要阐述噪声源的强度,首先要了解度量声波强度的物理量。
1.声压
声压是声波扰动引起的和平均大气压不同的逾量压强,即
式中 P0——平均大气压,Pa;
P1——弹性媒质中疏密部分的压强,Pa。
ΔP——声压,Pa。
2.声功率
声功率是指单位时间内声源辐射出来的总声能量,或单位时间内通过某一面积的声能,即
式中 S——包围声源的面积,m2;
ρ0c——媒质的特性阻抗,Pa·s/m;
Pe——有效声压,某时间段内的瞬时声压的均方根值。
W——声功率,W。
3.频率和倍频带
声波的频率为每秒钟媒质质点振动的次数,人类的可听声波范围为20~2×104Hz,次声波的频率范围为10-4~20 Hz,超声波的频率范围为2×104~2×109Hz。
声波可划分频带,当n=1时为倍频带。
式中 f1——下限频率,Hz;
f2——上限频率,Hz。
倍频带中心频率的计算为
倍频带的划分范围和中心频率见表5-1。
表5-1 倍频带中心频率和上下限频率 单位:Hz
4.声压级
声压级的定义为声压P与基准声压P0之比的常用对数乘以20。声压级用LP表示为
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5.声功率级
声功率级的定义为声功率W与基准声功率W0之比的常用对数乘以10。声功率级用LW表示为
其中
声压级和声功率级的关系为
适用条件为自由声场或半自由声场,声源无指向性,其他声源的声音均小到可以忽略。
(1)自由声场。声源位于空中,它可以向周围媒质均匀、各向同性地辐射球面声波,S可为球面面积。
(2)半自由声场。声源位于广阔平坦的刚性反射面上,向下半个空间的辐射声波也全部被反射到上半空间来,S可为半球面面积。
倍频带声功率级即声波在某一中心频率倍频带上限和下限频率范围内的不同频率声波能量合成的声功率级。
6.A声级
环境噪声的度量,不仅与噪声的物理量有关,还与人对声音的主管听觉有关。人耳对声音的感觉不仅跟声压有关,还与声音的频率有关。声压级相同而频率不同的声音,听起来是不同的。研究发现,通过A计权网络测得的噪声值更接近人耳的听觉,这个测得的声压级称为A计权声级,简称A声级,用LA表示,单位为dB(A)。
倍频带声压级与A声级的换算关系为
式中 LPi——各个倍频带声压级,dB(A);
ΔLi——第i个倍频带的A计权网络修正值,dB(A);
n——总倍频带数。
63~16000Hz范围内的A计权网络修正值见表5-2。
表5-2 A计权网络修正值
7.等效连续A声级
A声级在用来评价稳态噪声时具有明显的优点,但当声源为间断或者不连续时,即评价非稳态噪声时,又表现出明显的不足,因此需要用等效连续A声级来评价。等效连续A声级是将某一段时间内连续暴露的不同A声级变化,用能量平均的方法以A声级表示,用Leq表示,单位为d B(A)。等效连续A声级的数学表达式为
式中 Leq——在T时间段内的等效连续A声级,dB(A);
LA(t)——t时刻的瞬时A声级,dB(A);
T——连续取样的总时间,min。
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