Áp suất âm thanh

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(đổi hướng từ Áp suất âm)
Bước tới: menu, tìm kiếm

Áp suất âm hay áp suất âm thanh là chênh lệch áp suất cục bộ so với áp suất khí quyển trung bình gây ra bởi một sóng âm. Áp suất âm trong không khí có thể được đo bằng microphone, và trong nước bằng cách dùng hydrophone. Đơn vị SI cho áp suất âm ppascal (ký hiệu: Pa).

Biểu đồ áp suất âm: 1. yên tĩnh, 2. âm thanh nghe thấy, 3. áp suất khí quyển, 4. áp suất âm tức thời

Ngưỡng áp suất âm (SPL) hay ngưỡng âm thanhđo lường lô-ga-rít áp suất âm hiệu dụng của một âm thanh so với một giá trị tham chiếu. Nó được đo bằng đề-xi-ben (dB) trên một ngưỡng tham chiếu tiêu chuẩn. Áp suất âm "không" tham chiếu thường dùng trong không khí là 20 µPa RMS, which is usually considered the threshold of human hearing (at 1 kHz).

Áp suất âm tức thời[sửa | sửa mã nguồn]

Áp suất âm tức thời là độ lệch từ các áp suất môi trường xung quanh cục bộ p_{0} gây ra bởi một sóng âm tại một vị trí đã cho và given instant in time.

Áp suất âm hiệu dụngđạo hàm cấp hai của áp suất âm tức thời over a given interval of time (or space).

Áp suất âm tổng p_{tong} bằng:


p_{tong} = p_{0} + p_{osc} \,

ở đây:

p_{0} = áp suất khí quyển xung quanh cục bộ,
p_{osc} = chênh lệch áp suất âm.

Cường độ[sửa | sửa mã nguồn]

Trong một sóng âm, biến bổ sung cho áp suất âm là vận tốc hạt âm thanh. Chúng cùng nhau xác định cường độ âm thanh của sóng. Cường độ âm thanh tức thời cục bộ là kết quả của áp suất âm và vận tốc âm thanh.


\vec{I} = p \vec{v}

Trở kháng âm thanh[sửa | sửa mã nguồn]

Đối với biên độ nhỏ, áp suất âm thanh và vận tốc hạt liên quan tuyến tính và tỷ lệ của chúng là trở kháng âm thanh. Trở kháng âm thanh phụ thuộc vào cả các đặc tính của sóng và trung gian truyền tải.

Trở kháng âm thanh được cho bởi[1]


Z = \frac{p}{U}

ở đây

Ztrở kháng âm thanh
p là áp suất âm
Uparticle velocity

Particle displacement[sửa | sửa mã nguồn]

Áp suất âm p liên quan tới particle displacement (or particle amplitude) ξ bằng công thức


\xi = \frac{v}{2 \pi f} = \frac{v}{\omega} = \frac{p}{Z \omega} = \frac{p}{ 2 \pi f Z} \,
.

Áp suất âm p


p = \rho c 2 \pi f \xi = \rho c \omega \xi = Z \omega \xi = { 2 \pi f \xi Z} = \frac{a Z}{\omega} = c \sqrt{\rho E} = \sqrt{\frac{P_{ac} Z}{A}} \,
,

thông thường đơn vị N/m² = Pa.

ở đây:

Ký hiệu Đơn vị SI Ý nghĩa
p pascals áp suất âm
f hertz tần số
ρ kg/m³ mật độ không khí
c m/s tốc độ âm thanh
v m/s particle velocity
\omega = 2 · \pi · f radians/s tần số góc
ξ meters particle displacement
Z = c • ρ N·s/m³ acoustic impedance
a m/s² particle acceleration
I W/m² sound intensity
E W·s/m³ sound energy density
Pac watts công suất âm
A m² Diện tích

Quy luật khoảng cách[sửa | sửa mã nguồn]

Khi đo âm thanh được tạo ra bởi một đối tượng, điều quan trọng là đo được khoảng cách tới đối tượng, vì áp lực âm thanh giảm dần theo khoảng cách từ một nguồn điểm với 1/r (chứ không phải 1/r2, như cường độ âm thanh). Quy luật khoảng cách này đối với áp suất âm p trong 3D is inverse-proportional to the distance r of a punctual sound source.


p \propto \dfrac{1}{r} \,

Nếu áp suất âm p_1\,, được đo tại một khoảng cách r_1\,, one can calculate the sound pressure p_2\, at another position r_2\,,


\frac{p_2} {p_1} = \frac{r_1}{r_2} \,

p_2 = p_{1} \cdot \dfrac{r_1}{r_2} \,

Ngưỡng áp suất âm[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]


Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “What is acoustic impedance and why is it important?”. Truy cập ngày 11 tháng 8 năm 2011. 
  • Beranek, Leo L, "Acoustics" (1993) Acoustical Society of America. ISBN 0-88318-494-X
  • Morfey, Christopher L, "Dictionary of Acoustics" (2001) Academic Press, San Diego.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]