在 ざい 物理 ぶつり 學 がく 中 なか ,聲 こえ 壓 あつ (英文 えいぶん :acoustic pressure)是 ぜ 指 ゆび 聲 こえ 波 は 通過 つうか 媒質 ばいしつ 時 じ ,由 よし 振動 しんどう 所產 しょさん 生 せい 的 てき 壓力 あつりょく 改變 かいへん 量 りょう ,符號 ふごう 為 ため p 。聲 こえ 波 は 作為 さくい 一 いち 種 しゅ 縱 たて 波 は ,在 ざい 空氣 くうき 中 ちゅう 傳播 でんぱ 時 じ ,空氣 くうき 粒子 りゅうし 的 てき 疏密程度 ていど 會 かい 隨 ずい 聲 ごえ 波 なみ 而改變 かいへん 。因 よし 此,該處壓 あつ 強 きょう 也會隨 ずい 之 の 改變 かいへん ,此改變量 へんりょう 即 そく 為 ため 聲 ごえ 壓 あつ 。在 ざい 國際 こくさい 單位 たんい 制 せい 中 なか ,聲 こえ 壓 あつ 的 てき 單位 たんい 是 ぜ 帕斯卡 (帕,Pa)。
如圖所見 しょけん ,在 ざい 聲 こえ 波 は 傳播 でんぱ 時 じ ,不同 ふどう 位置 いち 的 てき 疏密程度 ていど 也有 やゆう 所 しょ 不同 ふどう ,壓 あつ 強 きょう 也因而不同 ふどう 。量 りょう 度 ど 一 いち 個 こ 聲 ごえ 波 なみ 的 てき 聲 こえ 壓 あつ ,常 つね 以均 ひとし 方 かた 根 ね p rms 作為 さくい 平均 へいきん 值計算 けいさん 。
聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう (英文 えいぶん :sound pressure level)是 ぜ 指 ゆび 以對 たい 數 すう 尺 しゃく 衡量的 てき 「有效 ゆうこう 聲 ごえ 壓 あつ 」,相對 そうたい 於一 いち 個 こ 基準 きじゅん 值的大小 だいしょう ,符號 ふごう 為 ため SPL ,用 よう 分 ぶん 貝 かい (dB)作為 さくい 單位 たんい 。對 たい 於人類 るい 的 てき 聽覺 ちょうかく ,於最敏感 びんかん 的 てき 頻 しき 率 りつ 範圍 はんい 2 000 Hz へるつ 到 いた 5 000 Hz へるつ 中 ちゅう ,聽閾 約 やく 為 ため 2 × 10-5 Pa,因 いん 此通常 つうじょう 以此作為 さくい 聲 ごえ 壓 あつ 級 きゅう 的 てき 基準 きじゅん 值。
在 ざい 空氣 くうき 中 ちゅう ,聲 こえ 壓 あつ 能 のう 以傳 つて 聲 ごえ 器 き 度量 どりょう ;在 ざい 水中 すいちゅう 則 そく 可 か 使用 しよう 水 みず 聽器度量 どりょう 。
聲 こえ 壓 あつ 示 しめせ 意圖 いと :①無聲 むせい ②可 か 聞音 ③大氣 たいき 壓 あつ ④瞬時 しゅんじ 聲 こえ 壓 あつ
聲 こえ 壓 あつ p 是 これ 聲 こえ 波 は 通過 つうか 媒質 ばいしつ 時 じ ,由 よし 振動 しんどう 所產 しょさん 生 せい 的 てき 壓 あつ 強 きょう 改變 かいへん 量 りょう 。以空氣 き 作為 さくい 媒質 ばいしつ 的 てき 例 れい 子 こ ,無聲 むせい 時 じ 的 てき 壓 あつ 強 きょう 應 おう 為 ため 標準 ひょうじゅん 大氣 たいき 壓力 あつりょく 1 atm (101.325 kPa)。當 とう 聲音 こわね 傳播 でんぱ 時 じ ,會 かい 造成 ぞうせい 粒子 りゅうし 的 てき 擾動,引起壓 あつ 強的 ごうてき 改變 かいへん 。這個改變 かいへん 量 りょう ,就是聲 ごえ 壓 あつ 。
由 よし 於粒子 りゅうし 的 てき 擾動有 ゆう 疏有密 みつ ,在 ざい 每 まい 點 てん 的 てき 瞬時 しゅんじ 聲 こえ 壓 あつ 也有 やゆう 所 しょ 不同 ふどう ,因 いん 此我們常以均 ひとし 方 かた 根 ね p rms 作為 さくい 平均 へいきん 值計算 けいさん 。對 たい 於一 いち 個 こ 正弦 せいげん 波 なみ 的 てき 純 じゅん 音 おと ,聲 こえ 壓 あつ 峰 ほう 值 p peak 和 かず 均 ひとし 方 かた 根 ね 值 p rms 有 ゆう 以下 いか 關係 かんけい :
p
r
m
s
=
p
p
e
a
k
2
{\displaystyle p_{\mathrm {rms} }={\frac {p_{\mathrm {peak} }}{\sqrt {2}}}}
。
在 ざい 空氣 くうき 中 ちゅう ,對 たい 於人類 るい 的 てき 聽覺 ちょうかく ,於最敏感 びんかん 的 てき 頻 しき 率 りつ 範圍 はんい 2 000 Hz へるつ 到 いた 5 000 Hz へるつ 中 ちゅう ,聽閾 約 やく 為 ため 2 × 10-5 Pa,記 き 作 さく p 0 :
p
0
=
2
×
10
−
5
P
a
{\displaystyle p_{0}=2\times 10^{-5}\,\mathrm {Pa} }
。
聲 こえ 壓 あつ 和 わ 距離 きょり 的 てき 關係 かんけい ,符合 ふごう 反 はん 比 ひ 律 りつ ,即 そく 某 ぼう 點 てん 的 てき 聲 こえ 壓 あつ p ,與 あずか 該點和聲 わせい 源 げん 的 てき 距離 きょり r 成 なり 反 はん 比 ひ :
