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声学计量学的理论基础

什么声音相关的量实际上存在于声学中，他们是怎么说的？测量麦克风是如何工作的？什么是不祥的单位分贝[分贝]？
你曾经问过自己一个或多个这样的问题吗？然后，我们不仅有答案，而且还有更多关于声学计量学的信息！

声学中与声音有关的参数是什么？

该术语的一般定义声响声音是一种物理现象，它激发听觉，激发音调、声音和噪音敏感性。我们听到的都是短音。通常，声音传播的介质是空气。然而，声音也可以在其他气体介质中传播，例如也可以在水中传播。

声音的传播是波状的，这就是为什么这个术语。声波常用于声学。每个声波都可以用无穷大的叠加正弦波来描述。这种数学方法一般称为傅里叶级数展开。
如果声音在空间传播，则声速M/s是一个重要的量。它表示声波从A点传播到B点需要多长时间。重要的是要知道声速取决于温度。温度越高，声速就越高。假设声速为340米/秒时，声波在一秒内进一步移动340米。

和某人在同一条战线上是一回事。但当你谈论波长在声学中，你指的是完全不同的东西。这里，这个量描述了声波周期的空间长度，是声波频率和声速之间的联系。波长以米为单位。在声学中，不仅需要波长的计算，而且在电气工程中也是一个重要的量。为了测量光波或无线电波的传播，也使用波长，但以光速代替声速。

声学中最重要的量之一是声压。这正是可以用麦克风测量的数量。声压用PASCALS测量。分解后，它与物理量压力完全相同，并描述了每个区域的力。
除了声压，还有所谓的声压。声压级.

所谓的声速描述传播声波的介质的粒子速度。比方说，声速描述了空气分子围绕静止位置振动的速度。根据定义，静止时的速度为50 nm/s。声功率是声波传递的能量。从数学上讲，声音功率P是声压乘以声速和该产品移动的固定表面积。这里也有所谓的声功率级.

例子：声压和声音功率之间的差异

如果你想象一个房间里的散热器，它有一定的电或热功率。这确保了房间有一定的温度。散热器的功率总是一样的，不依赖于房间。取决于房间的温度变化。离散热器越远，温度越低。类似于这个例子，你可以想象声压和声音功率之间的关系。声强是产生声压的原因。例如，真空吸尘器有一定的声音功率，因此发出一定的噪音。无论房间如何，这种力量总是一样的。同样，离声源越远，声压越低。声音功率是一个问题，特别是在电器方面。它作为分贝值给出了各种标签，并反映了声音的力量。

测量麦克风是如何工作的？

要测量声学中的东西，你需要一个传感器，为了测量声压，你需要一个测量麦克风。最常见的测量麦克风的换能器是所谓的IEPE(集成电子学，Piezo电气)换能器。这里使用的换能器是压电材料，如石英或陶瓷。Iepe换能器也称为ICP或CCLD。测量麦克风的目的是将声波转换成电量。

这是怎么回事？如果没有力击中换能器，所有电荷在它们之间是平衡的。然而，如果声压形式的力作用在这个传感器上，就会发生电荷转移。这种电荷位移可以测量为电压。它与声压成正比，并通过电缆(通常是BNC)传输到测量输入端。安装在传感器中并将电荷差转换成电压的放大器必须提供电源。这种电源电流在数据表中被指定为所谓的激发电流，通常在2~20 mA之间。通过信号线直接从测量输入端提供功率。IEPE测量麦克风的一些优点是动态范围高，背景噪声仅为5dB(A)，声压级测量可达180 dB(A)。此外，这些麦克风具有线性频率响应和电缆长度高达100米可以实现无问题。

解释的麦克风和音乐会的麦克风有什么区别？

首先，不同的当然是大小和设计。舞台麦克风必须安装在手中，而测量麦克风必须尽可能小。这两种类型的换能器类型也不同。在测量麦克风中，主要采用压电换能器。在音乐会麦克风中，使用动态换能器或电容换能器将声压转换成电信号。音乐会麦克风故意不具有线性频率响应，以提供更自然的声音体验。

声学计量中的测量单元分贝

在Pascal[Pa]或Bar[bar]中测量物理单位压力，Pascal[Pa]总是给出声压。人耳能感知到大约20帕斯卡至200帕的声压。这是一个持续了7年的巨大动态范围。为了不丢失整个动态范围内零位和小数位之间的概览，引入分贝[dB]作为一个单元。这样，整个动态范围在20 Pa到200 Pa之间就可以清晰地映射到0到140 dB之间。一旦人们不再只谈论声压，而是谈论声压级或声音功率级而不是声音功率，那么单位分贝的数值总是可用的。

我们的听觉可以感知到一个频率范围从20赫兹到20千赫。在一个大约20年的年龄，当听力充分发展，我们可以感觉到的频率高达20千赫。随着年龄的增加，最高听阈以每十年约2 kHz的速度下降。听力有一个特定的阈值，低于这个阈值就不能再感知到声压水平。听力痛阈值约为120 dB。然而，听力损伤已经有可能在大约85分贝的长期暴露，这大约相当于从主要道路的噪声暴露。

现在什么是分贝(A)？

如果你在某个地方读到单位分贝(A)，它与频率加权有关。为什么需要这样的加权，为什么它很重要？并不是所有的频率都被耳朵感觉到是同样响亮的。听觉曲线描述了听觉的这种非线性特性.听觉--响度的心理声学单位--描述了一个声音事件必须被再现的声压水平，这样才能在整个频率范围内被认为同样响亮。

这方面的一个例子是：在60 Phon时，1 kHz的音调和50 Hz的音调一样响亮，1 kHz的音调必须在60 dB时再现，50 Hz的音调在80 dB左右。

引入频率加权曲线，更好地考虑了听觉系统在测量和声学方面的非线性行为。曾为此目的引入了四条不同的曲线：

• 安静声级的A-称重(最高可达30倍)
• B加权的平均声音水平(最高可达约.60发电话)
• 高音级的C称重(最高可达90倍)
• 非常响亮的声级(例如飞机噪音)的D-加权

在信号处理方面，频率加权对应于测量信号与频域中相应的频率加权曲线的乘法。在加权信号的情况下，不仅给出了单位分贝，而且在括号内也给出了所使用的加权类型，即分贝(A)、分贝(B)、分贝(C)或分贝(D)。如果不使用加权，则给出分贝(Z)，其中Z代表零。然而，在实践中，现在几乎只使用A曲线.因此，dB(A)通常作为一个单元来读取。

最近，我们的同事拉斐尔和斯文网络研讨会关于“声学计量学-实践的理论基础”。如果你想了解更多关于这个话题的知识，看录像我们最后一次网络研讨会。如果您对声学测量技术有进一步的疑问，请随时联系。拉斐尔或斯文。在这里，您将看到我们的即将举行的网络研讨会.