1、 聲壓(p)
聲波是由于空氣分子的振動(dòng)形成疏密波而傳播的。若空氣中沒(méi)有,空氣中的壓強
為大氣壓,當聲波傳播時(shí),相當于在原來(lái)大氣壓強上疊加了一個(gè)變化的壓強,這個(gè)疊加上去的壓強就叫做聲壓。用p表示,單位為微巴(µbar)或帕(Pa)。
1µbar=0.1 Pa
標準大氣壓被定義為1.013×105Pa,是壓強的單位,記作atm。
根據統計,人耳所能聽(tīng)到的最小聲壓,在頻率1KHz時(shí),為2×10-5 Pa即2×10-4μb,這個(gè)聲壓也稱(chēng)為參考聲壓P0。
2、 聲壓級
人耳聽(tīng)到聲音的聲壓下限為2×10-5 Pa,而感到而膜不適的上限聲壓約為20 Pa,二者相差百萬(wàn)倍。如用聲壓來(lái)表示聲音的大小很不方便,并且人的聽(tīng)覺(jué)是與聲壓的對數值成正比的,所以人們用聲壓級Lp作為表示聲音大小的常用單位。即
Lp=20lgP/ P0(dB)
式中:P為被指定的聲壓,P0為參考聲壓(2×10-5 Pa即2×10-4μb)。
因此,人耳從聽(tīng)閾2×10-5 Pa到痛閾20Pa,聲壓相差百萬(wàn)倍的變化范圍,用聲壓級表示時(shí),可聽(tīng)聲壓級為0dB-120dB。
3、 聲功率
聲波是能量傳播的一種形式,因此也常常用能量的大小來(lái)表示聲音的強弱。聲源在單位時(shí)間內向外輻射的聲能量叫做聲功率,用W表示,單位為瓦(W)。注意:不要把聲功率與聲源的其它功率相混淆。例如:電聲系統所用的放大器的電功率通常為幾十瓦,但揚聲器的效率一般只有千分之幾,它輻射的聲功率只有百分之幾瓦。電功率是聲源的輸入功率,而聲功率則是聲源的輸出功率。
聲功率與聲壓的區別在于,一個(gè)是能量關(guān)系,一個(gè)是壓力關(guān)系。一般人講話(huà)的聲功率為20μW,而噴氣式飛機的聲功率則大于10000 W。
4、聲強與聲強級
聲強也是衡量聲波在傳播過(guò)程中聲音強弱的物理量。聲場(chǎng)中某點(diǎn)的聲強,是指單位時(shí)間內(每秒)通過(guò)垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量,用符號I表示,單位為瓦/米2(W/m2)。若聲能通過(guò)的面積為S,則聲強為:
在無(wú)發(fā)射聲波的自由聲場(chǎng)中,點(diǎn)聲源發(fā)出的球面波,均勻向四周輻射聲能,因此聲場(chǎng)中心為r的球面上的聲強為:
I=W/4πr2
由此可見(jiàn),對于球面波,聲強與點(diǎn)聲源的聲功率W成正比,與距離(半徑) r的平方成反比,若距離加倍,聲強就減為原來(lái)的1/4。在自由聲場(chǎng)中,聲強隨著(zhù)離聲源的距離的增加,按平方成反比減少的規律,稱(chēng)為平方反比定律。
聲強與聲壓有著(zhù)密切的關(guān)系。在自由平面波或球面波的情況下,某點(diǎn)的聲強I與該處的聲壓P的平方成正比,而與媒質(zhì)的密度ρ和聲速c的乘積成反比,即:
I=P2/ρc
媒質(zhì)的密度ρ和聲速c的乘積又稱(chēng)媒質(zhì)的特性阻抗。例如:將標準大氣壓和
聲強級是指在聲場(chǎng)中某一點(diǎn)處的聲強I與參考聲強I0的比值,用對數表示,由于是能量的關(guān)系,故乘以10,單位為分貝(dB),即:
LI=10 lgI/ I0 (dB)
式中,I0=10-12W/㎡。
由于聲強與聲壓存在的關(guān)系I=P2/ρc,將其代入上式得:
LI=10 lgI/ I0=20 lgP/ P0=LP
可見(jiàn),在一定條件下,聲強級與聲壓級在數值上相等。因此聲強級的概念不常使用。
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