声压
大气压受到扰动后产生的变化
声压是大气压受到声波扰动后产生的变化,即为大气压强的余压,它相当于在大气压强上的叠加一个声波扰动引起的压强变化。在物理学中,声压(英文:acoustic pressure)是指声波通过媒质时,由振动所产生的压力改变量,符号为 p。声波作为一种纵波,在空气中传播时,空气粒子的疏密程度会随声波而改变,因此该处压强也会随之改变,此改变量即为声压。在国际单位制中,声压的单位是帕斯卡(帕,Pa)。
产生原因
介质压强的变化量称为声压。介质中有声场时的压强P与没有声场时的压强P0之差即为声压。由于声压的测量比较容易实现,通过声压的测量也可以间接求得质点速度等其它物理量,所以声学中常用这个物理量来描述声波
物理学
声音发出导致话筒内部电感线圈切割磁场产生电流,从而发电。声压的单位是帕斯卡(Pa),其计算公式为:
声压(p)的平方=声强(I)×介质密度(ρ)×音速(C)
其中,声强单位是:W/平方米,密度单位:kg/立方米,声速:m/s。声波通过媒质时,由于振动所产生的压强改变量。它是随时间变化的,实测声压是它的有效值。单位是Pa或MPa。表示声压大小的指标称为声压级(sound pressure level),用某声音的声压(p)与基本声压值(p0)之比的常用对数的20倍来表示,即20lgP/P0,单位为dB。
声压 p 是声波通过媒质时,由振动所产生的压强改变量。以空气作为媒质的例子,无声时的压强应为标准大气压力 1 atm (101.325 kPa)。当声音传播时,会造成粒子的扰动,引起压强的改变。这个改变量,就是声压。由于粒子的扰动有疏有密,在每点的瞬时声压也有所不同,因此我们常以平方平均数 prms 作为平均值计算。对于一个正弦信号纯音,声压峰值 ppeak 和均方根值 prms 有以下关系:
{\displaystyle p_{\mathrm {rms} }={\frac {p_{\mathrm {peak} }}{\sqrt {2}}}} 。
实际应用
街头噪声显示器利用声压可实现声音发电。根据GB/T10069.1-2006声压级的定义:被测声源辐射声压平方的时间均值与基准声压平方之比取以10为底的对数再乘以20。
与其他声学物理量的关系
声压 p 和声强 I 是关系密切的物理量。它们符合以下关系:
{\displaystyle I=pv}
{\displaystyle I={\frac {p^{2}}{z}}}
其中:
v 是粒子速度,单位是米每秒(m s^-1)。
z 是媒质的特征声阻,单位为瑞利(rayl)。
以空气中的听阈声压 2 × 10^-5 Pa 作换算,取空气声阻 400 rayl ,可得听阈声强 I0:
{\displaystyle I_{0}={\frac {(2\times 10^{-5})^{2}}{400}}=10^{-12}\,\mathrm {W\,m^{-2}} }
声强级 SIL 作为对数级数,就是以此值作为基准。因此,给定在空气声阻的 400 rayl 的环境下,声压级和声学强级的数值相等
{\displaystyle \mathrm {SIL} =\mathrm {SPL} }
参考资料
目录
概述
产生原因
物理学
实际应用
与其他声学物理量的关系
参考资料