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      微電機的噪聲為何要用分貝計,您知道嗎?

      2018-09-26

      微電機的噪聲為何要用分貝計,您知道嗎?

          微電機的噪聲量值用分貝計,但分貝的由來又是什么呢?

      聲壓級

          物體產生機械振動時,振動在彈性介質(包括氣體、液林和固體以及等離子體)中以波的方式進行傳播,這個彈性波就是聲波。聲波是疏密波或縱波,它在空氣中傳播時,使空氣時而變密,時而變稀,空氣變密時壓力(壓強)增高,空氣變稀時,壓力降低。因此,由于聲波的存在使空氣壓力產生迅速的起伏,這個氣壓的起伏部分為聲壓。聲壓越大,產音越強,聲壓越小,聲音越弱。因此可以用聲壓來衡量聲音的大小。聲壓的單位為牛/米2或微巴(1微巴=0.1牛/米2)。

          正常人耳剛好能聽到的聲音的聲壓(稱聽閾聲壓)是2x10-5牛/米2。人們平常談話產生的聲壓是2×10-2~7×10-2牛/米2;市區載重汽車或摩托車產生的聲壓是0.2~1牛/米2,鑿巖機、球磨機等產生的強噪聲的聲壓是20牛/米2,這已能使人耳產生疼痛的感覺(稱痛閾聲壓)。若聲壓達數百牛/米2以上,便會引起人耳鼓膜損傷和耳朵出血。

          可見,從人耳的聽閾聲壓到痛閾聲壓,其絕對值相差百萬倍;因此,用聲壓的絕對值來表示聲音的強弱是很不方便的。為此,人們引用了成倍比關系的對數量一聲壓級,聲壓級的單位是分貝,其表達式見式(1)

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

      式(1)中:

      LP——聲壓級,單位分貝;

      P——聲壓,單位牛/米2;

      P0——基準聲壓,取等于1000Hz時的聞閾聲壓2×10-5牛/米2。

          由式(1)可見,聲壓級每變化20分貝,相當于聲壓變化10倍;聲壓級每變化40分貝,相當于聲壓變化100倍,聲壓級每變化120分貝,相當于聲壓變化106倍。這樣,引用聲壓級的概念后,就把聲壓值的百萬倍變化范圍改為0~120分貝的聲壓級變化范圍。

      聲強級和聲功率級

          在介質中傳播的聲波是具有一定能量的,所以也可以用能量大小來表征聲波的強弱。聲源在單位時間內輻射出來的總聲能W,稱為聲功率,單位是瓦。在垂直于聲波傳播方向、單位時間內通過單位面積的聲能,稱為聲強I,單位是瓦/米2。

          由于聲強I從聞閾限到痛閾限相差億億倍,所以與聲壓一樣,聲強和聲功率也用聲強級和聲功率級來表示。它們的單位都是分貝,聲強級表達式見式(2),聲功率級表達式見式(3)。

      LI=10lg(I/I0)┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2)

      LW=10lg(W/W0)┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2)

      式(2)和(3)中:

      I0——基準聲強,在空氣中的基準聲強可按其與聲壓的關系計算與P0對應的值為10-12瓦/米2。

      W0——基準聲功率,一般取等于聞閾聲功率限值10-12瓦/米2。

      噪聲的頻譜

          聲音具有不同的頻率,頻率低時聲音低沉,頻率高時,聲音尖銳。人耳可聞的聲音的頻率一般從20~20000Hz,具有1000倍的變化范圍。為了方便起見,把這一寬廣的聲頻范圍劃為若干個頻段,即通常所說的頻程或頻帶。

          在噪聲測量中最常用的是倍頻程和1/3倍頻程。倍頻程是指上下限兩個頻率值之此為2:1的頻帶。為了得到比倍頻程更為詳細的頻譜,可使用1/3倍頻程,即把一個倍頻程再分為三段頻帶。目前通用的倍頻程的中心頻率為31.5,63,125,250,500,1000,2000,4000,8000和16000Hz,即用十個倍頻程把人耳可聞的聲音的頻率范圍全部包括進去。實際上,測量噪聲時通常只需要使用中心頻率為63~8000Hz的8個倍頻程。

      響度級

          人耳對聲音的感受不僅和聲壓有關,而且也和頻率有關。對聲壓級相同但頻率不同的聲音,聽起來是不一樣響的,頻率高的響些。根據人耳的這一特性,用響度級把聲壓和頻率統一起來表示聲音響度,其單位是方。

          響度級是這樣確定的;取1000Hz的純音作為基準聲音,若某一聲音聽起來與基準純音一樣響時,該聲音的響度級(方)就等于基準純音的聲壓級(分貝)。利用與基準純音比較的方法通過大量試驗得出的等響曲線可以看出人耳的可聞聲音的整個響度級范圍。

      噪聲級

          在對噪聲的主觀評價中,也有采用感覺噪聲級和噪度的。噪聲級Lx的單位是分貝,噪度的單位是吶,噪聲級和響度級相對應,噪度和響度相對應。其不同之處在于響度級和響度是以純音為基準來進行比較而得,而噪聲級和噪度是以復合聲音為基準來進行比較而得。


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