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声音的单位
A、声压与声压级
声波引起的气压的变动就叫声压.日常声波的强弱,在会话时,只有大气压的100万分之一到500万分之一之间.声压的变化是非常微小的,除灵敏的设备和人类的耳朵,一般都感觉不到.摇滚音乐会上,金属乐器被敲击得铛铛直响时,可达万分之一的大气压力.图1是各种声音的声压有效值,单位Pa(帕斯卡).另外,还有个上面已提到过的频率单位--Hz,这是图1中一秒钟内出现的峰值的次数或振动的次数,与交变电压的频率单位一样.
正常年轻人良好的耳朵,大约有20μPa的变动气压就能听到有声音.感觉到很响很响的声音约20Pa,两者相差100万倍,故直接拿Pa来做声压的单位,很不好使.电子、通信和声学世界中都用一个叫“分贝(dB)”的概念来做电压、声压等的单位.
分贝实质上是二个量的比值,公式为XdB=20logK,其中,K为二个量的比数,即多少倍,X就叫这对比值的分贝数.例如,前置放大器输出的电压是原输入电压的10倍,那么也可称此放大器的增益为20dB(20log10=20).如果要用分贝直接表示电压、声压的话就必须先定下一个基准量.一般电压用分贝表示时,基准为1伏,分贝单位这时写为dBV.所以,10伏交流电压,用分贝表量出来就是20dBV,100伏电压就是40dBV.
声压的基准是用人刚能听到的20μPa为标准,这样1Pa就合到96dB.(96dB=50000倍,即1Pa=20μPa×50000) .这样100万倍的声压差就只要写成120dB,数字小得多了,不容易数错零的个数,而铸成大错.这个数值就叫声音的声压级,缩写为SPL.
最小可听见的声压级是0dB,即20μPa,而且频率应该是人耳灵敏度最高的1kHz点上.一般对话的声压级在60～70dB之间.立体声音乐播放时的声压级在65～95dB之间.商业电影院听众席上的最大声压要达110dB.这些数字就比对应的几千倍、几十万倍等等巨大的数字要好记多了,而且也比较符合人耳对声压变化的感觉强弱程度.所以,一般讲到声压大小时都不用多少个帕斯卡,而用声压级SPL来表示.
