聲壓、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)是三種不同的聲音量化方法。該常見問題調(diào)查表首先定義每一種測(cè)量方法,研究可用于量化這些方法的各種測(cè)量技術(shù),提出一系列測(cè)量聲音的國際測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),審視測(cè)量聲壓和聲強(qiáng)的儀器,最后簡要介紹人類聽覺的非線性特征。

聲壓、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)以帕(PA)、瓦(W)和瓦(W/M)測(cè)量 。使用適當(dāng)?shù)膮⒖妓?所有三種都可以用分貝(db)表示.

壓力與強(qiáng)度的關(guān)系

聲壓與聲強(qiáng)有關(guān).在無聲學(xué)場(chǎng)中,一個(gè)沒有聲音反射的空間,聲音強(qiáng)度等于聲壓乘以聲粒速度?？諝夥肿釉趥魉吐曇魰r(shí)振動(dòng)的速度是粒子速度和矢量量。聲壓是一個(gè)標(biāo)量值,它與粒子速度相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生矢量量、聲強(qiáng)。

聲壓可以用一個(gè)麥克風(fēng)測(cè)量.測(cè)量聲強(qiáng)更為復(fù)雜,至少需要兩個(gè)測(cè)量儀器,例如兩個(gè)麥克風(fēng)。聲壓通常是相對(duì)于名義大氣壓測(cè)量的,對(duì)于許多聲音來說,它是一個(gè)可變的數(shù)量( 圖1 ).

圖1:聲壓是相對(duì)于名義大氣壓測(cè)量的。

① 沉默;

② 聲音;

③ 大氣壓力;

④ 聲壓。

測(cè)量技術(shù)

如果在被測(cè)量的聲音類型方面滿足了具體的要求,可以在任何聲音領(lǐng)域中測(cè)量聲音強(qiáng)度。ISO3740:2000,聲學(xué)-確定噪音源的聲功率水平,為使用特定的聲功率測(cè)量方法提供了指導(dǎo)方針,包括:

· 精密度法 :必須在具有高精度設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行,這被稱為提供最準(zhǔn)確結(jié)果的一級(jí)方法。

· 工程方法 考慮聲環(huán)境和源類型的影響,提供適合工程分析的中檔精度。這是一種2級(jí)的方法,給出了非常精確的結(jié)果。

· 測(cè)量方法 *需要最少的時(shí)間和較不精確的設(shè)備,并比較具有類似特性的來源。這是一種三級(jí)方法,除了在比較基礎(chǔ)上,在評(píng)價(jià)噪聲方面的價(jià)值有限。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于聲音功率、聲強(qiáng)和聲壓的精確度和工程測(cè)試方法,有一系列的標(biāo)準(zhǔn)。一些代表性標(biāo)準(zhǔn)包括:

AHI230--確定暖通空調(diào)設(shè)備音響功率的聲強(qiáng)測(cè)試程序,以ISO9614-1(2級(jí))或ISO9614-2(2級(jí))為依據(jù),但有某些例外和擴(kuò)展。

ANSI/ASAS1.13-2020-測(cè)量空氣中聲壓水平主要適用于室內(nèi)測(cè)量,但在特定條件下可用于室外測(cè)量。

ANSI/ASA12.2-2019-室內(nèi)噪聲評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)是一種采用擴(kuò)展噪聲標(biāo)準(zhǔn)曲線的工程方法,也是一種使用室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)曲線來評(píng)估低頻波動(dòng)噪聲的方法。

ISO3741(ANSI/ASAS12.51)----利用聲壓測(cè)定噪音源的聲電功率級(jí)和聲能級(jí),包括混響測(cè)試室的精密方法,設(shè)計(jì)用于測(cè)試機(jī)器、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、部件或消費(fèi)品,以遵守監(jiān)管規(guī)定。

ISO3744(ANSI/ASAS12.54)----用聲壓測(cè)定噪音源的聲電功率級(jí)和聲能級(jí),包括混響測(cè)試室的工程方法,設(shè)計(jì)用于測(cè)試機(jī)器、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、部件或消費(fèi)品,以遵守監(jiān)管規(guī)定。

ISO9614-1:1993-使用聲強(qiáng)測(cè)定噪聲源的聲功率級(jí),采用離散點(diǎn)的測(cè)量方法。這種工程等級(jí)方法適用于位于任何環(huán)境中的來源,這種來源既不具有時(shí)間上的變化性,也不會(huì)將聲強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確性降低到無法接受的程度,也不會(huì)使強(qiáng)度測(cè)量探測(cè)器受到速度或不穩(wěn)定性不可接受的氣體流動(dòng)的影響。

ISO9614-2:1996-用聲強(qiáng)測(cè)定聲級(jí)是一種工程級(jí)掃描測(cè)量方法。掃描操作可以手動(dòng)進(jìn)行,也可以使用機(jī)械系統(tǒng)。

