خوريف أناتولي أناتوليفيتش، دكتوراه في العلوم التقنية، أستاذ

القنوات التقنية لتسريب المعلومات الصوتية (الكلامية)

الخصائص العامة لإشارة الكلام

تُفهم المعلومات الصوتية عادةً على أنها معلومات تكون ناقلاتها عبارة عن إشارات صوتية. إذا كان مصدر المعلومات هو الكلام البشري، يتم استدعاء المعلومات الصوتية خطاب.

المصادر الأساسية للإشارات الصوتية هي الأنظمة التذبذبية الميكانيكية، على سبيل المثال، أجهزة الكلام البشرية، والمصادر الثانوية هي أنواع مختلفة من محولات الطاقة، على سبيل المثال، مكبرات الصوت.

الإشارات الصوتية هي موجات ميكانيكية طولية. تنبعث من مصدر - جسم متذبذب - وتنتشر في المواد الصلبة والسوائل والغازات على شكل اهتزازات صوتية (موجات)، أي حركات تذبذبية لجزيئات الوسط تحت تأثير الاضطرابات المختلفة. يسمى الفضاء الذي تنتشر فيه الاهتزازات الصوتية المجال الصوتي,اتجاه انتشار الاهتزازات الصوتية - شعاع صوتيوالسطح الذي يربط جميع النقاط المجاورة للمجال بنفس مرحلة تذبذب جزيئات الوسط - جبهة الموجة. بشكل عام، جبهة الموجة لها شكل معقد، ولكن في الممارسة العملية، اعتمادًا على المشكلة المحددة التي يتم حلها، عادة ما نقتصر على النظر في ثلاثة أنواع من الجبهات: مسطحة وكروية واسطوانية.

تنقسم خصائص المجال الصوتي إلى خطي وطاقة.

الخصائص الخطية للمجال الصوتي هي:

الضغط الصوتي p (Pa) - الفرق بين القيمة اللحظية للضغط p am عند نقطة في الوسط عندما تمر موجة صوتية من خلاله والضغط الساكن p ac عند نفس النقطة (1 Pa = 1 N/m 2) : ص = ص صباحا – ص التيار المتردد ; (1)

الإزاحة ش (م) - انحراف جزيئات الوسط عن موضعها الثابت تحت تأثير موجة صوتية عابرة؛

سرعة التذبذب n (m/s) - سرعة حركة الجزيئات المتوسطة تحت تأثير موجة صوتية عابرة: n = du/dt, (2)، حيث u هي إزاحة الجزيئات المتوسطة، m؛ ر - الوقت، ق؛

المقاومة الصوتية النوعية z (kg/m2 s) - نسبة ضغط الصوت p إلى سرعة اهتزاز الجسيمات المتوسطة n: z = p/n.(3)

خصائص الطاقة للمجال الصوتي هي:

شدة الاهتزازات الصوتية I (W/m2) - كمية الطاقة التي تمر في الثانية عبر وحدة مساحة السطح المتعامدة مع اتجاه انتشار الموجة؛

كثافة الطاقة e (J/m 3) - كمية طاقة الاهتزازات الصوتية الموجودة في وحدة الحجم. ترتبط كثافة الطاقة بكثافة الاهتزازات الصوتية I بالعلاقة:
e = I/v sound (4)، حيث v sound هي سرعة الصوت.

في الوسائط الغازية، تعتمد سرعة الصوت على كثافة الوسط r (كثافة الهواء تعتمد على درجة حرارته) والضغط الجوي الساكن pac.

عند درجة حرارة الهواء 15 - 20 درجة مئوية وضغط 101325 باسكال (760 ملم زئبق)، تكون سرعة الصوت v صوت = 340 - 343 م/ث.

بالنسبة للتذبذبات ذات الفترة T، يتم حساب الطول الموجي الصوتي l، أي المسافة بين جبهات الموجات المجاورة ذات الطور نفسه (على سبيل المثال، بين الحد الأقصى أو الحد الأدنى للتذبذبات)، وتردد التذبذب f باستخدام الصيغ:

ل = الخامس سف تي؛ (5)
و = 1/ت. (6)

تسمى ترددات الاهتزازات الصوتية في حدود 20 - 20000 هرتز بالصوت (يمكن إدراكها بواسطة الأذن البشرية)، وأقل من 20 هرتز - بالموجات فوق الصوتية، وما فوق 20000 هرتز - بالموجات فوق الصوتية.

في علم الصوتيات، تؤخذ مستويات خصائص المجال الصوتي على أنها قيم متناسبة مع لوغاريتمات القيم النسبية (نسبة إلى القيمة الصفرية) لهذه الخصائص.

تعتبر القيمة التقليدية (المطبيعية) لمستوى شدة الصفر للاهتزازات الصوتية هي شدة تساوي I 0 = 10 -12 واط/م2، في حين أن مستوى الشدة النسبية سيكون مساويًا لـ:

L أنا = 10log(I/I 0)، ديسيبل. (7)

يتم تحديد مستوى الضغط الصوتي للهواء بالنسبة للضغط الصوتي المقابل للقيمة الصفرية لمستوى الشدة لمقاومة صوتية محددة تساوي z = 400 كجم/(م 2 ث):

ل ع = 20lg(ع / ع 0)، ديسيبل، (8)

حيث p 0 = 2 10 -5 Pa هي القيمة الشرطية لمستوى الضغط الصوتي الصفري.

تتوافق القيم p 0 و I 0 تقريبًا مع عتبة الإدراك السمعي (السمع).

وحدة المستوى النسبي هي الديسيبل (ديسيبل). تتوافق الزيادة في المستوى بمقدار 1 ديسيبل مع زيادة في ضغط الصوت بنسبة 12%، وكثافة الصوت بنسبة 26%.

يتميز المجال الصوتي في الفضاء المفتوح بوجود مصدر طاقة واحد بكثافة الاهتزازات الصوتية، والتي يتم حسابها بالصيغة:

(9)
حيث PW هي قوة مصدر الإشعاع، W؛
c هو المعامل الذي يأخذ في الاعتبار تأثير المجال الصوتي القريب (للمساحة المفتوحة c » 1);
ص - المسافة من المصدر إلى النقطة المحسوبة، م؛
G هو معامل اتجاهية مصدر الإشعاع؛
W هي الزاوية المكانية للإشعاع (للإشعاع في زاوية ثنائية السطوح W = p، للإشعاع في نصف الفضاء W = 2p، للإشعاع في الفضاء W = 4p)، rad.

