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[综合讨论] BK知识库 | 什么是声强和声压?

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发表于 2023-11-13 10:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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声功率是由声源每单位时间辐射的总空气声能量。另一方面,声压是声源辐射声音能量的结果,这些能量转移到特定的声音环境中并在特定位置进行测量。声功率是原因,声压是效果。




声强与声压之间的关系

可以用热来作为一个简单的比喻,帮助了解声功率和声压之间的关系。
一个电加热器具有一定的功率输出,它辐射到一个房间,提高了房间的温度。加热器的功率输出独立于加热器所在的房间。然而,房间内的温度会根据我们与加热器的距离以及房间的特性而有所不同,例如房间的大小以及通过房间的墙壁和地板吸收或传递的热量。

声源的声功率输出与房间内声压级之间的关系类似。从声源辐射出来的声能会提高房间的声压级。声源的声功率级与房间独立,但声压级将取决于我们与声源的距离房间的特性,这包括房间的大小,以及房间内表面反射或吸收声音的程度。






                               
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就像声压一样,我们通常以分贝为单位表达声强。这有时可能产生混淆——特别是当省略参考值时。声压级的参考值为20µPa,而声功率级的参考值为1pW

选择这些参考值,使得在一个完美的自由场,在传播面积为1m2的距离,声压级和声功率级相等。




为什么要决定声功率级?

了解装置的声功率级非常有用。它允许我们客观地比较不同装置的声音输出,而不需要知道它们的测试环境或测量的距离。因此,声功率级非常适合用于指定装置的噪音发射限值,以及验证是否符合限值。

由于声功率级与声音环境和测量位置无关,因此我们也可以计算在已知的声音环境中,从装置到特定位置的声压级。

例如,声学顾问可能会使用机器的声功率级来计算在附近住所所产生的声压级,如果要安装在特定位置,则该机器将在附近住所产生的声压级。然后,顾问可以确定居所产生的噪音是否符合有关规例,或是否应设计或选择不同、更安静的机械设备。




如何测量声功率?

声功率可以根据声压或声强度测量来确定。

有两种方法可以从声压测量中确定声功率:直接法比较法。直接法最常用于自由场环境,但也可用于混响场。然而,比较法仅用于混响场

在直接法中,定义了包覆所测试装置的虚构表面,并在表面上的多个位置进行声压测量。这些声压级测量是在空间上平均和校正声音环境的影响(例如背景噪音)。

一旦确定测量表面的平均声压级,只需调整表面面积与参考面积 1m2的比例,即可计算声功率级。这是声功率级等于声压级的地方。



                               
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比较法有点不同。在此方法中,会使用具有已知且稳定的声功率级的参考声源,在测试室内进行声压测量,参考声源在操作和正在测试装置的情况下进行。接着,可透过比较所测量的声压级与每个声源来计算接受测试装置的声功率级。



                               
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从声强测量中确定声功率的过程与直接测量声压方法非常类似。但由于声强是时间平均的向量,因此比基于声压的测量更适合于存在背景噪声和混响的情况。这使得基于声强的声功率测定特别适合于现场测量




使用哪些标准?
声功率测定有许多标准,适用于许多不同类型的噪声源,在不同的声学环境中测量,并达到不同的精确度。目前现行标准的详细讨论不在本文的范围内;不过,我们可以大致描述一下。

我们首先可以分为「基本标准」「噪声测试代码」。基本标准指定了各种声学环境和准确度等级中所有类型产品的声功率决定方法。因此,它们只会针对所测试装置的操作和安装条件提供一般建议。

另一方面,噪声测试代码特定于特定类型的噪声源,并指定安装和操作条件的详细要求,以及识别应使用的基本标准。一般而言,如果装置存在噪声测试代码,则应使用该代码。

在没有噪声测试代码的情况下,可以使用基本标准ISO 3740:2019声学—噪声源声功率级的测定—基本标准的使用准则概述了声功率测定的基本标准。这可用于选择适当的标准,同时考虑测试环境和设备、测试的组件特性,以及所需的准确度。




测量声功率的设备
适合的声功率测定仪器取决于所选择的方法和测试环境,以及测试物体的体积和声源的特性。

Brüel & Kjær拥有全方位的仪器和软件,可用于测定声功率。在下面,我们列出了一些广泛适用的选项。



                               
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