กำลังเสียงหรือกำลังอะคูสติกคืออัตราที่พลังงานเสียงถูกปล่อยออกมา สะท้อนส่งผ่านหรือรับต่อหน่วยเวลา^{[ 1 ]}มันถูกนิยาม^{[ 2 ]}ว่า "ผ่านพื้นผิว ผลคูณของความดันเสียงและส่วนประกอบของความเร็วอนุภาคณ จุดบนพื้นผิวในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวรวมเข้าด้วยกันเหนือพื้นผิวนั้น" หน่วย SIของกำลังเสียงคือวัตต์ (W) ^{[ 1 ]}มันเกี่ยวข้องกับกำลังของแรงเสียงบนพื้นผิวที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดเสียงในอากาศ

สำหรับแหล่งกำเนิดเสียงนั้น กำลังเสียงไม่ขึ้นอยู่กับห้องหรือระยะทาง ต่างจากความดันเสียง ความดันเสียงเป็นคุณสมบัติของสนาม ณ จุดหนึ่งในอวกาศ ในขณะที่กำลังเสียงเป็นคุณสมบัติของแหล่งกำเนิดเสียง ซึ่งเท่ากับกำลังทั้งหมดที่แหล่งกำเนิดนั้นปล่อยออกมาในทุกทิศทาง กำลังเสียงที่ผ่านพื้นที่หนึ่งๆ บางครั้งเรียกว่าฟลักซ์เสียงหรือฟลักซ์อะคูสติกผ่านพื้นที่นั้น

ข้อบังคับมักระบุวิธีการวัด^{[ 3 ]}ที่รวมแรงดันเสียงเหนือพื้นผิวที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดเสียงL _WAระบุพลังงานที่ส่งไปยังพื้นผิวนั้นในหน่วยเดซิเบลเทียบกับหนึ่งพิโควัตต์ อุปกรณ์ (เช่น เครื่องดูดฝุ่น) มักมีข้อกำหนดด้านฉลากและปริมาณสูงสุดที่อนุญาตให้ผลิตได้ มาตราส่วน การถ่วงน้ำหนัก Aถูกนำมาใช้ในการคำนวณเนื่องจากเมตริกเกี่ยวข้องกับความดังที่หูมนุษย์รับรู้ได้ การวัด^{[ 4 ]}ตามมาตรฐาน ISO 3744 จะดำเนินการที่จุดที่กำหนด 6 ถึง 12 จุดรอบอุปกรณ์ในพื้นที่กึ่งไร้เสียงสะท้อน สภาพแวดล้อมการทดสอบสามารถตั้งอยู่ภายในอาคารหรือภายนอกอาคาร สภาพแวดล้อมที่ต้องการคือบนพื้นแข็งในพื้นที่เปิดโล่งขนาดใหญ่หรือห้องกึ่งไร้เสียงสะท้อน (สนามอิสระเหนือระนาบสะท้อน)

ต่อไปนี้เป็นตารางตัวอย่างบางส่วนจากแหล่งข้อมูลออนไลน์^{[ 5 ]}สำหรับแหล่งกำเนิดเสียงแบบจุดรอบทิศทางในพื้นที่ว่าง พลังงานเสียงในหน่วยL _WAจะเท่ากับระดับความดันเสียงในหน่วย dB ที่สูงกว่า 20 ไมโครปาสคาลที่ระยะห่าง 0.2821 เมตร^{[ 6 ]}

กำลังเสียง ซึ่งแสดงด้วยPถูกกำหนดโดย^{[ 8 ]} โดยที่ $${\displaystyle P=\mathbf {f} \cdot \mathbf {v} =Ap\,\mathbf {u} \cdot \mathbf {v} =Apv}$$

fคือแรงเสียงที่มีเวกเตอร์หน่วยเป็น u ;

vคือการฉายภาพของอนุภาคvตามแนว u ;

Aคือพื้นที่;

pคือ ความ ดันเสียง

ในตัวกลาง หนึ่งๆ พลังงานเสียงจะกำหนดโดย โดย ที่ $${\displaystyle P={\frac {Ap^{2}}{\rho c}}\cos \theta ,}$$

Aคือพื้นที่ผิว;

ρคือความหนาแน่นมวล ;

cคือความเร็วเสียง ;

θคือมุมระหว่างทิศทางการแพร่กระจายของเสียงกับเส้นตั้งฉากกับพื้นผิว

pคือ ความ ดันเสียง

ตัวอย่างเช่น เสียงที่มีระดับความดังSPL = 85 dBหรือp = 0.356 Paในอากาศ ( ρ = )1.2 kg⋅m ⁻³และ c =343 m⋅s ⁻¹ ) ผ่านพื้นผิวที่มีพื้นที่ A =พื้นที่ 1 ตารางเมตร^ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย ( θ = 0° ) มีฟลักซ์พลังงานเสียง P =0.3 มิลลิวัตต์

นี่คือพารามิเตอร์ที่น่าสนใจเมื่อทำการแปลงสัญญาณรบกวนกลับมาเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ โดยคำนึงถึงการสูญเสียใดๆ ในอุปกรณ์รับสัญญาณด้วย

กำลังเสียงมีความสัมพันธ์กับความเข้มเสียง : โดยที่ $${\displaystyle P=AI,}$$

Aย่อมาจากพื้นที่;

