聲壓是大氣壓受到聲波擾動后產(chǎn)生的變化,即為大氣壓強的余壓,它相當于在大氣壓強上的疊加一個聲波擾動引起的壓強變化。在物理學中,聲壓(英文:acoustic pressure)是指聲波通過媒質時,由振動所產(chǎn)生的壓力改變量,符號為 p。聲波作為一種縱波,在空氣中傳播時,空氣粒子的疏密程度會隨聲波而改變,因此該處壓強也會隨之改變,此改變量即為聲壓。在國際單位制中,聲壓的單位是帕斯卡(帕,Pa)。
產(chǎn)生原因
介質壓強的變化量稱為聲壓。介質中有聲場時的壓強P與沒有聲場時的壓強P0之差即為聲壓。由于聲壓的測量比較容易實現(xiàn),通過聲壓的測量也可以間接求得質點速度等其它物理量,所以聲學中常用這個物理量來描述聲波。
物理學
聲音發(fā)出導致話筒內部電感線圈切割磁場產(chǎn)生電流,從而發(fā)電。聲壓的單位是帕斯卡(Pa),其計算公式為:
聲壓(p)的平方=聲強(I)×介質密度(ρ)×音速(C)
其中,聲強單位是:W/平方米,密度單位:kg/立方米,聲速:m/s。聲波通過媒質時,由于振動所產(chǎn)生的壓強改變量。它是隨時間變化的,實測聲壓是它的有效值。單位是Pa或MPa。表示聲壓大小的指標稱為聲壓級(sound pressure level),用某聲音的聲壓(p)與基本聲壓值(p0)之比的常用對數(shù)的20倍來表示,即20lgP/P0,單位為dB。
聲壓 p 是聲波通過媒質時,由振動所產(chǎn)生的壓強改變量。以空氣作為媒質的例子,無聲時的壓強應為標準大氣壓力 1 atm (101.325 kPa)。當聲音傳播時,會造成粒子的擾動,引起壓強的改變。這個改變量,就是聲壓。由于粒子的擾動有疏有密,在每點的瞬時聲壓也有所不同,因此我們常以平方平均數(shù) prms 作為平均值計算。對于一個正弦信號的純音,聲壓峰值 ppeak 和均方根值 prms 有以下關系:
{\displaystyle p_{\mathrm {rms} }={\frac {p_{\mathrm {peak} }}{\sqrt {2}}}} 。
實際應用
街頭噪聲顯示器利用聲壓可實現(xiàn)聲音發(fā)電。根據(jù)GB/T 10069.1-2006,聲壓級的定義:被測聲源輻射聲壓平方的時間均值與基準聲壓平方之比取以10為底的對數(shù)再乘以10。
與其他聲學物理量的關系
聲壓 p 和聲強 I 是關系密切的物理量。它們符合以下關系:
{\displaystyle I=pv}
{\displaystyle I={\frac {p^{2}}{z}}}
其中:
v 是粒子速度,單位是米每秒(m s^-1)。
z 是媒質的特征聲阻,單位為瑞利(rayl)。
以空氣中的聽閾聲壓 2 × 10^-5 Pa 作換算,取空氣聲阻 400 rayl ,可得聽閾聲強 I0:
{\displaystyle I_{0}={\frac {(2\times 10^{-5})^{2}}{400}}=10^{-12}\,\mathrm {W\,m^{-2}} }
聲強級 SIL 作為對數(shù)級數(shù),就是以此值作為基準。因此,給定在空氣聲阻的 400 rayl 的環(huán)境下,聲壓級和聲學強級的數(shù)值相等:
{\displaystyle \mathrm {SIL} =\mathrm {SPL} }
參考資料 >