dB(A)——人耳与客观世界的统一

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在声学测量中，经常会看到dB(A) 随频率f 变化的曲线图，此处A表示将原本测得的声压值进行加权，那为什么要进行加权呢？今天就来弄清楚这个简单的问题。本文主要从响度级与等响曲线、为何进行计权、如何计权方面进行说明。

一、响度级与等响曲线

在开始研究这个问题之前，我们先简单了解人耳听到声音的原理。外部的声音传到耳朵进入耳道，引起耳膜的振动，而后经一系列的传递变成电信号通过听觉神经送给大脑，进行声音的识别。同时，人对声音的感觉不仅与声音的本身特性有关，而且与人耳的结构及其他主观感受息息相关。

人耳对声波响度的感觉与声波的频率有关，即使是相同的声压级但频率不同的声音，人耳听起来也是不一样响，如同样是60dB的两种声音，人耳听1000Hz的声音比100Hz的声音要响，如果要使100Hz的声音听起来和1000Hz、60dB的声音同样响，则前者的声压级需达到67dB，因此，引入响度级（单位phon），来定量的确定声音的轻或响的程度。

响度级与声压级的区别，就是前者进行了计权以符合人耳的听觉感受，而后者则是科学的客观声音大小。下图为一系列测得的等响曲线，每条曲线上的点听起来都是一样响，但是其声压级差别较大。

关于曲线：

  · 在这个图上，横坐标是声音的频率，纵坐标是声压级，从0到100方，单条曲线声压级不同，频率不同，但响度一致。

  · 最低等响曲线为听阀线，响度级为0方；最高等响曲线为痛阀线，响度级100方。

  · 不同频率的声音的响度增长率不同，主要表现为：低频下响度级随着声压级增长要比高频的响度级快；在高声压级时，人耳对低频变得比较敏感。

  · 等响曲线常用于声压的计权， 40方、70方、100方这三条设计了A、B、C三条计权网络。

二、为何要进行计权

因为人耳对不同的频率敏感度不一样，即使声压级的大小相同，听起来也不一样。所以，需要对真正听到的声压级通过增益因子进行修正，也就是所谓的声学计权。另一方面，人耳听到的声音与传声器测量得到的声音是不相同的，这是因为人体会改变声场的分布，人体和外耳会引起声音的反射、吸声和共振等导致二者差异明显。

为了使测量结果能够反应人们对噪声的主观感受，对声音信号通常需要进行频率计权和时间计权。常用的频率计权有A、B、C、D四种计权方式。

三、如何计权

由于人耳对不同频率的声音的感受程度是不一样的，同样强度的声音，若其频率不同，则人耳的感受也不同，因此在进行声学分析时常常对频谱进行各种计权，常用的有A、B、C、D四种计权，计权曲线如上图所示：

  · A计权对应的是40方的等响曲线的倒曲线；

  · B、C计权则对应70和100方的等响曲线的倒曲线；

  · D计权对应等噪度曲线40呐的倒曲线。

除了这四种计权之外，还有所谓的“线性”计权，实质上对测量的信号不作任何计权处理。

对同一个信号采用不同的计权方式，最后得到的各个频带的声压级是不一样的。如上图所示，对一个随机信号不计权和A计权下的1/3倍频程曲线，可见二者差异明显。因此，当计权不同时，结果也是不同的。

来源：吉兴汽车声学部件科技有限公司公众号，作者：陈晓君。