من الناحية النظرية، من الصعب للغاية حساب مستوى شدة الاهتزازات الصوتية من الأشياء الحقيقية. لذلك، في أغلب الأحيان يتم قياس مستوى شدة الاهتزازات الصوتية في اتجاه معين على مسافة معينة من الكائن r0، ثم يتم إعادة حسابه إلى أي مسافة أخرى r في نفس الاتجاه باستخدام الصيغة:

، ديسيبل، (10)

حيث r 0 هي المسافة التي تم فيها قياس مستوى شدة الاهتزازات الصوتية (في معظم الحالات، r 0 = 1 م).

مستوى شدة الاهتزازات الصوتية المقاسة على مسافة r 0 .

عند r 0 = 1 m للمساحة المفتوحة، سيكون مستوى شدة الاهتزازات الصوتية على مسافة r من المصدر مساويًا لـ:

، ديسيبل. (11)

عند نشر إشارة صوتية في أماكن العمل، من الضروري مراعاة توهينها عند المرور عبر الهياكل المغلقة:

دي بي، (12)
حيث Z ok هو معامل التوهين للإشارة الصوتية في الهيكل المحيط (معامل عزل الصوت)، dB.

اعتمادا على شكل الاهتزازات الصوتية، هناك بسيط (نغمي)و معقدإشارات. الإشارة النغمية هي إشارة ناتجة عن تذبذب يحدث وفقًا للقانون الجيبي. تتضمن الإشارة المعقدة مجموعة كاملة من المكونات التوافقية. إشارة الكلام هي إشارة صوتية معقدة.

يمكن أن يتميز الكلام بثلاث مجموعات من الخصائص:

يميز الجانب الدلالي أو الدلالي من الكلام معنى تلك المفاهيم التي يتم نقلها بمساعدتها؛

الخصائص الصوتية للكلام هي البيانات التي تميز الكلام من وجهة نظر تكوينه الصوتي. السمة الصوتية الرئيسية للتكوين الصوتي هي تكرار حدوث الأصوات المختلفة ومجموعاتها في الكلام؛

الخصائص الفيزيائية - الكميات والتبعيات التي تميز الكلام كإشارة صوتية.

بالإضافة إلى حقيقة أن أصوات الكلام، عند دمجها في مجموعات صوتية معينة، تشكل بعض العناصر الدلالية، فإنها تختلف أيضًا في المعلمات الفيزيائية البحتة: القوة، وضغط الصوت، وطيف التردد، ومدة الصوت.

يحتوي طيف تردد أصوات الكلام على عدد كبير من المكونات التوافقية، التي تتناقص اتساعها مع زيادة التردد. ارتفاع النغمة الأساسية (التوافقية الأولى) لهذه السلسلة يميز نوع صوت المتحدث: الجهير، الباريتون، التينور، ألتو، كونترالتو، السوبرانو، ولكن في معظم الحالات لا يلعب أي دور تقريبًا في تمييز أصوات الكلام عن بعضها البعض .

هناك واحد وأربعون صوتًا للكلام (فونيمات) في اللغة الروسية. من حيث التركيب الطيفي، تختلف أصوات الكلام عن بعضها البعض في عدد الصيغ وموقعها في الطيف الترددي. وبالتالي فإن وضوح الكلام المنقول يعتمد، أولاً، على أي جزء من الصيغ وصل إلى أذن السامع دون تحريف، وأي جزء كان مشوهاً، أو لسبب أو لآخر لم يسمع على الإطلاق.

يمكن وصف الصياغة إما بنطاق التردد الذي تشغله، أو بمتوسط ​​التردد المطابق للسعة القصوى أو الطاقة للمكونات الموجودة في نطاق الصياغة، ومتوسط ​​مستوى هذه الطاقة.

تحتوي معظم أصوات الكلام على صيغتين أو اثنتين، وذلك بسبب المشاركة في تكوين هذه الأصوات من قبل الرنانات الرئيسية للجهاز الصوتي - تجويف البلعوم والبلعوم الأنفي.

وقد لوحظ بحد أقصى 6 مناطق تردد مضخمة في الأصوات الفردية. ومع ذلك، ليس كل منهم من الصيغ. بعضها ليس له أهمية في التعرف على الصوت، على الرغم من أنه يحمل طاقة كبيرة جدًا.

يتم صياغة منطقة تردد واحدة أو اثنتين. ويؤدي استبعاد أي من هذه المناطق من الإرسال إلى تشويه الصوت المنقول، أي إما تحوله إلى صوت آخر، أو حتى فقدان خصائص صوت الكلام البشري.

توجد صيغ أصوات الكلام في نطاق واسع من الترددات من حوالي 150 إلى 8600 هرتز. يتم تجاوز الحد الأخير فقط من خلال مكونات النطاق الصوتي للصوت فوالتي يمكن أن تقع في المنطقة حتى 12000 هرتز. ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى من صيغ صوت الكلام تكمن في النطاق من 300 إلى 3400 هرتز، مما يسمح لنا باعتبار نطاق التردد هذا كافيًا تمامًا لضمان الوضوح الجيد للكلام المنقول. لا تقع الصياغات بالقرب من بعضها البعض فحسب، بل تتداخل أيضًا.

تتوافق أنواع مختلفة من الكلام مع مستويات متكاملة نموذجية لإشارات الكلام، تقاس على مسافة 1 متر من مصدر الكلام (الشخص الناطق، جهاز إعادة إنتاج الصوت): l s = 64 ديسيبل - كلام هادئ؛ L s = 70 ديسيبل - خطاب متوسط ​​الحجم؛ ل ق = 76 ديسيبل - الكلام بصوت عال؛ l s = 84 ديسيبل - كلام بصوت عالٍ جدًا، مضخم بالوسائل التقنية.

عادة، يتم قياس مستويات إشارة الكلام في نطاقات الأوكتاف أو الأوكتاف الثالث من نطاق تردد الكلام. خصائص نطاقات الأوكتاف والأوكتاف الثالث لنطاق تردد الكلام والقيم العددية لمستويات إشارة الكلام النموذجية فيها l s.i اعتمادًا على مستوى التكامل l s معروضة في الجدول. 1 والجدول. 2.

