KHOREV Anatoly Anatolyevich, 기술 과학 박사, 교수

음향(음성) 정보 유출에 대한 기술 채널

음성 신호의 일반적인 특성

음향정보는 일반적으로 음향신호를 전달하는 정보를 말합니다. 정보의 출처가 사람의 음성인 경우 음향 정보라고 합니다. 연설.

음향 신호의 주요 소스는 기계 진동 시스템(예: 인간의 음성 기관)이고, 2차 소스는 스피커와 같은 다양한 유형의 변환기입니다.

음향 신호는 종방향 기계적 파동입니다. 이들은 진동체인 소스에 의해 방출되고 음향 진동(파동)의 형태로 고체, 액체 및 기체로 전파됩니다. 즉, 다양한 교란의 영향을 받아 매체 입자의 진동 운동입니다. 음향진동이 전파되는 공간을 공간이라 한다. 음향장,음향 진동의 전파 방향 - 음향 빔, 그리고 매질 입자의 동일한 진동 위상으로 필드의 모든 인접한 지점을 연결하는 표면- 파면. 일반적으로 파면은 복잡한 모양을 가지고 있지만 실제로는 해결하려는 특정 문제에 따라 일반적으로 평면, 구형, 원통형의 세 가지 유형의 파면을 고려합니다.

음향장의 특성은 선형성과 에너지성으로 구분됩니다.

음향장의 선형 특성은 다음과 같습니다.

음압 p (Pa) - 음파가 매체를 통과할 때 매체의 한 지점에서 순간 압력 p am과 동일한 지점에서 정압 p ac 사이의 차이(1 Pa = 1 N/m 2) : p = p 오전 – p ac ; (1)

변위 u (m) - 통과하는 음파의 영향을 받아 정적 위치에서 매체 입자의 편차;

진동 속도 n(m/s) - 통과하는 음파의 영향을 받는 중간 입자의 이동 속도: n = du/dt, (2), 여기서 u는 중간 입자의 변위, m입니다. t - 시간, s;

특정 음향 저항 z(kg/m 2 s) - 매질 입자의 진동 속도 n에 대한 음압 p의 비율: z = p/n.(3)

음향장의 에너지 특성은 다음과 같습니다.

음향 진동 강도 I(W/m 2) - 파동 전파 방향에 수직인 단위 표면적을 통해 초당 통과하는 에너지의 양입니다.

에너지 밀도 e(J/m 3) - 단위 부피에 위치한 음향 진동의 에너지 양입니다. 에너지 밀도는 다음 관계식에 의해 음향 진동 강도 I와 관련됩니다.
e = I/v 소리(4), 여기서 v 소리는 소리의 속도입니다.

기체 매질에서 소리의 속도는 매질의 밀도 r(공기의 밀도는 온도에 따라 다름)과 대기압 pac에 따라 달라집니다.

공기 온도가 15~20°C이고 압력이 101325Pa(760mmHg)인 경우 소리의 속도는 v 소리 = 340~343m/s입니다.

주기 T를 갖는 진동의 경우, 소리 파장 l, 즉 동일한 위상을 갖는 인접한 파면 사이의 거리(예: 진동의 최대값 또는 최소값 사이) 및 진동 주파수 f는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

l = v sv T; (5)
f = 1/T. (6)

20~20,000Hz 범위의 음향 진동 주파수를 소리(사람의 귀로 감지할 수 있음)라고 하며, 20Hz 미만은 초저주파, 20,000Hz 이상은 초음파라고 합니다.

음향학에서 음향장 특성의 수준은 이러한 특성의 상대값(0 값에 상대적)의 로그에 비례하는 값으로 간주됩니다.

음향 진동의 0 강도 수준에 대한 기존(정규화된) 값은 I 0 = 10 -12 W/m 2 와 동일한 강도로 간주되는 반면 상대 강도 수준은 다음과 같습니다.

L I = 10log(I/I 0), dB. (7)

공기의 음압 수준은 z = 400 kg/(m 2 s)와 동일한 특정 음향 저항에 대한 강도 수준의 0 값에 해당하는 음압을 기준으로 결정됩니다.

L p = 20lg(p/p 0), dB, (8)

여기서 p 0 = 2 10 -5 Pa는 음압 레벨 0의 조건부 값입니다.

p 0 및 I 0 값은 대략 청각 지각(가청도)의 임계값에 해당합니다.

상대적 레벨의 단위는 데시벨(dB)입니다. 레벨이 1dB 증가하면 음압은 12%, 소리 강도는 26% 증가합니다.

단일 전원이 있는 열린 공간의 음향장은 다음 공식으로 계산되는 음향 진동의 강도를 특징으로 합니다.

(9)
여기서 P W는 방사선원의 전력 W입니다.
c는 근거리 음향장의 영향을 고려한 계수입니다(개방 공간의 경우 c » 1).
r - 소스에서 계산된 지점까지의 거리, m;
G는 방사선 소스의 지향성 계수입니다.
W는 방사선의 공간 각도(2면각 W = p로의 방사선, 절반 공간으로의 방사선 W = 2p, 공간 W = 4p로의 방사선), rad입니다.

이론적으로 실제 물체의 음향 진동 강도 수준을 계산하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 대부분의 경우 음향 진동의 강도 수준은 물체 r0으로부터 특정 거리의 특정 방향으로 측정된 다음 다음 공식을 사용하여 동일한 방향의 다른 거리 r로 다시 계산됩니다.

