【聲學小課堂】聲音的計量
發布日期：2019-03-28
上一節(jie)課,我(wo)們認(ren)識了(le)什么是聲音(yin)：振動在彈性(xing)介(jie)質（氣體、固(gu)體和液體）中，以波(bo)的(de)方式進行傳播，這個(ge)彈性(xing)波(bo)就(jiu)叫做聲波(bo)。一定頻率范圍的(de)聲波(bo)作用于(yu)人耳就(jiu)產生了(le)聲音(yin)的(de)感覺。今(jin)天我(wo)們要學習聲音(yin)的(de)計量。
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(ren)耳剛能聽到的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)叫聽閾(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)；能使(shi)人(ren)耳產生疼痛的(de)(de)(de)(de)感覺(jue)的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)叫做痛閾(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)；而(er)從(cong)聽閾(yu)到痛閾(yu)，聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)絕對值相差100萬倍。因此(ci)，用聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)絕對值來表(biao)示(shi)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)強弱(ruo)是很不方便(bian)的(de)(de)(de)(de)。為(wei)了方便(bian)起見，如(ru)同(tong)風和(he)地(di)震(zhen)按級(ji)計(ji)算一樣，人(ren)們(men)引出(chu)一個成(cheng)倍比關系(xi)的(de)(de)(de)(de)對數量(liang)——級(ji)，來表(biao)示(shi)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)，這就是聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)級(ji)。
聲(sheng)壓(ya)級(ji)以Lp表(biao)(biao)示，其單位就是我們常(chang)常(chang)聽到的分(fen)貝(dB)，數學表(biao)(biao)達式為：
有(you)了(le)聲(sheng)壓級的概念后(hou)，就可把由聲(sheng)壓絕對值表示的數百(bai)萬倍的變化范圍，改變為0-160分貝的范圍。即(ji)使聲(sheng)壓高(gao)達數百(bai)牛頓/平(ping)方米的噴氣飛機的強烈噪聲(sheng)，也不過140-150分貝。
從公式可以看出，每變(bian)化(hua)20分(fen)貝，就相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)聲壓(ya)值變(bian)化(hua)10倍，每變(bian)化(hua)40分(fen)貝，就相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)聲壓(ya)值變(bian)化(hua)100倍，每變(bian)化(hua)60分(fen)貝，就相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)聲壓(ya)值變(bian)化(hua)1000倍。因(yin)此，聲音增(zeng)加或(huo)降低20或(huo)40分(fen)貝，是相(xiang)(xiang)當(dang)大(da)的(de)變(bian)化(hua)。
也許大家對分貝還沒有(you)一個清晰的概念，我們給出下(xia)面(mian)這組數字，供大家參考：
0dB是人剛能聽到(dao)的最微弱的聲音；
30dB～40dB是較為理想的(de)安靜環境；
超過50dB會影響休(xiu)息和睡眠
超過(guo)70dB會影響學習和工作(zuo)；
超(chao)過90dB會影響聽力；
如(ru)果突然(ran)暴露在(zai)高達150db的噪聲環境中，鼓膜(mo)會破裂出血，雙耳完全失去聽力。
現在您對我(wo)們(men)日常生活和(he)工作中的(de)聲音(yin)大小應該有(you)了初步(bu)的(de)了解了吧。
課程預(yu)告：聲波作為(wei)一(yi)種波動(dong)形式，當(dang)然具有一(yi)定的(de)能(neng)量，人們(men)也(ye)常(chang)常(chang)用(yong)能(neng)量的(de)大小來表(biao)示聲幅射(she)的(de)強弱，下(xia)一(yi)講(jiang)，我們(men)將(jiang)為(wei)大家介紹聲能(neng)和聲功率(lv)。
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