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文件名称:环境噪声公式汇编:基本量的相互转换.docx
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更新时间:2025-06-27
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文档摘要

声音基本量的相互转换

声能量、声功率、声强

对于一块面积为S的平面波波阵面,其瞬时声功率为:

W=Fu=pSu

W的时间平均值为:

式中,P0、U0为声压和质点的速度的幅值,而Pe、Ue则是其有效值(即方均根值)。

在自由声场中,单位时间在垂直于波的传播方向上单位面积所通过的声能量,称为声强。因此有:

(W/m2)

声场中媒质的单位体积内包含的声能量,称为声能密度,由这一定义结合声强的定义可得到声能密度的表达式:

(J/m3)

声压级、声强级和声功率级

为方便声压的表述,定义声压级为

Lp=20lg(Pe/P0)

参考声压P0取为2×10-5帕,也就是人耳对1000Hz声音刚刚能够觉察到的最低声压值,亦即人的听阀的声压级为0分贝。

同样,定义声强级为:

LI=10lg(I/I0)

参考声强I0取为10-12W/m2。

定义声功率级为:

LW=10lg(W/W0)

参考声功率W0取为10-12W。

由I=Pe2/ρc,可导出声强级与声压级的关系式:

在空气中,由于ρc约为400瑞利,因而上式最后一项近似为0,所以LI≈LP。

再由W=S×I=S×Pe2/ρc,可导出自由声场中的声功率级与声压级的关系式:

本式只适用于自由声场中。LP是面积为S的声源包络面上测得的平均声压级。在空气中,上式最后一项近似为0,所以LW≈LP+10lgS。

响度与响度级

人耳对于不同频率的主观感觉是不同的,同样的声强级的情况下,从感觉上人耳觉得1000-5000Hz间声音较之其它的频率声音要响。为了使人耳对频率的响应与客观量声压级联系起来,采用响度级来定量地描述这种关系。响度级的单位为方(phon),规定1000Hz纯音的响度级就是这个声音的声压级,对其它频率的纯音,则用1000Hz纯音与之比较,调节1000Hz纯音的声压级,使它与待定的纯音一样响,这时1000Hz纯音的声压级就被定义为这一纯音的响度级。对各个频率的声音都作这样的试听比较,把听起来同样响的各相应声压级按频率连成一条条曲线,称之为等响曲线。

声音“响”的程度,叫响度,记为N,单位是宋(sone),规定响度级为40方时响度为1宋,并规定响度级增加10方则响度增加1倍(从感觉上是声音加倍响),因此响度级LN与响度N的关系式为: