Безопасность жизнедеятельнос_под ред. Белова С.В_Учебник_2007 -618с (966432), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Тогда, пользуясь формулой (11.38), запишем П = ~пнаг /~й где аг и т)г — соответственно максимальная потенциальная энергия и коэффициент потерь 1-го слоя; п — число слоев. 399 11.3.3. 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 й = и' е""'~' т (11.53) здесь и' = и е"' — комплексная амплитуда; г — радиус-вектор рас- сматриваемой точки; к — волновой вектор, численно равный волно- вому числу й = в/с = 2я/Х, где с и Х вЂ” соответственно скорость распространения и длина волны.
Распространение волны всегда связано с переносом энергии, которая количественно характеризуется мгновенным вектором плотности потока энергии 1,. На практике обычно пользуются понятием интенсивности волны 1, которая равна модулю среднего значения вектора 1, за время, равное периоду Т 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 1=Е/Й (11.54) В дальнейшем все основные соотношения, которые будут использоваться при рассмотрении звуковых и электромагнитных полей, являются однотипными.
Поэтому удобно ввести следующее обозначение: и = рдля звука и и = — Едля электромагнитного поля. С учетом этого обозначения при определении интенсивности звуковой волны или при определении интенсивности электромагнитной волны можно использовать одну и ту же форму*: где р и у — соответственно звуковое давление и колебательная скорость. Комплексным импедансом среды при распространении электромагнитной волны назовем отношение поперечных составляющих электрического (Е) и магнитного (Н) полей в данной точке: (11.55) 1 = — Ке(й"й/~) =и' /2~ =и,', /2 „ ~~ т где и = — ~и'Ф вЂ” эффективное значение величины и. о При заданных стандартом референтных значениях 1., и., ~., удовлетворяющих условию 1 = и'/~», выражение (11.55) можно записать в уровнях: (11.56) где 1! = 101я1/1., 1„= 201яи /и.
и 1, = 101яг/г. — уровни величин 1, и, ~. Суммарная интенсивность некогерентных источников Следовательно, уровень суммарной интенсивности где А! и и — соответственно уровень интенсивности !кто источника и число источников. Если все и источников имеют одинаковый уровень интенсивности, равный 1„то уровень суммарной интенсивности будет равен 1 = 1ч+ 101яп.
Реальные источники излучают волны неодинаково в различных направлениях. Интенсивность (1н) и уровень интенсивности 1.зн источника ненаправленного действия мощностью И'на расстоянии г соответственно равны: 1н = И'/4игз; 1,з„= 1и + 101КА/~(г). (11.57) Здесь 1,„, = 101йИг/И: — уровень мощности при заданном референтном значении И', и принято условие, которое в дальнейшем всегда будет использоваться при переходе к уровням, что И'. = 1 У„ где Ю, — единичная площадь; о(г) = 4зтгз.
Источники направленного действия обычно характеризуют характеристикой (диаграламой) направленности и коэффициентом направленности. Числовые значения референтных величин различны лля звука и ЭМП. 401 Амплитудная характеристика направленности Р представляет собой отношение колеблющейся величины и, взятой в данном направлении на некотором расстоянии от источника, к ее значению ив взятому на том же расстоянии в направлении максимального излучения. С учетом формулы (1!.55) можно записать Р = и/и', Р2 = 1/1.. (11.58) Коэффициент направленности определяется выражением Ф = 1/1ю (11.59) где 1 — интенсивность волны на некотором расстоянии гот источника направленного действия мощностью 11; излучающего волновое поле в телесный угол й; 1„— интенсивность волны на том же расстоянии при замене данного источника на источник ненаправленного действия той же мощности.
В общем случае в сферической системе координат характеристика направленности Р и коэффициент направленности Ф зависят от углов 0 и 2р; Р = Р(0, 2р), Ф = (О, 20). Для осесимметричных источников Р = Р(0), Ф = Ф(0), т. е. они не зависят от координаты ср. Например, для многих источников характеристика направленности имеет вид: (1! .бО) Р = Р(0) = 0,5(т + 1)сох О, где и — некоторое число.
