声压与声压级

声压与声压级
声压与声压级

声压/声压级

一、压强的基本概念:

1、压强的定义:单位面积上所受到的压力叫做压强。

2、压强的单位:压强的单位是Pa(帕)。

1Pa=1N /㎡,即1帕斯卡=1平方米面积上受到1牛顿的压力。

1Pa=103m Pa=106μPa

二、声压的基本概念:

1、声压的定义:

设体积元受声扰动后压强由P 0改变为P 1,则由声扰动产生的逾量压强(简称为逾压) P P p 01?=

就称为声压。声压的大小反映了声波的强弱。

或者:声音通过空气的振动所产生的压强叫做声压强,简称声压。 声压是一标量而不是矢量。它的相位按下列原则区分正负,当声压使总声压增加时,声压相位规定为正,反之为负。

2、声压的单位:

声压的单位为Pa(帕),有时也用bar(巴)作单位,1bar=100KPa 。

人的耳朵所能感受到的最小声压是20μPa ,低于此声压人们就感觉不到声音。

3、可听阈声压:正常人耳对1KHz 声音刚刚能觉察其存在的声压值(20μPa)被称为1KHz 声音

的可听阈声压。一般讲,人耳不能觉察到低于这一声压值的声音的存在。

4、瞬时声压:声场中某一瞬时的声压值称为瞬时声压。

5、峰值声压:在一定时间间隔中最大的瞬间声压值称为峰值声压或者巔值声压。如果声压随

时间变化是按简谐规律,那么峰值声压也就是声压的振幅;

6、有效声压:在一定时间间隔中,瞬时声压对时间取均方根值称为有效声压

dt p T p T

e ?=∫021

式中下角符号“e ”代表有效值,T 代表取平均的时间间隔,它可以是一个周期或比周期大得多的时间间隔。我们日常中所说的声压和一般电子仪表所测得的声压都是有效声压。

三、声压级的基本概念:

1、声压级的定义:把声压的有效值取对数来表示声音的强弱,这种表示声音强弱的数值叫声压级。 声压级以符号SPL 表示,单位为分贝(dB ),

SPL(声压级)=20lg e ref p p

(dB) 式中e p 为待测声压的有效值:ref p 为参考声压,在空气中参考声压ref p 一般取2×5

10?Pa 。 由于人的耳朵所能感受到的最小声压是20μPa ,因此人们就把这个压强作为声压强的参照标准,记做ref p 。 20μPa=0dB.SPL

因此在声学或医学上把20μPa=0dB.SPL 定义为听阈(YU),即听觉的阀门。只有高于此值,阀门才能打开,听到声音。

声压/声压级

2、声压级的计算:

在空气中声压级的计算公式为: SPL(声压级)=20lg Pa

1020Pa X 6-×? dBSPL 例如1Pa 声压对应的声压级: 20lg Pa 1020Pa X 6×? dBSPL=20lg Pa

1020Pa 16-×? dBSPL=20lg 2105

dBSPL =20(lg 510-lg2.0)dBSPL ≈

20(5-0.301)dBSPL=93.98 dBSPL≈94dBSPL 这就是平时我们所说的1Pa 的声压相当94dB 声压级(SPL)。类似可以计算得出:

20μPa=0dBSPL

200μPa=20dBSPL

2 m Pa=40dBSPL

20 m Pa=60dBSPL

200 m Pa=80dBSPL

2 Pa=100dBSPL

小结:声压变为原来的10倍,声压级在原来的基础上增加20 dB;

声压变为原来的2倍,声压级在原来的基础上增加6 dB。

另外,当声压达到20 Pa ,即声压级为120dBSPL 时,人们的耳朵会感觉到疼痛,因此,在声学或医学上把20 Pa=120dBSPL 定义为痛阈,长时间在此环境下工作,会对听觉系统造成伤害。

四、MIC 的最大声压级:是指MIC 的失真在3%时的声压级。

当前我司MIC 的最大声压级指标为:115 dBSPL(A 计权)。

五、MIC 的最大声压级测量方框图:

声强

1、平均声功率:单位时间内通过垂直于声传播方向的面积为S 的平均声能量就称为平均声功

率或者平均声能量流。

S c W ??=?

?0ε……② 其中,?

ε为平均声能量密度;c 0为声速;

平均声能量的单位为W(瓦特),1W=1J/s;

2、声强:

通过垂直于声传播方向的单位面积上的平均声能量流就称为声强或者平均声能量流密度。 0c S W I ?==??ε……③ 声强的单位为W/m 2;

九、声强级的基本概念:

1、声强级的定义:声强级用SIL 表示,其定义为: ???

??????=ref I I SIL lg 10 (dB)……④ 上式中I 为待测声强;ref I 为参考声强;

在空气中,参考声强ref I 一般取1012? W/m 2;

2、“酒会效应”简介:人耳与大脑相配合,能从本底噪声的环境中听出某些频率的声音,也就是说人的听觉系统具有滤波器的功能,人的听觉系统的这种功能被形象地称为“酒会效应” 。

十、响度级的基本概念:

1、响度级的定义:把某一被研究的声音和另一个标准的声音(通常为1000Hz 纯音)相比较,调节1000Hz 纯音的声压级,使它和所研究的声音听起来有同样的响,这时1000Hz 纯音的声压级就被定义为该声音的响度级。

例如,当1000Hz 纯音的声压级为80dB(相对于20μPa )时与某一扬声器发出的声音听起来同样地响,那么不管扬声器声音的声压级为多少,他的响度级被认为是80方。

