(1)頻帶(Frequency band)
兩個(gè)聲音或其它信號(hào)的頻率間的距離。由上限頻率f2和下限頻率f1規(guī)定寬帶。在聲學(xué)中常用的頻帶稱為倍頻程,并有關(guān)系式:
f2=2 n f1
當(dāng)n=1時(shí),稱為1/1倍頻程,即每個(gè)頻帶是上限頻率為下限頻率兩倍的頻帶寬度,即f2=2 f1。
當(dāng)n=1/3時(shí),稱為1/3倍頻程,即每個(gè)頻帶是上限頻率為下限頻率1.26倍的頻帶寬度,
即f2=1.26 f1。為了某種特殊的需要,更窄的頻帶有1/10倍頻程、1/12倍頻程、1/15倍頻程、1/30倍頻程等等。
?。?)頻譜分析(Frequency spectrum analysis)
求得信號(hào)中能量或功率隨頻率分布的技術(shù)。聲和振動(dòng)信號(hào)的基本測(cè)量是頻譜分析。通常是將倍頻程中心頻率做為橫坐標(biāo),聲壓級(jí)做為縱坐標(biāo),以直觀圖像的形式表示可聽(tīng)聲聲壓級(jí)隨頻率變化的分布。
在頻率分析中基本方法是濾波。濾波器通常是帶通式,并分為恒帶寬與恒比例帶寬兩種。恒比例帶寬的帶通濾波器有倍頻程、1/3倍頻程濾波器之分。對(duì)某些測(cè)量還應(yīng)用更窄的頻帶,例如1/10倍頻程、1/12倍頻程、1/15倍頻程、1/30倍頻程和1%的窄帶。在恒帶寬的分析中,最常用的是譜級(jí),它是以指定頻率為中心,寬度為1赫的聲壓級(jí)。
?。?)哈斯效應(yīng)(Hass effect)
如果兩個(gè)不同聲源發(fā)出同樣的聲音,并在同一時(shí)刻聲波以同樣強(qiáng)度到達(dá)聽(tīng)者,則聲音呈現(xiàn)的方向大約在兩個(gè)聲源之間。如果其中一個(gè)略有延遲約5~35毫秒,則所有聲音聽(tīng)起來(lái)似乎是來(lái)自未延遲聲源,被延遲聲源是否在工作就不明顯。如果延遲在35~50毫秒之間,則延遲聲源的存在可以被識(shí)別出來(lái),但其方向仍在未延遲聲源的方向。只有延遲時(shí)間超過(guò)50毫秒時(shí),第二聲源才能被聽(tīng)到,像一清晰的回聲,這種效應(yīng)稱為哈斯效應(yīng)。
哈斯效應(yīng)已在擴(kuò)聲系統(tǒng)中利用,使視覺(jué)形象的方向與聽(tīng)覺(jué)的方向一致。在實(shí)際應(yīng)用中,50毫秒的數(shù)值不是很?chē)?yán)格的,有時(shí)為了可靠,取30毫秒。
?。?)聲級(jí)計(jì)(Sound level meter)
測(cè)量噪聲級(jí)的一種輕便攜帶式儀器。主要由傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器和指示電表組成。線路內(nèi)加上積分設(shè)備則成為積分聲級(jí)計(jì)。如輸入端接拾振器則成為振動(dòng)計(jì),可用來(lái)測(cè)量振動(dòng)的加速度、速度和振幅。
聲級(jí)計(jì)的型式很多,以測(cè)量精度區(qū)分,有四種類(lèi)型:0型聲計(jì)級(jí)作為實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn);Ⅰ型聲級(jí)計(jì)作為精密型聲級(jí)計(jì);Ⅱ型作為普通聲級(jí)計(jì);Ⅲ型則為一般調(diào)查用。按測(cè)量信號(hào)的性質(zhì)區(qū)分,有一般聲級(jí)計(jì)、脈沖聲級(jí)計(jì)和積分聲級(jí)計(jì)等。按其體積大小可分為臺(tái)式聲級(jí)計(jì)、便攜式聲級(jí)計(jì)和袖珍式聲級(jí)計(jì)。
聲級(jí)計(jì)可測(cè)量頻帶聲壓級(jí),接上計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),一般能測(cè)量A、B、C聲級(jí),有的還能測(cè)量反映航空噪聲的D聲級(jí)。時(shí)間計(jì)權(quán)特性有三種:快、慢、和脈沖,它們的時(shí)間常數(shù)分別為125毫秒、100毫秒和35毫秒。
