Heliintensiivsus

Heliintensiivsus I on füüsikaline suurus, mis kirjeldab helienergia voogu, mis läbib heli levimissuunaga risti oleva ühikulist pinda (m2) ajaühikus (s). Et energia ühik on džaul (J) ja J/s = W (vatt), siis on heliintensiivsuse mõõtühik W/m2.

Heliintensiivsuse definitsioon 
Heliintensiivsus I on vektorsuurus, mis on defineeritud, kui helirõhu p ja heliosakese kiiruse u korrutis.

Heliintensiivsus I on tasalaine korral võrdeline helivõimsusega Pak:

kus A on pindala m2. Antud seosest järeldub, et allika korral, mis asuks hüpoteetilises lõpmatus kadudeta keskkonnas on pindalaühikut läbiva heli intensiivsus pöördvõrdeline heliallika kauguse r ruuduga: I ~ 1/r2. Näiteks kauguse kahekordistamisel väheneb helienergia neljakordselt (6 dB), kümnekordistamisel sajakordselt (20 dB).

Võrdtasalaine heliintensiivsus 
Võrdtasalaine heliintensiivsus on helirõhu ruutude keskmise   jagatis häirimata voolise tiheduse  ja helikiiruse  korrutisega. Valemina

Heliintensiivsuse tase
Heliintensiivsuse taset LI mõõdetakse detsibellides lähteintensiivsuse I0 suhtes, milleks on 10−12 W/m2 = 1 pW/m2. See 0-dB-tase vastab  helirõhu lähtetasemele 2∙10–5 Pa.  Nimelt on heliintensiivsus I ja helirõhk p seotud valemiga (analoogne Ohmi seadust väljendava seosega)
 
kus Z0 = 400 N·s/m3 on akustiline impedants (takistus); see on kokkuleppeline väärtus, sest tegelikult pole akustiline impedants püsiv, vaid sõltub teataval määral õhu tihedusest, see aga omakorda temperatuurist, õhurõhust ja õhuniiskusest (kuiva õhu akustiline takistus normaalrõhul ja 20 °C juures on 410 N·s/m3).
 
Nii valitud Z0 väärtuse alusel arvutades saamegi, et rõhule 2∙10–5 = 0,00002 Pa vastab intensiivsus
 

Sellest seosest tulenevalt väljendab mingit helirõhu taset ja vastavat heliintensiivsuse taset ühesuurune detsibellide arv. Seetõttu võib lühidalt kõnelda helitasemest või helinivoost, lühend SPL (ingl k sõnadest sound pressure level).

Heliintensiivsuse I tase LI detsibellides lähteintensiivsuse  I0 suhtes arvutatakse valemiga

Näiteks kui heliintensiivsus I on 0,01 W/m2, siis heliintensiivsuse tase

Heliintensiivsuse taset võib väljendada ka helirõhkude suhte kaudu. Lähtudes tasalaine lähendist  on heliintensiivsus  võrdeline helirõhu ruuduga (I ~ p2). Tulenevalt logaritmi omadusest lg a2 = 2 lg a:

.

Viited

Kirjandus
 Ilmar Eiskop, Aleksander Sillart. Akustika ja helitehnika. Tallinn, Valgus, 1988

Heli