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大气压的声扰动引起的变化称为声压。简单来说就是在声波存在的情况下,单位面积大气压的变化。声压(p)的单位是帕,即帕(斯卡曲风)(1pa = 1n/m2,即牛顿/m2)。有时使用ubar,即微巴作为单位,1Pa=10μbar。我们听到的最弱的声音的声压是2×10^-5 Pa,即0.00002Pa,最强的声音的声压是20Pa。
声功率(W)是指单位时间内声源辐射的总声能,它表示声源的发声能力,单位为W(瓦特)、mW(毫瓦)或uW(微瓦)。
声强(I)是指声能通过单位面积的瓦特数,单位为W/m2(瓦特/平方米)。
声功率与声强的关系I=W/S I = w/S。
其中s是声波垂直通过的面积,m 2。
声功率与声压的关系为w = (p 2s)/(ρ c),p ^ 2 = Iρc。
其中s是声波垂直通过的面积,m^2;;ρc——介质的特性电阻,单位为瑞利,即Pas/m。
声强和声功率通常很难直接测量,但往往根据测得的声压换算得到。声强和声压都是表示声音大小的量,但它们是不同的。声强是能量的关系,声压是压力的关系。为了计算方便,也符合人类听觉辨别的灵敏度要求,所以人们把最弱的声音(2×10^-5 Pa)到最强的声音(20Pa)以对数的方式划分等级,这是衡量声级的常用单位,其单位称为dB。
P的声压级为Lp = 20 lg p/p0 (dB)。其中P0 = 2×10-5pa为参考声压。
声音和电信号的相对强度,如声压和电压、声功率和电功率的放大(增益)或减小(衰减),可以用dB表示。分贝的概念在声音技术录音中非常重要。在音频调音技术中,常用于混音器与麦克风的匹配、麦克风的选择与应用、音源的处理。
在计算给定的电压、电流或电功率等电量和声压、声强、声功率等声学量的分贝值时,通常需要指定该量的一个值作为参考值,然后将给定的定量值与参考值进行比较。以比值为常用对数,乘以10(用电功率、声功率、声强时)或20(用声压、电压、电流时),得到相应的分贝值,分别称为电压。
注:声压级(LP)和声功率级(Lp)的下标不同,前者为P,后者为P。
电压电平通常简称为电平。计算电量(功率、电压、电流)或声量(声功率、声强、声压)的分贝值(增减)时,计算方法如下:
功率比、电压比、电流比与分贝值的关系(增加或减少)
按功率计算(或按声功率或强度计算)
P1/P2(时报)
10 lg P1/P2(分贝)
通过电压(或声压)计算
U1/U2(时代)
20 lg U1/U2(分贝)
按电流计算
I1/I2(次)
20 lg I1/I2(分贝)
示例:
例:如果将电压放大100倍(即电压比为100: 1),用分贝表示,则等于20 lg100 = 20 x 2= 40dB。
例:功率放大1000倍(即功率比为1000: 1),用分贝表示时等于10 lg1000 = 10 x 3= 30dB。
如果要表示的量小于与之相比的量(即比值小于1),分贝值为负。
例:如果电压比为1:10(即衰减到原来的1/10),用分数表示就等于20 lg 1/10 = 20x(-1) = -20dB。
国际上规定了以下参考值:参考声压= 2×10-5pa,参考声强= 10-12w/m 2,参考电功率= 1mW,参考电压=0.775V,参考声功率= 10-12w,参考电流= 1.29ma。
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