, dB, (10)

여기서 r 0은 음향 진동의 강도 수준이 측정된 거리입니다(대부분의 경우 r 0 = 1m).

거리 r 0 에서 측정된 음향 진동 강도 수준.

열린 공간의 경우 r 0 = 1m에서 소스로부터 거리 r에서 음향 진동의 강도 수준은 다음과 같습니다.

, dB. (11)

구내에서 음향 신호를 전파할 때 둘러싸는 구조물을 통과할 때 감쇠를 고려해야 합니다.

DB, (12)
여기서 Z ok는 둘러싸는 구조의 음향 신호 감쇠 계수(차음 계수), dB입니다.

음향 진동의 형태에 따라 다음과 같은 것이 있습니다. 단순 (음조)그리고 복잡한신호. 톤 신호는 정현파 법칙에 따라 발생하는 진동으로 인해 발생하는 신호입니다. 복잡한 신호에는 전체 스펙트럼의 고조파 성분이 포함됩니다. 음성 신호는 복잡한 음향 신호입니다.

말은 세 가지 특성 그룹으로 특징지어질 수 있습니다.

말의 의미론적 또는 의미론적 측면은 도움을 받아 전달되는 개념의 의미를 특징으로 합니다.

음성의 음성학적 특성은 소리 구성의 관점에서 음성을 특징짓는 데이터입니다. 소리 구성의 주요 음성 특성은 다양한 소리의 발생 빈도와 음성 조합입니다.

물리적 특성 - 음성을 음향 신호로 특성화하는 수량 및 종속성입니다.

음성 소리가 특정 음성 조합으로 결합되면 일부 의미 요소를 형성한다는 사실 외에도 전력, 음압, 주파수 스펙트럼, 소리 지속 시간 등 순전히 물리적 매개변수도 다릅니다.

음성 소리의 주파수 스펙트럼에는 많은 수의 고조파 성분이 포함되어 있으며, 주파수가 증가함에 따라 진폭이 감소합니다. 이 시리즈의 기본 톤(1차 고조파)의 높이는 베이스, 바리톤, 테너, 알토, 콘트랄토, 소프라노 등 스피커의 음성 유형을 특징으로 하지만 대부분의 경우 음성을 서로 구별하는 데 거의 역할을 하지 않습니다. .

러시아어에는 41개의 음성(음소)이 있습니다. 스펙트럼 구성 측면에서 음성 소리는 포먼트 수와 주파수 스펙트럼에서의 위치가 서로 다릅니다. 결과적으로, 전송된 음성의 명료도는 우선 왜곡 없이 청취자의 귀에 도달한 포먼트의 부분과 왜곡된 부분, 또는 어떤 이유로든 전혀 들리지 않았는지에 따라 달라집니다.

포먼트는 그것이 차지하는 주파수 대역, 또는 포먼트 대역에 있는 구성요소의 최대 진폭 또는 에너지에 해당하는 평균 주파수, 그리고 이 에너지의 평균 레벨로 특성화될 수 있습니다.

대부분의 음성 소리에는 하나 또는 두 개의 포먼트가 있는데, 이는 음성 장치의 주요 공진기인 인두강과 비인두의 이러한 소리 형성에 참여하기 때문입니다.

개별 소리에서는 최대 6개의 증폭된 주파수 영역이 관찰되었습니다. 그러나 이들 모두가 포먼트(formant)인 것은 아니다. 그 중 일부는 상당한 에너지를 전달하지만 소리 인식에 아무런 의미가 없습니다.

하나 또는 두 개의 주파수 영역이 포먼트입니다. 전송에서 이러한 영역을 제외하면 전송된 사운드가 왜곡됩니다. 즉, 다른 사운드로 변환되거나 인간 음성의 사운드 특성이 손실됩니다.

말소리의 포먼트는 약 150~8600Hz의 넓은 주파수 범위에 위치합니다. 마지막 한계는 사운드 포먼트 대역의 구성 요소에 의해서만 초과됩니다. 에프, 이는 최대 12,000Hz 영역에 있을 수 있습니다. 그러나 압도적인 대부분의 음성 포먼트는 300~3400Hz 범위에 있으므로 이 주파수 대역은 전송된 음성의 우수한 명료도를 보장하기에 충분하다고 간주할 수 있습니다. 포먼트는 서로 가까이 위치할 뿐만 아니라 심지어 겹쳐져 있습니다.

다양한 유형의 음성은 음성 소스(말하는 사람, 소리 재생 장치)로부터 1m 거리에서 측정된 음성 신호의 일반적인 적분 레벨에 해당합니다. l s = 64dB - 조용한 음성; Ls = 70dB - 평균 볼륨의 음성; l s = 76dB - 큰 소리; l s = 84dB - 기술적 수단으로 증폭된 매우 큰 음성입니다.

일반적으로 음성 신호 레벨은 음성 주파수 범위의 옥타브 또는 3번째 옥타브 대역에서 측정됩니다. 음성 주파수 범위의 옥타브 및 3차 옥타브 대역의 특성과 적분 레벨에 따른 음성 신호의 일반적인 레벨 수치 값이 표에 나와 있습니다. 1과 테이블. 2.