الجدول 1. مستويات إشارة الكلام النموذجية في نطاقات الأوكتاف من نطاق تردد الكلام L s.i

الجدول 2. مستويات إشارة الكلام النموذجية في نطاقات ثلث الأوكتاف من نطاق تردد الكلام L s.i

نطاقا الأوكتاف الأول والسابع غير مفيدين، لذلك، في أغلب الأحيان، لتقييم إمكانيات وسائل الاستطلاع الصوتي، يتم قياس مستويات إشارة الكلام فقط في خمسة (2 - 6) نطاقات أوكتاف.

يعتمد التركيب الطيفي للكلام إلى حد كبير على الجنس والعمر والخصائص الفردية للمتحدث. بالنسبة لأشخاص مختلفين، يمكن أن يصل انحراف مستويات الإشارة المقاسة بنطاقات الأوكتاف عن المستويات النموذجية إلى 6 ديسيبل.

يتم اعتراض معلومات الكلام عن طريق الاستطلاع الصوتي على خلفية الضوضاء الطبيعية (الجدول 3). تكون عملية إدراك الكلام في الضوضاء مصحوبة بفقدان العناصر المكونة لرسالة الكلام. تتميز وضوح الرسالة الكلامية بعدد الكلمات المقبولة بشكل صحيح، مما يعكس المجال النوعي للوضوح، والذي يتم التعبير عنه من حيث تفاصيل شهادة المحادثة المعترض عليها التي يجمعها “العدو” (الشخص المعترض المعلومات).

الجدول 3. متوسط ​​مستوى الضوضاء الصوتية المتكاملة

لقياس جودة معلومات الكلام التي تم اعتراضها، فإن المؤشر الأكثر استخدامًا هو وضوح الكلام اللفظي. دبليو، والذي يشير إلى العدد النسبي (بالنسبة المئوية) للكلمات المفهومة بشكل صحيح.

أظهر التحليل إمكانية تصنيف مدى فهم معلومات الكلام التي تم اعتراضها. لأسباب عملية، يمكن تحديد مقياس معين لتقييم جودة المحادثة التي تم اعتراضها:

1. تحتوي معلومات الكلام الذي تم اعتراضه على عدد من الكلمات المفهومة بشكل صحيح تكفي لإعداد تقرير مفصل عن محتوى المحادثة التي تم اعتراضها.

2. تحتوي معلومات الكلام المعترض عليه على عدد من الكلمات المفهومة بشكل صحيح، وهي كافية فقط لتجميع ملخص موجز يعكس الموضوع والمشكلة والغرض والمعنى العام للمحادثة المعترض عليها.

3. تحتوي معلومات الكلام التي تم اعتراضها على كلمات فردية مفهومة بشكل صحيح تجعل من الممكن تحديد موضوع المحادثة.

4. عند الاستماع إلى الموسيقى التصويرية لمحادثة تم اعتراضها، من المستحيل تحديد موضوع المحادثة.

تظهر التجربة العملية أن إعداد تقرير مفصل عن محتوى المحادثة المعترض عليها أمر مستحيل عندما يكون الوضوح اللفظي أقل من 60-70%، والملخص الموجز مستحيل عندما يكون الوضوح اللفظي أقل من 40-60%. عندما تكون الوضوح اللفظي أقل من 20 - 40٪، يكون من الصعب جدًا تحديد موضوع المحادثة الجارية، وعندما تكون الوضوح اللفظي أقل من 10 - 20٪، يكون هذا مستحيلًا عمليًا حتى عند استخدام الأساليب الحديثة لتقليل الضوضاء.

تصنيف القنوات التقنية لتسرب المعلومات الصوتية (الكلامية).

لمناقشة المعلومات المقيدة الوصول (الاجتماعات والمناقشات والمؤتمرات والمفاوضات، وما إلى ذلك)، يتم استخدام غرف خاصة (المكاتب، قاعات الاجتماعات، قاعات المؤتمرات، وما إلى ذلك)، والتي تسمى أماكن مخصصة (VP). لمنع اعتراض المعلومات من هذه المباني، كقاعدة عامة، يتم استخدام وسائل حماية خاصة، لذلك تسمى المباني المخصصة في بعض الحالات المباني المحمية (ZP).

في المباني المخصصة، وكذلك في مرافق الوسائل التقنية لنقل المعلومات ومعالجتها وتخزينها وعرضها (TSPI)، الوسائل والأنظمة التقنية المساعدة (VTSS).

توجد أماكن مخصصة في الداخل المنطقة الخاضعة للرقابة (CR)، والتي تُفهم على أنها مساحة (إقليم، مبنى، جزء من المبنى) يتم فيها استبعاد التواجد غير المنضبط للموظفين وزوار المنظمة، وكذلك المركبات. قد تكون حدود المنطقة الخاضعة للرقابة هي محيط المنطقة المحمية للمنظمة أو الهياكل المحيطة بمبنى محمي أو جزء محمي من المبنى إذا كان يقع في منطقة غير محمية. في بعض الحالات، قد تكون حدود المنطقة الخاضعة للرقابة هي الهياكل المحيطة (الجدران والأرضيات والسقف) للغرفة المخصصة. في بعض الحالات، خلال فترة الحدث المغلق، قد يتم إنشاء منطقة خاضعة للرقابة مؤقتًا أكبر من المنطقة المحمية للمؤسسة. في هذه الحالة، يجب اتخاذ التدابير التنظيمية والتشغيلية والفنية التي تستبعد أو تعقد بشكل كبير إمكانية اعتراض المعلومات في هذه المنطقة.

تحت قناة تقنية لتسرب المعلومات الصوتية (الكلام) (TKU AI)فهم مجمل كائن الاستطلاع (المباني المخصصة)، والوسائل التقنية للاستطلاع الصوتي (الكلام) (TS AR)، التي يتم من خلالها اعتراض معلومات الكلام، والبيئة المادية التي يتم فيها نشر إشارة المعلومات.

