음력

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음향 측정
특성	기호
음압	p, SPL,LPA
입자 속도	v, SVL
입자변위	δ
음강도	I, SIL
음력	P, SWL, LWA
음향 에너지	W
음에너지 밀도	w
음향 노출	E, SEL
음향 임피던스	Z
오디오 주파수	AF
전송손실	TL
v t

음력 또는 음향력은 단위 시간 당 음 에너지가 방출, 반사, 전송 또는 수신되는 속도를 의미한다.^[1] 그것은 "표면을 통해, 음압의 산물 및 입자 속도의 구성요소를 표면과 정상적인 방향으로 표면의 한 지점에서, 그 표면에 걸쳐 통합된"으로 정의된다^[2]. 음력의 SI 단위는 와트(W)이다.^[1] 그것은 공기 중에 음원을 둘러싸고 있는 표면에서 음력의 힘과 관련이 있다. 음원의 경우 음압과는 달리 음력은 실내에 의존하거나 거리에 의존하지 않는다. 음압은 공간의 한 지점에서 전장의 성질인 반면, 음력은 음원의 성질인 데 반해, 음력은 그 소스가 모든 방향에서 발산하는 총 전력량과 동일하다. 어떤 지역을 통과하는 음력을 음속 또는 음속이라고 부르기도 한다.

음력 레벨_WA L

규제는 종종 선원을 둘러싸는 표면 위에 음압을 통합하는 측정^[3] 방법을 명시한다. L은_WA 피코와트 1개에 비례하는 데시벨 단위로 그 표면에 전달되는 동력을 지정한다. 기기(예: 진공청소기)는 라벨링 요구 조건과 최대 생산 허용량을 갖는 경우가 많다. A-가중 척도는 미터법이 사람의 귀에서 인식되는 큰 음성과 관련이 있기 때문에 계산에 사용된다. ISO 3744에 따른 측정은^[4] 헤미-아네코닉 공간에서 기기 주위로 정의된 지점 6~12개에서 수행한다. 시험 환경은 실내 또는 실외에 위치할 수 있다. 필요한 환경은 넓은 공터나 헤미-아네코닉 챔버(반사면 위의 자유장)의 단단한 지면에 있다.

선택한 음원의 표

다음은 온라인 출처에서 나온 몇 가지 예시 표입니다.^[5] 자유 공간의 전방향 소스의 경우, L의_wA 음력은 0.282m^[6] 거리에서 20 마이크로파스칼 이상에서 dB의 음압 수준과 같다.

상황 및 음원	음력 (W)	음력 수준 (dB 참조 10W−12)
새턴 V 로켓[7]	100000000	200
아르테미스 소나 프로젝트	1000000	180
터보제트 엔진	100000	170
이륙 시 터보팬 항공기	1000	150
이륙 시 터보프롭 항공기	100	140
기관총 대형 파이프 오르간	10	130
교향악단 심한 천둥 소닉붐	1	120
록 콘서트 (1970년대) 체인 톱 가속 오토바이	0.1	110
잔디 깎는 기계 고속도로 주행 속도 지하철 철제 바퀴	0.01	100
대형 디젤 차량	0.001	90
시끄러운 알람 시계	0.0001	80
비교적 조용한 진공청소기	10−5	70
헤어 드라이어	10−6	60
라디오 또는 TV	10−7	50
냉장고 낮은 목소리	10−8	40
조용한 대화	10−9	30
한 사람의 속삭임 손목시계 똑딱똑딱	10−10	20
한 사람의 인간의 숨결	10−11	10
기준값	10−12	0

수학적 정의

P로 표시된 음력은 다음과 같이^[8] 정의된다.

${\displaystyle P=\mathbf {f} \cdot \mathbf {v} =Ap\,\mathbf {u} \cdot \mathbf {v} =Apv}$

어디에

• f는 단위 벡터 u의 음력이다.
• v는 u를 따라 v로 투영하는 입자 속도다.
• A는 영역이다.
• p는 음압이다.

어떤 매체에서 음력은 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle P={\frac {Ap^{2}}:{\rho c}\cos \theta ,}$

어디에

• A는 표면의 영역이다.
• ρ은 질량 밀도,
• c는 음속이다.
• θ은 음의 전파 방향과 표면으로의 정상 사이의 각도다.
• p는 음압이다.

예를 들어, SPL = 85dB 또는 p = 0.356Pa in air(공기 중)에서 영역 A = 1m² normal to proposition(전파 = 0°)을 통해 전달되는 방향(전파 = 1.2kg³⁻³, c = 343m³⁻¹) 음속의 에너지 플럭스 P = 0.3 mW.

이것은 잡음 장치의 손실과 함께 소음을 다시 사용 가능한 에너지로 변환할 때 관심 있는 매개변수다.

다른 수량과의 관계

음력은 음력과 관련이 있다.

${\displaystyle P=AI,}$

어디에

• A는 해당 지역을 나타낸다.
• 나는 음의 강렬함을 상징한다.

음력은 음 에너지 밀도와 관련이 있다.

${\displaystyle P=Acw,}$

어디에

• c는 소리의 속도를 나타낸다.
• w는 음 에너지 밀도를 나타낸다.