표 1. 음성 주파수 범위 L s.i의 옥타브 대역의 일반적인 음성 신호 레벨

표 2. 음성 주파수 범위 L s.i의 1/3 옥타브 대역의 일반적인 음성 신호 레벨

첫 번째 및 일곱 번째 옥타브 대역은 정보가 없으므로 음향 정찰 수단의 기능을 평가하기 위해 음성 신호 레벨은 5(2 - 6) 옥타브 대역에서만 측정됩니다.

음성의 스펙트럼 구성은 화자의 성별, 연령 및 개인 특성에 따라 크게 달라집니다. 사람들마다 옥타브 밴드로 측정된 신호 레벨과 일반 레벨의 편차는 최대 6dB에 달할 수 있습니다.

음향 정찰을 통한 음성 정보 차단은 자연 소음을 배경으로 수행됩니다(표 3). 소음 속에서 음성 인식 과정은 음성 메시지의 구성 요소 손실을 동반합니다. 음성 메시지의 명료도는 "적"(가로채는 사람)이 편집한 도청된 대화 인증서의 세부 사항으로 표현되는 명료도의 질적 영역을 반영하여 올바르게 허용된 단어의 수를 특징으로 합니다. 정보).

표 3. 평균 통합 음향 소음 수준

가로채는 음성 정보의 품질을 정량화하기 위해 가장 자주 사용되는 지표는 언어 음성 명료도입니다. 여는 올바르게 이해된 단어의 상대적인 수(백분율)를 나타냅니다.

분석 결과, 가로채는 음성 정보의 이해도 순위를 매길 수 있는 가능성이 나타났습니다. 실용적인 이유로 가로채는 대화의 품질을 평가하기 위한 특정 척도를 설정할 수 있습니다.

1. 가로채는 음성 정보에는 가로채는 대화 내용에 대한 자세한 보고서를 작성하는 데 충분할 만큼 정확하게 이해된 단어가 많이 포함되어 있습니다.

2. 가로채는 음성 정보에는 가로채는 대화의 주제, 문제, 목적 및 일반적인 의미를 반영하는 간략한 요약을 작성하는 데만 충분한, 올바르게 이해된 단어가 많이 포함되어 있습니다.

3. 가로채기된 음성 정보에는 대화의 주제를 설정할 수 있는 올바르게 이해된 개별 단어가 포함되어 있습니다.

4. 가로챈 대화의 사운드 트랙을 들으면 대화의 주제를 파악하는 것이 불가능합니다.

실제 경험에 따르면 언어 명료도가 60~70% 미만인 경우 차단된 대화 내용에 대한 자세한 보고서 작성이 불가능하고 언어 명료도가 40~60% 미만인 경우 간략한 요약이 불가능합니다. 언어 명료도가 20~40% 미만이면 진행 중인 대화의 주제조차 설정하기가 상당히 어려우며, 언어 명료도가 10~20% 미만이면 현대적인 소음 감소 방법을 사용해도 사실상 불가능합니다.

음향(음성)정보 유출에 대한 기술채널 분류

제한된 접근 정보(회의, 토론, 컨퍼런스, 협상 등)를 논의하기 위해 특별실(사무실, 회의장, 회의실 등)이 사용됩니다. 전용 건물(VP). 이러한 건물에서 정보가 가로채는 것을 방지하기 위해 일반적으로 특별한 보호 수단이 사용되므로 전용 건물을 어떤 경우에는 호출합니다. 보호 구역(ZP).

정보의 전송, 처리, 저장 및 표시(TSPI) 기술 수단 시설뿐만 아니라 전용 시설에서, 보조 기술 수단 및 시스템(VTSS).

전용 부지가 위치하고 있습니다. 통제 구역(CR), 이는 조직의 직원과 방문객, 차량의 통제되지 않은 존재가 배제된 공간(영역, 건물, 건물의 일부)으로 이해됩니다. 통제 구역의 경계는 조직의 보호 구역의 경계일 수도 있고 보호 건물을 둘러싸는 구조물이나 건물이 보호되지 않는 지역에 있는 경우 건물의 보호 부분일 수도 있습니다. 어떤 경우에는 통제 구역의 경계가 할당된 방의 둘러싸는 구조물(벽, 바닥, 천장)이 될 수도 있습니다. 어떤 경우에는 폐쇄된 행사 기간 동안 기업의 보호 구역보다 더 큰 통제 구역이 임시로 설정될 수 있습니다. 이 경우, 이 영역에서 정보를 가로챌 가능성을 배제하거나 상당히 복잡하게 만드는 조직적, 운영적, 기술적 조치를 취해야 합니다.

아래에 음향(음성) 정보 유출을 위한 기술 채널(TKU AI)음성 정보를 가로채는 데 사용되는 정찰 대상(전용 건물), 음향(음성) 정찰의 기술적 수단(TS AR) 및 정보 신호가 전파되는 물리적 환경의 전체를 이해합니다.

정보 신호 발생의 물리적 특성과 전파 환경에 따라 음향(음성) 정보의 기술적 누출 채널은 직접 음향(공기), 진동 음향(진동), 음향 광학(레이저), 음향 전기로 나눌 수 있습니다. 및 음향 전자기(파라메트릭).

