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- 噪聲檢測科普|關(guān)于聲壓、聲壓級(jí)的幾個(gè)基本概念的介紹
- 發(fā)布日期：2019年11月06 點(diǎn)擊次數(shù)：45 所屬分類：技術(shù)中心
噪聲檢測科普|關(guān)于聲壓、聲壓級(jí)的幾個(gè)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(duì)“分貝（dB）”都很眼熟吧，知道它是一個(gè)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(gè)大小是怎么測量的呢？同一個(gè)環(huán)境，有多個(gè)聲源時(shí)，又該怎么計(jì)算呢？有興趣的朋友可以一起來了解下。
我想大家對(duì)“分貝（dB）”都很眼熟吧，知道它是一個(gè)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(gè)大小是怎么測量的呢？環(huán)境中同時(shí)存在多個(gè)聲源時(shí)，又該怎么計(jì)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(diǎn)振動(dòng)，使空氣產(chǎn)生疏密變化，這種由于聲波振動(dòng)而對(duì)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(gè)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(duì)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(shí)間積累，由早期發(fā)展為噪聲聾中期或晚期，這時(shí)語頻聽閾也會(huì)提高，日常交流需要對(duì)方提高音量才能聽清；嚴(yán)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(shí)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(duì)值表示聲音的大小，并據(jù)此對(duì)聲音進(jìn)行分類、評(píng)價(jià)實(shí)在太煩瑣，故實(shí)際應(yīng)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(duì)數(shù)）來表示，即聲壓級(jí)，在本文后面會(huì)介紹這個(gè)概念。
二、聲強(qiáng) sound intensity（I）
聲強(qiáng)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(shí)間通過的聲能量。單位：W/m2。
聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系：當(dāng)聲波在自由場傳播時(shí)，聲壓的平方與聲強(qiáng)成正比關(guān)系，即聲強(qiáng)（I）=聲壓的平方（P2）÷聲特異性阻抗（ρc）。
三、聲壓級(jí)
聲壓級(jí)，即聲壓的等級(jí)，用對(duì)數(shù)來表示，單位為分貝（dB）。我們平常所談?wù)摰脑肼暢^多少多少分貝讓人心情煩躁難以入眠，這個(gè)分貝其實(shí)就是這個(gè)噪聲的聲壓級(jí)，通常用此來比較聲音的大小。
可能有的朋友不知道對(duì)數(shù)是什么，既然本文是科普文，這里就解釋一下“對(duì)數(shù)”，知道的朋友可以跳過本段內(nèi)容。對(duì)數(shù)是一個(gè)數(shù)學(xué)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(duì)數(shù)形式就是n=logab（a>0,且a≠1），這個(gè)n就是以a為底b的對(duì)數(shù)。指數(shù)和對(duì)數(shù)指的都是n，只是在不同公式中叫法不同。舉個(gè)例子，103=1000，其中指數(shù)為3；log101000=3，即以10為底1000的對(duì)數(shù)是3。
具體來說，聲壓級(jí)以聽閾為基準(zhǔn)的對(duì)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(jí)為60～70dB，載重汽車聲壓級(jí)為80～90dB。
聲壓級(jí)（Lp）=10log（P/P0）2=20log（P/P0） ——P：被測聲壓；——P0：基準(zhǔn)聲壓。
聲壓與聲壓級(jí)的示例：聽閾聲壓～痛閾聲壓范圍為20μPa～20Pa；其對(duì)應(yīng)的聽閾聲壓級(jí)～痛閾聲壓級(jí)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?duì)聲音進(jìn)行比較、分類、評(píng)價(jià)及管理了。比如工作中噪聲在85分貝以上的，勞動(dòng)者需要佩戴護(hù)聽器，每年要進(jìn)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(shí)處理，防止聽力受到進(jìn)一步的傷害。
因?yàn)?/span>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(qiáng)，計(jì)算出的聲壓級(jí)或聲強(qiáng)級(jí)的值是一樣的。由于聲強(qiáng)不易測量且計(jì)算復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中多測量聲壓，用聲壓級(jí)（分貝dB）表示。
有多個(gè)聲源，聲壓級(jí)應(yīng)該怎么計(jì)算？
在生產(chǎn)場所中經(jīng)常有多個(gè)聲源同時(shí)存在，聲源可能相同，也可能不相同，噪聲檢測時(shí)聲壓級(jí)應(yīng)該怎么計(jì)算？由于聲源的聲壓級(jí)是按照對(duì)數(shù)計(jì)算的，在多個(gè)聲源存在時(shí)，應(yīng)按照對(duì)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(jí)從大到小排列，按兩兩合成的方法逐一計(jì)算出合成后的聲壓級(jí)。計(jì)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(jí)（dB）相加時(shí)增值△L表】
注意：當(dāng)合成聲壓比其他待計(jì)算聲壓高10dB以上，△L≤0.3，可以不計(jì)。
例：三個(gè)不同的聲源L1、L2、L3，聲壓級(jí)分別為90，88，85dB，則此處的聲壓級(jí)一個(gè)怎么計(jì)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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