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噪聲檢測科普|關于聲壓、聲壓級的幾個基本概念的介紹

來源：職業(yè)病網(wǎng)  2019-4-18 16:33:48

摘要

我想大家對“分貝（dB）”都很眼熟吧，知道它是一個表示聲音或噪聲大小的單位。那么它究竟是什么單位呢？這個大小是怎么測量的呢？同一個環(huán)境，有多個聲源時，又該怎么計算呢？有興趣的朋友可以一起來了解下。

　　我想大家對“分貝（dB）”都很眼熟吧，知道它是一個表示聲音或噪聲大小的單位。那么它究竟是什么單位呢？這個大小是怎么測量的呢？環(huán)境中同時存在多個聲源時，又該怎么計算呢？有興趣的朋友可以一起來了解下。

　　一、聲壓 sound pressure（P）

　　聲波在空氣中傳播的過程中，引起介質(zhì)質(zhì)點振動，使空氣產(chǎn)生疏密變化，這種由于聲波振動而對介質(zhì)（空氣）產(chǎn)生的壓力稱為聲壓。單位為帕（Pa）或牛頓/米2，1Pa=1N/m2

　　聽閾聲壓（聽閾）<threshold of hearing>：指剛能讓正常人耳聽到的聲壓。例如1000Hz純音的聽閾聲壓為20μPa或2×10-5N/m2。同一個人，不同頻率的聽閾可不同。如職業(yè)病噪聲聾早期患者，日常對話聽力沒什么異常，即語頻聽閾正常，但高頻聽閾增大，也就是高頻需要更大的聲音才能聽見；隨著接觸噪聲的時間積累，由早期發(fā)展為噪聲聾中期或晚期，這時語頻聽閾也會提高，日常交流需要對方提高音量才能聽清；嚴重的甚至需要佩戴助聽器。

　　痛閾聲壓（痛閾）<threshold of pain>：聲壓增大到正常人耳產(chǎn)生不適感或疼痛時的聲壓。1000Hz純音的痛閾為20Pa或20N/m2。

　　因痛閾和聽閾相差106倍，在20μPa～20Pa如此寬的范圍內(nèi)，如果用聲壓的絕對值表示聲音的大小，并據(jù)此對聲音進行分類、評價實在太煩瑣，故實際應用中并不用聲壓的大小來表示聲音的大小，而是用聽閾的指數(shù)（或者說以聽閾為基數(shù)的聲壓的對數(shù)）來表示，即聲壓級，在本文后面會介紹這個概念。

　　二、聲強 sound intensity（I）

　　聲強表示聲波能量的大小，取決于垂直于聲波傳播方向上單位面積單位時間通過的聲能量。單位：W/m2。

　　聲強與聲壓的關系：當聲波在自由場傳播時，聲壓的平方與聲強成正比關系，即聲強（I）=聲壓的平方（P2）÷聲特異性阻抗（ρc）。

　　三、聲壓級

　　聲壓級，即聲壓的等級，用對數(shù)來表示，單位為分貝（dB）。我們平常所談論的噪聲超過多少多少分貝讓人心情煩躁難以入眠，這個分貝其實就是這個噪聲的聲壓級，通常用此來比較聲音的大小。

　　可能有的朋友不知道對數(shù)是什么，既然本文是科普文，這里就解釋一下“對數(shù)”，知道的朋友可以跳過本段內(nèi)容。對數(shù)是一個數(shù)學概念，或者叫它“指數(shù)”大家更熟悉一些，即幾次方。若an=b（a>0,且a≠1）,n為指數(shù)；寫成對數(shù)形式就是n=logab（a>0,且a≠1），這個n就是以a為底b的對數(shù)。指數(shù)和對數(shù)指的都是n，只是在不同公式中叫法不同。舉個例子，103=1000，其中指數(shù)為3；log101000=3，即以10為底1000的對數(shù)是3。

　　具體來說，聲壓級以聽閾為基準的對數(shù)值（聽閾的指數(shù)，即聽閾的幾次方）來表示。日常生活中，普通談話聲壓級為60～70dB，載重汽車聲壓級為80～90dB。

　　聲壓級（Lp）=10log（P/P0）2=20log（P/P0）       ——P：被測聲壓；——P0：基準聲壓。

　　聲壓與聲壓級的示例：聽閾聲壓～痛閾聲壓范圍為20μPa～20Pa；其對應的聽閾聲壓級～痛閾聲壓級為0dB～120dB。數(shù)值由2×10-5~20轉(zhuǎn)化為0~120，這樣就很方便我們?nèi)粘β曇暨M行比較、分類、評價及管理了。比如工作中噪聲在85分貝以上的，勞動者需要佩戴護聽器，每年要進行一次職業(yè)健康檢查來查看聽力是否出現(xiàn)損傷以便及時處理，防止聽力受到進一步的傷害。

　　因為LI=10logI/I0=10log〔（P2／ρc）／（P02／ρc）〕=20log（P／P0），所以，同一聲音無論用聲壓或聲強，計算出的聲壓級或聲強級的值是一樣的。由于聲強不易測量且計算復雜，實際應用中多測量聲壓，用聲壓級（分貝dB）表示。

　　有多個聲源，聲壓級應該怎么計算？

　　在生產(chǎn)場所中經(jīng)常有多個聲源同時存在，聲源可能相同，也可能不相同，噪聲檢測時聲壓級應該怎么計算？由于聲源的聲壓級是按照對數(shù)計算的，在多個聲源存在時，應按照對數(shù)法則相互疊加。

　　聲源相同：L總=L+10logn

　　聲源不相同：將聲源的聲壓級從大到小排列，按兩兩合成的方法逐一計算出合成后的聲壓級。計算出聲壓差值，從表中查出增值△L；較高聲壓值與△L之和即為合成后聲壓值：L合=L1+△L。

【聲壓級（dB）相加時增值△L表】

注意：當合成聲壓比其他待計算聲壓高10dB以上，△L≤0.3，可以不計。

　　例：三個不同的聲源L1、L2、L3，聲壓級分別為90，88，85dB，則此處的聲壓級一個怎么計算？

　　L1-L2=2dB；查表△L=2.1dB，L合=90dB+2.1dB=92.1dB；

　　L合-L3=92.1dB-85dB=7.1dB，查表△L=0.8dB；L總=92.1dB+0.8dB=92.9dB。

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