技术报告声音及其传感器1

声音 (声波) 是一种在介质 (在空气中称为空气) 中传播的波浪，它是一种纵波 (粗密波)，其中构成介质的非常小的粒子 (体积粒子) 沿着与波浪行进方向相同的方向振动，体积粒子密集的部分压力高于大气压力，而体积粒子粗糙的部分压力较低。压力在大气压下的变化称为“声压” (p)，通常表示为声压均方根 (有效rms) 。请注意，使用的单位为帕斯卡 (Pa) 或每平方米牛顿 (N/m ²) 。

人可感知的声音 (可听声音) 频带大约为20 Hz至20 kHz,声压范围为20μPa或20 Pa,最小声音与最大声音的声压比高达10 ⁶。另外，噪音是声音的一种，对人来说不舒服的声音被特别称为噪音。

人们认为人类从声音的物理特征中区分和判断声音的差异，如下所示。

测量声音时，通常会考虑频率特性和幅度。如您所知，频率的单位是赫兹 (Hz)。由于幅度的变化范围非常大，因此使用对数标度。此外，韦伯-费希纳定律指出“人类感知量与刺激量的对数成正比”，而听觉正是这样一种感知，因此使用对数标度。对数标度的单位是贝尔 (B)，它最初由美国人亚历山大·格雷厄姆·贝尔用来表示电话中电力传输的损耗。然而，由于贝尔 (B) 的值太大，因此实际使用的是分贝 (dB)，它是贝尔的十分之一。在声音领域，“级”一词用于表示分贝值。当用分贝表示“声音幅度”时，表示为“声音幅度为多少分贝”。

现在，如果将某个声音的声压的有效值设定为p (Pa)，并且将作为参考的声压的有效值设定为p ₀ (Pa)，则声压级L _p (dB) 由下式给出。

用于检测声音的传感器通常被称为传声器。根据转换方式的不同，传声器可分为电动式、静电式和压电式三种类型。电动式麦克风的需求依然旺盛，尤其是在音乐领域；而压电式麦克风则主要用于低频声级计。出于测量目的，静电式（电容式）麦克风通常被广泛使用，因为它们体积小巧，在宽频率范围内具有平坦的频率响应，并且与其他类型的麦克风相比稳定性极佳。

静电结构如下所示。