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噪声检测科普|关于声压、声压级的几个基本概念的介绍

来源:职业病网2019-4-18 16:33:48

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  • 摘要
  • 我想大家对“分贝(dB)”都很眼熟吧,知道它是一个表示声音或噪声大小的单位。那么它究竟是什么单位呢?这个大小是怎么测量的呢?同一个环境,有多个声源时,又该怎么计算呢?有兴趣的朋友可以一起来了解下。

      我想大家对“分贝(dB)”都很眼熟吧,知道它是一个表示声音或噪声大小的单位。那么它究竟是什么单位呢?这个大小是怎么测量的呢?环境中同时存在多个声源时,又该怎么计算呢?有兴趣的朋友可以一起来了解下。


      一、声压 sound pressure(P)


      声波在空气中传播的过程中,引起介质质点振动,使空气产生疏密变化,这种由于声波振动而对介质(空气)产生的压力称为声压。单位为帕(Pa)或牛顿/米2,1Pa=1N/m2


      听阈声压(听阈)<threshold of hearing>:指刚能让正常人耳听到的声压。例如1000Hz纯音的听阈声压为20μPa或2×10-5N/m2。同一个人,不同频率的听阈可不同。如职业病噪声聋早期患者,日常对话听力没什么异常,即语频听阈正常,但高频听阈增大,也就是高频需要更大的声音才能听见;随着接触噪声的时间积累,由早期发展为噪声聋中期或晚期,这时语频听阈也会提高,日常交流需要对方提高音量才能听清;严重的甚至需要佩戴助听器。


      痛阈声压(痛阈)<threshold of pain>:声压增大到正常人耳产生不适感或疼痛时的声压。1000Hz纯音的痛阈为20Pa或20N/m2


      因痛阈和听阈相差106倍,在20μPa~20Pa如此宽的范围内,如果用声压的绝对值表示声音的大小,并据此对声音进行分类、评价实在太烦琐,故实际应用中并不用声压的大小来表示声音的大小,而是用听阈的指数(或者说以听阈为基数的声压的对数)来表示,即声压级,在本文后面会介绍这个概念。


      二、声强 sound intensity(I)


      声强表示声波能量的大小,取决于垂直于声波传播方向上单位面积单位时间通过的声能量。单位:W/m2


      声强与声压的关系:当声波在自由场传播时,声压的平方与声强成正比关系,即声强(I)=声压的平方(P2)÷声特异性阻抗(ρc)。


      三、声压级


      声压级,即声压的等级,用对数来表示,单位为分贝(dB)。我们平常所谈论的噪声超过多少多少分贝让人心情烦躁难以入眠,这个分贝其实就是这个噪声的声压级,通常用此来比较声音的大小。


      可能有的朋友不知道对数是什么,既然本文是科普文,这里就解释一下“对数”,知道的朋友可以跳过本段内容。对数是一个数学概念,或者叫它“指数”大家更熟悉一些,即几次方。若an=b(a>0,且a≠1),n为指数;写成对数形式就是n=logab(a>0,且a≠1),这个n就是以a为底b的对数。指数和对数指的都是n,只是在不同公式中叫法不同。举个例子,103=1000,其中指数为3;log101000=3,即以10为底1000的对数是3。


      具体来说,声压级以听阈为基准的对数值(听阈的指数,即听阈的几次方)来表示。日常生活中,普通谈话声压级为60~70dB,载重汽车声压级为80~90dB。


      声压级(Lp)=10log(P/P02=20log(P/P0)       ——P:被测声压;——P0:基准声压。


      声压与声压级的示例:听阈声压~痛阈声压范围为20μPa~20Pa;其对应的听阈声压级~痛阈声压级为0dB~120dB。数值由2×10-5~20转化为0~120,这样就很方便我们日常对声音进行比较、分类、评价及管理了。比如工作中噪声在85分贝以上的,劳动者需要佩戴护听器,每年要进行一次职业健康检查来查看听力是否出现损伤以便及时处理,防止听力受到进一步的伤害。


      因为LI=10logI/I0=10log〔(P2/ρc)/(P02/ρc)〕=20log(P/P0),所以,同一声音无论用声压或声强,计算出的声压级或声强级的值是一样的。由于声强不易测量且计算复杂,实际应用中多测量声压,用声压级(分贝dB)表示。


      有多个声源,声压级应该怎么计算?


      在生产场所中经常有多个声源同时存在,声源可能相同,也可能不相同,噪声检测时声压级应该怎么计算?由于声源的声压级是按照对数计算的,在多个声源存在时,应按照对数法则相互叠加。


      声源相同:L总=L+10logn


      声源不相同:将声源的声压级从大到小排列,按两两合成的方法逐一计算出合成后的声压级。计算出声压差值,从表中查出增值△L;较高声压值与△L之和即为合成后声压值:L合=L1+△L。


    【声压级(dB)相加时增值△L表】

    噪声检测-声压级(dB)相加时增值△L表.png

    注意:当合成声压比其他待计算声压高10dB以上,△L≤0.3,可以不计。


      例:三个不同的声源L1、L2、L3,声压级分别为90,88,85dB,则此处的声压级一个怎么计算?


      L1-L2=2dB;查表△L=2.1dB,L合=90dB+2.1dB=92.1dB;


      L合-L3=92.1dB-85dB=7.1dB,查表△L=0.8dB;L总=92.1dB+0.8dB=92.9dB。


      如想进一步讨论交流或有其他疑问或需要,劳动者病人可加QQ群号:480720515;专业从业人员可加QQ群:663924660;如有意加微信群请加微信号lixiaoyandj,备注“进职业病网交流群”即可。


    责编:李晓燕

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