声强、声功率和声压

一、声强、声功率和声压的定义

1、声强及声强级

声强定义为单位时间内，声波在其前进方向垂直的单位面积上的声能，单位为W/m 2,声强为矢量，可以简单认为某点的声强为该点的瞬时声压与质点瞬时速度的时间平均矢量积。表达式如下：)

()(t v t p I

=声强存在声强级，声强级是声强与基准声强的相对量度，定义为：0lg 10I I

L I =其中I 为测量的声强，I 0为基准声强；

2、声压及声压级

声压是声波叠加在大气压之上的压强变化，测量的声压时变化的声压与静压强之差。在声压线性尺度下，不容易对比变化巨大的线性幅值，所以引入了声压级的概念，声压级为将待测声压有效值p(e)与参考声压p(ref)的比值取常用对数，再乘以20，即：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=ref p p SPL lg 20声压级常用符号用SPL 来表示，也可以用L P 、L、L(dBA)等形式

3、声功率及声功率级

声功率定义为声源在单位时间内向外辐射的声能，单位为W。

声功率也存在声功率级，声功率级是声功率W 与基准声功率W 0的相对量度，定义为：

lg 10W W

L w =基准声压、基准声强、基准声功率均以正常人对1kHz 纯音勉强能听到的强度，分别为20uPa,10-12W/m 2,10-12W。

二、声压、声强和声功率的关系

在自由场中，由点声源发出的声音，声强I、声功率P 和声压p 的关系为：

c

p r P I ρπ2

24==式中c ρ是介质的声阻抗由公式可得当半径增加一倍，声强减少为原来的1/4，而声压是原来的一半。

声功率是不能够被直接测量到的，需要通过声强或声压来计算转换。

三、基于声压法的声功率的测量方法简介

测量常用的包络面有两种形式：半球面和六面体，当采用半球面作为测量表面时，可以采用基本的10点法，关于测点的具体位置可以参考ISO 3744或GB/T 3767；当采用六面体作为包络测量面时，需要根据待测声源的大小做调整；求声源的声功率前，先通过测点声压求出包络表面的平均声压级：

⎪⎭

⎫ ⎝⎛=∑=N i L P Pi N L 11.0101lg 10其中N 为测点数，L Pi 为第i 个测点的声压级；发声体的声功率可通过以下公式得到：

S L L P W lg 10+=S 为半球面面积

四、基于声强法的声功率的测量方法简介

基于声强法的声功率测量通常用六面体包络待测声源，底面作为反射面不测量，测量其他五个矩形单元。

声强对包络整个待测声源的测量表面积进行矢量积分，即得到声源的声功率：⎰⎰==s S dS

I S d I P αcos