聲壓、聲強和聲強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量方法,研究可用于量化這些方法的各種測量技術(shù),提出一系列測量聲音的國際測試標(biāo)準(zhǔn),審視測量聲壓和聲強的儀器,最后簡要介紹人類聽覺的非線性特征。

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

壓力與強度的關(guān)系

聲壓與聲強有關(guān).在無聲學(xué)場中,一個沒有聲音反射的空間,聲音強度等于聲壓乘以聲粒速度?？諝夥肿釉趥魉吐曇魰r振動的速度是粒子速度和矢量量。聲壓是一個標(biāo)量值,它與粒子速度相結(jié)合會產(chǎn)生矢量量、聲強。

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

圖1:聲壓是相對于名義大氣壓測量的。

① 沉默;

② 聲音;

③ 大氣壓力;

④ 聲壓。

測量技術(shù)

如果在被測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)域中測量聲音強度。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)備的實驗室環(huán)境中進行,這被稱為提供最準(zhǔn)確結(jié)果的一級方法。

· 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級的方法,給出了非常精確的結(jié)果。

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

測試標(biāo)準(zhǔn)

對于聲音功率、聲強和聲壓的精確度和工程測試方法,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)備音響功率的聲強測試程序,以ISO9614-1(2級)或ISO9614-2(2級)為依據(jù),但有某些例外和擴展。

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

ANSI/ASA12.2-2019-室內(nèi)噪聲評估標(biāo)準(zhǔn)是一種采用擴展噪聲標(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)曲線來評估低頻波動噪聲的方法。

ISO3741(ANSI/ASAS12.51)----利用聲壓測定噪音源的聲電功率級和聲能級,包括混響測試室的精密方法,設(shè)計用于測試機器、計算機、醫(yī)療設(shè)備、部件或消費品,以遵守監(jiān)管規(guī)定。

ISO3744(ANSI/ASAS12.54)----用聲壓測定噪音源的聲電功率級和聲能級,包括混響測試室的工程方法,設(shè)計用于測試機器、計算機、醫(yī)療設(shè)備、部件或消費品,以遵守監(jiān)管規(guī)定。

ISO9614-1:1993-使用聲強測定噪聲源的聲功率級,采用離散點的測量方法。這種工程等級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間上的變化性,也不會將聲強測量的準(zhǔn)確性降低到無法接受的程度,也不會使強度測量探測器受到速度或不穩(wěn)定性不可接受的氣體流動的影響。

ISO9614-2:1996-用聲強測定聲級是一種工程級掃描測量方法。掃描操作可以手動進行,也可以使用機械系統(tǒng)。

ISO9614-3:2002(ANSI/ASA12.54)----用聲強測定聲功率級是掃描測量的一種精密方法。掃描操作可以手動進行,也可以使用機械系統(tǒng)。

ISO11200:2014--機器和設(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)。它為編寫噪聲測試碼提供了指導(dǎo),提供了對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量方法,并為在典型的實際情況下選擇最合適的方法提供了便利。

ISO11201:2010--機器和設(shè)備發(fā)出的噪音--在反射式飛機上的基本自由場上,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。程序的精度等級可定為精密或工程.

ISO11202:2010-機器和設(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,程序的精度等級可定為工程或測量。

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

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,程序的精度等級可定為工程或測量。

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

測量聲壓和聲強

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

聲壓通常是用一種叫做分貝表的儀器來測量的,它有時被稱為聲壓電平表。它使用一個麥克風(fēng)來捕捉聲音,包括一個測量顯示器.除了分貝表之外,還有可以測量相應(yīng)連續(xù)聲級的設(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級儀表是實驗室級儀表,2/2級儀表是普通用途的基本單元。

聲音強度可以用手持式探測器測量。其中一些探測器被設(shè)計成連接到帶有聲音強度測量應(yīng)用程序的智能手機上。該應(yīng)用程序還可以與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)同步。可以調(diào)整探針,以補償間隔距離和中心位移,鎖定在一個特定的角度.

聽覺是非線性的

耳檢測聲壓的變化.將0分貝的SPL級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,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、聲壓和聲強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)。