聲級(jí)計(jì)除了用于環(huán)境、機(jī)器、車(chē)輛等噪聲測(cè)量外,也可以用于電聲學(xué)、建筑聲學(xué)等測(cè)量。
?。?)計(jì)權(quán)聲級(jí)(Weighting sound level)
經(jīng)過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)濾波后測(cè)得的聲級(jí)。主要有A、B、C計(jì)權(quán)聲級(jí)。單位是分貝(dB)。這些計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)人耳對(duì)高頻聲,特別是3000~4000Hz(赫)聲音比較敏感;對(duì)低頻聲,特別是100Hz(赫)以下的可聽(tīng)聲不敏感,模仿人耳對(duì)40方、70方和100方純音的響應(yīng)特性分別設(shè)置的。
A計(jì)權(quán)聲級(jí)得到最廣泛的應(yīng)用,因?yàn)樗茌^好地模仿人耳的頻率特性。B計(jì)權(quán)聲級(jí)實(shí)際上很少使用。C計(jì)權(quán)聲級(jí)使用較少,它實(shí)際上是總聲壓級(jí)的近似值,因?yàn)樗念l率響應(yīng)比較平直,即所有頻率的響應(yīng)幾乎是一致的。
此外,還有專門(mén)用于飛機(jī)噪聲的D計(jì)權(quán)聲級(jí),D計(jì)權(quán)聲級(jí)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模仿40吶等噪度曲線設(shè)置的。近年來(lái)國(guó)際上推薦的計(jì)權(quán)聲級(jí)有用于響度計(jì)算機(jī)的E計(jì)權(quán)聲級(jí)和用于評(píng)價(jià)噪聲對(duì)語(yǔ)言干擾的SI計(jì)權(quán)聲級(jí)。
?。?)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)(Weighting network)
根據(jù)聲級(jí)計(jì)測(cè)量的要求進(jìn)行頻率濾波的電網(wǎng)絡(luò)。在聲級(jí)測(cè)量時(shí),為了反映人耳的響度感覺(jué),一般設(shè)有A、B、C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),它們分別是模擬40方、70方、100方三條等響曲線的反曲線的電網(wǎng)絡(luò)。IEC已對(duì)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)權(quán)特性進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。七十年代以來(lái),國(guó)際上公認(rèn)用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的A聲級(jí)表示噪聲最適宜,因?yàn)樗茌^好的模擬人耳的頻率特性。用A聲級(jí)評(píng)價(jià)噪聲與人耳對(duì)噪聲的響度感覺(jué)、煩擾程度和聽(tīng)力損傷程度等因素存在著很好的一致性。A聲級(jí)已得到最廣泛的應(yīng)用。B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表征人耳主觀特性不太明顯,故近年來(lái)已逐漸少用。另外,還有用于航空噪聲測(cè)量的D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),它是40吶等噪度曲線的反曲線相對(duì)應(yīng)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。最近國(guó)際上推薦的E、SI計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分別是根據(jù)斯蒂文斯(Stevens)的響度計(jì)算方法和韋柏斯德?tīng)枺╓ebster)關(guān)于噪聲的語(yǔ)言干擾評(píng)價(jià)做出的。
