Основные параметры акустического поля

К параметрам акустического поля относятся акустическое давление , колебательная скорость и энергия .

Акустическое давление (переменная часть давления, возникающая при прохождении звуковой волны в среде) является основной количественной характеристикой акустического поля. Оно изменяется во времени и по мере удаления от источника излучения, т.е. является функцией координат и времени:

Акустическое давление измеряется в паскалях (Па). Иногда для характеристики звукового поля применяют уровень звукового давления – выраженный в децибелах (Дб). Он характеризуется отношением данного акустического давления к пороговому значению акустического давления Па:

.

Возникновение акустического давления тесно связано с со скоростью колебаний частиц упругой среды (измеряется в м/c). Колебательная скорость, как и акустическое давление, является функцией координат и времени:

Энергия акустического поля складывается из суммы кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации. Среднее по времени количество акустической энергии, переносимой за единицу времени звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны называется интенсивностью или силой звука ( ). Интенсивность звука оценивается также уровнем интенсивности по шкале децибел:

,

.

Строгий вывод уравнения распространения волны в жидкости (волнового уравнения) довольно сложен из-за наличия многих переменных. Однако, принимая допущения:

- жидкость обладает свойствами акустической однородности;

- длина звуковой волны в ней намного превышает размер молекул;

- смещения материальных частиц в жидкости (изменение акустического давления, температуры и плотности) являются бесконечно малыми;

- жидкость считаем идеальной (пренебрегаем вязкостью и теплопроводностью),

можно записать волновое уравнение:

где - вспомогательная функция, называемая потенциалом скорости. Частные производные потенциала скорости по координатам дают линейные скорости колебания частиц по соответствующим направлениям ; ; .