문학

1. 음향: 핸드북/Ed. 엄마. Sapozhkova. 2판, 개정됨. 그리고 추가 M .: 라디오 및 통신, 1989. 336 p.
2. GOST R 51275-99. 정보 보호. 정보 객체. 정보에 영향을 미치는 요소. 일반 조항. (1999년 5월 12일자 러시아 국가 표준 결의안 No. 160에 의해 채택 및 시행됨).
3. Zheleznyak, V.K., Makarov Yu.K., Khorev A.A. 음성 정보 보호의 효과를 평가하기 위한 몇 가지 방법론적 접근 // 특수 장비, 2000, No. 4, p. 39 – 45.
4. 포크로프스키 N.B. 음성 명료도 계산 및 측정. M.: 주. 통신 및 라디오 문학 출판사, 1962. 392 p.
5. 무선 전자 장치 핸드북(2권). T. 2/Varlamov R.G., Dodik S.D., Ivanov-Tsiganov A.I. 기타/Ed. D.P. 린다. M .: 에너지, 1978. 328 p.
6. 운송 차량/아래의 기술 음향. 에드. N. I. 이바노바. 상트페테르부르크: Politekhnika, 1992. 365 p.

옥타브 대역은 상한 주파수 fв가 하한 주파수 fн의 두 배인 주파수 대역입니다. fв/fн = 2.

옥타브 대역은 기하 평균 주파수 fSG를 특징으로 합니다.

fв=2* fн=357*2=714Hz

답변: 상한 주파수는 714Hz, 하한 주파수는 357Hz입니다.

2.4 전자기장과 방사선

인체에 가장 해로운 것은 파장이 20-30cm인 전자기 방사선이라고 믿어집니다. 이 파동의 주파수는 얼마입니까? 이 범위에 대해 어떤 매개변수가 정규화됩니까?

파동 주파수는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

с - 진공에서의 빛의 속도 ;

– 파장,

파장 범위의 극한 지점에 대한 파동 주파수를 결정합시다 :

따라서 우리는 파장 범위에 대해 다음을 찾습니다. 다음 주파수 범위에 해당합니다. .

TV 화면으로부터 1m 거리에서 측정한 전계 강도의 유효값은 E V/m와 동일한 것으로 나타났습니다. 전자기 방사선으로부터 보호하는 효과적인 방법은 거리에 따른 보호입니다. 거리에 따라 강도 E가 감소한다고 가정

입방체에 비례하여 많은 연구자들이 안전한 값으로 인정하는 Edop = 0.5V/m 값이 어느 거리에서 측정될지 결정하십시오. x = 2m 거리와 위생사가 권장하는 4m 거리에서 E의 값은 얼마입니까?

강도 E는 입방체에 비례하여 거리에 따라 감소하므로, 많은 연구자들이 안전한 값으로 인정하는 Edop = 0.5V/m 값이 어느 거리에서 측정되는지 결정합니다.

또한 TV 화면으로부터 다양한 거리에서 장력 E를 결정합니다.

결론적으로 권장 TV 시청 거리에서 장력 E를 결정합니다.

따라서 우리는 방사선 소스(이 경우에는 TV)로부터 거리가 멀어짐에 따라 장력이 감소한다는 것을 발견했습니다. 가장 권장되는 거리 r = 4m는 가장 편안한 TV 시청을 보장하고 유효 전압의 큰 값을 유발하지 않는 최적의 옵션이기 때문에 바람직합니다.

옥타브 밴드

상한 주파수가 하한 주파수의 2배인 주파수 대역. (참조: GOST 23499-79. 흡음 및 방음 건축 자재 및 제품. 분류 및 일반 기술 요구 사항.)

원천: "집: 건축 용어", M.: Buk-press, 2006.

건축사전.

다른 사전에 "옥타브 주파수 대역"이 무엇인지 확인하십시오.

옥타브 밴드- 상한 주파수와 하한 주파수의 비가 2...인 (옥타브) 주파수 대역 러시아 노동 보호 백과사전

옥타브 주파수 대역- 옥타브 상한 주파수와 하한 주파수의 비율이 2인 주파수 대역입니다. [GOST 24346 80] 주제 진동 동의어 옥타브 EN 옥타브 DE oklavband FR 옥타브 ... 기술 번역가 가이드

옥타브 밴드- 36. 옥타브 주파수 대역 상한 주파수와 하한 주파수의 비율이 2 Source인 주파수 대역...

옥타브 밴드- 3.6옥타브 밴드: 상위 주파수가 하위 주파수의 2배인 주파수 범위. 참고 옥타브 대역은 표 1에 나와 있습니다. 표 1 표준 주파수 대역 헤르츠 옥타브 대역 1/3 옥타브 대역 저주파 ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

옥타브 밴드- 가장 높은 주파수가 가장 낮은 주파수의 두 배인 주파수 범위... 음악 용어에 대한 영어-러시아어 사전에 대한 러시아어 색인

주파수 범위- 01/06/128 주파수 범위(장비): 장비가 작동하도록 구성할 수 있는 주파수 범위입니다. 참고 장비의 주파수 범위는 전환 가능한 하위 대역으로 나눌 수 있습니다.... ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

측정 주파수 범위- 3.17 관심 주파수 범위: 기하 평균 주파수가 50~10000Hz인 1/3 옥타브 주파수 대역. 참고 소음기의 특정 용도의 경우 측정을 다음으로 제한하는 것으로 충분합니다. ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