اعتمادًا على الطبيعة الفيزيائية لحدوث إشارات المعلومات وبيئة انتشارها، يمكن تقسيم قنوات التسرب التقنية للمعلومات الصوتية (الكلام) إلى قنوات صوتية مباشرة (هواء)، وقنوات اهتزازية صوتية (اهتزاز)، وقنوات صوتية بصرية (ليزر)، وقنوات صوتية كهربائية. والكهرومغناطيسية الصوتية (الحدودي).

الأدب

1. الصوتيات: كتيب/إد. ماجستير سابوزكوفا. الطبعة الثانية، المنقحة. وإضافية م: الإذاعة والاتصال، 1989. ص 336.
2. غوست آر 51275-99. حماية المعلومات. كائن المعلومات. العوامل المؤثرة على المعلومات. أحكام عامة. (تم اعتماده ودخل حيز التنفيذ بموجب قرار معيار الدولة لروسيا بتاريخ 12 مايو 1999 رقم 160).
3. زيليزنياك، في.ك.، ماكاروف يو.ك.، خوريف أ.أ. بعض الأساليب المنهجية لتقييم فعالية حماية معلومات الكلام // معدات خاصة، 2000، رقم 4، ص. 39 - 45.
4. بوكروفسكي ن.ب. حساب وقياس وضوح الكلام. م: الدولة. دار نشر أدب الاتصالات والإذاعة، 1962. 392 ص.
5. دليل الأجهزة الإلكترونية الراديوية، في مجلدين. T.2/فارلاموف آر جي، دوديك إس دي، إيفانوف-تسيجانوف إيه آي. وآخرون/إد. د. ليندا. م: الطاقة، 1978. 328 ص.
6. الصوتيات الفنية لمركبات النقل/ فرعية. إد. إن آي إيفانوفا. سانت بطرسبرغ: Politekhnika، 1992. 365 ص.

نطاق Octave هو نطاق تردد يكون فيه تردد الحد الأعلى fв مساويًا لضعف التردد الأدنى fн، أي. fв/fн = 2.

يتميز نطاق الأوكتاف بالتردد الهندسي المتوسط ​​fSG:

fв=2* fн=357*2=714 هرتز

الإجابة: تردد الحد الأعلى هو 714 هرتز، والحد الأدنى هو 357 هرتز.

2.4 المجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع

ويعتقد أن أكثر الأضرار على جسم الإنسان هي الإشعاعات الكهرومغناطيسية التي يبلغ طولها الموجي 20-30 سم. ما هي المعلمات التي تم تطبيعها لهذا النطاق؟

يتم تحديد تردد الموجة بالصيغة التالية:

س – سرعة الضوء في الفراغ ;

- الطول الموجي،

دعونا نحدد ترددات الموجة للنقاط القصوى لنطاق الطول الموجي :

وهكذا نجد ذلك بالنسبة لنطاق الطول الموجي يتوافق مع نطاق التردد التالي .

تبين أن القيمة الفعالة لشدة المجال الكهربائي، المقاسة على مسافة 1 متر من شاشة التلفزيون، تساوي E V/m. الطريقة الفعالة للحماية من الإشعاع الكهرومغناطيسي هي الحماية عن بعد. بافتراض أن الشدة E تتناقص مع المسافة

متناسبًا مع المكعب، حدد على أي مسافة سيتم قياس القيمة Edop = 0.5 V/m، التي يقبلها عدد من الباحثين كقيمة آمنة؟ ما قيمة E على مسافة x=2 m وعلى مسافة 4 m الموصى بها من قبل خبراء حفظ الصحة؟

بما أن الكثافة E تتناقص مع المسافة بما يتناسب مع المكعب، فإننا نحدد عند أي مسافة سيتم قياس القيمة Edop = 0.5 V/m، التي يقبلها عدد من الباحثين كقيمة آمنة:

نحدد أيضًا التوتر E على مسافات مختلفة من شاشة التلفزيون:

وفي الختام، نحدد التوتر E عند مسافة مشاهدة التلفزيون الموصى بها:

وهكذا نجد أن التوتر يتناقص مع زيادة المسافة من مصدر الإشعاع، وهو في هذه الحالة التلفزيون. المسافة الموصى بها r = 4 m هي الأفضل، لأنها الخيار الأمثل، الذي يضمن مشاهدة التلفزيون الأكثر راحة، كما أنه لا يسبب قيمة كبيرة للجهد الفعال.

فرقة اوكتاف

نطاق التردد الذي يكون فيه الحد الأعلى للتردد ضعف التردد الأدنى. (انظر: GOST 23499-79. مواد ومنتجات البناء الممتصة للصوت والعازلة للصوت. التصنيف والمتطلبات الفنية العامة.)

مصدر: "البيت: مصطلحات البناء"، م: بوك برس، 2006.

قاموس البناء.

تعرف على "نطاق تردد الأوكتاف" في القواميس الأخرى:

فرقة اوكتاف- نطاق ترددي (أوكتاف) تكون فيه نسبة الحد الأعلى للتردد إلى الحد الأدنى 2 ... الموسوعة الروسية لحماية العمال

نطاق التردد الأوكتافي- octave نطاق تردد تكون فيه نسبة الحد الأعلى للتردد إلى الحد الأدنى 2. [GOST 24346 80] المواضيع الاهتزاز مرادفات octave EN octave DE oklavband FR octave ... دليل المترجم الفني

فرقة اوكتاف- 36. نطاق تردد الأوكتاف نطاق ترددي تكون فيه نسبة تردد الحد الأعلى إلى التردد الأدنى 2 المصدر ...