Из определения коэффициента направленности следует 1 Р2 ~ИЯ/4яг2 ~Р2г(Б/4пг' (11.б! ) Р2 4я 4я (! 1.62) 1)Р2И!4яг2 12)а а 402 Здесь интегрирование проводят по площади поверхности, через которую в дальнем поле излучается энергия, так как поток интенсивности через непроницаемую поверхность равен нулю. При характеристике направленности Р = 1 коэффициент направленности удобно находить через значение телесного угла, в который реально происходит излучение: В зависимости от местоположения источника значения коэффициента направленности при Р = 1 соответствуют следующей таблице: Таким образом, интенсивность можно выразить через мощность источника следующим образом: /= Ра Ф= ИФ/4лг' — при любой характеристике направленности.Р, Иг/йг' — при характеристике направленности Р = 1.
(11,63) При необходимости учесть затухание в уравнение (11.53) вводят вместо волнового числа /с комплексное волновое число /с„или ноэффиииент распространения lс,: (11.64) где 7 и б — соответственно коэффициент фазы и коэффициент затухания. Амплитуда затухающей волны будет равна и' (б) = и' е ~", а интенсивность волны будет затухать по закону: 2~ 2х На расстоянии г затухание интенсивности в децибелах (дБ) (11.66) еь = 10187/1(б) = (2018е)бг = бог, где б, = 8,6868 — коэффициент затухания, выраженный в децибелах на единицу длины.
Полагая И'. = ЛЮ, и 5(г) = 4пг', из выражения (11.65) находимуровень интенсивности с учетом затухания: Ели = Е~„+ 1018Ф вЂ” е, = А~ + 1018Ф + 1018(о,/4пг2) — е,, (11.67) Таким образом, уровень интенсивности в данной точке определяется через уровень мощности и коэффициент направленности.
Формула (11.67) справедлива в свободном волновом поле, т. е. поле, не имеющее границ, от которых могло бы происходить отражение волн. 403 Свободное поле можно создать и в помещении, если сделать послед- нее из материала, полностью поглощающего энергию падающей вол- ны. Величину 1018Ф называют показателем направленности и обозна- чают ПН. Табл и ц а !!.22. Коэффициент затухания звука в воздухе, дБ/хи Для звука коэффициент затухания бв зависит от частоты звука, температуры, давления и относительной влажности воздуха. При нормальном атмосферном давлении и температуре воздуха, равной + 20'С, значения коэффициента б, даны в табл. 11.22.
Для электромагнитной волны, распространяющейся в воздухе, б, = 0 (см. ниже). Следует иметь в виду, что в реальных условиях уровень затухания е, 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 и т. д.) и ряда других факторов и вычисляется по формуле е, = ~ е„о, ~=1 где еи,! — уровень затухания при наличии !'-го фактора. Если затуханием можно пренебречь (Ь = 0), то уровень интенсивности 1, = 1я + ПН + 10185,/(4яг'). (11.68) Диффузное волновое поле в изолированных объемах.
Волновое поле называют диффузным, если усредненная по времени объемная плотность энергии зя = зед одинакова во всех точках, а поток энергии через единичную площадку в любой точке и в любом направлении постоянен и равен 1д. Для бегущей с плотностью ид волны интенсивность 1, = сид, которая в диффузном поле равномерно распределяется во все стороны пространства 4я и, следовательно, на полусферу приходится 1в/2.
Поэтому нормально к диаметральному сечению сферы радиуса г в противоположных направлениях с интенсивностью 1в/2 распространяются две волны. Через площадь и!' этого сечения в полусферу переносится поток энергии 1впг /2, который затем с плотностью 1д изотропно распределяется по всем направлениям полусферы. Из соотношения 1впгз/2 = = 1д2пгт следует 1д = 1в/4 = сид/4. (11.69) Таким образом, поток энергии через единичную площадку в диффузном волновом поле в четыре раза меньше интенсивности 1, волн, бегущих с объемной плотностью ид. Понятие диффузного поля часто используют при определении плотности потока энергии 1! в изолированных объемах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