p
∝
1
r
{\displaystyle p\propto {\frac {1}{r}}}
。
聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう SPL 是 ぜ 另一個量度聲壓大小的常用物理量,指 ゆび 相對 そうたい 於一 いち 個 こ 基準 きじゅん 值,以對 たい 數 すう 尺 しゃく 衡量的 てき 聲 こえ 壓 あつ ,定義 ていぎ 如下:
S
P
L
=
10
log
(
p
p
0
)
2
d
B
{\displaystyle \mathrm {SPL} =10\log \left({\frac {p}{p_{0}}}\right)^{2}\,\mathrm {dB} }
,
其中 p 0 是 これ 聽閾 聲 こえ 壓 あつ ,在 ざい 空氣 くうき 中 ちゅう 常 つね 取 と 2 × 10-5 Pa;在 ざい 水中 すいちゅう 則 そく 常 つね 取 と 10-6 Pa。
由 よし 於聲壓 あつ 級 きゅう 是 ぜ 對數 たいすう 級數 きゅうすう ,本身 ほんみ 是 ぜ 無 む 因 いん 次 じ 量 りょう 。為 ため 表示 ひょうじ 它是以基數 すう 為 ため 10 的 てき 對數 たいすう 級數 きゅうすう ,常 つね 加 か 上 じょう 貝 かい 爾 なんじ (B)作為 さくい 單位 たんい ,分 ぶん 貝 かい (dB)就是十 じゅう 分 ふん 之 の 一 いち 個 こ 貝 かい 爾 なんじ 。有 ゆう 需要 じゅよう 時 じ ,會 かい 寫 うつし 成 なり dB SPL 或 ある dB re 20 μ みゅー Pa ,以強調 きょうちょう 是 ぜ 聲 ごえ 壓 あつ 級 きゅう 的 てき 對數 たいすう 級數 きゅうすう 。
聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう SPL 上 うえ 升 ます 10 dB でしべる ,代表 だいひょう 聲 ごえ 壓 あつ 平方 へいほう p 2 上 うえ 升 ます 10 倍 ばい 。聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう SPL 上 うえ 升 ます x dB ,則 のり 代表 だいひょう 代表 だいひょう 聲 ごえ 壓 あつ 平方 へいほう p 2 上 うえ 升 ます 10x/10 倍 ばい 。由 よし 此可見 み ,聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう 是 ぜ 漸 やや 強 つよ 標 しるべ 度 ど ,其數值和聲 ごえ 壓 あつ 並 なみ 非 ひ 線 せん 性 せい 關係 かんけい 。
與 あずか 其他聲 ごえ 學 がく 物理 ぶつり 量的 りょうてき 關係 かんけい [ 编辑 ]
聲 こえ 壓 あつ p 和 わ 聲 こえ 強 きょう I 是 ぜ 關係 かんけい 密 みつ 切 きり 的 てき 物理 ぶつり 量 りょう 。它們符合 ふごう 以下 いか 關係 かんけい :
I
=
p
v
{\displaystyle I=pv}
I
=
p
2
z
{\displaystyle I={\frac {p^{2}}{z}}}
其中:
v 是 ぜ 粒子 りゅうし 速度 そくど ,單位 たんい 是 ぜ 米 まい 每秒 まいびょう (m s-1 )。
z 是 ぜ 媒質 ばいしつ 的 てき 特徵 とくちょう 聲 ごえ 阻 ,單位 たんい 為 ため 瑞 みず 利 り (rayl)。
以空氣 き 中 ちゅう 的 てき 聽閾聲 ごえ 壓 あつ 2 × 10-5 Pa 作 さく 換算 かんさん ,取 と 空氣 くうき 聲 ごえ 阻 400 rayl ,可 か 得 とく 聽閾聲 ごえ 強 きょう I 0 :
I
0
=
(
2
×
10
−
5
)
2
400
=
10
−
12
W
m
−
2
{\displaystyle I_{0}={\frac {(2\times 10^{-5})^{2}}{400}}=10^{-12}\,\mathrm {W\,m^{-2}} }
聲 こえ 強 きょう 級 きゅう SIL 作為 さくい 對數 たいすう 級數 きゅうすう ,就是以此值作為 さくい 基準 きじゅん 。因 よし 此,給 きゅう 定 てい 在 ざい 空氣 くうき 聲 ごえ 阻的 400 rayl 的 てき 環境 かんきょう 下 か ,聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう 和聲 わせい 強 きょう 級 きゅう 的 てき 數 すう 值相等 とう :
S
I
L
=
S
P
L
{\displaystyle \mathrm {SIL} =\mathrm {SPL} }
空氣 くうき 中 ちゅう 的 てき 聲 こえ 源 げん
聲 こえ 壓 あつ p (Pa)
聲 こえ 壓 あつ 級 きゅう SPL (dB)
激 げき 波 は (distorted sound waves > 1 atm ; waveform valleys are clipped at zero pressure)
>101,325 Pa
>194 dB