ISO9614-3:2002(ANSI/ASA12.54)----用聲強(qiáng)測(cè)定聲功率級(jí)是掃描測(cè)量的一種精密方法。掃描操作可以手動(dòng)進(jìn)行,也可以使用機(jī)械系統(tǒng)。

ISO11200:2014--機(jī)器和設(shè)備所發(fā)出的噪音--使用基本標(biāo)準(zhǔn)來確定工作站和其他指定位置的排放聲壓水平的準(zhǔn)則,是工作組、ISO11201、ISO11202、ISO11203、ISO11204和ISO11205的框架標(biāo)準(zhǔn)。它為編寫噪聲測(cè)試碼提供了指導(dǎo),提供了對(duì)該噪聲排放量與其他噪聲量的物理解釋,比較了該組提供的不同測(cè)量方法,并為在典型的實(shí)際情況下選擇最合適的方法提供了便利。

ISO11201:2010--機(jī)器和設(shè)備發(fā)出的噪音--在反射式飛機(jī)上的基本自由場(chǎng)上,在工作站和其他指定位置確定發(fā)射聲壓水平,但環(huán)境修正可忽略不計(jì)。程序的精度等級(jí)可定為精密或工程.

ISO11202:2010-機(jī)器和設(shè)備所發(fā)出的噪音-應(yīng)用近似環(huán)境修正方法,測(cè)定工作站和其他指定位置的排放聲壓水平。根據(jù)現(xiàn)有條件,程序的精度等級(jí)可定為工程或測(cè)量。

ISO11203:1995-機(jī)器和設(shè)備所發(fā)出的噪音--確定工作站和其他指定位置從聲級(jí)發(fā)出的聲壓水平,通過從聲級(jí)計(jì)算確定工作站和附近其他指定位置上機(jī)器和設(shè)備的聲壓水平的兩種方法,并允許對(duì)某一系列機(jī)器的不同單位的聲力進(jìn)行比較。

ISO11204:2010-應(yīng)用準(zhǔn)確的環(huán)境校正,確定工作站和其他指定位置的排放聲壓水平。根據(jù)現(xiàn)有條件,程序的精度等級(jí)可定為工程或測(cè)量。

ISO11205:2003-機(jī)器和設(shè)備所發(fā)出的噪音-用聲強(qiáng)來確定工作站和其他指定位置的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)射聲壓水平的工程方法。

測(cè)量聲壓和聲強(qiáng)

AnsiS1.1-2013定義了在空氣中的聲壓測(cè)量相對(duì)于參考值,1PA將等于94分貝的聲壓級(jí)(SPL)。當(dāng)測(cè)量水下聲音時(shí),使用一個(gè)參考水平的1倍帕。

聲壓通常是用一種叫做分貝表的儀器來測(cè)量的,它有時(shí)被稱為聲壓電平表。它使用一個(gè)麥克風(fēng)來捕捉聲音,包括一個(gè)測(cè)量顯示器.除了分貝表之外,還有可以測(cè)量相應(yīng)連續(xù)聲級(jí)的設(shè)備(L) 情商 ),聲音的RMS值,以及其他聲學(xué)參數(shù)。

分貝表的準(zhǔn)確性可以用ANSI和國際電工委員會(huì)的準(zhǔn)則來量化。ANSIS1.4標(biāo)準(zhǔn)將分貝表的性能量化為1型或2型,而icc61672標(biāo)準(zhǔn)將分貝表分類為1類或2類。1/1級(jí)儀表是實(shí)驗(yàn)室級(jí)儀表,2/2級(jí)儀表是普通用途的基本單元。

聲音強(qiáng)度可以用手持式探測(cè)器測(cè)量。其中一些探測(cè)器被設(shè)計(jì)成連接到帶有聲音強(qiáng)度測(cè)量應(yīng)用程序的智能手機(jī)上。該應(yīng)用程序還可以與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)同步?？梢哉{(diào)整探針,以補(bǔ)償間隔距離和中心位移,鎖定在一個(gè)特定的角度.

聽覺是非線性的

耳檢測(cè)聲壓的變化.將0分貝的SPL級(jí)別定義為可聽性下限,但沒有明確定義上限。通常被認(rèn)為是194分貝峰或191分貝SPL。耳朵沒有平光譜靈敏度。當(dāng)繪制成聲壓與頻率時(shí),所得到的恒定音量曲線是高度非線性的。在3至4千兆赫之間的等效感知音量,相對(duì)于較高和較低的頻率,需要較少的聲壓.

圖:等聲度輪廓,顯示不同感知音量水平的聲壓與頻率

總結(jié)

聲強(qiáng)、聲壓和聲強(qiáng)都是量化噪聲水平和音頻系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。這三種語言通常都用db表示。為測(cè)量不同條件下和特定目的的聲音,制定了各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。