Защита от шума, электромагнитных полей

И излучений

 

Уровень интенсивности в свободном волновом поле. Уравнение плоской волны, не затухающей с расстоянием, в комплексной форме имеет вид

(6.23)

здесь — комплексная амплитуда; r — радиус-вектор рассматриваемой точки; k — волновой вектор, численно равный волновому числу

где с и l — соответственно скорость распространения и длина волны.

Распространение волны всегда связано с переносом энергии, которая количественно характеризуется мгновенным вектором плотности потока энергии I_t. На практике обычно пользуются понятием интенсивности волны I, которая равна модулю среднего значения вектора I_t за время, равное периоду T полного колебания. Найдем интенсивности звука и электромагнитной волны. Для этого введем понятие импеданса среды при распространении волны.

Комплексным импедансом среды при распространении звуковой волны назовем отношение

где р и v—соответственно звуковое давление и колебательная скорость.

Комплексным импедансом среды при распространении электромагнитной волны назовем отношение поперечных составляющих электрического (Е) и магнитного (H) полей в данной точке:

(6.24)

Положив и̃ ≡ р для звука и ũ ≡ Е̃ для электромагнитного поля, можно для определения интенсивности звуковой волны или для определения интенсивности электромагнитной волны использовать одну и ту же формулу*:

(6.25)

где — эффективное значение величины и.

При заданных стандартом референтных значениях** I_*, u_*, z_*, удовлетворяющих условию I_* = u²_*/z_* из соотношения (6.25) следует

 

L_I = L_u + L_z

 

Где и —уровни величин I, и, z. Суммарная интенсивность некогерентных источников

Следовательно, уровень суммарной интенсивности

где L_1i и п — соответственно уровень интенсивности i-го источника и число источников. Если все п источников имеют одинаковый уровень интенсивности, равный L_i, то уровень суммарной интенсивности будет равен

Источники направленного действия характеризуют коэффициентам направленности, равным отношению:

где I—интенсивность волны в данном направлении на некотором расстоянии r от источника направленного действия мощностью W, излучающего волновое поле в телесный угол Ω; I_н = W/(4πr²) —интенсивность волны на том же расстоянии при замене данного источника на источник ненаправленного действия той же мощности. В общем случае в сферической системе координат, характеризуемой углами θ и φ, коэффициент направленности ф = = ф(θφ). Для осесимметричных источников коэффициент направленности не зависит от координаты φ и ф = ф(θ). Таким образом, интенсивность можно выразить через мощность источника следующим образом:

При необходимости учесть затухание в уравнение (6.23) вводят вместо волнового числа k комплексное волновое число k̇_*; или коэффициент pаспространения k̂_*:

(6.27)

где g и d — соответственно коэффициент фазы и коэффициент затухания. Амплитуда затухающей волны будет равна u̇_m(d) = u̇_me^-dr, а интенсивность волны будет затухать по закону:

На расстоянии r затухание в децибелах

 

 

где d₀ = 8,686d —коэффициент затухания, выраженный в децибелах на единицу длины.

Полагая W_* =I_*S_e, из выражения (6.28) находим уровень интенсивности с учетом затухания:

где S_e и L_v= 10lg W/W_* — соответственно единичная площадь и уровень мощности относительно референтного значения W_*.

Таким образом, уровень интенсивности в данной точке определяется через уровень мощности и коэффициент направленности. Формула (6.29) справедлива в свободном волновом поле, т. е. поле, не имеющем границ, от которых могло бы происходить отражение волн. Свободное поле можно создать и в помещении, если сделать последнее из материала, полностью поглощающего энергию падающей волны. Величину 10lgф называют показателем направленности и обозначают ПН.

 

Таблица 6.7.