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什么是聲壓和聲壓級

來源:廣州市盈翔嘉儀器儀表有限公司   2014年12月17日 05:27  

一提起大氣壓,我們都很熟悉,空氣中原來就有比較恒定的靜壓力,只是我們經常生活在這個環境中感覺不到它的存在罷了,我們把這個比較恒定的靜壓力稱為大氣壓,一個標準大氣壓叫1巴(bar)。從物理學的角度理解,大氣壓是空氣分子的不規則運動及相互排斥所引起的。當空氣中出現一種聲音時,聲音所產生的振動使空氣分子在這個基礎上產生有規律、有指向性的運動,改變了原來比較恒定的靜壓力,引起比原來靜壓力增高的量值就叫聲壓。換句話說,由于聲音的存在,使空氣發生一個小小的擾動,就可以使原來處于平衡狀態的大氣壓力增添一微小的聲壓,并迅速向各個方向傳播。 

聲壓歷來用微巴(μ bar)作為度量單位,它是巴(bar)的百萬分之一。近年來,上統一用帕作為聲壓的度量單位,帕的全稱為帕斯卡(Pascal,Pa)。1帕等于1牛/米2

,1巴等于105帕。聲波的震動可以使空氣形成壓縮狀態和稀疏狀態,從而造成原來大氣靜壓力的增加或減少,所以聲壓的值可以是正值,有時也可以是負值。通常我們說的聲壓指的是它的有效值,所以實際上聲壓總是正值。聲音產生的壓力同聲音的強度一樣,變化范圍極大。因此度量聲壓的大小,同樣采用對數(數學里以10為底的對數,又叫常用對數)關系表達比較方便,由此引出聲學的另一個概念聲壓級。 

評價某一點的聲壓級,是指該點的聲壓與參考聲壓的比值取常用對數再乘以20的值,度量它的單位是分貝,符號為dB。參考聲壓是2×10-5

巴,相當于1000Hz純音的聽閾(人耳剛能辨別的聲音,0dB) 。假如某一處的聲壓比參考聲壓大100倍,那么它們的比值就是100,取常用對數再乘以20,則該處的聲壓級為40dB。同理,假如某一處的聲壓比參考聲壓大100000倍,那么它們的比值就是100000,取常用對數再乘以20,則該處的聲壓級為100dB。從這兩個例子可以看出,聲壓與參考聲壓的比值從100倍變為100000倍,增加了1000倍,用聲壓級表示僅增加了60dB,可見用聲壓級表示聲音的大小,比采用聲壓來表示要簡單的多。 

     采用分貝(dB)來表達聲學量值的主要原因,是由于人體聽覺系統對聲音強弱刺激的反應不是按線性(即逐漸加大)的規律變化的,而是成對數比例關系變化的,所以采用對數的分貝值可以適應聽覺本身的特點。其次,日常生活中遇到的聲音,若以聲壓值表示,變動范圍是很寬的,當用對數換算后,就可以大為縮小聲壓的變化范圍(從數值上看),因此用分貝來表示聲學的量值是科學的。 

     聲壓級習慣上常流行的符號為SPL,但目前上采用推薦的符號為Lp。聲壓級是反映聲音的大小、強弱的zui基本參量。 

日常生活中,普通辦公室的環境噪聲的聲壓級大約50~60dB,普通對話聲的聲壓級大約65~70dB,紡織廠織布車間噪聲的聲壓級大約110~120dB,小口徑炮產生噪聲的聲壓級大約130~140dB,大型噴氣飛機噪聲的聲壓級大約150~160dB 

聲功率級是聲功率與基準聲功率之比的以10為底的對數乘以10,以分貝計。基準聲功率必須指明。其數字表示式為Lw=10log(W/W0),常用基準聲功率為1pW 

*聲功率:聲源單位時間內發射出的聲能量,與測量面無關,可避免聲級測量的誤差。  *聲功率級:可表達聲源輻射出能量的大小,在聲學分析和噪聲控制方面具有*性。 *目前許多機電設備已多用聲功率級作為評價標準。 

*聲功率級的測量方法很多,多采用工程法(由IS03744規定)。 

在許多產品說明書中的規格表數據后面,常常會有一個A字,意思是A-weight,即A計權,計權的意思是指將某個數值按一定規則權衡輕重地修改過,由于人耳對中頻特別敏感,所以如果一臺放大器的中頻段訊噪比足夠大的話,那么即使訊噪聲比在低頻和高頻段稍低,人耳也不易察覺。可見如果采用了計權方式測量訊噪比的話,其數值一定會比不采用計權方式為高。以A計權來說,其數值會較不計權高。  

另:為了模擬人耳聽覺在不同頻率有不同的靈敏性,在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性,把電信號修正為與聽感近似值的網絡,這種網絡叫作計權網絡。通過計權網絡測得的聲壓級,已不再是客觀物理量的聲壓級(叫線性聲壓級),而是經過聽感修正的聲壓級,叫作計權聲級或噪聲級。  

計權網絡一般有A、B、C三種。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性,B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性,C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度,A衰減zui多,B次之,Czui少。A計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性,因此是目前世界上噪聲測量中應用zui廣泛的一種,B、C已逐漸不用

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