음력 수준

음력 수준(SWL) 또는 음향 전력 수준은 기준 값에 상대적인 음력의 로그 측정값이다.
L로_W 표시되고 dB로 측정되는 음력 수준은 다음과 같이^[9] 정의된다.

${\displaystyle L_{W}={\frac {1}{1}{2}}\ln \!\왼쪽({\frac {P}{P_{0}}\오른쪽)\!~\mathrm {Np} =\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\오른쪽)\!~\mathrm {B} =10\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\오른쪽)\!~\mathrm {dB},}$

어디에

• P는 음력의 힘이다.
• P는₀ 기준 음력이다.
• 1 Np = 1은 neper이다.
• 1B).mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac.num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1px 고체}.mw-pars.Er-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1/2 ln 10이 벨;.
• 1dB = 1/20ln 10은 데시벨이다.

일반적으로^[10] 사용되는 기준 음력은

${\displaystyle P_{0}=1~\mathrm {pW} .}$

이 참조를 이용한 음력 레벨에 대한 적절한 공지는_{W/(1 pW)} L 또는_W L(re 1 pW)이지만 접미사 표기 dB SWL, dB(SWL), dBSWL, dB는_SWL SI에 의해 받아들여지지 않더라도 매우 흔하다.^[11]

기준 음력 P는₀ 기준 음강도 I₀ = 1 pW/m를² 가진 음력으로 정의되며, A₀ = 1 m²:

${\displaystyle P_{0}=A_{0}I_{0}}$

따라서 기준 값₀ P = 1 pW.

음압 수준과의 관계

음압에서 발생하는 음력의 일반적인 계산은 다음과 같다.

${\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {A_{S}}{A_{0}}\오른쪽)\!~\mathrm {dB},}$

여기서: ${\displaystyle S_{}}$ ${\$는 선원을 완전히 포함하는 표면 영역을 정의한다$$. 이 표면은 어떤 형태라도 될 수 있지만, 반드시 근원을 완전히 둘러싸야 한다.

반사면 위에 위치한 자유장(즉, 지면)에 위치한 음원의 경우, 주변 온도에서 음원에서 r 거리에서의 음력 수준은 다음과 같이^[12] 음압 수준(SPL)과 근사적으로 관련이 있다.

${\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\lefts\frac {2\pi r^{2}}A_{0}}\오른쪽)\!~\mathrm {dB},}$

어디에

• L은_p 음압 수준이다.
• A₀ = 1m²;
• ${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle \pi }$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}}$,${\displaystyle {2\pi$ r$^{2}},}$는 반구의 표면적을 정의하며$$,
• r은 반구가 선원을 완전히 둘러싸기에 충분해야 한다.

이 방정식의 파생:

${\displaystyle {\reasoned}L_{W}&={\frac {1}{1}:{2}}\ln \!\왼쪽({\frac {P}{P_{0}}\오른쪽)\\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\왼쪽({\frac {AI}{A_{0}I_{0}}\오른쪽)\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\왼쪽({\frac {I}{I_{0}}\오른쪽)+{\frac {1}{1}{2}}\ln \!\왼쪽({\frac {A}{A_{0}}\오른쪽)\!\end{정렬}}}$

진행형 구형파에서는

${\displaystyle z_{0}={\frac {p}{v}},}$

${\displaystyle A}$= ${\displaystyle 4}$ ${\displaystyle \pi }$ ${\displaystyle {r\mathrm{}}^{}}$ 2,${\displaystyle A=4\pi$ r$^{2},}($구면 면적)

여기서 z는₀ 특성별 음향 임피던스다.

결과적으로,

${\displaystyle I=pv={\frac {p^{2}}:{z_{0}}}}$

정의₀ I = p₀²/z₀, 여기서₀ p = 20 μPa는 기준 음압이기 때문에,

${\displaystyle {\reasoned}L_{W}&={\frac {1}{1}:{1}:{2}}:\ln \!왼쪽({p^{0}^{0}^{2}}:}\오른쪽)+{\frac {1}{1}{1}{1}{1}}}}\ln \{\frac {4\pi r^{2}}:{{{{2}}:{{{{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}{{{{{{{{{{{{{{{{{}}}}}}}}}}}}}}}A_{0}}\오른쪽)\\&=\ln \!\left({\frac {p}{p_{0}}\right)+{\frac {1}{1}{1}{1}{{1}}\ln\\\ln\\\\leftleft\frac {4\pi r^{2}}:{{{p}}}}{p}}}}}}}}}}}}}}}}}{{A_{0}}\오른쪽)\\&=L_{p}+10\log _{10}\!\lefts\frac {4\pi r^{2}}A_{0}}\오른쪽)\!~\mathrm {dB} .\end{aigned}}$

추정 음력은 사실상 거리에 따라 달라지지 않는다. 계산에 사용된 음압은 이를 설명하지 않는 한 음의 전파에 점성 효과로 인해 거리에 의해 영향을 받을 수 있다.

참조

외부 링크

• 음력과 음압. 원인과 결과
• 음향 등가로서의 옴의 법칙. 계산
• 평면진행음향파와 관련된 음향량의 관계
• NIOSH Powertools 데이터베이스
• 사운드 파워 테스트