhk p lisandub (positiivse või negatiivse märgiga) vahelduvasuunalise rõhuna staatilisele rõhule p₀ (nt õhurõhule) ja avaldub pinna A pindalaühikule (ruutmeetrile) mõjuva jõuna F (paskalites), mõõtühik Pa/m²:

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

Vahelduv helirõhk p on staatilisest rõhust p₀ palju väiksem.

Kui heliks on harmooniline võnkumine (siinustoon), siis muutub rõhk ajas vastavalt valemile

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

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

Helirõhu tase

Tingituna sellest, et kuulmisaistingu tugevus pole võrdeline mitte helirõhkude suhtega, vaid ligikaudu selle suhte logaritmiga, väljendatakse helirõhkude erinevust – helirõhu taset – detsibellides.

Lähtesuuruseks p₀, millega mõõdetavat helirõhku võrreldakse, on valitud kuuldelävele vastav kokkuleppeline helirõhk

p₀ = 20 µPa = 2 · 10⁻⁵ = 0,00002 Pa.

Helirõhu p tase on arvutatav valemiga

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

Näiteks kui helirõhk on 100 Pa (see vastab kõrva valulävele), siis helirõhu tase

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

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

$p=p_{0}\cdot {10}^{\frac {L_{\text{p}}}{20}}=0,00002\cdot {10}^{\frac {80}{20}}=0,2\;{\text{Pa}}.$$p=p_{0}\cdot {10}^{\frac {L_{\text{p}}}{20}}=0,00002\cdot {10}^{\frac {80}{20}}=0,2\;{\text{Pa}}.$

Mingit helirõhu taset 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).

Mitmesuguste heliallikate helirõhud ja vastavad helirõhu tasemed

Heliallikas või olukord	Kaugus heliallikast või mõõtekoht	Helirõhk p Pa	Helirõhu tase Lp 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.