2、响度级的单位称为方;

3、从以上定义可以得知:对1000Hz 的纯音,其以分贝计的声压级与以方计的响度级在数值上是相等的。

4、众所周知,炮弹的爆炸声是“很响”的,而一个人在远处的谈话声就是“不很响”的,这种人耳直观上感觉的“很响”与“不很响”不仅与声波强度的对数近于成正比,而且与声波的频率也有关。

声学基础及其原理

2 声学基础及其原理[13] 在我们的生活环境中会遇到声强从弱到强范围很宽的各种声音[5]。如此广阔范围的能量变化直接使用声功率和声压的数值很不方便,而用对数标度以突出其数量级的变化则相对明了些;另一方面人耳对声音的接收,并不是正比与强度的变化值,而更近于正比与其对数值,由于这两个原因,在声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、声功率,分别称为声压级、声强级和声功率级,单位用分贝(dB )来表示[1]。 2.1声压级 将待测声压的有效值P e 与参考声压P o 的比值取以10为底数的常用对数,再乘以20。即: L p =20lg o e P P (dB ) (2.1) 在空气中,参考声压P 0规定为2?10-5帕,这个数值是正常人耳对1000Hz 声音刚能够觉察到的最低声压值。式(2.1)也可以写为: L p =20lgp+94 (dB ) (2.2) 式中p 是指声压的有效值P e ,由于声学中所指的声压一般都是指其有效值,所以都用p 来表示声压有效值P e 。 人耳的感觉特性,从可听域的2?10-5帕的声压到痛域的20帕,两者相差100万倍,而用声压级表示则变化为0-120分贝的范围,使声音的量度大为简明。 2.2 声强级: 为待测声强I 与参考声强I 0的比值取以常用对数再乘以10,即: L I =10lg 0 I I (dB ) (2.3) 在空气中,参考声强I 0取以10-12W/m 2这样公式可以写为:

L I =10lg I+120 (dB ) (2.4) 2.3声功率 可以用“级”来表示,即声功率L W ,为: L W =10lg 0 W W (dB ) (2.5) 这里W 是指声功率的平均值W ,对于空气媒质参考声功率W 0=10-12W ,这样式子可以写为: L W =10lg W +120 (dB ) (2.6) 由声强与声功率的关系I=W/S ,S 为垂直声传播方向的面积,以及空气中 声强级近似的等于声压级,可得: L p =L I =10lg ????? ??01I S W =10lg ????????S I W W W 1000 (2.7) 将W 0=10-12W ,I 0=10-12W/m 2代入,可得: S L L L W I p lg 10-== (dB ) (2.8) 这就是空气中声强级、声压级与声功率级之间的关系,但应用条件必须是自由声场,即除了有源发声外,其它声源的声音和反射声的影响均可以忽略。在自由场和半自由场测量机器噪声声功率的方法的原理就是如此。 声压级、声强级、声功率级的定义中,在后两者对数前面都好似乘以常数10,而声压级对数前面乘以常数为20,这是因为声能量正比于声强和声功率的一次方,而对声压是平方的关系。如声压增加一倍,声压级和声强级增加6分贝,而声强增加一倍,声压级和声强级增加3分贝[5]。 对于一定的声源,其声功率级是不变的,而声压级和声强级都是随着测点的不同而变化的。 专门的研究表明,人耳对于不同频率的声音的主观感觉是不一样的,人耳对于声的响应不单纯是物理上的问题了。为了使人耳对频率的响应与客观声压级联系起来,采用响度级来定量的描述这种关系,它是以1000Hz 纯音作为基准,对听觉正常的人进行大量比较试听的方法来定出声音的响度级的,

(整理)必学噪声声压级

第5章噪声监测 △本章教学目的、要求 1.掌握噪声的概念、分类、危害; 2.了解噪声监测参数; 3.掌握噪声测量仪器结构、原理、操作方法; 4.掌握噪声监测方法。 △本章重点 噪声的分类、危害;等效连续声级、计权声级、声级计;噪声监测。 △本章难点 等效连续声级、噪声监测 △本章教学目录 5.1概述 5.2噪声监测 5.1 概述 5.1.1噪声的概念 声音:受作用的空气发生振动,当振动频率在20-20000Hz时作用于人的耳鼓膜而产生的感觉。 噪声:为人们生活和工作所不需要的声音。 5.1.2噪声的分类 5.1.2.1 机理分类 从噪声发生的机理,可将噪声分为三大类: (1)空气动力性噪声:是由气体振动产生的,当气体中存在涡流或发生压力突变时引起气体的扰动。 (2)机械性噪声:是固体振动产生的,在撞击、摩擦、交变作用应力作用下,机械金

属板、轴承、齿轮等发生的振动。 (3)电磁性噪声:是由于磁场脉动、磁致伸缩、电源频率脉动等引起电气部件的振动而产生的。 5.1.2.2 按来源分类 一是交通噪声:指机动车辆、船舶、航空器等交通运输工具在运行过程中产生的噪声; 二是工厂噪声:指工矿企业在生产活动中各种机械设备产生的噪声; 三是建筑施工噪声:指在施工活动中由各种建筑施工机械运转时产生的噪声; 四是社会生活噪声:指人类的社会活动和家庭活动产生的噪声。 五是自然噪声:指除去交通、工业、建筑施工、社会生活噪声的其他噪声。 5.1.3环境噪声的主要特征 (1) 噪声是感觉公害 (2) 噪声具有局限性和分散性 5.1.4噪声的危害 (1)损伤听力,造成噪声性耳聋 在强噪声下工作一天,只要噪声不是过强(120分贝以上),事后只产生暂时性的听力损失,经过休息可以恢复;但如果长期在强噪声下工作,每天虽可以恢复,经过一段时间后,就会产生永久性的听力损失,过强的噪声还能杀伤人体。见表5-1。 (2)干扰睡眠 (3)干扰语言通讯。见表5-2。 (4)影响人的心理变化 (5)能诱发多种疾病 5.1.5噪声监测参数及其分析 5.1.5.1声功率、声强和声压 (1)声功率(W) 声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。 在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。单位为W。 (2)声强(I) 声强是指单位时间内,声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为W/米2(W/m2)。

