음압

Sound pressure
사운드 측정
특성.
기호
음압 p, SPL, LPA
입자 속도 v, SVL
입자 변위 δ
소리 강도 I, SIL
사운드 파워 P, SWL, LWA
음향 에너지 W
음향 에너지 밀도 w
사운드 익스포저 E, SEL
음향 임피던스 Z
오디오 주파수 AF
전송 손실 TL

음압 또는 음압음파에 의해 발생하는 주변(평균 또는 평형) 대기압으로부터의 국소 압력 편차입니다.공기 중에는 마이크로, 물속에서는 하이드로폰으로 음압을 측정할 수 있다.음압의 SI 단위는 파스칼(Pa)[1]입니다.

수학적 정의

음압 다이어그램:
  1. 무음
  2. 가청음
  3. 대기압
  4. 음압

송신 매체의 음파는 국소 주위 압력인 정압의 편차(음압, 동압)를 일으킨다.

p로 표시된 음압은 다음과 같이 정의된다.

어디에

  • ptotal 총 압력입니다.
  • pstat 정압입니다.

사운드 측정

소리 강도

음파에서 음압에 대한 상보변수는 입자의 속도이다.이 두 가지가 함께 파동의 소리 강도를 결정합니다.

I표시되고 SI 단위로 W·m−2 단위로 측정되는 소리 강도는 다음과 같이 정의된다.

어디에

  • p는 음압입니다.
  • v는 입자의 속도입니다.

음향 임피던스

Z로 표시되고 SI 단위로 Pa·m·s−3 단위로 측정되는 음향 임피던스는 다음과 같이[2] 정의된다.

어디에

  • () { (s )는 음압의[citation needed] 라플라스 변환입니다.
  • ( ){ {{ ( )는 음량 유량의 라플라스 변환입니다.

z로 표시되고 SI 단위로 Pa−1·m·s 단위로 측정되는 특정 음향 임피던스는 다음과 같이 정의된다[2].

어디에

  • () { (s )는 음압의 라플라스 변환입니다.
  • ( 입자 속도의 라플라스 변환입니다.

입자 변위

프로그레시브 사인파의 입자 변위는 다음과 같습니다.

어디에

  • \}}}은 입자 변위의 진폭입니다.
  • 0( \ \ \ , 0} )는 입자 변위의 위상 이동입니다.
  • k각파 벡터입니다.
  • θ는 각진동수입니다.

따라서 음파 x의 전파 방향에 따른 입자 속도와 음압은 다음과 같이 주어진다.

어디에

  • vm 입자 속도의 진폭이다.
  • , \ _0})은 입자 속도의 위상 이동입니다.
  • pm 음압의 진폭이다.
  • , 0 ( \ \_ { , 0 } )는 음압의 위상변동입니다.

시간 수율에 대한 v p의 Laplace 변환 분석

v p {\ _}=\ _이므로 특정 음향 임피던스의 진폭은 다음과 같습니다.

따라서 입자 변위의 진폭은 음속 및 음압의 진폭과 관련지어진다.

역비례법칙

음원에 의해 생성된 음압을 측정할 때는 구형 음파의 음압이 구 중심에서 1/r만큼2 감소하기 때문에 물체와의 거리도 측정하는 것이 중요하다.[3]

이 관계는 역비례 법칙이다.

음압1 p를 구 중심에서 거리1 r로 측정하면 다른 위치2 r에서의 음압2 p를 계산할 수 있다.

음압의 역비례 법칙은 소리의 강도에 대한 역제곱 법칙에서 유래합니다.

실제로.
어디에

  • {\displaystyle*}은(는) 컨볼루션 연산자입니다
  • z−1 특정 음향 임피던스의 역수입니다.

따라서 역비례법칙:

음압은 구체의 중심에서 방향도 다를 수 있으므로 상황에 따라 다른 각도로 측정해야 할 수 있습니다.구면 음파의 레벨이 다른 방향에서 변화하는 음원의 명백한 예는 [citation needed]불호른이다.

음압 수준

음압 레벨(SPL) 또는 음압 레벨은 기준값에 대한 소리의 유효 압력에 대한 로그 측정값입니다.

Lp 표시되며 dB 단위로 측정되는 음압 수준은 다음과 같이 정의된다[4].

어디에

  • p평균 제곱근 [5]음압입니다.
  • p0 기준 음압입니다.
  • 1 Np는 neper입니다.
  • 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-par.Ser-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 10)Np은 bel,.
  • 1dB = (1/20 ln 10) Np데시벨입니다.

공기[6] 중에 일반적으로 사용되는 기준 음압은 다음과 같습니다.

p0 = 20 μPa,

이것은 종종 인간의 청각의 문턱으로 여겨집니다(3m 떨어진 곳에서 나는 모기 소리).이 기준을 사용하여 음압 수준에 대한 적절한 표기법은 L 또는p L(re 20 μPa)이지만p/(20 μPa) 접미사 표기법 dB SPL, dB(SPL), dBSPL 또는 dB는SPL [7]SI에 의해 받아들여지지 않더라도 매우 일반적이다.

대부분의 사운드 레벨 측정은 이 기준과 관련하여 이루어집니다. 즉, 1Pa는 SPL 94dB와 동일합니다.수중 등의 다른 매체에서는 1μPa의 기준 레벨을 사용한다.[8]이러한 참조는 ANSI S1.1-2013[9]정의되어 있습니다.

환경에서 소리 수준을 측정하는 주요 기구는 소리 수준계입니다.대부분의 사운드 레벨 미터는 A, C 및 Z 가중 데시벨 단위로 측정값을 제공하며 IEC 61672-2013과 같은 국제 표준을 충족해야 합니다.