?。?)統(tǒng)計(jì)聲級(jí)(Statistical sound level)
又稱累積分布聲級(jí)。在規(guī)定的測(cè)量時(shí)間內(nèi),超過(guò)百分之N的A聲級(jí)。通常用來(lái)評(píng)價(jià)道路交通噪聲,主要有L10、L50、L90三種,分別代表在測(cè)量時(shí)間內(nèi)有10%、50%、90%的A聲級(jí)超過(guò)它的值。L10常用來(lái)表示測(cè)量時(shí)間內(nèi)道路交通噪聲的峰值。L50是中位值,實(shí)踐證明對(duì)于車(chē)輛流量較大的街道,L50和人們主觀吵鬧感覺(jué)程度有較好的相關(guān)性,故一些國(guó)家直接采用L50作為對(duì)道路交通噪聲的評(píng)價(jià)量。L90常用來(lái)表示測(cè)量時(shí)間內(nèi)的背景噪聲。
?。?)聽(tīng)閾(Threshold of audibility)
亦稱聞閾。某信號(hào)能在多次試驗(yàn)的一定百分?jǐn)?shù)中引起聽(tīng)覺(jué)的最低聲壓。聽(tīng)者是聽(tīng)力正常的18~25歲青年,面對(duì)聲源用雙耳聽(tīng)。最低聲壓是指外耳道口或鼓膜上純音聲壓的可聽(tīng)低限。原來(lái)認(rèn)為人耳在1000Hz(赫)的聽(tīng)閾是20μPa(微帕)(2×10-5N/m2),因此將這個(gè)數(shù)值規(guī)定為聲壓級(jí)的基準(zhǔn)值。后來(lái)準(zhǔn)確的測(cè)量,人耳在1000Hz的聽(tīng)閾不是20μPa,而是32.44μPa(3.244×10-5N/m2),因此以20μPa為基準(zhǔn)值,1000Hz的實(shí)際聽(tīng)閾不是0分貝而是4.2dB,因而實(shí)際聽(tīng)閾曲線不是0方而是4.2方,并稱為最低可聽(tīng)聲場(chǎng),習(xí)用英語(yǔ)縮寫(xiě)MAF表示。
因?yàn)?0μPa這個(gè)數(shù)字很整齊,而且與它相應(yīng)的聲強(qiáng)是10—12W/m2也很簡(jiǎn)單,所以聲壓級(jí)的基準(zhǔn)值仍延用20μPa。
?。?)標(biāo)準(zhǔn)聲源(Standard sound source)
具有無(wú)指向性和寬帶頻譜的穩(wěn)定聲功率輸出的聲源主要有空氣動(dòng)力式、電動(dòng)式和機(jī)械式三大類(lèi)型。其最大尺寸一般在0.5m以內(nèi)。在100~10000Hz(赫)的頻率范圍內(nèi),所有1/3倍頻程中心頻率聲功率變化在12dB(分貝)以內(nèi),兩相鄰1/3倍頻程中心頻率的聲功率變化在±3dB(分貝)以內(nèi),其頻譜特性的斜率一般情況時(shí)要求為2~3dB倍頻程。在100~10000Hz的頻率范圍內(nèi),任一1/3倍頻程中心頻率的指向性,當(dāng)在消聲室中測(cè)量時(shí)一般不大于6dB,而在半消聲室中測(cè)量時(shí)由一般不超過(guò)9dB。
標(biāo)準(zhǔn)聲源用途很廣,可以用比較測(cè)量的方法測(cè)定聲源的聲功率。用標(biāo)準(zhǔn)聲源還能求出房間的混響時(shí)間、聲吸收量和測(cè)量時(shí)環(huán)境影響的修正值。
?。?0)次聲(Infra-audible sound)
低于可聽(tīng)聲頻率范圍的聲。其頻率范圍通常規(guī)定為0.0001~20Hz。生物學(xué)研究表明,人體及各器官的固有頻率大都為3~17Hz,當(dāng)與人體固有頻率相同的次聲作用于人體時(shí),人體便于次聲波發(fā)生共振,這種共振現(xiàn)象可對(duì)人產(chǎn)生較大的影響,輕者會(huì)使人惡心、頭痛、暈眩等,重者可使人全身顫抖,肌肉痙攣,呼吸困難,神經(jīng)錯(cuò)亂,更嚴(yán)重的會(huì)造成脫水休克,失去知覺(jué),血管破裂,或?qū)е滤劳觥?BR />
