技术报告：什么是声级计？（第二部分）

人类可以感受到的声音 (可听声音) 的频带约为20 Hz至20 kHz,声压范围为20μPa至20 Pa,最小声音与最大声音之间的声压比为“10 ⁶ ”我在1章中已经提到过。通常，对数比例用于有效地表示大范围的变化量，但由于变化的范围非常大，因此该对数比例也用于表示声压或噪声的强度。此外，有韦伯-费希纳定律，“人类的感觉量与刺激量的对数成比例”，并且使用对数尺度，因为听觉也是感觉量之一。

由于美国的Alexander Graham Bell (亚历山大·格雷厄姆·贝尔) 最初使用贝尔 (B) 来表示电话中功率的传输衰减，因此使用贝尔 (B) 作为对数量表的单位。请注意，由于贝尔 (B) 本身的值太大，因此实际使用分贝 (分贝=dB)，即其10倍。即1 B等于值10 dB。

在电气和通信领域中，分贝 (dB) 被大量使用，因为除了上述原因之外，可以通过加法和减法轻松计算多级连接放大器和衰减器等增益。

如前所述，分贝 (dB) 用于表示功率 (功率) 的发射衰减 (比率)，其定义公式如下:。

公式4-1

从上面的公式4-1可以看出，分贝 (dB) 是用常用对数表示功率比的相对值，如果作为参考的数值 (例如上面的E ₀) 被明确定义，它可以被视为绝对数值。因此，重要的是分贝总是要记住“参考值是什么”。

在声学领域，声压的平方与声音强度成正比。因此，声压级_Lp (dB)（即声级计测量时显示的值之一）由以下公式给出：

公式4-2

此外，通过与人的听觉对应的频率权重即A特性(详细内容请参照第8章第3节“频率修正电路”)进行加权的声压p _A噪音级别L _A (A特性声压级) (dB) 的计算公式如下:。

公式4-3

在声音 (振动) 的世界中，“电平 (dB作为实际单位) ”用作表示其大小 (强度) 的词，而不是说“声音的大小”，“声音 (压力) 的电平”它表示为“多少dB”。此外，如上所述，由于绝对标准值dB的声压被明确确定为p ₀ (20μPa)，例如，“100 dB声压级”的有效声压值是多少帕斯卡是唯一确定的。在本例中，100 dB等于2帕斯卡。另外，分贝的计算方法等将在后面叙述。

(注释) 关于dB SPL
由于声压级是声压级 (SPL)，因此以前通常将其称为“dB SPL”，特别是为了明确表示声压级单位dB (分贝) 。但是，最近的JIS标准和计量法等法律也是正确的单位表示法，仅表示为dB。

旧计量法使用的计量单位是“Hon”，1993年 (平成5年) 新计量法实施后，按照国际标准ISO标准，SI单位变为“dB”，完全禁止使用非SI单位“Hon”。

另外，在平成9年9月30日之前的宽限期内，允许“phone”和“dB”并用，但平成9年10月1日以后完全统一为“dB”单位，敬请注意。请注意，“phone”是表示对应于“dB”的噪声级的单位，两者表示相同的量，尽管单位名称不同(例如，90个电话和90 dB表示相同的声级)。

(注意)
噪声级 (A特性声压级) 的单位通常多采用dBA或dB (A)，但根据目前国内外的标准 (JIS或IEC) 或计量法，无论声压级还是噪声级均可使用“dB”单位，因此正式标记时请注意。作为一种基本思维方式，说“所有级别的单位均为“dB”。量的种类有L _p (声压级)、L _A (噪声级) 等。”是实用的。

假设p (Pa) 是声音的瞬时声压的有效值，p ₀ (Pa) 是参考声压，则“声压级”L _p (dB);

公式5-1

;) 不起作用。对于空气中的声音，参考声压p ₀为20μPa,这是听力正常的人1 kHz纯音的最小可听值。图5-1示出了声压p (Pa) 与声压级L _p (dB) 之间的关系。20μPa的声压为0 dB, 1 Pa为94 dB, 20 Pa为120 dB。虽然它不是可听的，但如果压力波动为0.1个大气压 (约100 hPa=10 ⁴ Pa)，则声压电平为174 dB。

假设在空间中传播的声压的有效值为p (Pa)，并且通过声波振动的介质颗粒的颗粒速度为u (m/s)，则在单位时间内通过与声波前进方向垂直的单位面积的声音的能量I (W/m ²) 为;

公式5-2

;) 不起作用。该量称为“声音强度”I (W/m ²) 。

如果声波是平面波 (波前为垂直于波传播方向的平面的波)，则介质的体积密度为ρ (kg/m ³)，介质中的声速为c (m/s) 。;

公式5-3

;) 中被调用，将出现故障。如果将以上公式代入公式5-2中，则声音强度I;

公式5-4

;按钮，将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。例如，温度为20°C时，空气的体积密度ρ ₀为1.205 kg/m ³，声速c ₀为343 m/s,因此，关于在空气中传播的声波(但是，平面波)，相当于声压基准值p ₀ =2×10^-5 Pa的声音强度I;

公式5-5

;按钮，将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。该值为10^-12 W/m ²非常接近，声压参考值p ₀的声音强度参考值I ₀,则此值为10^-12 W/m ²) 。

与声压级相同，“声强级”L _I (dB)是上面的I ₀作为基准的声音强度;

公式5-6

;) 中被调用，将出现故障。

声强标准值I ₀是平面声波的值，但声强等级式5-6也可用于普通声波。另外，对于平面声波，式5-4成立，因此温度20°C时的声强等级为;

公式5-7

;，几乎等于声压水平。但是，由于空气的体积密度和声速是温度的函数，因此当温度不是20°C时，声压电平和声强电平不匹配，差异约为0.2~0.3 dB。此外，由于声波不能被视为平面波，例如在声源附近，因此不能简单地根据声压确定声音强度级别。

在介质中传播的声波可以被认为是能量的流动，这种能量称为声能。因此，我们将单位时间内通过某一指定表面的声能称为“声功率”P (W)，作为表示声能大小的量。

如果声波是平面波，则通过与声音传播方向垂直的平面的声功率P将声压的有效值设为p (Pa)、介质的体积密度设为ρ (kg/m ³)、声速设为c (m/s)、平面的面积设为S (m ²) 。;

公式5-8

;) 不起作用。另外，将声功率P表示为相对于某一基准值P ₀的水平的量称为“声功率水平”L _W (dB) 。;

公式5-9

;) 中被调用，将出现故障。声功率电平的基准值P ₀为10^-12 W,是声强电平L _I的基准值I ₀ (10^-12 W/m ²) 乘以单位面积得到的值。声功率主要用于表示声源发出的声能的大小，在某个指定的频带内，单位时间内声源发出的总声能称为“声功率 (声源的声功率) ”P (W)，其声功率电平称为“声功率电平 (声源的声功率电平) ”L _W (dB) 。