声压

在物理学中，声压（英文：acoustic pressure）是指声波通过媒质时，由振动所产生的压强改变量，符号为 .mw-parser-output .serif{font-family:Times,serif}p。声波作为一种纵波，在空气中传播时，空气粒子的疏密程度会随声波而改变。因此，该处压强也会随之改变，此改变量即为声压。在国际单位制中，声压的单位是帕斯卡（帕，Pa）。如图所见，在声波传播时，不同位置的疏密程度也有所不同，压强也因而不同。量度一个声波的声压，常以均方根 prms 作为平均值计算。声压级（英文：sound pressure level）是指以对数尺衡量的“有效声压”，相对于一个基准值的大小，符号为 SPL，用分贝（dB）作为单位。对于人类的听觉，于最敏感的频率范围 2 000 Hz 到 5 000 Hz 中，听阈约为 2 × 10-5 Pa，因此通常以此作为声压级的基准值。在空气中，声压能以传声器度量；在水中则可使用水听器度量。声压 p 是声波通过媒质时，由振动所产生的压强改变量。以空气作为媒质的例子，无声时的压强应为标准大气压力 1 atm （101.325 kPa）。当声音传播时，会造成粒子的扰动，引起压强的改变。这个改变量，就是声压。由于粒子的扰动有疏有密，在每点的瞬时声压也有所不同，因此我们常以均方根 prms 作为平均值计算。对于一个正弦波的纯音，声压峰值 ppeak 和均方根值 prms 有以下关系：在空气中，对于人类的听觉，于最敏感的频率范围 2 000 Hz 到 5 000 Hz 中，听阈约为 2 × 10-5 Pa，记作 p0：声压和距离的关系，符合反比律，即某点的声压 p，与该点和声源的距离 r 成反比：声压级 SPL 是另一个量度声压大小的常用物理量，指相对于一个基准值，以对数尺衡量的声压，定义如下：其中 p0 是听阈声压，在空气中常取 2 × 10-5 Pa；在水中则常取 10-6 Pa。由于声压级是对数级数，本身是无量纲量。为表示它是以基数为 10 的对数级数，常加上贝尔（B）作为单位，分贝（dB）就是十分之一个贝尔。有需要时，会写成 dB SPL 或 dB re 20 μPa ，以强调是声压级的对数级数。声压级 SPL 上升 10 dB ，代表声压平方 p2 上升 10 倍。声压级 SPL 上升 x dB ，则代表代表声压平方 p2 上升 10 log x 倍。由此可见，声压级是渐强标度，其数值和声压并非线性关系。声压 p 和声强 I 是关系密切的物理量。它们符合以下关系：其中：以空气中的听阈声压 2 × 10-5 Pa 作换算，取空气声阻 400 rayl ，可得听阈声强 I0:声强级 SIL 作为对数级数，就是以此值作为基准。因此，给定在空气声阻的 400 rayl 的环境下，声压级和声强级的数值相等：