测音量不能只看分贝!声音大小的衡量与单位dB、dB(A)、dB(C)的概念
你有没有想过?为什么指甲刮过黑板那微弱的刺啦声,能让你瞬间全身起鸡皮疙瘩。而远处滚滚而来的雷声虽然震得窗户乱颤,你却能安然入睡?
如果说声音的能量值,肯定是撼动窗户的低沉雷声更强。但刮黑板的高频声音却更让我们人耳难以忍受。由此我们知道了,人耳对不同频率声音的感知能力是不一样的。
声压(Sound Pressure):
声压表示声音在空气中传播时引起的空气压强变化,这是一个客观的物理量,其单位是帕斯卡 (Pa)。
响度(Loudness):
响度是人耳对声音强弱的主观感觉,也就是你觉得它“有多响”。基于进化的选择,同样声压下,我们的耳朵对中高频(如人声、婴儿哭声)极为敏感,但对低频(如低音炮的震动、远处的空调外机声)较为钝感。为了衡量人耳的感受,人们引入了响度这一概念。
声压级 (SPL):
声压级它表示当前声压是基准声压(20uPa)的多少倍。用分贝(dB)表示,它实际不是一个物理单位,更不能称为声音大小的单位,而是一个比例关系。
之所以要把声压转换成声压级的表示方法,是因为耳朵能听到的最小到最大的声压,相差百万倍。人们为了少写点零,引入了对数运算。
声压级 $L_{p}$ 的计算公式如下:
$L_{p}=20\log _{10}\left(\frac{p_{rms}}{p_{ref}}\right)\text{\ dB}$
其中各个字母代表:
$p_{rms}$ (待测声压): 你实际测量到的空气压力波动值(单位:帕斯卡 Pa)。
$p_{ref}$ (基准声压): 人耳刚能听到的声音压力,是一个固定值:$2\times 10^{-5}$ Pa(即 20微帕)。
$\log _{10}$: 以10为底的对数运算,负责把巨大的倍数关系“压缩”成小的数值。
计权(Weighting):
A 计权 (A-Weighting):模拟“普通耳朵”
dB (A) 是通过 A 计权网络 修正后的声压级,核心是模拟人耳对中高频敏感、对低频不敏感的听觉特性(贴近人类日常环境中对声音的主观感受)。
人耳在较低声压级(约 40 dB)下的听觉反应。在这一曲线中,低频部分的凹陷非常明显,意味着人耳对低频非常迟钝。
“虽然大家都叫它单位,但 dB(A)其实更像是一个带了‘人耳美颜滤镜’的数值评分。”
C计权一般用于测量:语音与话音、环境噪声、职业健康。
C 计权 (C-Weighting):模拟“大声状态”
dB (C) 是通过 C 计权网络 修正后的声压级,核心是模拟高声压环境下人类的听觉特性—— 此时人耳对低频的敏感度提升,听觉响应接近线性。
大音量(>85dB)下人耳对低频更敏感(听觉变平坦了),所以 C 计权的曲线也更平直。
C计权一般用于测量:重工业噪声、音响系统、峰值冲击。
A计权与C计权衰减情况对比:
| 频率 (Hz) | A 计权衰减 (dB) | C 计权衰减 (dB) | 差距(A比C多减) |
|---|---|---|---|
| 31.5 | -39.4 | -3.0 | ~36 dB |
| 63 | -26.2 | -0.8 | ~25 dB |
| 125 | -16.1 | -0.2 | ~16 dB |
| 250 | -8.6 | 0 | 8.6 dB |
| 500 | -3.2 | 0 | 3.2 dB |
| 1000 | 0 | 0 | 一致 |
| 2000 | +1.2 | -0.2 | +1.4 dB |
| 4000 | +1.0 | -0.8 | +1.8 dB |
| 8000 | -1.1 | -3.0 | -1.9 dB |
行业测试注意事项:
- 标准优先原则:某些行业标准中有自己的计权方式选择要求。如自动电话技术标准中明确指出,要使用A计权测量。
- 数值对比前提:不同加权的声压级不可直接对比,加权不同没有可比性。例如,某个话机振铃最大声音 dB (A)=80dB、dB (C)=85dB,不能说“C计权测到的声音更大”,而是C计权计入了更多低频部分贡献。
- 测试条件标注:撰写报告时,必须写明测试条件,否则数据没有意义。比如65dB(A)@1m ,表示 “使用A计权方式在1m处测到的声压级数值”(针对计权标注,国际标准(如 ISO 80000-8)建议的严谨写法应该是 $L_{pA}=65\text{\ dB}$)
- 特殊情况下的灵活变通:有时我们测的产品明显有低频噪声时,我们要测量其具体情况,便可能需要补充测量C计权下的声压级数值,以备参考。
总结:
- 声压级(SPL)不是声音大小的物理单位,它只是表示声压大小的方法。
- dB:反映了声压相对基准的倍数(声压级),是未加权的原始值。
- dB(A):模拟人耳常规声压级感受的 “实用指标”,多用于合规性测试、反映实际体验的测试(最常用);
- dB(C):模拟人耳高声压下感受,因为低频衰减小,也可以认为是完整能量的测量。用于大功率设备或要关注低频部分的测试中。