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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(jīng)常生活在這個環(huán)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓叫1巴(bar)。從物理學(xué)的角度理解,大氣壓是空氣分子的不規(guī)則運動及相互排斥所引起的。當(dāng)空氣中出現(xiàn)一種聲音時,聲音所產(chǎn)生的振動使空氣分子在這個基礎(chǔ)上產(chǎn)生有規(guī)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(fā)生一個小小的擾動,就可以使原來處于平衡狀態(tài)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(tǒng)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(tài)和稀疏狀態(tài),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(fù)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(chǎn)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(shù)(數(shù)學(xué)里以10為底的對數(shù),又叫常用對數(shù))關(guān)系表達(dá)比較方便,由此引出聲學(xué)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(shù)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(dāng)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(shù)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(shù)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?yōu)?00000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(dá)聲學(xué)量值的主要原因,是由于人體聽覺系統(tǒng)對聲音強弱刺激的反應(yīng)不是按線性(即逐漸加大)的規(guī)律變化的,而是成對數(shù)比例關(guān)系變化的,所以采用對數(shù)的分貝值可以適應(yīng)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(dāng)用對數(shù)換算后,就可以大為縮小聲壓的變化范圍(從數(shù)值上看),因此用分貝來表示聲學(xué)的量值是科學(xué)的。 

     聲壓級習(xí)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(huán)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(chǎn)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(zhǔn)聲功率之比的以10為底的對數(shù)乘以10,以分貝計?;鶞?zhǔn)聲功率必須指明。其數(shù)字表示式為Lw=10log(W/W0),常用基準(zhǔn)聲功率為1pW 

*聲功率:聲源單位時間內(nèi)發(fā)射出的聲能量,與測量面無關(guān),可避免聲級測量的誤差。  *聲功率級:可表達(dá)聲源輻射出能量的大小,在聲學(xué)分析和噪聲控制方面具有*性。 *目前許多機電設(shè)備已多用聲功率級作為評價標(biāo)準(zhǔn)。 

*聲功率級的測量方法很多,多采用工程法(由IS03744規(guī)定)。 

在許多產(chǎn)品說明書中的規(guī)格表數(shù)據(jù)后面,常常會有一個A字,意思是A-weight,即A計權(quán),計權(quán)的意思是指將某個數(shù)值按一定規(guī)則權(quán)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??梢娙绻捎昧擞嫏?quán)方式測量訊噪比的話,其數(shù)值一定會比不采用計權(quán)方式為高。以A計權(quán)來說,其數(shù)值會較不計權(quán)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(nèi)設(shè)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(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)叫作計權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)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(jīng)過聽感修正的聲壓級,叫作計權(quán)聲級或噪聲級。  

計權(quán)網(wǎng)絡(luò)一般有A、B、C三種。A計權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性,B計權(quán)聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特性,C計權(quán)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(quán)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(yīng)用zui廣泛的一種,B、C已逐漸不用

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