Äänensäteilyn

Äänensäteilyn käsite kuvaa akustisen energian siirtymistä lähteestä ympäristöön. Se kattaa sekä lähteen tuottaman painevaihtelun että tämän energian kulun väliaineessa. Äänensäteilyn määrä ja suuntautuminen riippuvat sekä lähteen ominaisuuksista (koko, muoto, liikunta) että väliaineen akustisista ominaisuuksista (tiheys ρ ja ääninopeus c).

Fysikaalisesti lähde aiheuttaa paine- ja liikevaihteluita, jotka etenevät ääniaaltoina. Säteilyä voidaan kuvata kokonaisenergiana: säteilyteho W ja säteilyintensiteetti I kuvaavat energian määrää, joka siirtyy tietyllä pinta-alalla ajan kuluessa. Isotrooppisesti säteilevässä far-fieldissä I ≈ W/(4π r^2). Lähteellä voi olla monimutkainen säteilykuvio, esimerkiksi monopoli- tai dipolimainen.

Väliaineen ominaisuudet vaikuttavat säteilyyn. Äänispeeds c ja tiheys ρ määrittävät aallon kulun ja aallonpituuden λ = c/f. Äänisäteily vaimenee absorptiolla sekä viskoosilla ja termisillä tappioilla, erityisesti korkeilla taajuuksilla. Paineen amplitudi ja energian tiheys liittyvät plane waves -mallissa I = p^2/(ρ c). Taajuus ja suunta voivat vaikuttaa säteilyn tehokkuuteen ja suunnattavuuteen.

Mittaus ja yksiköt. Äänen sekä säteilytehon ja -intensiteetin kuvaamiseen käytetään yksiköitä kuten W, W/m^2 ja Pa. Desibeliasteikkoja käytetään paineen ja energian suhteuttamiseen: Lp = 20 log10(p/p0) tai Lw = 10 log10(W/W0), missä p0 ja W0 ovat referenssiarvoja.

Sovellukset ja turvallisuus. Äänensäteilyn käsittely on keskeistä akustiikkasuunnittelussa, äänentoistossa, melunhallinnassa sekä ultrasonografiassa ja materiaalien NDT:ssä. Pitkäaikainen altistuminen korkeille äänitasoille voi aiheuttaa kuulovaurioita, joten suojautuminen ja altistumisen valvonta ovat tärkeitä.