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微电机的噪声为何要用分贝计,您知道吗?

2018-09-26

微电机的噪声为何要用分贝计,您知道吗?

    微电机的噪声量值用分贝计,但分贝的由来又是什么呢?

声压级

    物体产生机械振动时,振动在弹性介质(包括气体、液林和固体以及等离子体)中以波的方式进行传播,这个弹性波就是声波。声波是疏密波或纵波,它在空气中传播时,使空气时而变密,时而变稀,空气变密时压力(压强)增高,空气变稀时,压力降低。因此,由于声波的存在使空气压力产生迅速的起伏,这个气压的起伏部分为声压。声压越大,产音越强,声压越小,声音越弱。因此可以用声压来衡量声音的大小。声压的单位为牛/米2或微巴(1微巴=0.1牛/米2)。

    正常人耳刚好能听到的声音的声压(称听阈声压)是2x10-5牛/米2。人们平常谈话产生的声压是2×10-2~7×10-2牛/米2;市区载重汽车或摩托车产生的声压是0.2~1牛/米2,凿岩机、球磨机等产生的强噪声的声压是20牛/米2,这已能使人耳产生疼痛的感觉(称痛阈声压)。若声压达数百牛/米2以上,便会引起人耳鼓膜损伤和耳朵出血。

    可见,从人耳的听阈声压到痛阈声压,其绝对值相差百万倍;因此,用声压的绝对值来表示声音的强弱是很不方便的。为此,人们引用了成倍比关系的对数量一声压级,声压级的单位是分贝,其表达式见式(1)

LP=10lg(P2/P02)=20lg(P/P0)┄┄┄┄┄┄┄┄┄(1)

式(1)中:

LP——声压级,单位分贝;

P——声压,单位牛/米2;

P0——基准声压,取等于1000Hz时的闻阈声压2×10-5牛/米2。

    由式(1)可见,声压级每变化20分贝,相当于声压变化10倍;声压级每变化40分贝,相当于声压变化100倍,声压级每变化120分贝,相当于声压变化106倍。这样,引用声压级的概念后,就把声压值的百万倍变化范围改为0~120分贝的声压级变化范围。

声强级和声功率级

    在介质中传播的声波是具有一定能量的,所以也可以用能量大小来表征声波的强弱。声源在单位时间内辐射出来的总声能W,称为声功率,单位是瓦。在垂直于声波传播方向、单位时间内通过单位面积的声能,称为声强I,单位是瓦/米2。

    由于声强I从闻阈限到痛阈限相差亿亿倍,所以与声压一样,声强和声功率也用声强级和声功率级来表示。它们的单位都是分贝,声强级表达式见式(2),声功率级表达式见式(3)。

LI=10lg(I/I0)┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2)

LW=10lg(W/W0)┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2)

式(2)和(3)中:

I0——基准声强,在空气中的基准声强可按其与声压的关系计算与P0对应的值为10-12瓦/米2。

W0——基准声功率,一般取等于闻阈声功率限值10-12瓦/米2。

噪声的频谱

    声音具有不同的频率,频率低时声音低沉,频率高时,声音尖锐。人耳可闻的声音的频率一般从20~20000Hz,具有1000倍的变化范围。为了方便起见,把这一宽广的声频范围划为若干个频段,即通常所说的频程或频带。

    在噪声测量中最常用的是倍频程和1/3倍频程。倍频程是指上下限两个频率值之此为2:1的频带。为了得到比倍频程更为详细的频谱,可使用1/3倍频程,即把一个倍频程再分为三段频带。目前通用的倍频程的中心频率为31.5,63,125,250,500,1000,2000,4000,8000和16000Hz,即用十个倍频程把人耳可闻的声音的频率范围全部包括进去。实际上,测量噪声时通常只需要使用中心频率为63~8000Hz的8个倍频程。

响度级

    人耳对声音的感受不仅和声压有关,而且也和频率有关。对声压级相同但频率不同的声音,听起来是不一样响的,频率高的响些。根据人耳的这一特性,用响度级把声压和频率统一起来表示声音响度,其单位是方。

    响度级是这样确定的;取1000Hz的纯音作为基准声音,若某一声音听起来与基准纯音一样响时,该声音的响度级(方)就等于基准纯音的声压级(分贝)。利用与基准纯音比较的方法通过大量试验得出的等响曲线可以看出人耳的可闻声音的整个响度级范围。

噪声级

    在对噪声的主观评价中,也有采用感觉噪声级和噪度的。噪声级Lx的单位是分贝,噪度的单位是呐,噪声级和响度级相对应,噪度和响度相对应。其不同之处在于响度级和响度是以纯音为基准来进行比较而得,而噪声级和噪度是以复合声音为基准来进行比较而得。


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