B&K水聽(tīng)器-聲壓與聲壓級(jí)的簡(jiǎn)介

一、壓強(qiáng)的基本概念：

1、壓強(qiáng)的定義：?jiǎn)挝幻娣e上所受到的壓力叫做壓強(qiáng)。

2、壓強(qiáng)的單位：壓強(qiáng)的單位是 Pa(帕)。

二、聲壓的基本概念：

1、聲壓的定義：  設(shè)體積元受聲擾動(dòng)后壓強(qiáng)由 P 0 改變?yōu)?P 1,則由聲擾動(dòng)產(chǎn)生的逾量壓強(qiáng)(簡(jiǎn)稱(chēng)為逾壓)

P =P 1 ?P 0

就稱(chēng)為聲壓。聲壓的大小反映了聲波的強(qiáng)弱。

或者：聲音通過(guò)空氣的振動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做聲壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱(chēng)聲壓。

聲壓是一標(biāo)量而不是矢量。它的相位按下列原則區(qū)分正負(fù)，當(dāng)聲壓使總聲壓增加時(shí)，聲壓相位規(guī)定為正，反之為負(fù)。

2、聲壓的單位：  聲壓的單位為 Pa(帕)，有時(shí)也用 bar(巴)作單位，1bar=100KPa。

人的耳朵所能感受到的最小聲壓是 20µPa，低于此聲壓人們就感覺(jué)不到聲音。

3、可聽(tīng)閾聲壓：正常人耳對(duì) 1KHz 聲音剛剛能覺(jué)察其存在的聲壓值(20µPa)被稱(chēng)為 1KHz 聲音的可聽(tīng)閾聲壓。一般講，人耳不能覺(jué)察到低于這一聲壓值的聲音的存在。

4、瞬時(shí)聲壓：聲場(chǎng)中某一瞬時(shí)的聲壓值稱(chēng)為瞬時(shí)聲壓。

5、峰值聲壓：在一定時(shí)間間隔中最大的瞬間聲壓值稱(chēng)為峰值聲壓或者巔值聲壓。如果聲壓隨 時(shí)間變化是按簡(jiǎn)諧規(guī)律，那么峰值聲壓也就是聲壓的振幅。

6、有效聲壓：在一定時(shí)間間隔中，瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間取均方根值稱(chēng)為有效聲壓

式中下角符號(hào)“e"代表有效值，T 代表取平均的時(shí)間間隔，它可以是一個(gè)周期或比周期大得多的時(shí)間間隔。我們?nèi)粘Ｖ兴f(shuō)的聲壓和一般電子儀表所測(cè)得的聲壓都是有效聲壓。

三、聲壓級(jí)的基本概念：

1、聲壓級(jí)的定義：把聲壓的有效值取對(duì)數(shù)來(lái)表示聲音的強(qiáng)弱，這種表示聲音強(qiáng)弱的數(shù)值叫聲壓級(jí)。聲壓級(jí)以符號(hào) SPL 表示，單位為分貝（dB）,

式中 pe 為待測(cè)聲壓的有效值： pref 為參考聲壓，在空氣中參考聲壓 pref 一般取 2×10?5 Pa。 由于人的耳朵所能感受到的最小聲壓是 20µPa，因此人們就把這個(gè)壓強(qiáng)作為聲壓強(qiáng)的 參照標(biāo)準(zhǔn)，記做pref。 20µPa=0dB.SPL

因此在聲學(xué)或醫(yī)學(xué)上把 20µPa=0dB.SPL 定義為聽(tīng)閾（YU），即聽(tīng)覺(jué)的閥門(mén)。只有高于此 值，閥門(mén)才能打開(kāi)，聽(tīng)到聲音。

聲壓/聲壓級(jí)  

2、聲壓級(jí)的計(jì)算：  在空氣中聲壓級(jí)的計(jì)算公式為：

例如 1Pa 聲壓對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)：

這就是平時(shí)我們所說(shuō)的 1Pa 的聲壓相當(dāng) 94dB 聲壓級(jí)（SPL）。

類(lèi)似可以計(jì)算得出：

20µPa=0dBSPL

200µPa=20dBSPL

2 m Pa=40dBSPL

20 m Pa=60dBSPL

200 m Pa=80dBSPL

2 Pa=100dBSPL

小結(jié)：聲壓變?yōu)樵瓉?lái)的 10 倍，聲壓級(jí)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加 20 dB；

聲壓變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍，聲壓級(jí)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加 6 dB。

另外，當(dāng)聲壓達(dá)到 20 Pa，即聲壓級(jí)為 120dBSPL 時(shí)，人們的耳朵會(huì)感覺(jué)到疼痛，因此，在聲學(xué)或醫(yī)學(xué)上把 

20 Pa=120dBSPL 定義為痛閾，長(zhǎng)時(shí)間在此環(huán)境下工作，會(huì)對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)造成傷害。

四、MIC 的最大聲壓級(jí)：是指 MIC 的失真在 3%時(shí)的聲壓級(jí)。 當(dāng)前上海耐創(chuàng)MIC 的最大聲壓級(jí)指標(biāo)為：115 dBSPL(A 計(jì)權(quán))。

五、MIC 的最大聲壓級(jí)測(cè)量方框圖：

聲強(qiáng)  

1、平均聲功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲傳播方向的面積為 S 的平均聲能量就稱(chēng)為平均聲功 率或者平均聲能量流。

2、聲強(qiáng)：

通過(guò)垂直于聲傳播方向的單位面積上的平均聲能量流就稱(chēng)為聲強(qiáng)或者平均聲能量流密度。

九、聲強(qiáng)級(jí)的基本概念：

1、聲強(qiáng)級(jí)的定義：聲強(qiáng)級(jí)用 SIL 表示，其定義為：

2、“酒會(huì)效應(yīng)"簡(jiǎn)介：人耳與大腦相配合，能從本底噪聲的環(huán)境中聽(tīng)出某些頻率的聲音，也就是說(shuō)人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)具有濾波器的功能，人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的這種功能被形象地稱(chēng)為“酒會(huì)效 應(yīng)"。

十、響度級(jí)的基本概念：

1、響度級(jí)的定義：把某一被研究的聲音和另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的聲音(通常為 1000Hz 純音)相比較， 調(diào)節(jié)1000Hz 純音的聲級(jí)，使它和所研究的聲音聽(tīng)起來(lái)有同樣的響，這時(shí)1000Hz 純音的聲壓級(jí)就被定義為該聲音的響度級(jí)。例如，當(dāng)1000Hz 純音的聲壓級(jí)為 80dB(相對(duì)于 20µPa)時(shí)與某一揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音聽(tīng)起來(lái)同樣地響，那么不管揚(yáng)聲器聲音的聲壓級(jí)為多少，他的響度級(jí)被認(rèn)為是 80 方；

2、響度級(jí)的單位稱(chēng)為方；

3、從以上定義可以得知：對(duì)1000Hz 的純音，其以分貝計(jì)的聲壓級(jí)與以方計(jì)的響度級(jí)在數(shù)值上是相等的；

4、炮彈的爆炸聲是“很響"的，而一個(gè)人在遠(yuǎn)處的談話聲就是“不很響"的， 這種人耳直觀上感覺(jué)的“很響"與“不很響"不僅與聲波強(qiáng)度的對(duì)數(shù)近于成正比，而且與 聲波的頻率也有關(guān)。