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噪音的强度和人的感觉

作为一个声学材料的销售人员,经常会遇到客户问:“你们的材料怎么才隔三十分贝左右,我们的现场有110DB,那不是还有80分贝吗?”这样的问题的确让人头痛又好笑,但作为一个非专业的客户这样的推理,从感觉上讲的确很道理,主要的问题是对响度概念的认识和人耳的感观(强度)的不是成正比关系,而是真数与对数的关系。

声音的强弱叫做响度。响度是感觉判断的声音强弱,即声音响亮的程度,根据它可以把声音排成由轻到响的序列。响度的大小主要依赖于声强,也与声音的频率有关。声波所到达的空间某一点的声强,是指该点垂直于声波传播方向的单位面积上,在单位时间内通过的声能。声强的单位是瓦/米2。对于2000赫兹的声音,其声强为2×10-12瓦/米2就可以听到,但对于50赫兹的声音,需5×10-6瓦/米2才能听到,感觉这两个声音的响度相同,但它们的声强差2.5×106倍。对于同一频率的声音,响度随声强的增加不是呈线性关系,声强增大到10倍,响度才增大为2倍,声强增大到100倍,响度才增大为3倍。

响度由气压迅速变化的振幅(声压)大小决定。但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度并不一致,人们把对于强弱的主观感觉称为响度,其计量单位也为分贝(Db),它是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值,取其常用对数值的l/10而定的。取对数值的原因是由于强度与响度的增加不是成正比关系,而是真数与对数的关系!例如声音强度大到10倍时,听起来才响了一级(10dB),强度大到100倍时听起来才响了两级(20dB)。对于1000Hz的声音信号,人耳能感觉到的最低声压为2x 10E-5Pa,把这一声压级定为0dB,当声压超过130dB时人耳将无法忍受,故人耳听觉的动态范围为0~130dB。人对强度相等、频率不同声音感觉是不同的;声压级越高,人的听觉频率特性越平直;声压级越低,人的听觉频率范围越小;频率f<16~20Hz以及f>18~20KHz的声音,不论声级多高,人耳都是听不到的。故人耳的听觉频率为20Hz~20KHz,这个频带叫音频或声频;不论声压高低,人耳对3KHz~5KHz频率的声音最为敏感。大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的,因此对音响系统常以3dB作为允许的频率响应曲线变化范围。人耳对声音的感觉,不仅和声压有关,还和频率有关。声压级相同,频率不同的声音,听起来响亮程度也不同。如空压机与电锯,同是 100分贝声压级的噪声.听起来电锯声要响得多。按人耳对声音的感觉特性,依据声压和频率定出人对声音的主观音响感觉量,称为响度级,单位为方。以频率为1000赫兹的纯音作为基准音,其他频率的声音听起来与基准音一样响,该声音的响度级就等于基准音的声压级。例如,某噪声的频率为100赫兹,强度为50分贝,其响度与频率为1000赫兹,强度为20分贝的声音响度相同,则该噪声的响度级为20方。人耳对于高频噪声是 1000~5000赫兹的声音敏感,对低频声音不敏感。例如,同是是40方的响度级,对1000赫兹声音来说,声压级是40分贝;4000赫兹的声音,声压级是37分贝;100赫兹的声音,声压级52分贝;30赫兹的声音,声压级是78分贝。也就是说,低频的80分贝的声音,听起来和高频的37分贝的声音感觉是一样的。但是声压级在80分贝以上时,各个频率的声压级与响度级的数值就比较接近了,这表明当声压级较高时,人耳对各个频率的声音的感觉基本是一样的。

根据心理学说法,人类生理上所感觉的声音强度比值和真实的声音強度比值并不一致。当真实的声音响度增加10分貝,人耳感觉到的声音強度增加为原先的2倍;当真实声音响度增加20分贝,人耳感觉增強4倍,所以声音减少20DB时,你感觉声音小了然来的四倍。这里也说明频率的对隔音材料的影响也是不一样的,,一种材料低频只能隔十几贝,高频却可以隔四十几分贝,同时不同材料对不不同频率对隔音的效果也不相同,所以隔音要尽量用些不用的材料组合,来达到最好的隔音效果

以下为几种环境中的约略响度:
声音响度
人耳听觉的下限0 DB
树叶的沙沙声10 DB 
耳语(相距1公尺)20 DB
清早时的街道30 DB
办公室40 DB
平常的交谈声音(相距1公尺处) 50 DB
繁忙的街道60 DB
上下班时的台北巿火车站70 DB
气压钻孔机(相距3公尺处)80 DB 
10瓦特立体音响唱机(相距3公尺处)90 DB 
人耳开始感到痛楚100DB 
喷射机引擎声(相距50公尺处) 110 DB 
太空火箭的引擎声(相距50公尺处)120 DB 

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