GOST 24346-80: 진동. 용어 및 정의- 용어 GOST 24346 80: 진동. 용어 및 정의 원본 문서: 112. 자기 진동 자기 자극의 결과로 발생하는 시스템 진동 다양한 문서에서 용어 정의: 자기 진동 137. 능동 진동 보호... ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

RD 34.21.306-96: 에너지 기업의 건물 구조, 구조 및 장비 기초의 동적 상태를 조사하기 위한 지침- 용어 RD 34.21.306 96: 에너지 기업 장비의 건물 구조 및 기초의 동적 상태를 조사하기 위한 지침: 54. 자체 진동 다음으로 인해 발생하는 시스템 진동... ... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

GOST 23499-79: 흡음 및 방음 건축 자재 및 제품. 분류 및 일반 기술 요구 사항- 용어 GOST 23499 79: 흡음 및 방음 건축 자재 및 제품. 분류 및 일반 기술 요구 사항 원본 문서: 9. 방음 재료 점탄성 특성을 특징으로 하는 재료... 규범 및 기술 문서 용어에 대한 사전 참고서

인간의 발성 기관에 의해 생성되고 인간 보청기에 의해 인식되는 소리의 주파수 간격의 예가 표 4에 나와 있습니다.

일부 악기의 주파수 범위 예가 표 5에 나와 있습니다. 이는 오디오 범위뿐만 아니라 초음파 범위도 포함합니다.

동물, 새, 곤충은 인간과 다른 주파수 범위의 소리를 생성하고 인식합니다(표 6).

음악에서는 각각의 정현파를 호출합니다. 심플한 톤으로,또는 음정.피치는 주파수에 따라 달라집니다. 주파수가 높을수록 톤도 높아집니다. 메인 톤 복잡한 음악적 소리를 해당 톤이라고 합니다. 최저 주파수 그 스펙트럼에서. 다른 주파수에 해당하는 톤을 호출합니다. 배음. 배음이 있는 경우 배수기본음의 주파수를 배음이라고 합니다. 고조파. 주파수가 가장 낮은 배음을 첫 번째 고조파라고 하고 다음 배음을 두 번째 고조파라고 합니다.

동일한 기본음조라도 음악의 소리가 다를 수 있습니다. 음색.음색은 배음의 구성, 주파수 및 진폭, 소리 시작 부분의 상승 및 끝 부분의 감소 특성에 따라 달라집니다.

소리의 속도

다양한 매체의 사운드에 대해서는 일반 공식 (1), (2), (3), (4)가 유효합니다.

파동이 기체 속에서 전파된다면,

. (2)

탄성파가 액체 속에서 전파된다면,

, (3)

어디 케이 – 액체의 만능 압축 모듈. 다양한 액체에 대한 값은 참고서에 나와 있으며 측정 단위는 다음과 같습니다. 파스칼:

.

탄성파가 고체에서 전파되면 종파의 속도는

, (4)

그리고 전단파 속도

, (5)

어디 이자형 – 인장 또는 압축 변형 계수(영률), G – 전단 변형 계수. 다양한 재료에 대한 값은 참고서에 나와 있으며 측정 단위는 다음과 같습니다. 파스칼:

,

.

공식 (1) 또는 (2)는 건조한 대기의 경우에 적용 가능하며 포아송 비, 몰 질량 및 보편적 기체 상수의 수치를 고려하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

.

그러나 실제 대기에는 항상 습도가 있어 소리의 속도에 영향을 미칩니다. 이는 포아송비(Poisson's ratio) 때문이다.  수증기 분압의 비율에 따라 달라집니다 ( 피 증기)를 대기압으로 ( 피). 습한 공기에서 소리의 속도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

. (1*)

마지막 방정식에서 습한 공기의 소리 속도가 건조한 공기의 소리 속도보다 약간 더 빠르다는 것을 알 수 있습니다.

대기의 온도와 습도의 영향을 고려한 음속의 수치적 추정은 대략적인 공식을 사용하여 수행할 수 있습니다.

이러한 추정치는 소리가 수평 방향을 따라 전파될 때( 0 엑스) 온도가 증가함에 따라 1 0 기음소리의 속도는 증가한다. 0.6m/초. 부분 압력이 이하인 수증기의 영향으로 10파소리의 속도는 다음보다 적게 증가합니다. 0.5m/초. 그러나 일반적으로 지구 표면의 수증기 분압이 최대일 때 소리의 속도는 다음과 같이 증가합니다. 1m/초.

파장

파도의 속도와 주기를 알면 또 다른 특징을 찾을 수 있습니다. 파장 공식에 따르면:

. (26)

이 값은 다음과 같이 측정됩니다. 미터:

.

파장의 물리적 의미: 파장은 진동주기와 동일한 시간 동안 파동이 속도 로 이동하는 거리와 같습니다. 결과적으로, 거리 ℓ가 있는 매질의 입자는 동일한 위상으로 진동합니다. 그래서, 파장 위상에서 진동하는 입자 사이의 빔을 따른 최소 거리입니다.(그림 9).

음압

소리가 없을 때 대기(공기)는 방해받지 않는 매체이며 정적인 대기압(
).