噪声等效声压级计算公式

噪声等效声压级计算公式 三、时间平均声级或等效连续声级Leq A声级能够较好地反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉,对于一个连续的稳定噪声,它是一种较好的评价方法。但是对于起伏的或不 连续的噪声,很难确定A声级的大小。例如我们测量交通噪声,当有汽车通过时噪声可能是75dB,但当没有汽车通 过时可能只有50dB,这时就很难说交通噪声是75dB还是50dB。又如一个人在噪声环境下工作,间歇接触噪声与一直接触噪声对人的影响也不一样,因为人所接触的噪声能量不一样。为此提出了用噪声能量平均的方法来评价噪声对 人的影响,这就是时间平均声级或等效连续声级,用Leq 表示。这里仍用A计权,故亦称等效连续A声级LAeq。等效连续A声级定义为:在声场中某一定位置上,用某一段时间能量平均的方法,将间歇出现的变化的A声级以一个A声级来表示该段时间内的噪声大小,并称这个A声级为此时间段的等效连续A声级,即: dt P t P T L T A eq 2 0 0 1 lg 10 = T L dt T A 0 1 . 0 10 1 lg 10 (2-4) 式中:p A (t)是瞬时A计权声压;p 0 是参考声压(2×10 -5 Pa);L A 是变化A声级的瞬时值,单位dB;T是某段时间的总量。实际测量噪声是通过不连续的采样进行测量,假如采样时间间隔相等,则:0.1 1 1 10 lg 10 Ai n L eq i L N (2-5)式中:N是测量的声

级总个数,L Ai 是采样到的第i个A声级。对于连续的稳 定噪声,等效连续声级就等于测得的A声级。四、昼夜等 效声级通常噪声在晚上比白天更显得吵,尤其对睡眠的干 扰是如此。评价结果表明,晚上噪声的干扰通常比白天高10dB。为了把不同时间噪声对人的干扰不同的因素考虑进去,在计算一天24h的等效声级时,要对夜间的噪声加上10dB 的计权,这样得到的等效声级为昼夜等效声级,以符号L dn 表示;昼间等效用L d 表示,指的是在早上6点后到晚上22点前这段时间里面的等效值,可以将在这段时间内的Leq 通过下面的公式计算出来;夜间等效用L n 表示,指的是 在晚上22点后到早上6点前这段时间里面的等效值,可以 将在这段时间内的Leq通过下面的公式计算出来: n i L d eqi N L 1 1 . 0 10 10 1 lg 10 n i L n eqi N L 1 1 . 0 10 10 1 lg 10 10 / 10 10 / 10 10 8 10 16 24 1 lg 10 n d L L dn L (2-6)式中:Ld——白天的等效声级;Ln——夜间的等效声级。Leqi——一小段时间的等效值;N——等效值的个数白天与夜间的时间定义可依地区的不同而异。16为白天小时数(6:00~22:00),8 为夜间小时数(22:00~第二天6:00)。五、声暴露级LAE 对于单次或离散噪声事件,如锅炉超压放气,飞机的一次起飞或降落过程,一辆汽车驶过等等,可用“声暴露级”L AE 来

声压计算

室内扩声的声压级计算 在室内扩声声场设计中,国家有相关的行业标准,标准是量化的指标,靠经验只能定性的分析,不能定量的分析,怎样才能知道一个扩声声场设计达到了国家相关的行业标准(或者是以科学的态度作扩声设计),这需要有定量的分析手段。下面就衡量声音的大小的指标作简单的说明: 扩声系统指标中第一项指标为“最大稳态声压级”,声压级简单讲就是听到的声音大小,单位为dB (分贝),,在设备指标中声压级相差3 dB为输出功率相差一倍,音箱的最大声压级(也就是音箱的输出的最大声音)是音箱的额定输出功率(非峰值功率)的函数加上音箱灵敏度之和,计算公式为:音箱最大声压级(SPL)=音箱的灵敏度(1W/m)+10log音箱的额定输出功率 也就是音箱的输出声音大小是由音箱的额定功率与音箱的灵敏度共同决定的。 例如;某音箱(100w,灵敏度90 dB)代入上式; 音箱最大声压级(SPL)=90(1W/m)+10log100=110dB 某音箱(200w,灵敏度87 dB)代入上式; 音箱最大声压级(SPL)=87(1W/m)+10log200=110dB 从以上计算可看出,100w,灵敏度90 dB的音箱与200w,灵敏度87dB的音箱放出来的声音一样大。 以上的是距音箱1米处的声压级,在计算距离音箱多少米处的声压级的为;音箱的最大声压级减去距离的函数,计算公式为; 距音箱某米处的最大声压级(SPL)=音箱最大声压级(dB)-20log距离(米)例如;计算上面的音箱距离10米处的最大声压级,代入上式; 距音箱10米处的最大声压级(SPL)=110(dB)-20log10(米)=90dB 以上的计算公式是在音箱轴线计算的,如与音箱有轴线偏离角,则需再减偏离角的函数,一般在估算时不做要求,在音箱的辐射角的范围内,音箱轴线与辐射角边缘相差6dB,可根据这进行估算。 在室内有多只音箱的情况下,某点的最大声压级(单声道扩声,就是每只音箱的信息是相同的)的手工计算较为复杂,与室内的临界混响有关(含房间的吸音系数和空间大小),与每只音箱到达此点的延时时间有关,简单的讲就是;每只音箱距此点的最大声压级相加的和的函数在加上此点的临界混响时间内的混响声压级与直达声声压级的差(不知这样表述是否可以说清楚),某点的最大声压级=10log(音箱1+音箱2+.......)+(混响声压级-直达声声压级)

