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聲壓靈敏度單位

圖文 更新时间:2024-07-23 08:14:46

大氣壓受到聲波擾動後産生的變化,稱為聲壓(sound pressure)。簡單來說,就是有聲波存在時,在單位面積上大氣壓的變化部分。聲壓(p)以Pa,即帕(斯卡)為單位(1Pa=1N/m^2,即牛頓/平方米)。有時也用ubar,即微巴作單位,1Pa=10μbar。我們聽到的最弱的聲音聲壓為2x10^-5 Pa,即0.00002Pa,最強的聲音的聲壓為20Pa。

聲功率(W)是指聲源在單位時間内向外輻射出的總聲能,它表示聲源發聲能力的大小,以W(瓦)、mW(毫瓦)或uW(微瓦)為單位。

聲強(I)是指在單位面積上通過多少瓦的聲能,單位是W/m2(瓦/平方米)。

聲功率與聲強的關系為 I=W/S

式中,S——聲波垂直通過的面積,m^2。

聲功率與聲壓的關系為 W=(P^2S)/(ρc), P^2=Iρc

式中,S——聲波垂直通過的面積,m^2;ρc——媒質的特性抗阻,單位為瑞利,即帕秒/米(Pas/m)。

聲強和聲功率通常不易直接測量,往往要根據測出的聲壓通過換算來求得。聲強和聲壓都是表示聲音大小的量,但兩者是有區别的,聲強是能量關系,而聲壓是壓強關系。為了計算上的方便,同時也符合人耳聽覺分辨能力的靈敏度要求,所以人們将最弱的聲音(2x10^-5 Pa)到最強的聲音(20Pa)按對數方式分成等級,以此作為衡量聲音大小的常用單位,這就是聲壓級,其單位稱為dB(分貝)。

聲壓p的聲壓級為 Lp = 20 lg p/p0 (dB)。式中,p0=2x10^-5 Pa,為基準聲壓。

聲信号和電信号的相對強弱,例如聲壓和電壓、聲功率和電功率的放大(增益)或減小(衰減)的量都可用dB為單位來表示。分貝的概念在音響技術錄音上是很重要的。在音響調音技術中,在調音台和傳聲器的匹配、傳聲器的選擇應用、聲源的處理等方面都常用到它。

在計算給定電壓、電流或電功率等電學量和聲壓、聲強、聲功率等聲學量的分貝值時,通常都要指定該量的一個數值作為基準值,再将給定量數值與基準值相比,比值取常用對數後乘以10(電功率、聲功率、聲強時),或乘以20(聲壓、電壓、電流時),即得到相應的分貝值,它們分别稱為電壓電平(Bu)、電流電平(Bi) 功率電平(Bp)和聲壓級(Lp) 聲強級(LI)聲功率級(LP),計算公式如下:

聲壓靈敏度單位(聲壓聲壓級聲功率)1

注:聲壓級(Lp)和聲功率級(LP)的下标不同,前者是p後者是P。

電壓電平通常簡稱為電平。計算電學量(功率、電壓、電流)或者聲學量(聲功率、聲強、聲壓)的分貝值(增大或減小)時,計算方法如下:

功率比、電壓比、電流比與分貝值的關系(增大或減小)

以功率計算(或以聲功率或聲強計算)

P1/P2 (倍)

10 lg P1/P2 (dB)

以電壓計算(或以聲壓計算)

U1/U2 (倍)

20 lg U1/U2 (dB)

以電流計算

I1/I2 (倍)

20 lg I1/I2 (dB)

舉例:

例1:電壓放大為100倍(即電壓比為100:1),改用分貝表示,就等于20 lg100 = 20 x 2= 40dB。

例2:功率放大為1000倍(即功率比為1000:1),改用分貝表示,就等于10 lg1000 = 10 x 3= 30dB。

如果需要表示的量小于與其相比的量時(即比值小于1時),則分貝值為負。

例3:電壓比為1:10(即衰減到原來的1/10),改用分表示,就等于 20 lg 1/10 = 20x(-1) = -20dB。

國際上統一規定了下列基準值:基準聲壓 = 2 x 10^-5 Pa,基準聲強 = 10^-12 W/m^2,基準電功率 = 1mW,基準電壓=0.775V,基準聲功率=10^-12 W,基準電流 = 1.29 mA。

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