第二節聲音的物理特性和量度

引言一、聲音的發生、頻率、波長和聲速二、聲功率、聲強和聲壓和聲壓級三、分貝、聲功率級、聲強級四噪聲的相加和相減小結第二節聲音的物理特性和量度引言一、聲音的發生、頻率、波長和聲速

當物體在空氣中振動，使周圍空氣發生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動頻率在20～20000Hz之間，人耳可以感覺，稱為聲音。頻率低于20Hz的為次聲，高于20000Hz的為超聲，它們作用到人的聽覺器官時不引起聲音的感覺，所以不能聽到。聲源在一秒鐘內振動的次數為頻率，記作f。單位為Hz。振動一次所經歷的時間為周期，記作T，單位為s。頻率和周期互為倒數，即T＝1／f一、聲音的發生、頻率、波長和聲速

沿聲波傳播方向，振動一個周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點間的距離稱作波長，記為λ，單位為m。一秒時間內聲波傳播的距離叫聲波速度，簡稱聲速，記作C，單位為m/s,頻率、波長和聲速三者的關系是：沿聲波傳播方向，振動一個周期所傳播的距離，或在波形上

二、聲功率、聲強和聲壓和聲壓級

1.聲功率（w）

聲功率是指單位時間內，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監測中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為w。

2.聲強（I）

聲強是指單位時間內，聲波通過垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量。單位為w/s2。二、聲功率、聲強和聲壓和聲壓級

3.聲壓（P）和聲壓級（LP）

聲波振動時空氣壓強必然比正常大氣壓力會有所增強或減弱,這種增強或減弱的壓強,稱為聲壓。聲壓單位為Pa。1Pa＝1N/m2,1atm=105Pa。

對于球面波和平面波：聲壓與聲強的關系為3.聲壓（P）和聲壓級（LP）通常測量的噪聲聲壓都是瞬時聲壓瞬時聲壓的均方根值稱為有效聲壓。一般所說的聲壓就是指的有效聲壓。正常人剛剛能聽到的最微弱聲音的聲壓為2×10-5Pa，這個聲壓值稱為人耳的“聽閾”。使人耳產生疼痛感覺的聲壓，如飛機發動機噪聲的聲壓為20Pa，稱為人耳的“痛閾”。從聽閾到痛閾，即從2×10-5Pa到20Pa，其間相差很大，達100萬倍。通常測量的噪聲聲壓都是瞬時聲壓經研究證實，人耳的聲音感覺與聲壓大小成對數關系。因此用聲壓比的對數來表示聲音的強弱,這就是聲壓級，即:式中：LP——聲壓級，單位是分貝，dB；

P——聲壓，帕，Pa；

P0——基準聲壓，規定為P0=2×10-5Pa(即聽閾升壓)。經研究證實，人耳的聲音感覺與聲壓大小成對數關系。三、分貝、聲功率級、聲強級

1.分貝

所謂分貝是指兩個相同的物理量之比取以10為底的對數并乘以10。分貝符號為“dB”，它是一個相對單位，沒有物理量綱。分貝數越小，聲音就越小。如人耳的聽閾聲壓級是0分貝（產生聲音感覺的最低值）三、分貝、聲功率級、聲強級

2.聲功率級式中：Lw——聲功率級（dB）；

W——聲功率（w）；

W0——基準聲功率，為10-12W。

3.聲強級

式中：LI——聲強級（dB）；

I——聲強（W／m2）；

I0——基準聲強，為10-12W／m2。2.聲功率級四、噪聲的相加和相減

1.噪聲的疊加:兩個以上獨立聲源作用于某一點，產生噪聲的疊加。聲能量是可以代數相加的，設兩個聲源的聲功率分別為W1和W2，那么總聲功率W總=W1+W2。而兩個聲源在某點的聲強為I1和I2時，疊加后的總聲強：I總＝I1＋I2

但聲壓不能直接相加四、噪聲的相加和相減例:現有兩個聲音,它們的聲壓分別為P1、P2，聲壓級為LP1和LP2，求兩聲音疊加后的合成聲壓級LP。若LP1=LP2，則LP=？解：根據聲壓級的定義，可得：即即例:現有兩個聲音,它們的聲壓分別為P1、P2，聲壓級為LP1又據聲壓與聲強的關系：所以：（兩聲音疊加后聲壓的平方等于單聲壓的平方和）所以：又據聲壓與聲強的關系：所以：（兩聲音疊加后聲壓的平方等于單聲故總聲壓級為：如LP1=LP2,即兩個聲源的聲壓級相等，則總聲壓級：故總聲壓級為：如LP1=LP2,即兩個聲源的聲壓級相等，則總當聲壓級不相等時，按上式計算較麻煩。可以利用圖7-1查曲線值來計算。方法是：設LP1>LP2,LP1—LP2值按圖查得ΔLP，則總聲壓級LP總＝LP1＋ΔLP

例1兩聲源作用于某一點的聲壓級分別為LP1=99dB。

LP2=93dB。由于LP1-LP2=6dB，查曲線得ΔLP＝1.0dB，因此LP總=99＋1.0=100dB

當聲壓級不相等時，按上式計算較麻煩。聲音的物理特性和量度課件例2兩聲源作用于某一點的聲壓級分別為LP1=90dB。LP2=75dB。由于LP1-LP2=15dB，查曲線得ΔLP＝0.2dB，因此LP總=90＋0.2=90.2dB結論：①兩個噪聲相加，總聲壓級不會比其中任一個大3分貝以上；②兩個聲壓級相差10分貝以上時，疊加增量可忽略不計。例2兩聲源作用于某一點的聲壓級分別為LP1=90

例如，有八個聲源作用于一點，聲壓級分別為70、75、82、90、93、95、100dB，它們合成的總聲壓級可以任意次序查圖7-1的曲線兩兩疊加而得。任選兩種疊加次序如下：例如，有八個聲源作用于一點，聲壓級分別為70、75、82、

2.噪聲的相減噪聲測量中經常碰到如何扣除背景噪聲問題，這就是噪聲相減的問題。通常是指噪聲源的聲級比背景噪聲高，但由于后者的存在使測量讀數增高，需要減去背景噪聲。2.噪聲的相減例：為測定某車間中一臺機器的噪聲大小，從聲級計上測得聲級為104dB，當機器停止工作，測得背景噪聲為100dB，求該機器噪聲的實際大小。例：為測定某車間中一臺機器的噪聲大小，從聲級計上測得聲級為1解：由題可知104dB是指機器噪聲和背景噪聲之和