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,提出一系列測量聲音的國際測試標準,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?shù)膮⒖妓?所有三種都可以用分貝(db)表示.

壓力與強度的關系

聲壓與聲強有關.在無聲學場中,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。聲壓是一個標量值,它與粒子速度相結合會產(chǎn)生矢量量、聲強。

聲壓可以用一個麥克風測量.測量聲強更為復雜,至少需要兩個測量儀器,例如兩個麥克風。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

如果在被測量的聲音類型方面滿足了具體的要求,可以在任何聲音領域中測量聲音強度。ISO3740:2000,聲學-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方針,包括:

· 精密度法 :必須在具有高精度設備的實驗室環(huán)境中進行,這被稱為提供最準確結果的一級方法。

· 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果。

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

測試標準

對于聲音功率、聲強和聲壓的精確度和工程測試方法,有一系列的標準。一些代表性標準包括:

AHI230--確定暖通空調設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)噪聲評估標準是一種采用擴展噪聲標準曲線的工程方法,也是一種使用室內(nèi)噪聲標準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,設計用于測試機器、計算機、醫(yī)療設備、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,設計用于測試機器、計算機、醫(yī)療設備、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--機器和設備所發(fā)出的噪音--使用基本標準來確定工作站和其他指定位置的排放聲壓水平的準則,是工作組、ISO11201、ISO11202、ISO11203、ISO11204和ISO11205的框架標準。它為編寫噪聲測試碼提供了指導,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-機器和設備所發(fā)出的噪音-應用近似環(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-應用準確的環(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,還有可以測量相應連續(xù)聲級的設備(L) 情商 ),聲音的RMS值,以及其他聲學參數(shù)。

分貝表的準確性可以用ANSI和國際電工委員會的準則來量化。ANSIS1.4標準將分貝表的性能量化為1型或2型,而icc61672標準將分貝表分類為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計成連接到帶有聲音強度測量應用程序的智能手機上。該應用程序還可以與遠程數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)同步?？梢哉{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。通常被認為是194分貝峰或191分貝SPL。耳朵沒有平光譜靈敏度。當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

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。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)標準。