音響インテンシティ

音響インテンシティ測定器の規格として IEC 61043 、音響パワーレベルを測定するための規格として ISO 9614-1 がある。 また、翻訳規格として(JIS Z 8736-1 、 JIS Z 8736-2) がある。

音響インテンシティは、 音場は通常複素数で表されるが、 音場の強さを表す複素インテンシティの実数部である。 単位時間に単位面積を通過する音響パワーと定義され``音の強さ''である。

空間的に離して 対向して 配置した位相整合した圧力形ペアマイクロホン(p-p方式)で 構成された音響インテンシティプローブを用いて、 測定する方式では、 平均音圧レベルと音圧の傾きを同時に測定し 音響インテンシティレベルは、 演算により求める。 粒子速度は通常、有限差分近似により決定する。

音場内のある点における 瞬時音響インテンシティは 時間の関数となり これを I(t ) で表わす。 音響インテンシティ I(t ) は音圧 p(t) と 粒子速度 u(t ) の積で与えられ、 一方向(これを i 方向とする)のみに着目すれば次のようになる。

$$I_i(t)=p(t)u_i(t)$$

音圧 p(t) と粒子速度 i 方向成分 u_i(t ) は、 ２本のマイクロフォンの圧力から次のように近似的に表せる。

$$p(t)\approx \frac{p_1(t)+p_2(t)}{2}$$

ρは空気密度、d はマイクロホンの音響中心間距離とすると

$$u_i(\tau)\approx \frac{1}{\rho d}\int_{-\infty}^\tau\left\vert p_1(t)-p_2(t) \right\vert dt$$

音響インテンシティは

$$I_i(\tau)\approx \frac{p_1(\tau)+p_2(\tau)}{2} \frac{1}{\rho d}\int_{-\infty}^\tau\left\vert p_1(t)-p_2(t) \right\vert dt$$

であり、 音響インテンシティレベルは、 音響インテンシティベクトルの法線 I_n(t )成分の面積積分が、 閉曲面の音源が発する正味の音響パワー W_s に等しいことを示している。 また、 この式が閉曲面内の音源が発する正味の音響パワーのみを表わすということは 閉曲面の外に音源がある場合でもその音源による影響は受けないことを示しており、 つまり無響室や残響室などの特殊な音場でなくても 音響パワーの測定が可能であることを意味している。

$$W_s(t) = \int_S I_n(t)dS$$

音響インテンシティを計測する事で単位面積あたりの 音響パワーとエネルギーの流れる方向を計測できるため、

• 音源の音響パワーレベル測定
• 部材ごとの音源探査や遮音測定

などに使われている。