가청 하한은 0dB의 SPL로 정의되지만 상한은 명확하게 정의되지 않았습니다.는 왜곡되지 않은 음파 지구의 대기(즉 만일 공기의의 열역학적 속성이 묵살당한다면, 현실에서 음파가 점차적으로 150dB가 두려운 비선형이 되)에서, 더 큰 소리 파장 다른 분위기나 다른 구분 분석 중에 가질 수 있는 동안 1atm(194dB의 피크나 191dBSPL)[10][11]가장 큰 압력 변동.미디어,예를 들어 물속이나 지구를 [12]통해.

다양한 인식 음량 수준에서 음압 대 주파수를 나타내는 등-음량 등고선

귀는 음압의 변화를 감지합니다.인간의 청각은 주파수 대 진폭에 대한 평탄한 스펙트럼 민감도(주파수 응답)를 가지고 있지 않다.인간은 저주파 및 고주파 소리를 인지하지 못하며, 동일한 소음 등고선에 나타난 것처럼 3,000 - 4,000Hz 사이의 소리를 인지한다.인간의 청각의 주파수 응답은 진폭에 따라 변화하기 때문에 음압을 측정하기 위한 세 가지 가중치가 확립되었다. A, B, C.

다른 음량을 구별하기 위해 A가중 음압레벨을 dBA 또는A L로 쓰고, B가중 음압레벨을 dBBB 또는 L로 쓰고, C가중 음압레벨을C dBC 또는 L로 쓴다.가중치 없는 음압 수준은 "선형 음압 수준"이라고 하며 종종 dBL 또는 L로만 표기됩니다.일부 사운드 측정기에서는 "Z"[12] 문자를 선형 SPL의 표시로 사용합니다.

거리

SPL 측정을 인용할 때 측정 마이크와 음원의 거리가 생략되는 경우가 많아 역비례 법칙의 고유한 효과로 인해 데이터를 사용할 수 없게 된다."배경" 소음의 주변 환경 측정의 경우 단일 선원이 존재하지 않으므로 거리를 인용할 필요는 없지만 특정 장비의 소음 수준을 측정할 때는 항상 거리를 명시해야 한다.선원으로부터 1m(1m)의 거리가 자주 사용되는 표준 거리이다.밀폐된 실내에서 반사된 소음의 영향으로 무반사 챔버를 사용하면 자유장 [12]환경에서 이루어지는 측정과 동등한 소리를 낼 수 있습니다.

역비례법칙에 따르면 거리1 r에서 음레벨p1 L을 측정했을 때 거리2 r에서의p2 음레벨 L은

여러 소스

비간섭 방사원의 음압 수준 합계에 대한 공식은 다음과 같다.

수식 삽입

음압 수준의 합계에 대한 공식에서

음압의 예

표준 대기압에서 공기 중 음압의 예
음원 거리 음압[a] 수준
(Pa) (dBSPL)
충격파(왜곡된 음파 > 1atm, 파형 계곡은 제로 [10][11]압력으로 클리핑됨) 1.01×105 이상 191 이상
단순 개방형 열음향 장치[13] [검증 필요] 1.26×104 176
1883년 크라카토아 화산 폭발[14][15] 165km 172
30-06 소총 발사 중 1 m ~
슈터 측
7.09×103 171
폭죽[16] 0.5m 7.09×103 171
전기 충격 수류탄[17] 환경 1.60×103
...8.00×103
158–172
9인치[18](23cm) 파티용 풍선 파열 0m 4.92×103 168
직경[18] 9인치(23cm) 풍선 파열 0m 1.79×103 159
9인치[18](23cm) 파티용 풍선 파열 0.5m 1.42×103 157
9인치[18](23cm) 직경의 풍선 핀 0m 1.13×103 155
LRAD 1000Xi 장거리 음향[19] 장치 1미터 8.93×102 153
9인치[18](23cm) 파티용 풍선 파열 1미터 731 151
제트 엔진[12] 1미터 632 150
직경[18] 9인치(23cm) 풍선 파열 0.95 m 448 147
9인치[18](23cm) 직경의 풍선 핀 1미터 282.5 143
가장[20] 큰 인간의 목소리 1인치 110 135
트럼펫[21] 0.5m 63.2 130
부부젤라[22] 1미터 20.0 120
통증의 역치[23][24][20] 귓가에 20–200 120–140
순간 소음으로 인한 난청 위험 귓가에 20.0 120
제트 엔진 100~30m 6.32–200 110–140
투 스트로크 전기톱[25] 1미터 6.32 110
잭해머 1미터 2.00 100
혼잡한 도로상의 교통량 10미터 0.20–0.63 80–90
청력 손상(장기 노출 시 [26]지속적일 필요가 없음) 귓가에 0.36 85
객차 10미터 0.02–0.20 60–80
EPA가 확인한 최대치. 난청 및 소음으로 인한 기타 파괴적 영향(수면 방해, 스트레스, 학습 손상 [27]등)으로부터 보호하기 위한 것. 환경 0.06 70
TV(홈 레벨로 설정) 1미터 0.02 60
통상의 회화 1미터 2×10−3~0.02 40–60
매우 조용한 방 환경 2.00×10−4
...6.32×10−4
20–30
옅은 나뭇잎이 바스락거리는 소리, 잔잔한[12] 숨결 환경 6.32×10−5 10
1kHz에서의[26] 청각 임계값 귓가에 2.00×10−5 0
Anechoic 챔버, Orfield Labs, A-weighted[28][29] 환경 6.80×10−6 −9.4
A-가중치[30] 솔포드 대학교 무반향실 환경 4.80×10−6 −12.4
무반향 챔버, Microsoft, A-가중치[31][32] 환경 1.90×10−6 −20.35
  1. ^ 특별히 명기되어 있지 않는 한, 모든 값은 유효 음압입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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일반
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외부 링크