Teilchengeschwindigkeit - Particle velocity
Schallmessungen | |
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Charakteristisch |
Symbole |
Schalldruck | p , SPL, L PA |
Teilchengeschwindigkeit | v , SVL |
Partikelverschiebung | δ |
Schallintensität | Ich , SIL |
Schallleistung | P , SWL, L WA |
Schall Energie | W. |
Schallenergiedichte | w |
Schallbelichtung | E , SEL |
Akustische Impedanz | Z. |
Audiofrequenz | AF |
Übertragungsverlust | TL |
Die Partikelgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Partikels (real oder imaginär) in einem Medium, wenn es eine Welle überträgt . Die SI-Einheit der Partikelgeschwindigkeit ist der Meter pro Sekunde (m / s). In vielen Fällen ist dies eine Longitudinalwelle von Druck , wie mit Ton, aber es kann auch sein , Transversalwelle , wie mit der Schwingung einer gespannten Saite.
Bei Anwendung auf eine Schallwelle durch ein Medium einer Flüssigkeit wie Luft ist die Teilchengeschwindigkeit die physikalische Geschwindigkeit eines Flüssigkeitspakets, wenn es sich in der Richtung hin und her bewegt, in der sich die Schallwelle bewegt.
Die Partikelgeschwindigkeit sollte nicht mit der Geschwindigkeit der Welle beim Durchgang durch das Medium verwechselt werden, dh im Fall einer Schallwelle entspricht die Partikelgeschwindigkeit nicht der Schallgeschwindigkeit . Die Welle bewegt sich relativ schnell, während die Partikel mit einer relativ geringen Partikelgeschwindigkeit um ihre ursprüngliche Position schwingen. Die Geschwindigkeit der Partikel sollte auch nicht mit der Geschwindigkeit einzelner Moleküle verwechselt werden, die hauptsächlich von der Temperatur und der Molekülmasse abhängt .
Bei Anwendungen mit Schall wird die Partikelgeschwindigkeit normalerweise mit einer logarithmischen Dezibel- Skala gemessen, die als Partikelgeschwindigkeitsstufe bezeichnet wird . Meistens werden Drucksensoren (Mikrofone) verwendet, um den Schalldruck zu messen, der sich dann mit der Green-Funktion auf das Geschwindigkeitsfeld ausbreitet .
Mathematische Definition
Die bezeichnete Teilchengeschwindigkeit ist definiert durch
wobei die Partikelverschiebung .
Progressive Sinuswellen
Die Teilchenverschiebung einer progressiven Sinuswelle ist gegeben durch
wo
- ist die Amplitude der Teilchenverschiebung;
- ist die Phasenverschiebung der Teilchenverschiebung;
- ist der Winkelwellenvektor ;
- ist die Winkelfrequenz .
Daraus folgt, dass die Teilchengeschwindigkeit und der Schalldruck entlang der Ausbreitungsrichtung der Schallwelle x gegeben sind durch
wo
- ist die Amplitude der Teilchengeschwindigkeit;
- ist die Phasenverschiebung der Teilchengeschwindigkeit;
- ist die Amplitude des Schalldrucks;
- ist die Phasenverschiebung des Schalldrucks.
Die Laplace-Transformationen von und in Bezug auf Zeitausbeuten
Da die Amplitude der spezifischen akustischen Impedanz gegeben ist durch
Folglich hängt die Amplitude der Teilchengeschwindigkeit mit denen der Teilchenverschiebung und des Schalldrucks durch zusammen
Partikelgeschwindigkeitsniveau
Der Schallgeschwindigkeitspegel (SVL) oder der Schallgeschwindigkeitspegel oder der Partikelgeschwindigkeitspegel ist ein logarithmisches Maß für die effektive Partikelgeschwindigkeit eines Schalls relativ zu einem Referenzwert.
Der Schallgeschwindigkeitspegel, der mit L v bezeichnet und in dB gemessen wird , ist definiert durch
wo
- v ist die mittlere quadratische Teilchengeschwindigkeit;
- v 0 ist die Referenzteilchengeschwindigkeit ;
- 1 Np = 1 ist der Neper ;
- 1 B = 1 /. 2 In 10 ist der Bel ;
- 1 dB = 1 /. 20 In 10 ist das Dezibel .
Die üblicherweise verwendete Referenzpartikelgeschwindigkeit in Luft ist
Die richtigen Notationen für den Schallgeschwindigkeitspegel unter Verwendung dieser Referenz sind L v / (5 × 10 –8 m / s) oder L v (bezüglich 5 × 10 –8 m / s) , aber die Notationen dB SVL , dB (SVL) , dBSVL oder dB SVL sind sehr häufig, obwohl sie vom SI nicht akzeptiert werden.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Ohmsches Gesetz als akustisches Äquivalent. Berechnungen
- Beziehungen akustischer Größen, die mit einer ebenen progressiven akustischen Schallwelle verbunden sind
- Die Partikelgeschwindigkeit kann direkt mit einem Microflown gemessen werden
- Mit dem Weles Acoustics Sensor gemessene Partikelgeschwindigkeit - Arbeitsprinzip
- Akustische Partikelbild-Velocimetrie. Entwicklung und Anwendungen