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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
- 發布日期：2019年11月06 點擊次數：45 所屬分類：技術中心
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：職業病網 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，引起介質質點振動，使空氣產生疏密變化，這種由于聲波振動而對介質（空氣）產生的壓力稱為聲壓。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，如果用聲壓的絕對值表示聲音的大小，并據此對聲音進行分類、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（或者說以聽閾為基數的聲壓的對數）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是什么，既然本文是科普文，這里就解釋一下“對數”，知道的朋友可以跳過本段內容。對數是一個數學概念，或者叫它“指數”大家更熟悉一些，即幾次方。若an=b（a>0,且a≠1）,n為指數；寫成對數形式就是n=logab（a>0,且a≠1），這個n就是以a為底b的對數。指數和對數指的都是n，只是在不同公式中叫法不同。舉個例子，103=1000，其中指數為3；log101000=3，即以10為底1000的對數是3。
具體來說，聲壓級以聽閾為基準的對數值（聽閾的指數，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。數值由2×10-5~20轉化為0~120，這樣就很方便我們日常對聲音進行比較、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健康檢查來查看聽力是否出現損傷以便及時處理，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？
在生產場所中經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計算的，在多個聲源存在時，應按照對數法則相互疊加。
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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