فرقة اوكتاف- نطاق 3.6 أوكتاف: نطاق ترددي يساوي فيه التردد العلوي ضعف التردد الأدنى. ملاحظة: تظهر نطاقات الأوكتاف في الجدول 1. الجدول 1 نطاقات التردد القياسية في نطاق هيرتز أوكتاف ثلث نطاق الأوكتاف التردد المنخفض ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

فرقة اوكتاف- مدى الترددات التي يكون فيها التردد الأعلى ضعف التردد الأدنى... الفهرس الروسي للقاموس الإنجليزي الروسي للمصطلحات الموسيقية

نطاق التردد- 01/06/128 نطاق التردد (المعدات): نطاق التردد الذي يمكن تهيئة الجهاز للعمل عليه. ملحوظة: يمكن تقسيم نطاق تردد الجهاز إلى نطاقات فرعية قابلة للتحويل، ... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

نطاق تردد القياس- 3.17 نطاق الترددات محل الاهتمام: نطاقات تردد ثلث الأوكتاف بمتوسطات هندسية للترددات من 50 إلى 10000 هرتز. ملاحظة: بالنسبة لتطبيقات معينة لكواتم الصوت، يكفي قصر القياسات على... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

غوست 24346-80: الاهتزاز. المصطلحات والتعاريف- المصطلحات GOST 24346 80: الاهتزاز. المصطلحات والتعاريف الوثيقة الأصلية: 112. التذبذبات الذاتية اهتزازات النظام الناشئة نتيجة الإثارة الذاتية تعريفات المصطلح من وثائق مختلفة: التذبذبات الذاتية 137. الحماية من الاهتزازات النشطة... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

RD 34.21.306-96: مبادئ توجيهية لفحص الحالة الديناميكية لهياكل البناء والهياكل وأساسات معدات مؤسسات الطاقة- المصطلحات RD 34.21.306 96: مبادئ توجيهية لفحص الحالة الديناميكية لهياكل المباني وأساسات معدات مؤسسات الطاقة: 54. التذبذبات الذاتية تذبذبات النظام الناشئة نتيجة... ... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

GOST 23499-79: مواد ومنتجات البناء الممتصة والعازلة للصوت. التصنيف والمتطلبات الفنية العامة- المصطلحات GOST 23499 79: مواد ومنتجات البناء الممتصة والعازلة للصوت. التصنيف والمتطلبات الفنية العامة المستند الأصلي: 9. مادة عازلة للصوت مادة تتميز بخصائص لزجة مرنة... كتاب مرجعي للقاموس لمصطلحات التوثيق المعياري والتقني

يتضمن الجدول 4 أمثلة على فترات تردد الصوت التي يصدرها الجهاز الصوتي البشري ويتم إدراكها بواسطة أداة السمع البشرية.

ويرد في الجدول 5 أمثلة على نطاقات التردد لبعض الآلات الموسيقية. وهي لا تغطي النطاق الصوتي فحسب، بل نطاق الموجات فوق الصوتية أيضًا.

تقوم الحيوانات والطيور والحشرات بإنشاء وإدراك الصوت في نطاقات تردد مختلفة عن البشر (الجدول 6).

في الموسيقى، تسمى كل موجة صوتية جيبية بنبرة بسيطة،أو نغمة.تعتمد درجة الصوت على التردد: كلما زاد التردد، زادت النغمة. النغمة الرئيسية يسمى الصوت الموسيقي المعقد النغمة المقابلة أدنى تردد في طيفه. يتم استدعاء النغمات المقابلة للترددات الأخرى إيحاءات. إذا إيحاءات مضاعفاتتردد النغمة الأساسية، ثم يتم استدعاء النغمات متناسق. النغمة ذات التردد الأدنى تسمى التوافقي الأول، والنغمة التي تليها تسمى الثانية، وما إلى ذلك.

قد تختلف الأصوات الموسيقية التي لها نفس النغمة الأساسية جرس.ويعتمد الجرس على تكوين النغمات وتردداتها واتساعها، وطبيعة صعودها في بداية الصوت وانخفاضها في النهاية.

سرعة الصوت

بالنسبة للصوت في الوسائط المختلفة، تكون الصيغ العامة (1)، (2)، (3)، (4) صالحة:

إذا انتشرت الموجة في الغازات

. (2)

إذا انتشرت موجة مرنة في السائل

, (3)

أين ك – وحدة الضغط الشامل للسائل. وترد قيمته للسوائل المختلفة في الكتب المرجعية، وحدة القياس هي باسكال:

.

إذا انتشرت موجة مرنة في المواد الصلبة، فإن سرعة الموجة الطولية

, (4)

وسرعة موجة القص

, (5)

أين ه - معامل التشوه الشد أو الضغط (معامل يونغ)، ز – معامل تشوه القص. وترد قيمها للمواد المختلفة في الكتب المرجعية، وحدة القياس هي باسكال:

,

.

تجدر الإشارة إلى أن الصيغة (1) أو (2) تنطبق في حالة الهواء الجوي الجاف ومع الأخذ بعين الاعتبار القيم العددية لنسبة بواسون والكتلة المولية وثابت الغاز العالمي يمكن كتابتها على النحو التالي:

.

ومع ذلك، فإن الهواء الجوي الحقيقي يحتوي دائمًا على رطوبة، مما يؤثر على سرعة الصوت. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن نسبة بواسون  يعتمد على نسبة الضغط الجزئي لبخار الماء ( ص بخار) إلى الضغط الجوي ( ص). في الهواء الرطب يتم تحديد سرعة الصوت بالصيغة التالية:

. (1*)

ومن المعادلة الأخيرة يتبين أن سرعة الصوت في الهواء الرطب أكبر قليلا منها في الهواء الجاف.

يمكن إجراء التقديرات العددية لسرعة الصوت، مع مراعاة تأثير درجة الحرارة والرطوبة في الهواء الجوي، باستخدام الصيغة التقريبية:

توضح هذه التقديرات أنه عندما ينتشر الصوت على طول الاتجاه الأفقي ( 0 س) مع ارتفاع في درجة الحرارة بنسبة 1 0 جسرعة الصوت تزداد بنسبة 0.6 م/ث. تحت تأثير بخار الماء بضغط جزئي لا يزيد عن 10 باسكالتزداد سرعة الصوت بمقدار أقل من 0.5 م/ث. لكن بشكل عام، عند أقصى ضغط جزئي ممكن لبخار الماء على سطح الأرض، تزداد سرعة الصوت بما لا يزيد عن 1 م / ث.

الطول الموجي

وبمعرفة سرعة الموجة ومدتها تجد خاصية أخرى - الطول الموجي وفقا للصيغة:

. (26)

يتم قياس هذه القيمة في متر:

.

المعنى المادي للطول الموجي: الطول الموجي يساوي المسافة التي تقطعها الموجة بسرعة  في زمن يساوي فترة التذبذب. وبالتالي، فإن جسيمات الوسط، التي توجد مسافة  بينها، تهتز بنفس الطور. لذا، الطول الموجي هي المسافة الدنيا على طول الحزمة بين الجسيمات التي تتأرجح في الطور(الشكل 9).

