声音计量单位-身边的物理

2024-06-12 理论教育版权反馈

【摘要】：响度计量声音的单位我们都知道，在国际单位制中，物体的质量是用“千克”来计量的，力的大小是用“牛”来计量的，那么声音的计量单位是什么呢？响度的大小与声音的振幅有关，但决定因素在于声强。高响度报警器人们把对于强弱的主观感觉称为响度，这是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值，取其常用对数值的十分之一而定的，其计量单位为分贝。椋鸟是自然界中较为出色的效鸣能手，它们有时还能模仿小嘲鸫的声音。

响度　计量声音的单位

我们都知道，在国际单位制中，物体的质量是用“千克”来计量的，力的大小是用“牛”来计量的，那么声音的计量单位是什么呢？在这一节中，我们就来共同了解一下声音的计量单位，看看响度究竟是怎么回事。

声音的强弱叫作响度。响度也就是声音响亮的程度，是感觉判断的声音强弱，根据它可以将声音排成由轻到响的序列。

响度的大小与声音的振幅有关，但决定因素在于声强。

听觉实验仪

声传播时也伴随着能量的传播，单位时间内通过的垂直于声波传播方向的单位面积的能量叫做声强，它的单位定义为瓦/米2。响度由气压迅速变化的振幅大小决定，但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度其实是不一致的。比如，对于50赫兹的声音，其声强为5×10^-6瓦/米2就能够听到，可是对于2000赫兹的声音，需2×10^-12瓦/米2才能听到，虽然它们的声强差2.5×10⁶倍，但这两个声音的响度听起来感觉基本相同。因此对于同一频率的声音，响度与声强并不是呈线性关系：响度增大为2倍，声强需增大到10倍；响度增大为3倍，声强却需要增大到100倍。

高响度报警器

人们把对于强弱的主观感觉称为响度，这是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值，取其常用对数值的十分之一而定的，其计量单位为分贝(dB)。取对数值的原因是强度与响度的增加是真数与对数的关系，而不是我们通常所理解的正比关系。比如说，声音强度大到十倍时，听起来才响了一级(10dB)；强度大到百倍时，听起来才响了两级(20dB)。对于1000Hz的声音信号，人耳可以感觉到的最低声压是2×10^-5Pa，把这一声压级定为0dB，人耳听觉的动态范围为0～130dB，当声压超过130dB时人耳将无法忍受。(www.chuimin.cn)

人对强度相等、频率不同的声音感觉是不同的；声压级越低，人的听觉频率范围越小；声压级越高，人的听觉频率特性越平直。不论声压高低，人耳对3kHz～5kHz频率的声音是最为敏感的。人耳的听觉频率为20Hz～20kHz，这个频带叫音频或声频。因此，频率f＜16～20Hz以及f＞18～20kHz的声音，不论声级多高，人的耳朵都是听不到的。大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的，所以对音响系统常以3dB作为允许的频率响应曲线变化范围。

人耳对声音的感觉，不单单和声压有关，而且还和频率有关。比如说，同是百分贝声压级噪声的空压机与电锯，电锯声听起来要响得多。这是因为，声压级相同，频率不同的声音，听起来响亮程度也不同。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。

鸟类中善于效鸣嘲鸫、鹩哥和椋鸟

说起响度，自然就会想到声音，鸟鸣对于人类来说无疑是最悦耳的声音之一。有这样一个有意思的现象，鸟类中有些鸟除了有自己特定的鸣声外，还喜欢学其他鸟的鸣啭，科学家们把这种现象称做效鸣。小嘲鸫就是这些喜欢效鸣的鸟类的佼佼者，英国人甚至把它叫做mockingbird，即为模仿鸟。它非常善于把其他鸟的鸣叫加到自己的鸣啭中，甚至可以达到以假乱真的地步。椋鸟是自然界中较为出色的效鸣能手，它们有时还能模仿小嘲鸫的声音。一只椋鸟学会了足球裁判的哨声，而另一只椋鸟竟然在第二次世界大战中学会了德国V-1火箭飞行时的呼啸声。鹩哥也是椋鸟的一种，令人不可思议的是，它甚至还会模仿人类语言，唱京剧《苏三起解》。鹦鹉学舌更是古已有之，《红楼梦》中就曾描述过鹦鹉学林黛玉吟《葬花词》。为什么这些鸟类喜欢效鸣呢？这对我们来说是难以理解的，但现在大家普遍认为，效鸣是这些鸟类为丰富它们的鸣啭所能采取的最有力最简单的方法。那么，为什么鸟类要千方百计地使它们的鸣啭复杂化呢？这个问题至今仍没有合理的解释，需要科学家们进一步的探索和发现。

鹦鹉是效鸣的“高手”

声音均衡器

均衡器是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及起到一些特殊作用。一般调音台上的均衡器仅能对低频、中频、高频三段频率电信号分别进行调节。均衡器可分为三类：图示均衡器（亦称图表均衡器）、参量均衡器（亦称参数均衡器）和房间均衡器。

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