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?

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)