將高強(qiáng)度的次聲波定向聚束傳播就是無(wú)形殺手——次聲武器。次聲武器穿透力強(qiáng),不易防護(hù)。次聲波可穿透10多米的鋼筋混凝土。可見(jiàn),即使躲藏在堅(jiān)固的掩蔽所里或是乘坐在裝甲車(chē)、坦克車(chē)以及正潛航的潛艇等鋼鐵之物中的人員,也難以逃脫次聲武器的攻擊。不過(guò)至今世界上還沒(méi)有一種可供實(shí)戰(zhàn)使用的次聲武器。
次聲傳播的特征是衰減小,因而可應(yīng)用于遠(yuǎn)距離定位,預(yù)測(cè)風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng),探測(cè)地震中心,探礦等。國(guó)防上可用來(lái)探測(cè)幾千公里外的核試驗(yàn)、火箭發(fā)射。
?。?1)超聲(Ultrasound)
頻率高于可聽(tīng)聲頻率范圍的聲。超聲頻率的下限大致為20000Hz。超聲已廣泛用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、通訊技術(shù)、金相學(xué)、材料試驗(yàn)和加工以及其它許多技術(shù)部門(mén)。
?。?2)混響室(Reverberation room)
盡量延長(zhǎng)混響時(shí)間,保證室內(nèi)聲場(chǎng)充分?jǐn)U散的房間。常用來(lái)測(cè)定材料的吸聲系數(shù)、聲源和機(jī)器的聲功率、揚(yáng)聲器的效率等,但不能測(cè)定聲源的指向性。容積一般為100~500m3,國(guó)際上采用折中的標(biāo)準(zhǔn)為200m3,工程測(cè)量可小到70m3。為了延長(zhǎng)混響時(shí)間,減少壁面的聲吸收,內(nèi)表面通常采用瓷磚、水磨石、大理石和鋼筋混凝土墻涂油漆等吸聲系數(shù)很小的結(jié)構(gòu)飾面。為保證聲場(chǎng)充分?jǐn)U散,建議混響室的長(zhǎng)、寬、高的比例按調(diào)和級(jí)數(shù)選定,為了增加動(dòng)態(tài)擴(kuò)散,可能懸掛固定式或旋轉(zhuǎn)式的擴(kuò)散體。
?。?3)混響時(shí)間(Reverberation time)
室內(nèi)聲音達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,聲源停止發(fā)聲后殘余聲音在房間內(nèi)往復(fù)反射經(jīng)壁面吸收,平均聲能密度下降為原有數(shù)值的百萬(wàn)分之一(或聲能密度衰減60dB所需要的時(shí)間?;祉憰r(shí)間的計(jì)算有如下常用公式:
式中,V為房間的容積,S為房間內(nèi)表面的總面積,α為平均吸聲系數(shù),m為空氣衰減系數(shù)。賽賓公式假設(shè)房間內(nèi)聲能密度變化率是時(shí)間的連續(xù)函數(shù),任一點(diǎn)上聲能的傳播是各方向均勻的,所以它適用于吸聲較弱的房間,例如音樂(lè)廳、劇院。艾潤(rùn)公式假設(shè)每一次反射聲能減少到原來(lái)的(1-α)倍,能量傳播是各方向均勻的,它適用于吸聲能力較強(qiáng)的房間,例如播音室、錄音棚、電視轉(zhuǎn)播室等。努特生考慮了房間內(nèi)的空氣吸收,對(duì)賽賓公式和艾潤(rùn)公式作了修正,為一般建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)所常用。
(14)宋(Sone)
響度的單位。頻率為1000Hz,聲壓級(jí)為聽(tīng)者聽(tīng)閾以上40dB純音所產(chǎn)生的響度規(guī)定為1宋。任何一個(gè)聲音的響度被聽(tīng)者判斷為1宋響度的n倍。對(duì)大約低于300Hz的低頻聲來(lái)講,響度隨聲壓級(jí)的變化稍微大一些。
?。?5)噪聲(Noise)