Меню

Единица звуковой мощности называется



Звуковая мощность — Sound power

Звуковая мощность или акустическая мощность — это скорость, с которой звуковая энергия излучается, отражается, передается или принимается в единицу времени. Он определяется как «через поверхность, произведение звукового давления и составляющей скорости частицы в точке на поверхности в направлении, нормальном к поверхности, интегрированное по этой поверхности». В системе СИ единица звуковой мощности — ватт (Вт). Он относится к мощности звуковой силы на поверхности, окружающей источник звука, в воздухе. Для источника звука, в отличие от звукового давления , мощность звука не зависит ни от помещения, ни от расстояния. Звуковое давление — это свойство поля в точке в пространстве, а звуковая мощность — это свойство источника звука, равное общей мощности, излучаемой этим источником во всех направлениях. Звуковая мощность, проходящая через область, иногда называется звуковым потоком или акустическим потоком через эту область.

Содержание

  • 1 Уровень звуковой мощности LWA
    • 1.1 Таблица выбранных источников звука
  • 2 Математическое определение
  • 3 Отношения с другими величинами
  • 4 Уровень звуковой мощности
    • 4.1 Связь с уровнем звукового давления
  • 5 ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Уровень звуковой мощности L WA

В правилах часто указывается метод измерения, который учитывает звуковое давление над поверхностью, окружающей источник. L WA определяет мощность, подаваемую на эту поверхность, в децибелах относительно одного пиковатта. Устройства (например, пылесос) часто имеют требования к маркировке и максимальному количеству, которое им разрешено производить. При расчете используется шкала A-взвешивания, поскольку метрика связана с громкостью, воспринимаемой человеческим ухом. Измерения в соответствии с ISO 3744 выполняются в 6–12 определенных точках вокруг устройства в полубезэховом пространстве. Тестовая среда может располагаться в помещении или на открытом воздухе. Требуемая среда — твердый грунт в большом открытом пространстве или полубезэховая камера (свободное поле над отражающей плоскостью).

Таблица выбранных источников звука

Вот таблица некоторых примеров из он-лайн источника. Для всенаправленных источников в свободном пространстве мощность звука в L wA равна уровню звукового давления в дБ выше 20 микропаскалей на расстоянии 0,2821 м.

Ситуация и
источник звука
Звуковая мощность
( Вт )
Уровень звуковой мощности
( дБ от 10 до 12 Вт)
Ракета Сатурн V 100 000 000 200
Проект Artemis Sonar 1 000 000 180
Турбореактивный двигатель 100 000 170
ТРДД на взлете 1000 150
Турбовинтовой самолет на взлете 100 140
Пулемет
Большой трубчатый орган
10 130
Симфонический оркестр
Тяжелый гром
Соник бум
1 120
Рок-концерт (1970-е)
Цепная пила
Ускоряющий мотоцикл
0,1 110
Газонокосилка
Автомобиль на скорости шоссе
Метро стальные колеса
0,01 100
Большой дизельный автомобиль 0,001 90
Громкий будильник 0,0001 80
Относительно тихий пылесос 10 −5 70
Фен 10 −6 60
Радио или ТВ 10 −7 50
Холодильник
Низкий голос
10 −8 40
Тихая беседа 10 −9 30
Шепот одного человека
Тикают наручные часы
10 −10 20
Человеческое дыхание одного человека 10 −11 10
Исходная величина 10 −12

Математическое определение

Звуковая мощность, обозначаемая P , определяется как

п знак равно ж ⋅ v знак равно А п ты ⋅ v знак равно А п v <\ Displaystyle P = \ mathbf \ cdot \ mathbf = Ap \, \ mathbf \ cdot \ mathbf = Apv> P = <\ mathbf f data-lazy-src=

п знак равно А я , <\ displaystyle P = AI,>

  • A обозначает площадь;
  • I означает интенсивность звука.

P = Acw,

п знак равно А c ш , <\ displaystyle P = Acw,>

  • c обозначает скорость звука ;
  • w обозначает плотность звуковой энергии.

Уровень звуковой мощности

Уровень звуковой мощности (SWL) или уровень акустической мощности — это логарифмическая мера мощности звука относительно контрольного значения.
Уровень звуковой мощности, обозначенный L W и измеренный в дБ , определяется как

Читайте также:  Максимальная мощность пеллетных котлов

L W знак равно 1 2 пер ( п п 0 ) N п знак равно бревно 10 ( п п 0 ) B знак равно 10 бревно 10 ( п п 0 ) d B , <\ displaystyle L_ = <\ frac <1><2>> \ ln \! \ left ( <\ frac

>> \ right) \!

\ mathrm ,> L_ <W data-lazy-src=

Стандарты мощности и другие понятия звукотехники

Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже. Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл.

Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам.

Зарубежные и международные стандарты и определения

Следует иметь в виду, что слух является нелинейным инструментом, и для оценки субъективной громкости следует делать поправки на кривые равной слышимости (weighting curve), которые на практике различаются не только для разных уровней сигнала, но и для каждого индивидуума в отдельности.

Зависимость, описывающая уровни звукового давления на различных частотах, воспринимаемые слухом, как одинаково громкие. Амплитудно-частотная характеристика взвешивающего фильтра, используемого при измерениях уровня звукового давления и учитывающего частотные свойства человеческого слуха.

Или по другому — максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20–25 процентов выше DIN.

Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10 % THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (x 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин «среднеквадратичный», строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 V для России).

Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность — это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные.

То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример — АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.

Таким образом, стандарт RMS был одной попыток описать электрические параметры звуковой аппаратуры, как потребителя электроэнергии.

В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг — ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать.

До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уже выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.

Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO, совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.

Обычно в 10–20 раз выше DIN.

Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет Ч послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)

Немецкая неправительственная организация, занимающаяся стандартизацией для лучшей интеграции рынка товаров и услуг в Германии и на международном рынке. Продуктами этой организации являются самые различные стандарты, касающиеся самых различных сфер применения, в том числе и относящиеся к области звуковоспроизведения, которые нас здесь и интересуют.

К DIN 45500, где описываются требования к аппаратуре высокой верности звучания (иначе Hi-Fi — High Fidelity), относятся:

  • DIN 45500-1 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements.
  • DIN 45500-10 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for headphones.
  • DIN 45500-2 Hi-Fi technics; requirements for tuner equipments.
  • DIN 45500-3 Hi-Fi technics; requirements for disk record reproducing equipments.
  • DIN 45500-4 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for magnetic recording and reproducing equipment.
  • DIN 45500-5 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for microphones.
  • DIN 45500-6 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for amplifiers.
  • DIN 45500-7 Hi-Fi-technics; requirements for loudspeakers.
  • DIN 45500-8 Hi-Fi technics; requirements for sets and systems.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной указанными нелинейными искажениями. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность музыкального (шумового) сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая, как DIN. Примерно соответствует синусоидальной мощности — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.

Отечественные стандарты

В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)

Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей. Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа «ступенька», возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной.

Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5-15% от максимальной мощности усилителя.

Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.

Обычно в 2–3 раза выше номинальной.

В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.

Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.

Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).

Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.

Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.

То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.

Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления.

В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления.

Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз.

Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука.

Источник