【聲學小課堂】聲音的計量
Release Date：2019-03-28
上一節課,我(wo)們(men)認識了什(shen)么是聲(sheng)音(yin)：振動在彈性介質（氣(qi)體(ti)、固體(ti)和液體(ti)）中(zhong)，以波的方(fang)式進行傳播，這個(ge)彈性波就叫做聲(sheng)波。一定頻率范圍的聲(sheng)波作用于人耳(er)就產生了聲(sheng)音(yin)的感覺。今(jin)天(tian)我(wo)們(men)要學習聲(sheng)音(yin)的計(ji)量。
聲波是疏密波，它使空氣時而變密，時而變疏。空氣變密，壓強就增高；空氣變疏，壓強就降低。這樣，由于聲波的存在，使大氣壓產生迅速的起伏。這個起伏部分稱為聲壓。聲壓越大，聲音就越強；聲壓越小，聲音就越弱。因此，人們就用聲壓作為衡量聲音大小的尺度。聲壓通常用P來表示，其單位為牛頓/平方米，或者微巴，1微巴=0.1牛頓/平方米。
正常人耳剛能聽到的(de)聲(sheng)音(yin)的(de)聲(sheng)壓(ya)(ya)叫(jiao)聽閾聲(sheng)壓(ya)(ya)；能使人耳產生疼(teng)痛的(de)感(gan)覺的(de)聲(sheng)音(yin)的(de)聲(sheng)壓(ya)(ya)叫(jiao)做痛閾聲(sheng)壓(ya)(ya)；而從(cong)聽閾到痛閾，聲(sheng)壓(ya)(ya)的(de)絕(jue)對(dui)值(zhi)相差100萬倍。因此，用聲(sheng)壓(ya)(ya)的(de)絕(jue)對(dui)值(zhi)來表示聲(sheng)音(yin)的(de)強弱(ruo)是很不方(fang)便的(de)。為了方(fang)便起見(jian)，如同風和地震按級(ji)計(ji)算一樣，人們(men)引(yin)出一個成(cheng)倍比(bi)關系的(de)對(dui)數量(liang)——級(ji)，來表示聲(sheng)音(yin)的(de)大小，這(zhe)就是聲(sheng)壓(ya)(ya)級(ji)。
聲(sheng)壓級以(yi)Lp表示，其(qi)單位就是我(wo)們常常聽到的(de)分貝(dB)，數(shu)學表達式(shi)為：
有了(le)聲壓級的(de)概念后，就可(ke)把由(you)聲壓絕對值表示(shi)的(de)數百萬倍(bei)的(de)變化范圍，改變為0-160分貝的(de)范圍。即(ji)使聲壓高達數百牛頓(dun)/平方米的(de)噴氣飛(fei)機的(de)強烈噪聲，也不過140-150分貝。
從公式可以看出，每(mei)變(bian)化20分(fen)貝(bei)，就(jiu)相(xiang)當(dang)(dang)于(yu)聲(sheng)壓值(zhi)變(bian)化10倍，每(mei)變(bian)化40分(fen)貝(bei)，就(jiu)相(xiang)當(dang)(dang)于(yu)聲(sheng)壓值(zhi)變(bian)化100倍，每(mei)變(bian)化60分(fen)貝(bei)，就(jiu)相(xiang)當(dang)(dang)于(yu)聲(sheng)壓值(zhi)變(bian)化1000倍。因此，聲(sheng)音增(zeng)加或(huo)降(jiang)低20或(huo)40分(fen)貝(bei)，是相(xiang)當(dang)(dang)大的變(bian)化。
也許大家對分貝還(huan)沒有一(yi)個清晰的概念，我們給出下(xia)面這組(zu)數字，供大家參考：
0dB是人剛能聽到的最微(wei)弱(ruo)的聲音(yin)；
30dB～40dB是較為理想的安靜(jing)環境；
超過50dB會影響休(xiu)息和睡眠
超(chao)過(guo)70dB會影響學習(xi)和(he)工作；
超過90dB會(hui)影(ying)響聽力；
如果突(tu)然暴露在高達150db的(de)噪(zao)聲環境中，鼓膜會破裂出血，雙(shuang)耳(er)完全(quan)失去聽力(li)。
現在您對(dui)我們日常生(sheng)活和工作中的聲音大小應該有了(le)(le)初步(bu)的了(le)(le)解(jie)了(le)(le)吧。
課程預告(gao)：聲(sheng)波作為(wei)(wei)一(yi)種波動形式，當然具有一(yi)定的(de)能量，人(ren)們(men)(men)也常(chang)(chang)常(chang)(chang)用(yong)能量的(de)大(da)(da)小來表示聲(sheng)幅射的(de)強(qiang)弱，下(xia)一(yi)講，我們(men)(men)將為(wei)(wei)大(da)(da)家介紹聲(sheng)能和聲(sheng)功率。
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