Страница 158

5,5

40

11

9,7

109

34

21

196

120

66

Для звука коэффициент затухания d0 зависит от частоты звука, температуры, давления и относительной влажности воздуха. При нормальном атмосферном давлении и температуре воздуха, равной +20 °С , значения коэффициента d0 даны в табл. 6.7. Для электромагнитной волны, распространяющейся в воздухе, d0 » 0 (см. ниже). Следует иметь в виду, что в реальных условиях уровень затухания зависит также от погодных условий (дождь, снег, туман и т. д.), наличия растительности (трава, кустарник, деревья и т. д.), состояния атмосферы (ветер, туман, турбулентность, температурные градиенты и т. д.), наличия отражающих поверхностей (земля, преграды, экраны и т. д.) и ряда других факторов и вычисляется по формуле , где ed(i) — уровень затухания при наличии i-го фактора. Если затуханием можно пренебречь (d = 0). то уровень интенсивности:

Диффузное волновое поле в изолированных объемах. Волновое поле называют диффузным, если усредненная по времени объемная плотность энергии w = wд одинакова во всех точках, а поток энергии через единичную площадку в любой точке и в любом направлении постоянен и равен Iд.

Энергия волны в объеме dV равна de = wдdV. В диффузном поле эта энергия распределяется равномерно во все стороны пространства 4p. Следовательно, на телесный угол dW = dSсosq/r2 приходится часть энергии, равная d2e = wдcosqdVdS/4pr2. В сферической системе координат с полярным углом q элементарный объем dV= r2sinqdqdjdr и полная энергия через площадку dS найдется в результате следующего интегрирования:

Откуда следует, что поток энергии через единичную площадку

(6.31)

Таким образом, поток энергии через единичную площадку в диффузном волновом поле в четыре раза меньше интенсивности Iв бегущих волн с той же объемной плотностью энергии. Для бегущей со скоростью с волны интенсивность I = cw, где w — усредненная объемная плотность энергии. При наличии диффузного поля понятие интенсивности теряет смысл.

Понятие диффузного поля часто используют при определении плотности потока энергии Iп в изолированных объемах. Под изолированным объемом понимается пространство, огражденное стенками (например, производственное помещение, кабина, пространство под кожухом машины и т. д.). Волны в изолированных объемах, многократно отражаясь, образуют поле, которое изменяется при изменении геометрических размеров, формы и других характеристик источника.

Волновое поле в каждой точке изолированного объема можно представить в виде совокупности волн, непосредственно приходящих в эту точку от источника, именуемую как прямая волна, и совокупности болн, попадающих в нее после отражений от границ изолированного oбъема — отраженная волна.

Плотность энергии wп в любой точке изолированного объема будет складываться (рис. 6.38) из плотности энергии w прямой волны и плотности энергии wд при диффузном поле отраженной волны: wп = w + wд. Умножив это уравнение на скорость с, получим

Iп = I + 4Iд

Рис. 6.38. Диффузное поле отраженной волны

Интенсивность прямой волны в общем случае определяется формулой (6.28). Выразим плотность потока энергии Iд через мощность источника. При работе источника в изолированный объем постоянно поступает энергия. При мощности источника W отраженный от границ полный поток энергии составит rW, а от единичной площадки rW/S. За единицу времени через единичную площадку границы вследствие поглощения исчезнет количество энергии, равное aIд. Так как в диффузном поле плотность энергии постоянная, то должно соблюдаться равенство rW/S = aIд. Для простоты дальнейших рассуждений здесь предполагается, что коэффициент a значительно больше коэффициента t. Уравнение (6.32) принимает вид

(6.33)

Из полученного выражения видно, что в изолированном объеме плотность потока энергии получает некоторое приращение, которое аналитически обусловлено наличием множителя (1 a)/a, который велик при коэффициенте a близком к нулю.

Защитное устройство бесконечной толщины. Во многих случаях информацию можно получить, исследуя вместо реальной конструкции теоретическое защитное устройство бесконечной толщины, оно представляет собой просто среду, бесконечно простирающуюся в направлении распространения волны. Таким образом, волна из одной среды проходит в другую среду (защитное устройство), предварительно попадая на границу раздела этих сред. При падении на плоскую границу раздела двух разных сред плоская волна частично отражается, частично проходит в другую среду, оставаясь плоской, но меняя при этом свое направление распространения, т. е. преломляясь. Таким образом, в общем случае существуют три волны: падающая, отраженная и преломленная (прошедшая).