ضغط الصوت

في غياب الصوت يكون الغلاف الجوي (الهواء) وسطا غير مضطرب وله ضغط جوي ساكن (
).

عندما تنتشر الموجات الصوتية، يضاف ضغط متغير إضافي إلى هذا الضغط الساكن بسبب تكثيف الهواء وخلخلته. في حالة الموجات المستوية يمكننا أن نكتب:

أين ص صوت، الأعلى- سعة ضغط الصوت،  - التردد الدوري للصوت، ك - رقم الموجة. وبالتالي فإن الضغط الجوي عند نقطة ثابتة في وقت معين يصبح مساوياً لمجموع هذه الضغوط:

ضغط الصوت هو ضغط متغير يساوي الفرق بين الضغط الجوي الفعلي اللحظي عند نقطة معينة أثناء مرور الموجة الصوتية والضغط الجوي الساكن في غياب الصوت:

يتغير ضغط الصوت قيمته وعلامته خلال فترة التذبذب.

يكون ضغط الصوت دائمًا أقل بكثير من الضغط الجوي

ويصبح كبيرًا ويمكن مقارنته بالضغط الجوي عند حدوث موجات الصدمة أثناء انفجارات قوية أو أثناء مرور طائرة نفاثة.

وحدات ضغط الصوت هي كما يلي:

- باسكالفي سي
,

- حاجِزفي النظام المنسق عالميًا
,

- ملليمتر من الزئبق ,

- أَجواء .

في الممارسة العملية، لا تقيس الأدوات القيمة اللحظية لضغط الصوت، ولكن ما يسمى فعال (أو حاضِر ) صوت ضغط . إنه متساوي الجذر التربيعي لمتوسط ​​قيمة مربع ضغط الصوت اللحظي عند نقطة معينة في الفضاء في وقت معين

(44)

ولذلك يطلق عليه أيضا جذر متوسط ​​مربع ضغط الصوت . باستبدال التعبير (39) في الصيغة (40) نحصل على:

. (45)

مقاومة الصوت

مقاومة الصوت (الصوتية). تسمى نسبة السعة ضغط الصوت وسرعة اهتزاز جزيئات الوسط:

. (46)

المعنى المادي لمقاومة الصوت: يساوي عددياً ضغط الصوت المسبب لاهتزاز جزيئات الوسط بسرعة وحدة:

وحدة SI لقياس مقاومة الصوت – باسكال ثانية لكل متر:

.

في حالة الموجة الطائرة سرعة تذبذب الجسيماتيساوي

.

ثم الصيغة (46) سوف تأخذ الشكل:

. (46*)

وهناك أيضًا تعريف آخر لمقاومة الصوت، فهي حاصل ضرب كثافة الوسط وسرعة الصوت في هذا الوسط:

. (47)

ثم إنه المعنى الجسديهو أنها تساوي عدديًا كثافة الوسط الذي تنتشر فيه الموجة المرنة بسرعة الوحدة:

.

بالإضافة إلى المقاومة الصوتية، يستخدم علم الصوتيات هذا المفهوم المقاومة الميكانيكية (ر م). المقاومة الميكانيكية هي نسبة اتساع القوة الدورية والسرعة التذبذبية لجزيئات الوسط:

, (48)

أين س– مساحة سطح باعث الصوت . يتم قياس المقاومة الميكانيكية في نيوتن ثانية لكل متر:

.

الطاقة وقوة الصوت

تتميز الموجة الصوتية بنفس كميات الطاقة التي تتميز بها الموجة المرنة.

كل حجم من الهواء تنتشر فيه الموجات الصوتية لديه طاقة تساوي مجموع الطاقة الحركية للجسيمات المتذبذبة والطاقة الكامنة للتشوه المرن للوسط (انظر الصيغة (29)).

عادة ما يتم استدعاء شدة الصوتقوة الصوت . إنه متساوي

. (49)

لهذا السبب المعنى المادي لقوة الصوتيشبه معنى كثافة تدفق الطاقة: يساوي عدديًا متوسط ​​قيمة الطاقة التي تنتقل بواسطة موجة لكل وحدة زمنية عبر السطح العرضي لوحدة المساحة.

وحدة شدة الصوت هي واط لكل متر مربع:

.

تتناسب شدة الصوت مع مربع ضغط الصوت الفعال وتتناسب عكسيا مع ضغط الصوت (الصوتي):

, (50)

أو، مع مراعاة العبارات (45)،

, (51)

أين ر أك – المقاومة الصوتية.

ويمكن أيضًا وصف الصوت بقوة الصوت. قوة الصوت هي الكمية الإجمالية للطاقة الصوتية المنبعثة من مصدر ما خلال فترة زمنية محددة من خلال سطح مغلق يحيط بمصدر الصوت:

, (52)

أو، مع مراعاة الصيغة (49)،

. (52*)

يتم قياس قوة الصوت، مثل أي شيء آخر واتس:

.

الخصائص الذاتية للصوت. الحساسية الطيفية للصوت. إدراك الصوت بواسطة الأذن البشرية*.

خصائص الصوت الذاتية

يتم تحديد الخصائص الذاتية للصوت من خلال قدرة أعضاء السمع البشرية على إدراك الاهتزازات الصوتية. الإدراك فردي.

مستوى الصوت

والاختلاف في مستويات شدة الصوت

وقد لوحظ أن الأذن البشرية تسجل التغيرات في شدة الصوت وفقا للقانون اللوغاريتمي. هذا يعني أن القيمة المطلقة لشدة الصوت ليست هي المهمة، بل قيمتها اللوغاريتمية. مقاس إل جي(أنا) , ويسمى يساوي اللوغاريتم العشري لقوة الصوت (شدته). المستوى اللوغاريتمي قوة الصوت .

مقاس ل, ويسمى يساوي الفرق بين المستويات اللوغاريتمية فرق المستوى قوة الصوت

,

. (53)

وحدة قياس مستوى شدة الصوت وفرق المستوى – أبيض:

,
.

واحد أبيض - هذا الفرق في مستويات شدة الصوت على مقياس اللوغاريتم العشري إذا زادت شدة الصوت عشرة أضعاف :

.