Iย่อมาจากความเข้มของเสียง

กำลังเสียงมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของพลังงานเสียง : โดยที่ $${\displaystyle P=Acw,}$$

cหมายถึงความเร็วเสียง ;

wย่อมาจากความหนาแน่นของพลังงานเสียง

ระดับพลังงานเสียง ( SWL ) หรือระดับพลังงานเสียงเป็นการ วัด พลังงานของเสียงแบบลอการิทึมเทียบกับค่าอ้างอิง^{ระดับ}พลังงาน เสียง ซึ่งแสดงด้วยL _Wและวัดเป็นdB [ ^{9 ]}กำหนดโดย: ^{[ 10 ]} โดยที่ $${\displaystyle L_{W}={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {Np} =\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {B} =10\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}$$

Pคือกำลังเสียง;

P ₀คือกำลังเสียงอ้างอิง ;

1 Np = 1คือเนเปอร์ ;

1 B = ⁠1/2ln 10คือ bel ;

1 เดซิเบล = ⁠1/20ln 10คือเดซิเบล

กำลังเสียงอ้างอิงที่ใช้กันทั่วไปในอากาศคือ^{[ 11 ]} สัญลักษณ์ที่เหมาะสมสำหรับระดับกำลังเสียงโดยใช้การอ้างอิงนี้คือL _{W /(1 pW)}หรือL _W (re 1 pW)แต่สัญลักษณ์ต่อท้ายdB SWL , dB(SWL) , dBSWLหรือdB _SWLเป็นที่นิยมมาก แม้ว่าจะไม่ได้รับการยอมรับจาก SI ก็ตาม^{[ 12 ]}$${\displaystyle P_{0}=1~\mathrm {pW} .}$$

กำลังเสียงอ้างอิงP ₀ถูกกำหนดให้เป็นกำลังเสียงที่มีความเข้มเสียงอ้างอิงI ₀ = 1 pW/m ²ที่ผ่านพื้นผิวที่มีพื้นที่A ₀ = 1 m ²ดังนั้น ค่าอ้างอิงP ₀ = 1 pW $${\displaystyle P_{0}=A_{0}I_{0},}$$

การคำนวณกำลังเสียงจากความดันเสียงโดยทั่วไปมีดังนี้: โดยที่A และ_Sคือพื้นที่ผิวที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดเสียงทั้งหมด พื้นผิวนี้อาจมีรูปร่างใดก็ได้ แต่ต้องล้อมรอบแหล่งกำเนิดเสียงอย่างสมบูรณ์ $${\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {A_{S}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}$$

ในกรณีที่แหล่งกำเนิดเสียงตั้งอยู่ในสนามอิสระซึ่งวางอยู่เหนือระนาบสะท้อน (เช่น พื้นดิน) ในอากาศที่อุณหภูมิแวดล้อม ระดับพลังงานเสียงที่ระยะrจากแหล่งกำเนิดเสียงจะสัมพันธ์โดยประมาณกับระดับความดันเสียง (SPL) โดย^{[ 13 ]} โดยที่ $${\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {2\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}$$

Lp _คือระดับความดันเสียง;

A ₀ = 1 ม. ² ;

2πr²กำหนดพื้นที่ผิวของครึ่งทรงกลม^และ

rต้องมีค่ามากพอที่ซีกทรงกลมจะโอบล้อมแหล่งกำเนิดได้อย่างสมบูรณ์

ที่มาของสมการนี้: สำหรับคลื่นทรงกลม แบบเคลื่อนที่ไปข้างหน้า$${\displaystyle {\begin{aligned}L_{W}&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {AI}{A_{0}I_{0}}}\right)\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {I}{I_{0}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {A}{A_{0}}}\right)\!.\end{aligned}}}$$

z ₀ = p / vคือค่าความต้านทานเสียงจำเพาะลักษณะเฉพาะ ;

A = 4 π r² ^คือพื้นที่ผิวของทรงกลม

ดังนั้น และเนื่องจากตามนิยามI ₀ = p ₀ ² / z ₀โดยที่p ₀ = 20 μPaคือความดันเสียงอ้างอิง $${\displaystyle I=pv={\frac {p^{2}}{z_{0}}},}$$$${\displaystyle {\begin{aligned}L_{W}&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {p^{2}}{p_{0}^{2}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\\&=\ln \!\left({\frac {p}{p_{0}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\\&=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} .\end{aligned}}}$$

กำลังเสียงที่ประเมินได้ในทางปฏิบัติไม่ขึ้นอยู่กับระยะทาง ความดันเสียงที่ใช้ในการคำนวณอาจได้รับผลกระทบจากระยะทางเนื่องจากผลของความหนืดในการแพร่กระจายของเสียง เว้นแต่จะมีการคำนึงถึงเรื่องนี้ไว้

• กำลังเสียงและความดันเสียง สาเหตุและผลกระทบ
• กฎของโอห์มในฐานะค่าเทียบเท่าทางเสียง การคำนวณ
• ความสัมพันธ์ของปริมาณอะคูสติกที่เกี่ยวข้องกับคลื่นเสียงอะคูสติกแบบก้าวหน้าในระนาบ
• ฐานข้อมูลเครื่องมือไฟฟ้า NIOSH ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน 2009 ที่Wayback Machine
• การทดสอบกำลังเสียง