음파가 전파되면 공기의 응축 ​​및 희박화로 인해 이 정압에 추가적인 가변 압력이 추가됩니다. 평면파의 경우 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

어디 피 소리, 최대– 음압 진폭,  - 소리의 순환 주파수, k – 파수. 결과적으로, 주어진 시간에 고정된 지점의 대기압은 다음 압력의 합과 같습니다.

음압 음파가 통과하는 동안 특정 지점의 순간 실제 대기압과 소리가 없을 때의 정압 사이의 차이와 동일한 가변 압력:

음압은 진동 기간 동안 값과 부호를 변경합니다.

음압은 거의 항상 대기압보다 훨씬 낮습니다.

강력한 폭발이나 제트기가 통과하는 동안 충격파가 발생하면 크기가 커지고 대기압과 비슷해집니다.

음압 단위는 다음과 같습니다.

- 파스칼 SI에서
,

- 술집 GHS에서
,

- 수은 밀리미터 ,

- 대기 .

실제로 장비는 음압의 순간적인 값을 측정하지 않지만 소위 말하는 효율적인 (또는 현재의 ) 소리 압력 . 그것은 평등하다 주어진 시간에 공간의 주어진 지점에서 순간 음압의 제곱의 평균값의 제곱근

(44)

따라서라고도합니다. 제곱 평균 음압 . 식 (39)를 식 (40)에 대입하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

. (45)

사운드 임피던스

소리(음향) 저항 진폭비라고 함 매체 입자의 음압 및 진동 속도:

. (46)

소리 저항의 물리적 의미: 단위 속도에서 매질 입자의 진동을 유발하는 음압과 수치적으로 동일합니다.

사운드 임피던스 측정의 SI 단위 - 파스칼초/미터:

.

평면파의 경우 입자 진동 속도같음

.

그러면 공식 (46)은 다음과 같은 형식을 취합니다.

. (46*)

매질의 밀도와 이 매질의 음속의 곱으로 소리 저항에 대한 또 다른 정의가 있습니다.

. (47)

그렇다면 그것은 물리적 의미이는 탄성파가 단위 속도로 전파되는 매질의 밀도와 수치적으로 동일하다는 것입니다.

.

음향 저항 외에도 음향학에서는 다음 개념을 사용합니다. 기계적 저항 (아르 자형 중). 기계적 저항은 주기력의 진폭과 매체 입자의 진동 속도의 비율입니다.

, (48)

어디 에스– 사운드 이미 터의 표면적. 기계적 저항은 다음과 같이 측정됩니다. 미터당 뉴턴 초:

.

소리의 에너지와 힘

음파는 탄성파와 동일한 에너지량을 특징으로 합니다.

음파가 전파되는 공기의 각 부피는 진동하는 입자의 운동 에너지와 매질의 탄성 ​​변형의 위치 에너지를 합한 에너지를 갖습니다(식 (29) 참조).

일반적으로 소리의 강도를 다음과 같이 부릅니다.소리의 힘 . 그것은 평등하다

. (49)

그렇기 때문에 음력의 물리적 의미는 에너지 플럭스 밀도의 의미와 유사합니다. 단위 면적의 횡단면을 통해 단위 시간당 파동에 의해 전달되는 에너지의 평균값과 수치적으로 동일합니다.

소리 강도의 단위는 평방 미터당 와트입니다.

.

소리 강도는 유효 음압의 제곱에 비례하고 소리(음향) 압력에 반비례합니다.

, (50)

또는 식(45)을 고려하면,

, (51)

어디 아르 자형 아크 – 음향 저항.

소리는 음력(sound power)으로 특징지어질 수도 있습니다. 음향 파워 음원을 둘러싸고 있는 닫힌 표면을 통해 지정된 시간 동안 음원에서 방출되는 소리 에너지의 총량입니다.:

, (52)

또는 공식 (49)를 고려하면,

. (52*)

다른 것과 마찬가지로 음력은 다음과 같이 측정됩니다. 와트:

.

소리의 주관적인 특성. 소리의 스펙트럼 감도. 인간의 귀*에 의한 소리 인식.

주관적인 사운드 특성

소리의 주관적인 특성은 인간의 청각 기관이 소리 진동을 감지하는 능력에 따라 결정됩니다. 인식은 개인입니다.

소음 수준

소리 강도 수준의 차이

인간의 귀는 대수법칙에 따라 소리 강도의 변화를 기록한다는 것이 알려졌습니다. 이는 중요한 소리 강도의 절대값이 아니라 로그 값이 중요하다는 것을 의미합니다. 크기 LG(나) , 소리 강도(강도)의 십진수 로그와 동일하다고 합니다. 로그 수준 소리의 강도 .

크기 엘, 로그 수준의 차이와 같다고 합니다. 레벨 차이 소리의 강도

,

. (53)

소리 강도 레벨 및 레벨 차이 측정 단위 - 하얀색:

,
.

하나 하얀색 - 이것 소리 강도가 증가한 경우 십진수 로그 눈금의 소리 강도 수준 차이 십배 :

.

백배 소리 강도의 증가는 다음과 같습니다. 백인 두 명

천배 증가량은 다음과 같습니다 백인 세 명

우리 귀가 인지할 수 있는 소리 강도 수준의 최소 차이는 1입니다. 데시벨:

.

따라서 실제로는 공식 (53) 대신 다음 공식이 사용됩니다.