正常 せいじょう 環境 かんきょう 氣壓 きあつ 中 ちゅう 非 ひ 失 しつ 真 ま 聲音 こわね 的 てき 理論 りろん 極限 きょくげん
101,325 Pa
~194.094 dB
閃光 せんこう 彈 だん
6,000–20,000 Pa
170–180 dB
火箭 かせん 發射 はっしゃ
~4000 Pa
~165 dB
Simple open-ended thermoacoustic device[ 1]
12,619 Pa
176 dB
離 はなれ .30-06 Springfield開 ひらき 火 ひ 點 てん 一 いち 米 まい 的 てき 位置 いち
7,265 Pa
171 dB(peak)
離 はなれ M1加 か 蘭 らん 德 とく 步 ふ 槍 やり 開 ひらき 火 ひ 點 てん 一 いち 米 まい 的 てき 位置 いち
5,023 Pa
168 dB
30米 まい 外的 がいてき 客 きゃく 機 き 引擎
632 Pa
150 dB
Threshold of pain
63.2 Pa
130 dB
離 はなれ 嗚嗚祖 そ 拉 ひしげ 號 ごう 角 かく 一 いち 米 まい 的 てき 位置 いち
20 Pa
120 dB(A)[ 2]
Hearing damage (possible)
20 Pa
approx. 120 dB
100米 まい 外的 がいてき 客 きゃく 機 き 引擎
6.32 – 200 Pa
110 – 140 dB
一 いち 米 まい 外的 がいてき 手提 てさげ 鑽
2 Pa
approx. 100 dB
10米 まい 外的 がいてき 公 おおやけ 路 ろ
2×10−1 – 6.32×10−1 Pa
80 – 90 dB
Hearing damage (over long-term exposure, need not be continuous)
0.356 Pa
85 dB[ 3]
10米 まい 外的 がいてき 汽車 きしゃ
2×10−2 – 2×10−1 Pa
60 – 80 dB
EPA -identified maximum to protect against hearing loss and other disruptive effects from noise, such as sleep disturbance, stress, learning detriment, etc.
70 dB[ 4]
Handheld electric mixer
65 dB
一 いち 米 まい 外的 がいてき 電 でん 視 し
2×10−2 Pa
approx. 60 dB
洗 あらい 衣 ころも 機 き 、洗 あらい 碗 わん 機 き
50-53 dB
正常 せいじょう 的 てき 談話 だんわ
2×10−3 – 2×10−2 Pa
40 – 60 dB
非常 ひじょう 安靜 あんせい 的 てき 房 ぼう 間 あいだ
2×10−4 – 6.32×10−4 Pa
20 – 30 dB
樹 き 葉 は 聲 ごえ 、安靜 あんせい 的 てき 呼吸 こきゅう 聲 ごえ
6.32×10−5 Pa
10 dB
在 ざい 1 kHz きろへるつ 時 じ 的 てき 聽覺 ちょうかく 極限 きょくげん
2×10−5 Pa
0 dB[ 3]
^ Hatazawa, M., Sugita, H., Ogawa, T. & Seo, Y.(Jan. 2004),‘Performance of a thermoacoustic sound wave generator driven with waste heat of automobile gasoline engine,’ Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (Part B) Vol. 16, No. 1, 292–299.
存 そん 檔副本 ふくほん . [2012-01-30 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2012-02-23).
^ Swanepoel, De Wet; Hall III, James W; Koekemoer, Dirk. Vuvuzela – good for your team, bad for your ears (PDF) . South African Medical Journal. February 2010, 100 (4): 99–100 [2012-01-30 ] . PMID 20459912 . (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2021-02-27).
^ 3.0 3.1 William Hamby. Ultimate Sound Pressure Level Decibel Table . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2010-07-27).
^ EPA Identifies Noise Levels Affecting Health and Welfare , 1974-04-02 [2010-11-01 ] , (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2012-11-02)