声压级和灵敏度的关系.docx

声压级和灵敏度的关系1） 分贝，人们日常生活中遇到的声音，假设以声压值表示， 由于变化范围格外大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反响不是线性的，而是成对数比例关系所以承受分贝来表达声学量值所谓分贝是指两个一样的物理量〔例 A1 和 A0〕之比取以 10 为底的对数并乘以 10〔或 20，视适用对像而定〕N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为\，它是无量纲的式中 A0 是基准量〔或参考量〕，A 是被量度量被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的\级\亦即用对数标度 时，所得到的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少\级\2） 声压，指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化〔 转变量〕符号 P单位 N/O (牛顿/平方米 ) ，或 Pa(帕斯卡〕 ? 声压和声强有亲热的关系，在自由声场中，测得声压和测点到声源的距离，就可计算出该测点之声强和声源的声功率3） 声压级，人耳对声音强弱的变化的感受并不与声压成正比，而与声压的对数成正比单位为 DB声压级：LP = 20lg(P/P0) 式中： LP―― 声压级〔dB〕； P ――声压〔Pa〕； P0―― 基准声压，为 2×10^-5Pa，该值是对 1000HZ 声音人耳刚能听到的最低声压。

现在我们来说一下你从书上看到的观点：“正常谈话时语言的声功率为 1μW,大声讲话时可增加到1mW，正常讲话时与人距离 1m 时的平均声压级为 65~69dB这些数据让我有点不懂了，书前面所讲的功率级差分贝的计算和这些数据有什么根本关系没有？ 书前面公式功率级差分贝〔dB〕=10lg〔p1/p0〕”现在假设我们人正常说话时为 60dB,则功率的推算方法如下：60dB=10lg(P/P0)=10lg(P/10^12)=10*(lgP + 12), 可 推 出10lgP=-60 即 lgP=-6,即 P=1μW你可能会部，为什么这里的60dB 可以直接代入功率级与功率的换算公式里面呢？由于这里的功率级和声压级都是无量纲的做音响调音的和声压有关的还有以下几个公式和推理，顺便说一下： 1〕施加给音箱的功率(W)和声压级(dB)之间的换算， Lp=10lgW 式中：Lp----为声压级； W 为声功率；由上式可推出，当功率为 2W 时 Lp=10lg2=3dB,4W 时Lp=10lg4=6dB, 这样我们就可以得出一条定律：施加给音箱的功率每增加一倍，声压级增加 3dB2〕声音在室内，温度为 20℃时距音源肯定距离时衰减量为： L=20lgD 式中：L 衰减量〔dB〕D 离音源正面距离〔M〕由 上 式 可 推 出 ， 距 音 源 1M 处 衰 减 量 为L=20lg1=20*0=0dB,2M 上衰减量为 L=20lg2=20*0.3=6dB，4M衰减量为 L=20lg4=20*0.6=12dB, 这样我们就可以得出一条定律：在室内环境，温度为 20℃时距离每增加 1 倍， 声压级衰减 6 个 dB。

3〕音箱发出的声音到达某点的声压级数值 =音箱灵敏度+10lg〔此时音箱的输入功率〕-20lg〔听音位置到音箱的距离〕这个公式的理解为：某只音箱的灵敏度数值〔音箱说明书上有，写着 dB/1w.1m〕，加上音箱输入电功率〔就是多少瓦〕的常用对数值乘 10 后的数值，再减去听音位置到音箱距离〔多少米〕的常用对数值乘 20 后的数值，就是当前听音位置的声压级数值这个数值越大，说明音量越大，听起来越响4） 举例：音箱灵敏度为 93dB，输入功率为 100W，问分别计算出抱负状态下距此正面 10m,15m,20m 及 100m 的电大声压级答：10m 地 SPL=音箱灵敏度+10lg〔此时音箱的输入功率〕-20lg〔听音位置到音箱的距离〕93+10lg100-20lg10=93+20-20=93dB，同理可算出 15m处 SPL=89dB，20m 处 SPL=87dB，100m 处 SPL=73dB〔说明： 声音衰减与距离的关系可用以下公式来表示：衰减量 =20lgD(D 为需测位置与音箱间正面音的距离〕5） 实际应用中还要考虑到环境、角度等各种因素，这里就不多说了 在选择或者比较几只不同的扬声器单元时 , 我们常常会觉察在同样的使用条件下有些扬声器单元听起来声音很响，而 有些扬声器单元的声音相比之下就显得较轻。

