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第二节 声音的物理特性和量度 引言 一、声音的发生、频率、波长和声速 二、声功率、声强和声压和声压级 三、分贝、声功率级、声强级 四 噪声的相加和相减 小结 一、声音的发生、频率、波长和声速 当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20～20000Hz之间，人耳可以感觉，称为声音。 频率低于20Hz的为次声，高于20000Hz的为超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。 声源在一秒钟内振动的次数为频率，记作f。单位为Hz。 振动一次所经历的时间为周期，记作T，单位为s。频率和周期互为倒数，即T＝1／f 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称作波长，记为λ，单位为m。 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作C，单位为m/s,频率、波长和声速三者的关系是： 二、声功率、声强和声压和声压级 1.声功率（w） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。 在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为w。 2.声强（I） 声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为w/s2。 3.声压（P）和声压级（LP） 声波振动时空气压强必然比正常大气压力会有所增强或减弱,这种增强或减弱的压强,称为声压。 声压单位为Pa。1Pa＝1N/m2,1atm=105Pa。 对于球面波和平面波： 声压与声强的关系为 通常测量的噪声声压都是瞬时声压 瞬时声压的均方根值称为有效声压。一般所说的声压就是指的有效声压。 正常人刚刚能听到的最微弱声音的声压为2×10-5Pa，这个声压值称为人耳的“听阈”。 使人耳产生疼痛感觉的声压，如飞机发动机噪声的声压为20Pa，称为人耳的“痛阈”。 从听阈到痛阈，即从2×10-5Pa到20Pa，其间相差很大，达100万倍。 经研究证实，人耳的声音感觉与声压大小成对数关系。 因此用声压比的对数来表示声音的强弱,这就是声压级，即: 式中：LP——声压级，单位是分贝，dB； P——声压，帕，Pa； P0——基准声压，规定为P0=2×10-5Pa(即听阈升压)。 三、分贝、声功率级、声强级 1.分贝 所谓分贝是指两个相同的物理量之比取以10为底的对数并乘以10。 分贝符号为“dB”，它是一个相对单位，没有物理量纲。分贝数越小，声音就越小。 如人耳的听阈声压级是0分贝（产生声音感觉的最低值） 2.声功率级 式中：Lw——声功率级（dB）； W——声功率（w）； W0——基准声功率，为10-12W。 3.声强级 ? 式中：LI——声强级（dB）； I——声强（W／m2）； I0——基准声强，为10-12W／m2。 四、噪声的相加和相减 1.噪声的叠加:两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。 声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率 W总=W1+W2。 而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强： I总＝I1＋I2 但声压不能直接相加 例:现有两个声音,它们的声压分别为P1、P2，声压级为LP1和LP2，求两声音叠加后的合成声压级LP。若LP1=LP2，则LP=？ 解：根据声压级的定义，可得： 即 即 又据声压与声强的关系： 所以： （两声音叠加后声压的平方等于单声压的平方和） 所以： 故总声压级为： 如LP1=LP2,即两个声源的声压级相等，则总声压级： 当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。 可以利用图7-1查曲线值来计算。 方法是：设LP1LP2, LP1—LP2值按图查得ΔLP， 则总声压级LP总＝LP1＋ΔLP 例1 两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=99dB。 LP2=93dB。 由于LP1-LP2=6dB，查曲线得ΔLP＝1.0dB， 因此LP总=99＋1.0=100dB 例2 两声源作用于某一点的声压级分别为 LP1=90dB。LP2=75dB。 由于LP1-LP2=15dB，查曲线得ΔLP＝0.2dB， 因此LP总=90＋0.2=90.2dB 结论： ① 两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上； ② 两个声压级相差10分贝以上时，叠加增量可忽略不计。 例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压