. (54)

논평:

소음 수준이 십진수가 아닌 자연 로그로 결정되는 경우

,

측정 단위는 다음과 같습니다. 네퍼:

.

하나 네퍼 소리 강도의 비율이 다음과 같을 때 자연 로그 규모의 소리 강도 수준의 차이입니다. 10 :

.

흰색과 네퍼의 관계:

인지된 소리에는 하한과 상한, 즉 최소 및 최대 강도가 ​​있습니다.

.

사람의 귀가 인지하는 소리의 세기(소리의 세기)의 최소값을 '소리의 세기'라고 합니다.청력 역치: .

가청 임계값 미만의 소리 강도

인간에게는 인식되지 않습니다.

청력 역치와 관련하여 소리 강도 수준의 차이는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, (55)

또는
(56)

소리의 세기가 청력 역치와 같다면,

이 값 엘 0 ~라고 불리는 영 (또는 한계점 ) 볼륨 레벨 .

예: 표현의 의미 " 스피커의 소음 수준은 100데시벨입니다.".

의미: 청력 역치에 비해 소리 강도 수준의 차이는 다음과 같습니다.
.

공식 (56)과 비교해 보겠습니다.
.

따라서,

반대편에는
.

그렇기 때문에
,

결과적으로 소리 강도의 절대값은 다음과 같습니다.

.

최고 사람의 귀가 감지하는 소리의 세기를 '소리의 세기'라고 합니다. 통증 역치 :

소리의 강도가 통증 역치를 초과합니다.

사람이 인지하지 못하지만 귀에 통증을 유발합니다.

통증 역치와 청력 역치의 차이를 호출합니다. 청각의 동적 범위 그리고 다음과 같다

. (57)

사운드 강도 수준이 L 1, L 2, ..., L i, ..., L N인 두 개 이상의 음원에서 소리가 방출되는 경우 총 사운드 레벨은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

(58)

볼륨 레벨

그리고 볼륨 차이

식 (51)에 따르면, 소리 강도는 음압 진폭의 제곱에 비례합니다.

.

크기 LG (피 소리, 최대 2 ) , 음압 진폭의 제곱의 십진 로그와 동일하다고 합니다. 볼륨 레벨 .

볼륨 차이 수량의 이름을 지정 엘 피 , 차이와 같다

. (59)

볼륨 레벨과 볼륨 차이의 측정 단위는 다음과 같습니다. 하얀색, 그리고 또한 데시벨:

,
.

따라서,

. (61)

(62)

최소 음압(피 0 )라고 불린다.임계 압력 . 임계 압력과 관련된 볼륨 레벨의 차이(표준 주파수에서) 1000Hz)는 다음과 같다

(63)

(64)

귀의 스펙트럼 감도

인간의 청각 민감도는 주파수 범위에 따라 동일하지 않습니다. 그러므로 있다 스펙트럼 감도 귀: 같은 강도(강도)의 소리 나, 그러나 다른 주파수  인간의 귀는 다르게 인식합니다.

N 스펙트럼 감도는 다음을 사용하여 명확하게 표시됩니다. 민감도 곡선 – 소리 강도 의존성 그래프 나( ), 소리 강도 수준엘 나 ( ) 및 음압피( ) 사운드 주파수에서 발표 로그 스케일 (그림 13).

위쪽 곡선은 인간의 청력에 대한 기계적 영향에 해당하며 해당 주파수의 소리 강도에 대한 고통스러운 인식에 접해 있습니다. 낮은 곡선은 청력 역치에 해당합니다. 표시된 주파수에서. 가청역치부터 통증역치까지 소리의 주파수에 따라 민감도가 선택적으로 변화함을 알 수 있다. 소리. 각 주파수마다 청력 역치의 특정 값이 있습니다 나 0 그리고 통증 역치 나 비 .

1. 소리 주파수의 경우 100Hz 청력 역치, 레벨 및 최소 음압은 다음과 같습니다.

,
,
,

통증 역치, 레벨 및 최대 음압 -

,
,
;

이 주파수에서

2. 사운드 주파수 1000Hz 생리학적 음향학에서는 다음과 같이 간주됩니다. 표준 주파수 . 표준 주파수에서의 청력 역치는 다음과 같습니다. 표준 청력 역치 . 표준 청력 역치, 레벨 및 최소 음압은 각각 동일합니다.

,
,
.

표준 주파수의 소리의 경우 통증 역치 , 해당 레벨과 최대 음압의 값은 다음과 같습니다.

,
,
.

동적 청력 범위표준 주파수의 경우

표준 주파수의 소리 강도 수준 차이의 예가 표에 나와 있습니다. 7.

표 7.

~에 140dB심한 통증이 느껴질 때 150dB귀 손상이 발생합니다. 일반적으로 모든 주파수를 포괄하는 작동 볼륨 범위는 다음을 초과하지 않는 것이 바람직합니다. 100 - 110dB.

3. 소리의 주파수를 들으려면 10kHz 청력 역치, 레벨 및 최소 음압을 제공하는 음원이 필요합니다.

,
,
,

이 사운드 주파수의 귀는 통증 역치, 레벨 및 최대 음압 값으로 인해 아프기 시작합니다.

,
,
.