除去听觉上的其他 因素，造成响度不同的缘由是由于这些扬声器各自的灵敏度不用， 可见器材灵敏度方面的搭配在系统中起到了很关键的作用扬声器作为一种电信号与声音之间的换能器，扬声器系统的灵敏度实质上就是一种转换效率的表达如何以较小的功率来获得很大分贝值的响度，这样的问题始终以来都是被宠爱 db 类竞赛的人们所推崇的问题由于设计技术、选用材料、生产技能和生产工艺诸多方面的差异，具体的扬声器单元灵敏度的差异还是很大的灵敏度是扬声器单元的一个很重要的技术指标，扬声器单元 灵敏度的定义简洁来讲就是供给扬声器单元 1W 的电功率，在扬声器轴线方向〔所指向方向，即响度最强处〕离开1m 处，所测得的声压值〔分贝值〕的大小灵敏度高的扬声器其灵敏度可到达 100dB 以上，而市面上较低的甚至只有 80 多 dB，不要小看这 字面上的十几二十个 dB假设甲乙两个扬声器的灵敏度相差 3dB， 要想获得一样的声压级输出，那灵敏度较低的扬声器就要增加一倍的电功率输入人们可能会关心两个一样声压级的扬声器放在一起，它们合成的声压级是多少？我们设定声压级同时为 80dB 的两个扬声器消灭在一起〔80dB 的声压相当于距离我们 1m 远处大声说话时产生的声压 〕。

它们合成的声压级不是80+80=160dB，这会大大的超出了人耳所能承受的 120dB 的限度那么应当是多少 dB 呢？这可以用声音的能量叠加〔对数运算规律〕来计算出其结果：合成的总声压级 Lp=10Lgn+20LgPe/P0 公式〔1〕我们设定的是声压级同是 80dB 的两个声音同时消灭在一起， 所以上述公式中的 n=2，20LgPe/P0=80dB依据公式〔 1 〕 总声压级 Lp = 10Lgn+20LgPe/P0 = 10Lg2+20LgPe/P0 = 3+80 = 83 dB同理，假设我们设定的声压级同时 80dB 的三个扬声器同时消灭在一起，那么等式中的 n=3，20LgPe/P0=80dB依据公式〔 1 〕 总声压级 Lp = 10Lgn+20LgPe/P0 = 10Lg3+20LgPe/P0 = 4.77+80 = 84.77 dB怎么样，这些数值看起来让我们很无望吧，单纯的依靠喇叭叠加所能得到的响度是有限的我们在声压竞赛中看到的结果相差3 个dB 的，实际上它们的响度相差的不是数值上的百分之几， 而是一倍的响度差距我们再用灵敏度这个参数来举个例子，一套灵敏度为 99dB 的扬声器系统，单价为 4 千元，另外一套是 90dB，单价 1 千元。

灵敏度为 99dB 的扬声器单价虽然高，但其响度大，要 8 只 90dB 的扬声器才能得到于 1 只 99dB 扬声器的响度那么，仅仅这 8只扬声器的单价就远远超过了那 1 只高灵敏度扬声器的单价了，假设是算上推动这些扬声器的 8 台功放〔或许用不上 8 台，但确定比那一套扬声器的功放数量多〕那本钱差的就更多了下面列出一组扬声器数量和合成声压级供参考：扬声器数量 SPL(合成声压级) 1 只 90 dB 2 只 93 dB 4 只96 dB 8 只 99 dB 11 只 102 dB在实际应用中，扬声器系统的输入功率都远远大于 1W，一般都是从 50W 到 2023 年 W 甚至更大一些，因此工作时都可以输入这个最大的允许电功率〔这个数值通常要大于扬声器最大的承受功率，但最大不要超过 1.5 倍为最正确〕以额定最大功率输入的扬声器，在扬声器轴向 1m 处产生的声压级我们称为最大声压级 SPLmax例如：灵敏度为 100DdB 扬声器，假设最大承受功率为 1200W，那么它的最大声压级 SPLmax=100+30.8dB固然这个只是工业标准上统一的测量方法，我们在不同汽车音响竞赛中会承受不同的测量规章。

如 IASCA 对于 SPL 测量接收器位置有如下说明：接收器将在任何时候都对着车辆的前面；接收器放置水平， 距离 OEM 乘客位边窗口的“A”支柱 12 英寸，距离仪表板顶端 4 英寸，距离档风镜 1 英寸本刊另有 EMMA 相关的竞赛规章请有兴趣的读者到前两期的杂志中翻阅，这里就不再重复经过了对灵敏度定义概念上的生疏，我再介绍两个工业上具体相关得定义，特性灵敏度级别与平均灵敏度级〔1〕特性灵敏度级目前大局部扬声器生产厂都用特性灵敏度级的大小来表示不同扬声器单元的灵敏度扬声器的特性灵敏度级表示在扬声器的额定频率范围内，当加在扬声器两端的粉红噪声信号电压值等于扬声器额定阻抗值的算术平方根时扬声器参考轴上距扬声器发声面 lm 处用测量话筒测得的声压级大小它的单位是 dB/m/W假设消耗在扬声器上的功率等于扬声器的额定功率，这时测得的声压级称为该扬声器的额定特性灵敏度级用粉红噪声信号测量扬声器的灵敏度级，不需经过计算即可直接读出被测扬声器的灵敏度级，测试结果也比较真实目前大多承受这种测试方法2)平均特性灵敏度除了特性灵敏度级以外，有时我们也用平均特性灵敏度来表示扬声器的灵敏度特性这种灵敏度的测试方法是在被测扬声器两端输人一个纯音信号，信号电压的大小也以被测扬声器在额定阻抗上刚好消耗 1W 功率。

先在频响曲线上取一点，读出该频率。