声学基础知识

由气体振动而产生。气体的压力产生突变,会产生涡流扰动,从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等,在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用,会产生振动,再通过空气传播,形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中,由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击,会引起流体和管壁的振动,并引起噪声。电磁噪声 各种电器设备,由于交变电磁力的作用,引起铁芯和绕组线圈的振动,引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时,向周围的空气介质传递了热量,使它的温度和压力产生变化,形成湍流和振动,产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动,产生机械波向四周传播,就形成声波(声波是纵波)。可听声波的频率为20~20000Hz,高于20KHz 的属超声波,低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波,离声源足够远处的声波视为平面波,特殊情况(线声源)可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关: 空气中,c =+或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数,等于波长的倒数,即1/λ。有时也规定2π/λ为波数,用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场(混响场)、半扩散场(半自由场)。 自由场 在均匀各向同性的媒质中,边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点,只有直达声,没有反射声。 消声室是人为的自由场,是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间,静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布,并在各个传播方向作无规则传播的声场,称为扩散场,或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置,室内各处声压接近相等,声能密度处处均匀。 自由场扩散场(混响场)

声学计算公式大全

当声波碰到室内某一界面后(如天花、墙),一部分声能被反射, 一部分被吸收(主要是转化成热能),一部分穿透到另一空间。 透射系数: 反射系数: 吸声系数: 声压和声强有密切的关系,在自由声场中,测得声压和已知测点到声源的距离,就可计算出该测点之声强和声源的声功率。 声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为:

听觉下限: p=2*10-5N/m2 为0dB 能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB 听觉上限: P=20N/m2 为120dB 1、声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下限: p=2*10-5N/m2 为0dB 能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB 听觉上限: P=20N/m2 为120dB 2、声功率级Lw 取Wo为10-12W,基准声功率级 任一声功率W的声功率级Lw为: 3、声强级: 3、声压级的叠加 10dB+10dB=? 0dB+0dB=? 0dB+10dB=? 答案分别是:13dB,3dB,10dB.

几个声源同时作用时,某点的声能是各个声源贡献的能量的代数和。因此其声压是各声源贡献的声压平方和的开根号。 即: 声压级为: 声压级的叠加 ?两个数值相等的声压级叠加后,总声压级只比原来增加3dB,而不是增加一倍。这个结论对于声强级和声功率级同样适用。 ?此外,两个声压级分别为不同的值时,其总的声压级为

两个声强级获声功率级的叠加公式与上式相同 在建筑声学中,频带划分的方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离的划分频带,而是以各频率的频程数n都相等来划分。 声波在室内的反射与几何声学 3.2.1 反射界面的平均吸声系数 (1)吸声系数:用以表征材料和结构吸声能力的基本参量通常采用吸声系数,以α表示,定义式: 材料和结构的吸声特性和声波入射角度有关。

声压级和灵敏度的关系

1)分贝,人们日常生活中遇到的声音,若以声压值表示,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的,而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20,视适用对像而定)。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB",它是无量纲的。式中A0是基准量(或参考量),A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数,这对数值称为被量度量的"级"。亦即用对数标度时,所得到的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少"级"。 2)声压,指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化(改变量)。符号P。单位N/㎡(牛顿/平方米) ,或Pa(帕斯卡)? 声压和声强有密切的关系,在自由声场中,测得声压和已知测点到声源的距离,就可计算出该测点之声强和声源的声功率。 3)声压级,人耳对声音强弱的变化的感受并不与声压成正比,而与声压的对数成正比。单位为DB。声压级:LP = 20lg(P/P0) 式中:LP——声压级(dB); P ——声压(Pa); P0——基准声压,为2×10^-5Pa,该值是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压。 现在我们来说一下你从书上看到的观点: “正常谈话时语言的声功率为1μW,大声讲话时可增加到1mW,正常讲话时与人距离1m时的平均声压级为65~69dB。 这些数据让我有点不懂了,书前面所讲的功率级差分贝的计算和这些数据有什么根本关系没有?书前面公式功率级差分贝(dB)=10lg(p1/p0)”现在假设我们人正常说话时为60dB,则功率的推算方法如下: 60dB=10lg(P/P0)=10lg(P/10^12)=10*(lgP + 12),可推出10lgP=-60 即lgP=-6, 即P=1μW。你可能会部,为什么这里的60dB可以直接代入功率级与功率的换算公式里面呢?因为这里的功率级和声压级都是无量纲的。 做音响调音的和声压有关的还有以下几个公式和推理,顺便说一下: 1)施加给音箱的功率(W)和声压级(dB)之间的换算,Lp=10lgW 式中:Lp----为声压级; W----为声功率; 由上式可推出,当功率为2W时Lp=10lg2=3dB,4W时 Lp=10lg4=6dB,---------这样我们就可以得出一条定律:施加给音箱的功率每增加一倍,声压级增加3dB。 2)声音在室内,温度为20℃时距音源一定距离时衰减量为:L=20lgD 式中:L----衰减量(dB) D----离音源正面距离(M) 由上式可推出,距音源1M处衰减量为L=20lg1=20*0=0dB,2M上衰减量为L=20lg2=20*0.3=6dB,4M衰减量为L=20lg4=20*0.6=12dB,------------这样我们就可以得出一条定律:在室内环境,温度为20℃时距离每增加1倍,声压级衰减6个dB。 3)音箱发出的声音到达某点的声压级数值=音箱灵敏度+10lg(此时音箱的输入功率)-20lg(听音位置到音箱的距离)。