مائة ضعف زيادة في شدة الصوت يتوافق مع اثنين من البيض

ألف مرة الزيادة تساوي ثلاثة بياض

الحد الأدنى للفرق في مستويات شدة الصوت التي يمكن أن تدركها أذننا هو واحد ديسيبل:

.

ولذلك، في الممارسة العملية، بدلا من الصيغة (53)، يتم استخدام الصيغة:

. (54)

تعليق:

إذا تم تحديد مستوى الصوت ليس بالعلامة العشرية، بل باللوغاريتم الطبيعي

,

ثم وحدة القياس هي neper:

.

واحد neper هو الفرق في مستويات شدة الصوت على مقياس اللوغاريتمات الطبيعية، إذا كانت نسبة شدة الصوت تساوي 10 :

.

العلاقة بين الأبيض والنيبر:

الصوت المدرك له حدود دنيا وعليا، أي الحد الأدنى والحد الأقصى للكثافة:

.

تسمى القيمة الدنيا لشدة الصوت (قوة الصوت) التي تدركها الأذن البشريةعتبة السمع: .

شدة الصوت أقل من عتبة السمع

لا يدركها البشر.

فيما يتعلق بعتبة السمع، يتم تحديد الفرق في مستويات شدة الصوت بواسطة الصيغ:

, (55)

أو
(56)

إذا كانت شدة الصوت تساوي عتبة السمع، إذن

هذه القيمة ل 0 مُسَمًّى صفر (أو عتبة ) مستوى الصوت .

مثال: معنى التعبير " مستوى الصوت في مكبرات الصوت هو مائة ديسيبل".

الوسائل: بالنسبة إلى عتبة السمع، فإن الفرق في مستويات شدة الصوت يساوي
.

دعونا نقارن مع الصيغة (56):
.

لذلك،

على الجانب الآخر،
.

لهذا السبب
,

ونتيجة لذلك فإن القيمة المطلقة لشدة الصوت هي:

.

الحد الأقصى تسمى شدة الصوت التي تدركها الأذن البشرية عتبة الألم :

شدة الصوت أعلى من عتبة الألم

لا يدركه الإنسان، ولكنه يسبب ألماً في الأذنين.

يسمى الفرق بين مستويات عتبة الألم وعتبة السمع النطاق الديناميكي للسمع ويساوي

. (57)

إذا كان الصوت ينبعث من مصدرين صوتيين أو أكثر بمستويات شدة الصوت L 1، L 2، ...، L i، ...، L N، فسيتم تحديد مستوى الصوت الإجمالي بواسطة الصيغة:

(58)

مستوى الصوت

وفرق الحجم

وفقًا للتعبير (51)، تتناسب شدة الصوت مع مربع سعة ضغط الصوت:

.

مقاس إل جي (ص صوت، الأعلى 2 ) , يسمى اللوغاريتم العشري لمربع سعة ضغط الصوت مستوى الصوت .

فرق الحجم اسم الكمية ل ص , يساوي الفرق

. (59)

وحدة قياس مستوى الحجم وفرق الحجم هي أبيض، وأيضا ديسيبل:

,
.

لذلك،

. (61)

(62)

الحد الأدنى لضغط الصوت (ص 0 ) يتم استدعاؤهاضغط العتبة . بالنسبة لضغط العتبة، فإن الفرق في مستويات الحجم (عند التردد القياسي 1000 هرتز) يساوي

(63)

(64)

الحساسية الطيفية للأذن

حساسية السمع البشري ليست هي نفسها بالنسبة لنطاقات التردد المختلفة. لذلك هناك الحساسية الطيفية الأذن: أصوات لها نفس الشدة (القوة) أنا، ولكن بترددات مختلفة  الأذن البشرية تدرك بشكل مختلف.

ن يتم تصوير الحساسية الطيفية بوضوح باستخدام منحنيات الحساسية - الرسوم البيانية لاعتمادات شدة الصوت أنا( )، مستوى شدة الصوتل أنا ( ) وضغط الصوتص( ) على تردد الصوتالمقدمة في مقياس لوغاريتمي (الشكل 13).

يتوافق المنحنى العلوي مع التأثيرات الميكانيكية على السمع البشري، ويقترب من الإدراك المؤلم لشدة الأصوات ذات التردد المقابل. يتوافق المنحنى السفلي مع عتبة السمع على الترددات المشار إليها. ويمكن ملاحظة أن الحساسية تختلف بشكل انتقائي اعتمادًا على تردد الصوت الذي يتراوح من عتبة السمع إلى عتبة الألم. صوت. لكل تردد هناك قيم معينة لعتبة السمع أنا 0 وعتبة الألم أنا ب .

1. لتردد الصوت 100 هرتز عتبة السمع ومستواها والحد الأدنى لضغط الصوت

,
,
,

وعتبة الألم ومستواه والحد الأقصى لضغط الصوت -

,
,
;

على هذا التردد يساوي

2. تردد الصوت 1000 هرتز في الصوتيات الفسيولوجية يؤخذ على أنه التردد القياسي . تسمى عتبة السمع عند التردد القياسي عتبة السمع القياسية . عتبة السمع القياسية ومستواها والحد الأدنى لضغط الصوت متساوية على التوالي

,
,
.

للأصوات ذات التردد القياسي عتبة الألم ، مستواه والحد الأقصى لضغط الصوت لهما القيم التالية:

,
,
.

نطاق السمع الديناميكيللتردد القياسي هو

وترد في الجدول أمثلة على الاختلافات في مستويات شدة الصوت للتردد القياسي. 7.

الجدول 7.

في 140 ديسيبليشعر بألم شديد عندما 150 ديسيبليحدث تلف في الأذن. بشكل عام، من المرغوب فيه ألا يتجاوز نطاق حجم التشغيل الذي يغطي جميع الترددات 100 - 110 ديسيبل.

3. لسماع تردد الصوت 10 كيلو هرتز ستحتاج إلى مصدر صوت يوفر عتبة السمع ومستواه والحد الأدنى لضغط الصوت:

,
,
,

ستبدأ الأذنين عند تردد الصوت هذا في الأذى عند قيم عتبة الألم ومستواه والحد الأقصى لضغط الصوت

,
,
.

