杭州锐达数字技术有限公司
声振论坛 首页 声学噪声 声学理论 查看内容

声学基础知识:声压的基本概念

2020-1-2 12:51| 发布者: weixin| 查看: 91| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 对于刚刚接触噪声和振动领域的工程师,那么所谓声压,声功率和声强这些术语很容易令人混淆,这其中是因为它们都比较常用且相互关联的,更不用说它们都经常用分贝表示。
对于刚刚接触噪声和振动领域的工程师,那么所谓声压,声功率和声强这些术语很容易令人混淆,这其中是因为它们都比较常用且相互关联的,更不用说它们都经常用分贝表示。但是,它们在声音传播和体验方式中,又分别代表声音的不同而重要的方面。

一、声压概念
声压是大多数声学工作的基础,不仅因为它的客观数字与我们的听觉类似,而且实际上,声压是人们真正可以进行的唯一测量之一!同时,声压的测量是声功率和声强计算的基础。

当物体发出声音时,它会前后振动,这也会导致物体附近的空气分子也振动。这种振动链反应以波的形式向外(以声速)继续传播。这些波类似于石头掉入池塘时在水中形成的波。
1.png
顾名思义,我们使用压力单位(帕斯卡,N/m2)来量化声压,该值表示构成声音的所有不同正弦波的总振幅(也称为“总声压级 (Overall Level)”)。

但是,这里需要注意的是,这个压力实际上只是我们的耳朵(和麦克风)承受的压力的交变部分。由于地球的重力,我们也承受着巨大的“静态”压力。这就是“大气压”。海平面的大气压约为101.3kPa,即194dB!

但是,由于大气压在大多数情况下是恒定的,并且由于我们实际上仅对压力信号的交变部分感兴趣,因此通常减去大气压并将声压级归一化,观察其在0值上下浮动。

正如我们在下图中所示,归一化的声波产生的压力有正有负,分别对应于红色和蓝色阴影区域。即使归一化的声压既为正也为负,我们仅将压力波的振幅定为正值。可以使用峰值,峰到峰 (Peak to Peak) 或RMS来描述该振幅。当我们听到声音时,我们的大脑充当这些正负振动的积分器,并且感知到稳定的正振幅,而未感知到各个正弦波的实际波动。
2.png

二、声压测量
在下图 (A) 中,我们看到较小振幅的声波撞击驻极体麦克风,导致麦克风膜片以较小的振幅来回振动。膜和带电荷的圆盘之间的这种相对运动称为“背板”,从而导致电容差。此差异会从麦克风产生与膜位移成比例的电压输出。在下图 (B) 中,我们看到相同的声源输出更高振幅的声波,这导致麦克风膜以更高振幅振动,从而输出更大的电压。
3.png

三、压力传播
就像池塘中的波浪一样,声波在各个方向上都从声源向四周传播,振幅随距离变大而下降。这是因为我们用石头把一定的能量注入水中,为了使转移到水中的能量保持恒定,随着波向四周,波的振幅必须减小,这也是为什么越靠近声源,声波的振幅就越大。随着我们离声源越远,等量的能量就会散布在更大的区域上,因此振幅变小。
4.png

来源:吉兴汽车声学部件科技有限公司微信公众号,作者:陈晓君。


最新评论

返回顶部