Intensiteetti

Intensiteetti on fysiikassa suure, joka ilmoittaa kuinka paljon energiaa siirtyy pinta-alayksikön läpi aikayksikössä. Intensiteetin SI-yksikkö on watti neliömetriä kohden (W/m²). Intensiteettisuuretta käytetään usein aaltojen yhteydessä, jos halutaan kuvata pinnan läpäisevän aallon kuljettama energiamäärä sekunnissa.^lähde?

Intensiteetti $I$ voidaan ilmaista alla olevan yhtälön muodossa:

I={\frac {P}{A}},

missä $P$ on teho ja $A$ pinta-ala.

Äänen intensiteetti

Äänen intensiteetti ${\vec {I}}(t)$ ajanhetkellä $t$ (äänen teho pinta-alayksikköä kohti) voidaan määritellä hiukkasnopeuden ${\vec {u}}$ ja äänenpaineen $p$ tulona:^lähde?

{\vec {I}}(t)=p(t){\vec {u}}(t).

Hetkellisen intensiteetin sijaan käytännössä useammin tarvitaan varsinaista ääni-intensiteettiä, joka on hetkellisen intensiteetin keskiarvo ajan suhteen:^lähde?

{\vec {I}}=\lim _{T\to \infty }{\frac {1}{T}}\int _{T}{\vec {I}}(t)dt.

Äänen intensiteettitaso

Heikoin ääni, jonka ihmisen korva havaitsee 1 000 Hz:n taajuudella, on intensiteetiltään noin 10^-12 W/m². Tämä intensiteetin arvo on valittu akustiikassa äänen intensiteettitason vertailuarvoksi, koska se vastaa likimain kuulokynnystä. Voimakkain ääni, jonka ihmisen korva sietää, on intensiteetiltään noin 1 W/m². Tämä voimakkain ääni on 10¹² kertaa kuulokynnyksen suuruinen. Logaritminen asteikko soveltuu hyvin kuvaamaan näin laajaa voimakkuusaluetta.^lähde?

Äänen intensiteettitaso $L_{I}$ desibeleinä määritellään havaittavan intensiteetin $I$ ja intensiteetin vertailuarvon $I_{0}$ = 10^-12 W/m² suhteen kymmenkantaisen logaritmin avulla seuraavasti:

$L_{I}=10\log _{10}\left({\frac {I}{I_{0}}}\right)$ .

Ääni-intensiteetin mittaaminen

Intensiteetin määrittämiseksi tulee tuntea sekä äänenpaine että hiukkasnopeus. Perinteinen mikrofoni mittaa kuitenkin vain äänenpainetta, joten hiukkasnopeuden mittaamiseksi tarvitaan kaksi lähekkäin sijoitettua mikrofonia, joiden havaitseman äänenpaineen vaihe-erosta saadaan hiukkasnopeudelle likiarvo. Mittaamalla intensiteetti äänilähteen ympäriltä voidaan lähteen ääniteho laskea kertomalla intensiteetti mittauspinnan pinta-alalla.^lähde?

Lähteet

↑ William R. Hendee & E. Russell Ritenour: Medical Imaging Physics, s. 92. John Wiley & Sons, 2003. ISBN 9780471461135 (englanniksi)
1 2 Kaplan MCAT Physics Review Notes, s. 270. Kaplan Publishing, 2012. ISBN 9781609786267 (englanniksi)
↑ Jukka Hatakka, Heikki Saari, Jarmo Sirviö, Jouni Viiri, Sari Yrjänäinen: Physica 3 - Aallot. WSOY, 2005. ISBN 951-0-24940-8
↑ Matti Karjalainen: Hieman akustiikkaa (PDF) (Sivu 14) 2000. TKK, Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio. Arkistoitu 31.8.2020. Viitattu 16.1.2017.

Kirjallisuutta

Karjalainen, Matti: Kommunikaatioakustiikka. (Suomenkielinen oppikirja) Espoo: TKK, Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio, 1999. ISBN 951-22-4412-8
Pulkki, Ville & Karjalainen, Matti: Communication Acoustics – An Introduction to Speech, Audio and Psychoacoustics. New York: John Wiley & Sons, Ltd, 2015. ISBN 978-1-118-86654-2 (englanniksi)

[1] William R. Hendee & E. Russell Ritenour: Medical Imaging Physics, s. 92. John Wiley & Sons, 2003. ISBN 9780471461135 (englanniksi)

[Kaplan270-2] 1 2 Kaplan MCAT Physics Review Notes, s. 270. Kaplan Publishing, 2012. ISBN 9781609786267 (englanniksi)

[3] Jukka Hatakka, Heikki Saari, Jarmo Sirviö, Jouni Viiri, Sari Yrjänäinen: Physica 3 - Aallot. WSOY, 2005. ISBN 951-0-24940-8

[MK-4] Matti Karjalainen: Hieman akustiikkaa (PDF) (Sivu 14) 2000. TKK, Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio. Arkistoitu 31.8.2020. Viitattu 16.1.2017.