声压计算

室内扩声的声压级计算

在室内扩声声场设计中，国家有相关的行业标准，标准是量化的指标，靠经验只能定性的分析，不能定量的分析，怎样才能知道一个扩声声场设计达到了国家相关的行业标准（或者是以科学的态度作扩声设计），这需要有定量的分析手段。下面就衡量声音的大小的指标作简单的说明：

扩声系统指标中第一项指标为“最大稳态声压级”，声压级简单讲就是听到的声音大小，单位为dB (分贝)，，在设备指标中声压级相差3 dB为输出功率相差一倍，音箱的最大声压级（也就是音箱的输出的最大声音）是音箱的额定输出功率（非峰值功率）的函数加上音箱灵敏度之和，计算公式为：音箱最大声压级（SPL）=音箱的灵敏度（1W/m）+10log音箱的额定输出功率

也就是音箱的输出声音大小是由音箱的额定功率与音箱的灵敏度共同决定的。

例如；某音箱（100w,灵敏度90 dB）代入上式；

音箱最大声压级（SPL）=90（1W/m）+10log100=110dB

某音箱（200w,灵敏度87 dB）代入上式；

音箱最大声压级（SPL）=87（1W/m）+10log200=110dB

从以上计算可看出，100w,灵敏度90 dB的音箱与200w,灵敏度87dB的音箱放出来的声音一样大。

以上的是距音箱1米处的声压级，在计算距离音箱多少米处的声压级的为；音箱的最大声压级减去距离的函数，计算公式为；

距音箱某米处的最大声压级（SPL）=音箱最大声压级（dB）-20log距离（米）例如；计算上面的音箱距离10米处的最大声压级，代入上式；

距音箱10米处的最大声压级（SPL）=110（dB）-20log10（米）=90dB

以上的计算公式是在音箱轴线计算的，如与音箱有轴线偏离角，则需再减偏离角的函数，一般在估算时不做要求，在音箱的辐射角的范围内，音箱轴线与辐射角边缘相差6dB，可根据这进行估算。

在室内有多只音箱的情况下，某点的最大声压级（单声道扩声，就是每只音箱的信息是相同的）的手工计算较为复杂，与室内的临界混响有关（含房间的吸音系数和空间大小），与每只音箱到达此点的延时时间有关，简单的讲就是；每只音箱距此点的最大声压级相加的和的函数在加上此点的临界混响时间内的混响声压级与直达声声压级的差（不知这样表述是否可以说清楚），某点的最大声压级=10log(音箱1+音箱2+.......)+（混响声压级-直达声声压级）

以上算式有两个条件；一是某只音箱在此点的最大声压级小于此点其它音箱在此点的最大声压级6dB 一般不予考虑，二是在临界混响声压级小于直达声声压级一般不予考虑。

还需考虑相位干涉问题，在某个频点每只音箱到达此点的延时时间，频率和延时时间可计算出此点的相位，相位干涉问题较复杂，简单的讲就是相位差大于180度，声压级是相减的关系，

计算室内混合声场最好用计算机辅助设计手段（因手工计算公式较为复杂），例如EASE等进行预测分析，才能较好的设计出扩声声场，

注意；量化的计算是建立在设备指标的准确性和真实性上的，建议采用品牌设备的参数进行计算，进口音响设备的功率指标有EIA和IEC标准，都可以作为计算依据，不过，在EIA标准中是以RMS（平均功率）作为依据，不能以连续程序功率作为依据，在IEC标准中是以连续功率或额定功率作为依据，不能以峰值功率作为依据。

积分式声级计原理

对于非稳定的噪声，就要求测量噪声的等效连续声级Leq，定义为：在声场中的一定点位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将间歇变化的几个不同A声级，以一个A声级表示该段时间的噪声大小。

积分式声级计能够以数字形式直接显示出某一测量时间内被测噪声的等效连续声级。积分式声级计主要由传声器、前置放大器、频率计权放大、量程转换、过载指示电路、对数检波与直流放大、A/D变换器、微处理器、存储器、液晶显示器、按键输入面板、参考校准信号与电源、接口电路等部分组成。

积分声级计原理

.传声器：驻极体测试电容传声器，将声信号转换成电信号，具有稳定性好，频响宽等特点。

.前置放大器：具有高输入阻抗，低输出阻抗特性，起阻抗变换作用。

.频率计权放大、量程转换、过载指示电路：该部分电路是将来自前置放大器的微弱信号进行放大以达到一定幅度，量程转换电路在微处理器的控制下，保证整个放大器在测量范围内能不失真的反映输入信号的大小变化。当信号超过当前量程的测量范围时过载指示电路自动控制过载灯指示。

.对数检波与直流放大：是将来自交流放大器的对应于被测声级的交流信号进行有效值检波，并进行一定比例的放大，使直流放大器输出对应于被测声级的线性变化直流电压。

.A/D变换器、微处理器、存储器、接口电路：这几部分组成了一个完整的单片机系统，微处理器在程序存储器的控制下，由A/D变换器进行定时采样，并自动测量，同时将测量结果存于存储器，经接口电路输出至打印机或微机。

.显示部分与面板部分：液晶显示器能将时钟、工作方式、测量数据，频率等测量标记与测量结果显示输出，面板部分提供了人工控制界面，根据测量要求，将工作方式、控制信号输入给微处理器，实现噪声测量与分析。

.参考校准信号与电源：由电池供电（或外接输入）单一正电压转换成所需的正负电压，负责整机的电源供给。并产生一个参考信号作为内部电路校正。

被测声信号如一般声级计那样被接收，经计权、放大、量程电路后，到对数变换器进行对数运算，然

后经检波放大及A/D变换，送到微处理器，微处理器按事先编好的程序和算法公式进行定时采样，计算出Leq等值，同时将测量结果存于存储器。结果可通过显示驱动电路在液晶屏幕显示出来，也可经RS232C 串行接口输出至打印机，自动打印出测量结果与图谱。经接口通讯电缆可将测量数据输出传输到计算机中，实现声压级Lp实时通讯输出。

积分声级计不仅能计算等效连续声级Leq值,还能算出声暴露级Lae（与单发噪声发生一次的总能量相等的持续时间为1秒的稳定噪声级）、标准偏差SD（反映随时间变化的噪声声级的离散度）、噪声概率统计值Ln（包括L95、L90、L50、L10、L5）、噪声最大值Lmax、噪声最小值Lmin等，外接滤波器能自动进行1/3及1/1频谱分析，还能测量飞机噪声有效感觉噪声级Lepn和混响时间T60。