声学参数理论

1.A 计权声压级 声压有效值定义为一定时间间隔中,瞬时声压对时间的均方根值,用p e表示: 将声压有效值p e与基准量p0之比的对数乘以20 便可以得到声压pe的声压级,用L p表示: A 计权声压级(简称 A 声级)用以模拟55dB以下低强度噪声特性,对 1000Hz 以下的低中频段衰减,其结果与人对声音的感知相近。 2.响度 响度(Loudness)是基于人耳对声音频谱掩蔽特性的反映人耳对声音强弱感知程度的心理声学参数,单位为宋(sone),规定1000Hz纯音的声压级为40dB时的响度为1宋。国际标准 ISO532 规定了 A、B 两种计算稳态噪声响度的计算方法: a)Stevens方法(ISO532A): 详细内容参见标准 ISO532-A-1975 和。其数学表达式为: b)Zwicker方法(ISO532B)(本文所采用方法): Zwicker 法适用于自由声场或混响声场的计算,在通常情况下一般采用Zwicker 法的响度计算模型。 Zwicker 法以1/3倍频程频谱为依据,引入了特征频带和特征响

度的概念,首先计算每个特征频带特征响度,再由此来得到总响度值。 根据 Zwicker 的响度理论,通过激励E可以计算得到特征响度,其计算公式: 式中:E TQ为绝对听阈下的激励(安静状况下),E0为基准声强下的激励,被计算声音的特征频带声压级作为激励级E。 对特征响度在0-24 Bark域上积分,即可得到总响度: 注: 掩蔽效应是指由于一个声音的存在而使另一个声音听阈提高的现象。 人类的听觉系统具有滤波特性,即频率选择性。为了描述人耳的频率选择特性和掩蔽效应,Zwicker假设人的听觉系统将声音信号分量分成24个频带,当确定了一个声音的频率时,能够产生掩蔽效应的另外一个声音的频率范围称为“特征频带”,单位是Bark。在 Zwicker 模型中,特征频带Bark 数z和频率 f(Hz)的对应关系可近似表达为: 3.尖锐度 尖锐度(Sharpness)是描述高频成分在声音频谱中所占比例的物理量,主要反映人们主观上对高频段声音刺耳程度的感受,单位为 acum。规定中心频率为1000 Hz、带宽为160 Hz的60分贝窄带噪声的尖锐度为1 acum。 尖锐度的计算目前尚没有统一的标准,但国际上较为通用的计算模型有两种,分别是Zwicker模型和Aures模型。两种计算模型都能较为准确地计算尖锐度,但由Aures模型对响度有很大依赖,所以在已包含响度的情况下,通常采用Zwicker计算模型。 a)Zwicker尖锐度模型(本文所采用方法)

噪声计算公式

三、时间平均声级或等效连续声级Leq A 声级能够较好地反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉,对于一个连续的稳定噪声,它是一种较好的评价方法。但是对于起伏的或不连续的噪声,很难确定A 声级的大小。例如我们测量交通噪声,当有汽车通过时噪声可能是75d B ,但当没有汽车通过时可能只有50dB ,这时就很难说交通噪声是75dB 还是50dB 。又如一个人在噪声环境下工作,间歇接触噪声与一直接触噪声对人的影响也不一样,因为人所接触的噪声能量不一样。为此提出了用噪声能量平均的方法来评价噪声对人的影响,这就是时间平均声级或等效连续声级,用Leq 表示。这里仍用A 计权,故亦称等效连续A 声级L Aeq 。 等效连续A 声级定义为:在声场中某一定位置上,用某一段时间能量平均的方法,将间歇出现的变化的A 声级以一个A 声级来表示该段时间内的噪声大小,并称这个A 声级为此时间段的等效连续A 声级,即: ()?? ???????????????=?dt P t P T L T A eq 2001lg 10 =??? ? ???T L dt T A 01.0101lg 10 (2-4) 式中:p A (t )是瞬时A 计权声压;p 0是参考声压(2×10-5 Pa );L A 是变化A 声级的瞬时值,单位dB ;T 是某段时间的总量。 实际测量噪声是通过不连续的采样进行测量,假如采样时间间隔相等,则: ?? ? ??=∑=n i L eq Ai N L 11.0101lg 10 (2-5) 式中:N 是测量的声级总个数,L A i 是采样到的第i 个A 声级。 对于连续的稳定噪声,等效连续声级就等于测得的A 声级。 四、昼夜等效声级 通常噪声在晚上比白天更显得吵,尤其对睡眠的干扰是如此。评价结果表明,晚上噪声的干扰通常比白天高10dB 。为了把不同时间噪声对人的干扰不同的因素考虑进去,在计算一天24h 的等效声级时,要对夜间的噪声加上10dB 的计权,这样得到的等效声级为昼夜等效声级,以符号L dn 表示;昼间等效用L d 表示,指的是在早上6点后到晚上22点前这段时间里面的等效值,可以将在这段时间内的Leq 通过下面的公式计算出来;夜间等效用L n 表示,指的是在晚上22点后到早上6点前这段时间里面的等效值,可以将在这段时间内的Leq 通过下面的公式计算出来:

阻抗与灵敏度

功放与音箱的配接,即功率匹配是一项十分考人的问题,一定要把“音乐的忠实还原”放在第一位。在设计、安装一套音响系统时,不免遇到功放与音箱的配接问题。在音色方面,会注意其搭配上是否冷暖相宜、软硬适中,最终使整套器材还原音色呈中性,这仅是从艺术方面考虑。从技术方面考虑功放与音箱配接的要素有: 一、功率匹配 二、阻抗匹配 三、阻尼系数的匹配 四、灵敏度匹配 五、音色匹配 如果我们在配接时认识到上述五点,可使所用器材的性能得到最大、最充分的发挥。 1、功率匹配 为了达到高保真聆听的要求,额定功率应根据最佳聆听声压来确定。我们都有这样的感觉:音量小时、声音无力、单薄、动态出不来,无光泽、低频显著缺少、丰满度差,声音好像缩在里面出不来。音量合适时,声音自然、清晰、圆润、柔和丰满、有力、动态出得来。但音量过大时,声音生硬不柔和、毛糙、有扎耳根的感觉。因此重放声压级与声音质量有较大关系,规定听音区的声压级最好为80~85dB(A计权),我们可以从听音区到音箱的距

离与音箱的特性灵敏度来计算音箱的额定功率与功放的额定功率。 功放电路的输出功率有多种名称,例如额定功率(RMS)、音乐功率、峰值音乐功率(PMPO)等,它们的含义互不相同,但应用最多、最重要的功率是额定功率。商家还经常制造出其它名称的功率,这些都是出于商业的宣传,或是躲避弱点、宣传优点的作法。严格的额定功率应当对频响范围、谐波失真、负载阻抗和信噪比等作出严格的规定,缺少这些限制条件的额定功率数值是没有价值的。额定功率应是一种综合性的技术指标。 功放的额定输出功率与音箱的额定输入功率应当相互适应。功放的额定功率应稍大于音箱的额定功率的1/4,例如,125W的功放宜推动100W左右的音箱。实用音箱都有一定的过载能力,其允许值为额定功放的1.5倍左右。晶体管功放的过载能力较强,当过载时其失真度变化较小。 在实际使用功放和音箱时,平时都达不到额定功率值,所使用的实际平均功率比较小,所实用的功率仅为额定功率的1/3--1/5。功率要适配、匹配,从表面看是两者额定功率相近,实际是指功率的储备量、富余量相适应;换言之,使功放和音箱长时间(例如8小时)工作于额定功率状态下(在规定的频响范围、失真度、信噪比格阻抗等条件限制下),都不能出现各种问题。在不降低限制条件的情况下,当增加音箱世界形势功放功率值时,售价也将飞速啬。在普通小听音房间条件下(例如20平方米以下),不

声学基础

波长 声波振动一次所传播的距离,用声波的速度除以声波的频率就可以计算出该频率声波的波长,声波的波长范围为17米至1.7厘米,在室内声学中,波长的计算对于声场的分析有着十分重要的意义,要充分重视波长的作用。例如只有障碍物在尺寸大于一个声波波长的情况下,声波才会正常反射,否则绕射、散射等现象加重,声影区域变小,声学特性截然不同;再比如大于2倍波长的声场称为远场,小于2倍波长的声场称为近场,远场和近场的声场分布和声音传播规律存在很大的差异;此外在较小尺寸的房间内(与波长相比),低音无法良好再现,这是因为低音的波长较长的缘故,故在一般家庭中,如果听音室容积不足够大,低音效果很难达到理想状态。 很多现场调音师都没有理会到音频与波长的关系,其实这是很重要的:音频及波长与声音的速度是有直接的关系。在海拔空气压力下,21摄氏温度时,声音速度为344m/s,而我接触国内的调音师,他们常用的声音速度是34Om/s,这个是在15摄氏度的温度时声音的速度,但大家最主要记得就是声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的,温度越低,空气里的分子密度就会增高,所以声音的速度就会下降,而如果在高海拔的地方做现场音响,因为空气压力减少,空气内的分子变得稀少,声音速度就会增加。音频及波长与声音的关系是:波长=声音速度/频率;λ=v/f,如果假定音速是344 m/s时,100Hz 的音频的波长就是3.44 m,1000hz(即lkHz)的波长就是34.4 cm,而一个20kHz的音频波长为1.7cm。 动态范围 音响设备的最大声压级与可辨最小声压级之差。设备的最大声压级受信号失真、过热或损坏等因素限制,故为系统所能发出的最大不失真声音。声压级的下限取决于环境噪声、热噪声、电噪声等背景条件,故为可以听到的最小声音。动态范围越大,强声音信号就越不会发生过荷失真,就可以保证强声音有足够的震撼力,表现雷电交加等大幅度强烈变化的声音效果时能益发逼真,与此同时,弱信号声音也不会被各种噪声淹没,使纤弱的细节表现得淋漓尽致。一般来说,高保真音响系统的动态范围应该大于90分贝,太小时还原的音乐力度效果不良,感染力不足。在专业音响系统的调整过程中,音响师在调音时要主意以下两方面问题:一是调音台的的输入增益量不要调的过小,否则微弱的声音会被调音台的设备噪声所淹没。二是压限器的阈值和压缩比的调整要格外慎重,阈值过小和压缩比过大,都会使声音动态压缩严重,故应该在保证效果的前提下,尽量减少对声音的动态损失。另外,在放大电路