청각의 동적 범위그러한 빈도는

논평: 음량 레벨(음압)의 동일한 간격은 소리 강도(강도)의 다른 레벨에 해당합니다. 따라서 음량 레벨을 특성화하기 위해 다음과 같은 단위가 도입되었습니다. 배경.배경 – 볼륨 차이두 개의 소리 주어진 주파수에 대해주파수가 있는 소리 1000Hz, 같은 음량이라도 강도에 따라 다릅니다. 10dB. 배경은 청력 역치의 강도와 동일한 0부터 계산됩니다. 주파수가 있는 음파의 경우 1000Hz수준 용량소리 일치 그 강도의 수준.

더욱 상세한 민감도 곡선 나( ) 그리고 엘 나 ( ) 그림에 주어진다. 14.

광대역 진동 스펙트럼(옥타브 및 하위 옥타브)은 회전 속도가 측정마다(및 측정 프로세스 중에) 달라질 수 있는 메커니즘의 진동(및 소음)을 모니터링하는 데 사용되며 이러한 변경의 한계는 다음과 같이 설정됩니다. 알려진 평균 빈도의 백분율입니다.

이러한 스펙트럼에서는 로그 측정 단위가 좌표축을 따라 표시됩니다. dB는 신호 구성 요소의 크기(레벨)를 표시하고 옥타브 수는 해당 주파수를 표시합니다. 동시에, 서로 다른 상대 폭(옥타브, 1/3 옥타브, 1/6 옥타브, 1/12 옥타브 등)의 하위 옥타브 스펙트럼을 비교하는 편의를 위해 밴드 번호가 표준화되지 않고 평균입니다. (보다 정확하게는 기하 평균) 주파수(Hz)입니다. 따라서 이러한 주파수는 하위 옥타브 스펙트럼 그래프에 표시됩니다.

진동에 의한 메커니즘의 상태를 모니터링하는 작업에서 회전 속도 측면에서 각각의 독립적인 작동 모드는 일반적으로 +/- 5%의 정확도(또는 한 모드에서 허용되는 회전 속도 변화 영역)로 설정됩니다. 10-15%의 너비가 설정됩니다). 이러한 회전 속도 범위의 상태 모니터링에 가장 적합한 것은 제어 지점에서 측정된 1/3 옥타브 진동 스펙트럼입니다.

하위 옥타브 스펙트럼 대역의 경계 주파수는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

, 어디

f 0 - 기하 평균 주파수,f n - 하한 주파수,f in - 상한 주파수.

1/3 옥타브 스펙트럼의 각 대역의 상한 및 하한 주파수는 다음 관계식으로 관련됩니다.
, 즉. 차단 주파수는 옥타브의 1/3만큼 다릅니다. 1/3 옥타브 필터의 대역폭은 기하 평균 주파수의 23%와 같습니다. 이는 평균 주파수가 높을수록 해당 주파수 대역이 더 넓어지지만 로그 스케일에서는 대역 폭이 동일하다는 것을 의미합니다( 그림 D.1 참조).

기본 기하 평균 주파수는 음향학(1000Hz)에서 가져옵니다. 이는 인간 청각 기관의 감도가 최대가 되는 주파수입니다. 따라서 주파수를 따라 양방향에서 옥타브 대역의 기하 평균 주파수가 계산되고(반올림이 있는 낮은 주파수에서) 이러한 기하 평균 주파수에서 하위 옥타브 기하 평균 주파수가 계산됩니다. 옥타브와 1/3 옥타브 기하 평균 주파수만 표준화되었습니다(GOST 17168-82). 각 1/3 옥타브 대역에 대한 하한 및 상한 주파수 값은 표 D.1에 나와 있습니다.

쌀. D.1 - 1/3 옥타브 필터의 특성 주파수.

표 D.1. 1/3 옥타브 필터의 기하 평균 및 차단 주파수

메커니즘의 상태를 식별하는 문제에서는 특정 결함의 출현을 담당하는 모니터링 대상 진동의 고조파 구성 요소가 광대역 진동 스펙트럼의 어느 대역에 속하는지 결정하는 것이 필요합니다. 이 문제는 예를 들어 제어 대상에 대한 제어 시스템에서 얻은 데이터로부터 회전 속도를 높은 정확도(1~2% 미만)로 알면 가장 정확하게 해결됩니다.

진단 매개변수로 사용되는 진동의 고조파 성분의 주파수가 인접 필터의 차단 주파수에 가까우면 1/3 옥타브 스펙트럼에서 진동의 고조파 성분의 레벨이 증가함에 따라 주파수가 가장 가까운 두 성분은 한 번에 늘어날 수 있습니다. 이 경우, 진동의 고조파 성분 값의 증가는 고조파의 주파수가 구성 요소는 정확히 인접한 1/3 옥타브 스펙트럼 대역 사이에 속합니다.

우리는 읽기를 권장합니다

아파트의 전기

노예제도의 심리학 - 우리는 노예가 아니다 국내 성노예

기타 장치

우리는 즐거움을 가지고 애널 섹스를 연습합니다.

카운터

사진과 설명이 포함된 스패니얼, 유형 및 품종 품종

전기공학의 기초

개 중 아폴로 - 그레이트 데인 : 품종 특성, 품종, 외관 설명

아파트의 전기

프로젝트 - 터져나오는 낙원 '생물권'

설치

불가사리란 무엇입니까?