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什么是聲壓和聲壓級(jí)

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(gè)環(huán)境中感覺不到它的存在罷了,我們把這個(gè)比較恒定的靜壓力稱為大氣壓,一個(gè)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(yùn)動(dòng)及相互排斥所引起的。當(dāng)空氣中出現(xiàn)一種聲音時(shí),聲音所產(chǎn)生的振動(dòng)使空氣分子在這個(gè)基礎(chǔ)上產(chǎn)生有規(guī)律、有指向性的運(yùn)動(dòng),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(gè)小小的擾動(dòng),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(gè)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(dòng)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(shí)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(shí)際上聲壓總是正值。聲音產(chǎn)生的壓力同聲音的強(qiáng)度一樣,變化范圍極大。因此度量聲壓的大小,同樣采用對(duì)數(shù)(數(shù)學(xué)里以10為底的對(duì)數(shù),又叫常用對(duì)數(shù))關(guān)系表達(dá)比較方便,由此引出聲學(xué)的另一個(gè)概念聲壓級(jí)。 

評(píng)價(jià)某一點(diǎn)的聲壓級(jí),是指該點(diǎn)的聲壓與參考聲壓的比值取常用對(duì)數(shù)再乘以20的值,度量它的單位是分貝,符號(hào)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(duì)數(shù)再乘以20,則該處的聲壓級(jí)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(duì)數(shù)再乘以20,則該處的聲壓級(jí)為100dB。從這兩個(gè)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(jí)表示僅增加了60dB,可見用聲壓級(jí)表示聲音的大小,比采用聲壓來表示要簡(jiǎn)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(duì)聲音強(qiáng)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(duì)數(shù)比例關(guān)系變化的,所以采用對(duì)數(shù)的分貝值可以適應(yīng)聽覺本身的特點(diǎn)。其次,日常生活中遇到的聲音,若以聲壓值表示,變動(dòng)范圍是很寬的,當(dāng)用對(duì)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(jí)習(xí)慣上常流行的符號(hào)為SPL,但目前上采用推薦的符號(hào)為Lp。聲壓級(jí)是反映聲音的大小、強(qiáng)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(jí)大約50~60dB,普通對(duì)話聲的聲壓級(jí)大約65~70dB,紡織廠織布車間噪聲的聲壓級(jí)大約110~120dB,小口徑炮產(chǎn)生噪聲的聲壓級(jí)大約130~140dB,大型噴氣飛機(jī)噪聲的聲壓級(jí)大約150~160dB 

聲功率級(jí)是聲功率與基準(zhǔn)聲功率之比的以10為底的對(duì)數(shù)乘以10,以分貝計(jì)。基準(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(shí)間內(nèi)發(fā)射出的聲能量,與測(cè)量面無關(guān),可避免聲級(jí)測(cè)量的誤差。  *聲功率級(jí):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(jī)電設(shè)備已多用聲功率級(jí)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 

*聲功率級(jí)的測(cè)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(huì)有一個(gè)A字,意思是A-weight,即A計(jì)權(quán),計(jì)權(quán)的意思是指將某個(gè)數(shù)值按一定規(guī)則權(quán)衡輕重地修改過,由于人耳對(duì)中頻特別敏感,所以如果一臺(tái)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?jì)權(quán)方式測(cè)量訊噪比的話,其數(shù)值一定會(huì)比不采用計(jì)權(quán)方式為高。以A計(jì)權(quán)來說,其數(shù)值會(huì)較不計(jì)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(jí)計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽覺特性,把電信號(hào)修正為與聽感近似值的網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)叫作計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí),已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)(叫線性聲壓級(jí)),而是經(jīng)過聽感修正的聲壓級(jí),叫作計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí)。  

計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)一般有A、B、C三種。A計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì)55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性,B計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55dB到85dB的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性,C計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。三者的主要差別是對(duì)噪聲低頻成分的衰減程度,A衰減zui多,B次之,Czui少。A計(jì)權(quán)聲級(jí)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(cè)量中應(yīng)用zui廣泛的一種,B、C已逐漸不用

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