噪声常用计算公式整汇总

目录 一、相关标准及公式 ................................错误!未定义书签。 1)基本公式 .................................................................... 错误!未定义书签。 2)声音衰减 .................................................................... 错误!未定义书签。 二、吸声降噪 .......................................................................... 错误!未定义书签。 1)吸声实验及吸声降噪 ................................................. 错误!未定义书签。 2)共振吸收结构............................................................. 错误!未定义书签。 三、隔声.................................................................................. 错误!未定义书签。 1)单层壁的隔声............................................................. 错误!未定义书签。 2)双层壁的隔声............................................................. 错误!未定义书签。 3) 隔声测量..................................................................... 错误!未定义书签。 4)组合间壁的隔声及孔、缝隙对隔声的影响 ............... 错误!未定义书签。 5)隔声罩 ........................................................................ 错误!未定义书签。 6)隔声间 ........................................................................ 错误!未定义书签。 7)隔声窗 ........................................................................ 错误!未定义书签。 8)声屏障 ........................................................................ 错误!未定义书签。 9)管道隔声量................................................................. 错误!未定义书签。 四、消声降噪 .......................................................................... 错误!未定义书签。 1)阻性消声器................................................................. 错误!未定义书签。 2)扩张室消声器............................................................. 错误!未定义书签。 3)共振腔式消声器 ......................................................... 错误!未定义书签。 4)排空放气消声器 ......................................................... 错误!未定义书签。 压力损失 .......................................................................... 错误!未定义书签。

声学基础知识

噪声产生原因 空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变,会产生涡流扰动,从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。 机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等,在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用,会产生振动,再通过空气传播,形成噪声。液体流动噪声 液体流动过程中,由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击,会引起流体和管壁的振动,并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备,由于交变电磁力的作用,引起铁芯和绕组线圈的振动,引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时,向周围的空气介质传递了热量,使它的温度和压力产生变化,形成湍流和振动,产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动,产生机械波向四周传播,就形成声波(声波是纵波)。可听声波的频率为20~20000Hz,高于20KHz 的属超声波,低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波,离声源足够远处的声波视为平面波,特殊情况(线声源)可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关: 空气中,c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数,等于波长的倒数,即1/λ。有时也规定2π/λ为波数,用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场(混响场)、半扩散场(半自由场)。 自由场 在均匀各向同性的媒质中,边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点,只有直达声,没有反射声。 消声室是人为的自由场,是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间,静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。 扩散场 声能量均匀分布,并在各个传播方向作无规则传播的声场,称为扩散场,或混响场。声波在扩散场内呈全反射。 人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置,室内各处声压接近相等,声能密度处处均匀。 自由场扩散场(混响场)

噪声声压级等相互概念

第5章噪声监测 (1)声功率(W) 声功率是指单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。 在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。单位为W。 (2)声强(I) 声强是指单位时间内,声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为W/米2(W/m2)。 (3)声压(P) 声压是空气受声波干扰而产生的压力增值。单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化,所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均方根值,叫有效声压,故实际上总是正值,对于球面波和平面波,声压与声强的关系: I = P2/ρc 式中:ρ-空气密度; c-声速。 5.1.5.2 分贝、声功率级、声强级和声压级 (1)分贝 人们日常生活中听到的声音,若以声压值表示,由于变化范围非常大,可以达六个数量级以上,同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的,而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。 N=10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB",它是无量纲的。 式中:A0是基准量(或参考量),A1是被量度量。 被量度量和基准量之比取对数,这对数值称为被量度量的"级"。 (2)声功率级 L w =10lg(W/W0) 式中:L w——声功率级(dB); W——声功率(W); W0——基准声功率,为10-12 W。 (3)声强级

L I = 10lg(I/I0) 式中:L I——声强级(dB); I——声强(W/m2); I0——基准声强,为10-12 W/m2。 (4)声压级 L P = 20lg(P/P0) 式中:L P——声压级(dB); P——声压(Pa); P0——基准声压,为2×10-5Pa,该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。 5.1.5.3 噪声的叠加和相减 (1)噪声的叠加 两个以上独立声源作用于某一点,产生噪声的叠加。 声能量是可以代数相加的,设两个声源的声功率分别为W1和W2,那么总声功率W总=W1+W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时,叠加后的总声强:I总= I1+I2。但声压不能直接相加。 总声压级:L P=10lg[10(L p1/10)+10(L p2/10)] 式中L P——总声压级,dB; L P1——声源1的声压级,dB; L P2——声源2的声压级,dB。 如L P1=L P2,即两个声源的声压级相等,则总声压级: L P =L P1+10lg2≈L P1+3(dB) 也就是说,作用于某一点的两个声源声压级相等,其合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。当声压级不相等时,按上式计算较麻烦。可以利用图11-1或表11-3查值来计算。方法是:设L P1>L P2,以L P1-L P2值按表或图查得ΔL P,则总声压级L P总=L P1+ΔL P。

