一提起大气压,我们都很熟悉,空气中原来就有比较恒定的静压力,只是我们经常生活在这个环境中感觉不到它的存在罢了,我们把这个比较恒定的静压力称为大气压,一个标准大气压叫1巴(bar)。从物理学的角度理解,大气压是空气分子的不规则运动及相互排斥所引起的。当空气中出现一种声音时,声音所产生的振动使空气分子在这个基础上产生有规律、有指向性的运动,改变了原来比较恒定的静压力,引起比原来静压力增高的量值就叫声压。换句话说,由于声音的存在,使空气发生一个小小的扰动,就可以使原来处于平衡状态的大气压力增添一微小的声压,并迅速向各个方向传播。
声压历来用微巴(μbar)作为度量单位,它是巴(bar)的百万分之一。近年来,上统一用帕作为声压的度量单位,帕的全称为帕斯卡(pascal,pa)。1帕等于1牛/米2
,1巴等于105帕。声波的震动可以使空气形成压缩状态和稀疏状态,从而造成原来大气静压力的增加或减少,所以声压的值可以是正值,有时也可以是负值。通常我们说的声压指的是它的有效值,所以实际上声压总是正值。声音产生的压力同声音的强度一样,变化范围极大。因此度量声压的大小,同样采用对数(数学里以10为底的对数,又叫常用对数)关系表达比较方便,由此引出声学的另一个概念声压级。
评价某一点的声压级,是指该点的声压与参考声压的比值取常用对数再乘以20的值,度量它的单位是分贝,符号为db。参考声压是2×10-5
巴,相当于1000hz纯音的听阈(人耳刚能辨别的声音,0db)。假如某一处的声压比参考声压大100倍,那么它们的比值就是100,取常用对数再乘以20,则该处的声压级为40db。同理,假如某一处的声压比参考声压大100000倍,那么它们的比值就是100000,取常用对数再乘以20,则该处的声压级为100db。从这两个例子可以看出,声压与参考声压的比值从100倍变为100000倍,增加了1000倍,用声压级表示仅增加了60db,可见用声压级表示声音的大小,比采用声压来表示要简单的多。
采用分贝(db)来表达声学量值的主要原因,是由于人体听觉系统对声音强弱刺激的反应不是按线性(即逐渐加大)的规律变化的,而是成对数比例关系变化的,所以采用对数的分贝值可以适应听觉本身的特点。其次,日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,变动范围是很宽的,当用对数换算后,就可以大为缩小声压的变化范围(从数值上看),因此用分贝来表示声学的量值是科学的。
声压级习惯上常流行的符号为spl,但目前上采用推荐的符号为lp。声压级是反映声音的大小、强弱的zui基本参量。
日常生活中,普通办公室的环境噪声的声压级大约50~60db,普通对话声的声压级大约65~70db,纺织厂织布车间噪声的声压级大约110~120db,小口径炮产生噪声的声压级大约130~140db,大型喷气飞机噪声的声压级大约150~160db
声功率级是声功率与基准声功率之比的以10为底的对数乘以10,以分贝计。基准声功率必须指明。其数字表示式为lw=10log(w/w0),常用基准声功率为1pw
*声功率:声源单位时间内发射出的声能量,与测量面无关,可避免声级测量的误差。*声功率级:可表达声源辐射出能量的大小,在声学分析和噪声控制方面具有优越性。*目前许多机电设备已多用声功率级作为评价标准。
*声功率级的测量方法很多,多采用工程法(由is03744规定)。
在许多产品说明书中的规格表数据后面,常常会有一个a字,意思是a-weight,即a计权,计权的意思是指将某个数值按一定规则权衡轻重地修改过,由于人耳对中频特别敏感,所以如果一台放大器的中频段讯噪比足够大的话,那么即使讯噪声比在低频和高频段稍低,人耳也不易察觉。可见如果采用了计权方式测量讯噪比的话,其数值一定会比不采用计权方式为高。以a计权来说,其数值会较不计权高。
另:为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性,在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性,把电信号修正为与听感近似值的网络,这种网络叫作计权网络。通过计权网络测得的声压级,已不再是客观物理量的声压级(叫线性声压级),而是经过听感修正的声压级,叫作计权声级或噪声级。
计权网络一般有a、b、c三种。a计权声级是模拟人耳对55db以下低强度噪声的频率特性,b计权声级是模拟55db到85db的中等强度噪声的频率特性,c计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度,a衰减zui多,b次之,czui少。a计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性,因此是目前世界上噪声测量中应用zui广泛的一种,b、c已逐渐不用
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