النطاق الديناميكي للسمعلمثل هذا التردد هو

تعليق: الفواصل المتساوية لمستوى جهارة الصوت (ضغط الصوت) تتوافق مع مستويات مختلفة من شدة الصوت (شدته). ولذلك، لتوصيف مستويات جهارة الصوت، يتم تقديم وحدة - خلفية.خلفية – فرق الحجمصوتين تردد معين، والتيالأصوات مع التردد 1000 هرتز، لهما نفس جهارة الصوت، تختلف في شدتها 10 ديسيبل. يتم احتساب الخلفيات من الصفر، وتساوي شدة عتبة السمع. للموجات الصوتية ذات التردد 1000 هرتزمستوى مقدارمباريات الصوت مستوى شدته.

منحنيات حساسية أكثر تفصيلاً أنا( ) و ل أنا ( ) وترد في الشكل. 14.

يتم استخدام أطياف الاهتزاز عريضة النطاق (الأوكتاف وتحت الأوكتاف) لمراقبة الاهتزاز (والضوضاء) للآليات التي يمكن أن تختلف فيها سرعة الدوران من قياس إلى قياس (وأثناء عملية القياس)، ويتم تعيين حدود هذا التغيير ك النسبة المئوية لمتوسط ​​التردد المعروف.

في مثل هذه الأطياف، تتم الإشارة إلى وحدات القياس اللوغاريتمية على طول محاور الإحداثيات - ديسيبل لعرض حجم (مستوى) مكون الإشارة ورقم الأوكتاف لعرض تردده. في الوقت نفسه، لتسهيل مقارنة أطياف دون الأوكتاف ذات العروض النسبية المختلفة (أوكتاف، 1/3 أوكتاف، 1/6 أوكتاف، 1/12 أوكتاف، وما إلى ذلك)، لم يتم توحيد أرقام النطاقات، ولكن متوسطها (بتعبير أدق المتوسط ​​الهندسي) الترددات بالهرتز. وبناء على ذلك، تظهر هذه الترددات على الرسوم البيانية لأطياف دون الأوكتاف.

في مهام مراقبة حالة الآليات عن طريق الاهتزاز، يتم عادةً ضبط كل وضع من الأوضاع المستقلة لتشغيلها من حيث سرعة الدوران بدقة +/- 5٪ (أو منطقة التغييرات المسموح بها في سرعة الدوران في وضع واحد مع تم ضبط عرض 10-15٪). الأمثل لمراقبة الحالة مع هذا النطاق من سرعة الدوران هو طيف اهتزاز يبلغ ثلث الأوكتاف يتم قياسه عند نقاط التحكم.

يتم تحديد الترددات الحدودية لنطاقات أطياف دون الأوكتاف بالعلاقة:

، أين

f 0 - التردد المتوسط ​​الهندسي،و ن - تردد الحد الأدنى،و في - تردد الحد الأعلى.

ترتبط الترددات المحددة العلوية والسفلية لكل نطاق من طيف ثلث الأوكتاف بالعلاقة
، أي. تختلف ترددات القطع بمقدار ثلث الأوكتاف. عرض النطاق الترددي لمرشح ثلث الأوكتاف يساوي 23% من متوسط ​​تردده الهندسي، مما يعني أنه كلما زاد متوسط ​​التردد، زاد نطاق التردد المقابل، ولكن على مقياس لوغاريتمي يكون عرض النطاقات هو نفسه ( انظر الشكل د.1).

متوسط ​​التردد الهندسي الأساسي مأخوذ من الصوتيات - 1000 هرتز، وهذا هو التردد الذي تعتبر فيه حساسية جهاز السمع البشري هي الحد الأقصى. وبناء على ذلك، منه، في كلا الاتجاهين في التردد، يتم حساب الترددات المتوسطة الهندسية لنطاقات الأوكتاف (عند الترددات المنخفضة مع التقريب)، ومن هذه الترددات المتوسطة الهندسية، يتم حساب الترددات المتوسطة الهندسية دون الأوكتاف. تم توحيد الترددات المتوسطة الهندسية للأوكتاف وثلث الأوكتاف فقط (GOST 17168-82). وترد في الجدول D.1 قيم ترددات الحد الأدنى والأعلى لكل نطاق ثلث أوكتاف.

أرز. D.1 - الترددات المميزة لمرشحات ثلث الأوكتاف.

الجدول د.1. المتوسط ​​الهندسي وترددات القطع لمرشحات ثلث الأوكتاف

في مشاكل تحديد حالة الآلية، من الضروري تحديد نطاقات طيف الاهتزاز عريض النطاق التي تقع فيها تلك المكونات التوافقية لاهتزاز الكائن المتحكم فيه والمسؤولة عن ظهور عيوب محددة. يتم حل هذه المشكلة بشكل أكثر دقة إذا تم معرفة سرعة الدوران بدقة عالية (أقل من 1-2%)، على سبيل المثال، من البيانات التي تم الحصول عليها من أنظمة التحكم لكائنات التحكم.

إذا كان تردد المكون التوافقي للاهتزاز المستخدم كمعلم تشخيصي قريب من ترددات القطع للمرشحات المجاورة، مع زيادة مستوى المكون التوافقي للاهتزاز في ثلث طيف الأوكتاف، فإن المكونين الأقرب في التردد قد تزيد مرة واحدة. وفي هذه الحالة يمكن أن تكون الزيادة في قيمة المكون التوافقي للاهتزازات أعلى من الزيادة المسجلة في مستوى المكونات المجاورة من طيف الاهتزاز المكون من ثلث الأوكتاف بما يصل إلى 3 ديسيبل للحالة عندما يكون تردد التوافقي يقع المكون تمامًا بين نطاقات طيف الأوكتاف المجاورة البالغة ثلثها.

نوصي بالقراءة

المعدات الكهربائية

الكلمات القديمة ومعناها

أساسيات الهندسة الكهربائية

مميزات وعيوب مهنة عالم البيئة 5 مهن تتعلق بالبيئة

محرك كهربائي

طيور الغراب: الوصف والصورة والنظام الغذائي وخصائص وخصائص النوع المسؤول في عائلة الغراب

المقابس والمفاتيح

أنواع الطاووس وأوصافها وصورها

القياسات والحسابات

ما هي بعض المؤامرات للأحذية؟

أساسيات الهندسة الكهربائية

تعويذة الحظ السعيد: أن يكون لديك الحظ دائمًا في كل شيء. تعويذة الحظ السعيد على الأقراط.