聲學測量

簡介

包括測量方法和測量儀器。基本的聲學測量聲壓測量、聲強測量、聲質點速度測量、頻率測量、加速度測量、傳聲器和水聽器絕對校準、通信系統檢測、語言清晰度測試、聽力測量、聲波分析、電聲儀器性能評價、房間音質測量等。近代聲學測量的儀器設備有各種聲級計、電容傳聲器和電子放大記錄設備、模擬和數字頻譜分析儀、聲強計、加速度計、駐波管等，以及消聲室、混響室、隔聲室、高聲強實驗室、消聲水池和混響水池。

歷史

17世紀初就有人嘗試測量空氣中的聲速。直到18世紀聲學測量只是在測量聲速方面做了一些工作，19世紀中雖在空氣中聲速的測定、調音頻率的確定、質點速度的測定和音色的觀察等方面取得了進展，但還屬起步階段，真正的聲學測量工作是在20世紀初由於電學線路和無線電技術的發展而開始發展的。先發明了用瑞利盤測定平面行波中的質點速度，從而建立了聲壓的測量，用光干涉法測量聲強等一些測量方法。後又發明了熱致發聲器等標準聲源，特別是電容傳聲器和互易校準的發明，室內自由聲場──消聲室的建立，以及各種聲學測試儀器如聲級計、聲分析儀等的問世，使聲學測量進入了新階段，到60年代，已發展得比較完善，基本上解決了各聲學量的測量，建立了空氣中和水中的聲壓基準及有關的標準測量方法。近年來聲強和聲功率的測量有了新發展，聲學測量正在實現自動化，帶微處理機的聲學測量儀器也已出現，這表明聲學測量已邁進現代聲學的行列。

聲學中的基本量

在聲學中，或描述一聲源及其產生的聲場的特性，或在某些聲學現象、效應中起主導作用的一些量,為聲學中的基本量。表1所列為這些基本量及其相互關係。在前四個量中，聲壓是最容易測量的，而且可以量得很準確，另三個量又能由聲壓導出，因此，過去一直誤認為只有聲壓才是聲學中的基本量。實際上，當聲場不是自由場時，其他三個量與聲壓間不存在一個簡單的關係，另外有不少聲學效應（例如超聲效應）並不直接只與聲壓有關，而與聲能量或聲強等有關。對某一聲學問題選用哪個基本量來描述應視具體情況而定，因此所有這些聲學量在聲學測量中都是很重要的。

聲學測量

聲壓級

在實際生活中，聲音強度的變化範圍很大，從人耳剛能聽到的聲音(約 20μPa)至震耳的噪聲 (約幾百帕)可差107倍。而且人對聲音強弱的感覺並不與聲壓成比例,而是與其對數值成比例。為了便於表示起見,使用聲壓級Lp這個量，它是某聲壓值p與基準聲壓p0之比的常用對數乘以20，其單位為分貝(dB)，即　 Lp=20lg(p/p0)，基準聲壓在空氣中為 20μPa，水中為1μPa。對於一個聲壓值，不同的基準值給出的聲壓級是不同的，故在講聲壓級的同時一定要說明所用的基準聲壓值。人們實際感覺到的或要處理的聲音大部分不是純音，而是具有頻譜特性的噪聲，對於這類聲則常用某一有限頻帶中聲能的有效聲壓級來表示，稱為頻帶聲壓級。最常用的頻頻寬度有倍頻程和倍頻程頻寬。當評價機器或設備產生的穩態或非穩態噪聲時，一般用A計權聲壓級（簡稱A聲級），也可用B或C聲級,這是用A或B、C頻率計權網路測得的有效聲壓級,A、B、C頻率計權特性分別是響度級40、70、100方等響線的反曲線,測量這類聲級的專用儀器為聲級計。由多聲源組成的、能量分布隨時間變化的如環境、交通等這類噪聲，則用累積百分聲級和等效聲級來表示，累積百分聲級是在規定時間T內有N%時間的聲級所超過的那個A聲級,等效聲級是某規定時間T內A聲級的能量平均值。當評價飛機噪聲時則用感覺噪聲級，這是以40dB等噪線的反曲線為頻率計權測得的聲級，也稱作 D聲級。常用的聲級還有平均聲級、評價聲級、暴露聲級等等。總之對某種類型的聲和噪聲，應使用能表征其特性的某種聲級來表示，這是必須注意的；若不加任何說明，只說聲級,則一般應理解為是指A聲級。聲強、聲功率以及其他聲學量用級表示時，與聲壓級相同。表2所列為常用聲級的名稱、符號和單位。