声音的量度与人的听觉

在自然环境中对噪音做出评价或量度,最终要依靠人耳,以人的听觉作为基础。

在声音的量度中,一般用对数来比较声压、声强、声功率的变化,其参考值分别取人耳能感觉到的最低值,然后对测量值与最低值之比取以 10 为底的对数,再乘一个常数分别称为声压级,声强级和声功率级。例如声压级为:

Lp = 210g =

o

(dB)

单位为分贝。Po 为参考值,规定为 20 微帕,是人耳在频率为 1000 赫兹的声音时能感觉的最低声压。若被测声音的频率恰为 1000 赫,声压 P 恰为 20 微

帕,则 L,为零分贝。若测量的声压 P 为 2×108 微帕(人耳能承受的声压的最大值),则 Lp 为 140 分贝。这样,在人耳能感觉的声压变化范围内,声压级的变化在 0—140 分贝之间。分贝实际上只表示比值,没有量纲。

与此相同声强级为 L1

= 101g I

I

(dB)

声功率级为 LI v

o

= 101g W (dB) Wo

声强级的零分贝相当于 10-2 瓦每平方米,声功率级的零分贝相当于 10-12 瓦。实际上,声强(级)和声功率(级)都很难直接测定,而声压(级)可

以用传声器接受,并将其转换为电压显示出来,供人们分析研究。

根据测量可以知道,微风吹拂树叶的声音大约在 15 分贝,教室里教师讲

课的声音约为 60 分贝,一般街道上的噪声为 85 分贝左右,工地上使用风枪

时,在附近测量,噪声可达 100 分贝,室内摇滚乐的声音在 110 分贝。对一般人来说,声压级在零分贝以上就可以听到,100 分贝以上就会感到不舒服, 在 130 分贝以上耳朵会有痛感。

人们听到声音的强弱(即响度)主要与声压有关,同时与声音的频率也有很大关系。人的可听频率范围在 20 到 20000 赫之间,但对其中各频段的声

音反应的灵敏程度却不一样。声音频率在 3000 到 4000 赫之间时,人耳反应

最为灵敏;负 4 分贝,声压为 1.26 微帕的声音就可以听到。这个压强,相当

于在 1 平方米的表面上,均匀地撒上质量为 0.0001 克的面粉,引起耳膜的位移约为 10-12 米,比一个分子的直径还小 10 倍。目前世界上还没有造出能与人耳相比较的传声器。当频率降为 20 赫时,声压级要达到 70 分贝才能听到。

频率超过 12500 赫时,人耳的灵敏度也下降的比较快,频率超过 20000 赫时为超声,人耳收听不到,对人也没有什么影响。

由于人的听觉与声压与声频同时有关,为了使测量噪声的结果与人的主观感觉基本符合,人们在设计测量噪声的仪器时,已同时考虑了声压,声频对听觉的共同影响,并分为 A、B、C 三级,与人耳主观感觉最接近的是 A 级, 这样测量的结果叫声级(A),单位仍然是分贝。测量噪声的仪器叫声级计。