声学计算公式大全

当声波碰到室某一界面后(如天花、墙),一部分声能被反射, 一部分被吸收(主要是转化成热能),一部分穿透到另一空间。 透射系数: 反射系数: 吸声系数: 声压和声强有密切的关系,在自由声场中,测得声压和已知测点到声源的距离,就可计算出该测点之声强和声源的声功率。

声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下限: p=2*10-5N/m2 为0dB 能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB 听觉上限: P=20N/m2 为120dB 1、声压级Lp 取参考声压为Po=2*10-5N/m2为基准声压,任一声压P的Lp为: 听觉下限: p=2*10-5N/m2 为0dB 能量提高100倍的 P=2*10-3N/m2 为20dB 听觉上限: P=20N/m2 为120dB 2、声功率级Lw 取Wo为10-12W,基准声功率级 任一声功率W的声功率级Lw为: 3、声强级:

3、声压级的叠加 10dB+10dB=? 0dB+0dB=? 0dB+10dB=? 答案分别是:13dB,3dB,10dB. 几个声源同时作用时,某点的声能是各个声源贡献的能量的代数和。因此其声压是各声源贡献的声压平方和的开根号。即: 声压级为: 声压级的叠加 ?两个数值相等的声压级叠加后,总声压级只比原来增加3dB,而不是增加一倍。这个结论对于声强级和声功率级同样适用。

?此外,两个声压级分别为不同的值时,其总的声压级为 两个声强级获声功率级的叠加公式与上式相同 在建筑声学中,频带划分的方式通常不是在线性标度的频率轴上等距离的划分频带,而是以各频率的频程数n都相等来划分。 声波在室的反射与几何声学 3.2.1 反射界面的平均吸声系数 (1)吸声系数:用以表征材料和结构吸声能力的基本参量通常采用吸声系数,以α表示,定义式:

声学基础知识

噪声产生原因空气动力噪声 由气体振动而产生。气体的压力产生突变,会产生涡流扰动,从而引起噪声。如空气压缩机、电风扇的噪声。机械噪声 由固体振动产生。金属板、齿轮、轴承等,在设备运行时受到撞击、摩擦及各种突变机械力的作用,会产生振动,再通过空气传播,形成噪声。 液体流动噪声 液体流动过程中,由于液体内部的摩擦、液体与管壁的摩擦、或者流体的冲击,会引起流体和管壁的振动,并引起噪声。 电磁噪声 各种电器设备,由于交变电磁力的作用,引起铁芯和绕组线圈的振动,引起的噪声通常叫做交流声。 燃烧噪声 燃料燃烧时,向周围的空气介质传递了热量,使它的温度和压力产生变化,形成湍流和振动,产生噪声。

声波和声速 声波 质点或物体在弹性媒质中振动,产生机械波向四周传播,就形成声波(声波是纵波)。可听声波的频率为20~20000Hz,高于20KHz 的属超声波,低于20Hz 的属次声波。 点声源附近的声波为球面波,离声源足够远处的声波视为平面波,特殊情况(线声源)可形成柱面波。 声频( f )声速( c )和波长( λ ) λ= c / f 声速与媒质材料和环境有关: 空气中, c =331.6+0.6t 或t c +=27305.20 (m /s) 在水中声速约为1500 m /s t —摄氏温度 传播方向上单位长度的波长数,等于波长的倒数,即1/λ。有时也规定2π/λ为波数,用符号K 表示。 质点速度 质点因声音通过而引起的相对于整个媒质的振动速度。声波传播不是把质点传走而是把它的振动能量传走。

声场 有声波存在的区域称为声场。声场大致可以分为自由场、扩散场(混响场)、半扩散场(半自由场)。 自由场 在均匀各向同性的媒质中,边界影响可忽略不计的声场称为自由场。在自由场中任何一点,只有直达声,没有反射声。 消声室是人为的自由场,是由吸声材料和吸声结构做成的密闭空间,静谧无风的高空或旷野可近似为自由场。扩散场 声能量均匀分布,并在各个传播方向作无规则传播的声场,称为扩散场,或混响场。声波在扩散场内呈全反射。人为设计的混响室是典型的扩散场。无论声源处于混响室内任何位置,室内各处声压接近相等,声能密度处处均匀。 自由场扩散场(混响场)

声压

声压(acoustic pressure)是指声波通过某种媒质时,由振动所产生的压强改变量。就声波在空气中传播而言,空气的疏密程度会随声波而改变,这样,空气的压强也会随之改变,即在原有大气压的基础上又产生了一个随声波变化的交变压强,此交变压强即为声压。声压常用字母"p" 表示,在国际单位制中,声压的衡量单位是帕斯卡(符号Pa)。 声压级(SPL)是指以对数尺衡量有效声压相对于一个基准值的大小,用分贝(dB)来描述其与基准值的关系。人类的对于1KHz的声音的听阈(即产生听觉的最低声压)为20μPa,通常以此作为声压级的基准值。 [编辑]Examples of sound pressure and sound pressure levels Sound pressure in air: Source of sound Sound pressure Sound pressure level Sound in air pascal RMS dB re 20 μPa Shockwave (distorted sound waves > 1 atm; waveform valleys are clipped at zero pressure) >101,325 Pa >194 dB Theoretical limit for undistorted sound at 1 atmosphere environmental pressure 101,325 Pa ~194.094 dB Stun grenades6,000–20,000 Pa 170–180 dB Rocket launch equipment acoustic tests ~4000 Pa ~165 dB Simple open-ended thermoacoustic device[1]12,619 Pa 176 dB .30-06 rifle being fired 1 m to shooter's side 7,265 Pa 171 dB (peak)

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