声压级和距离的关系
2015/12/1 11:20:03来源:艾维音响网
[提要]声压级和距离的关系
声波的产生
声波的传播
点声源的声音向外发散遵循球面分布规律
声波的衰减
声波是一种能量，它在实际媒质中传播时，由于扩散、吸收、散射等作用，使声波的能量随着离开声源的距离的增加而逐渐衰减，其声能衰减量与传播距离和声波频率有关。高频声波，质点速度高，能量耗损也多，因此，在相同传播距离的情况下，高频声波比低频声波衰减大。如果声能量一定，那么声波的频率越低，传播的距离就越远。
声压和声压级
声压
由声波引起的压强变化称为声压，符号P。
单位N/㎡ (牛顿/平方米 ) ，或Pa(帕斯卡）
p = P ?P0
p 为声压，P0为静压强， P为受声扰动后媒质的压强
声压级
表示声压大小的指标
声压级定义为有效声压与基准声压之比的常用对数的20倍。单位为DB。
声压级：Lp = 20lg(P/P0)
式中： Lp——声压级（dB）；
P ——某一声音的有效声压（Pa）为测量值
P0——基准声压，为2×10 Pa，该值是参考值，是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压。
声功率级的定义
声功率级定义为声功率和基准声功率之比的常用对数的10倍，
即：Lw=10Lg（W/W0）
式中：基准功率
声功率
声音在空中传播，以点为中心，呈球形状向外扩散，假设球的半径为1米，那么球的表面积S1=4πr^2= 12.56平方米，如果半径增加一倍为2米，球的表面积S2=4πr^2= 50.24平方米;S2/= 4,表示距离（半径）增加一倍表面积增加4倍。如果此时功率不变，面积增加4倍，那单位面积的功率就只有原1/4（原来功率为1瓦，这1瓦的功率是分布在1平方米的面积上；现在功率还是1瓦，面积却变大为4平方米，那么这4平方米上每1平方米上的功率为1/4。距离远了1倍，功率减少为原来的1/4。
声压是就声场中某一点而论的，声强是就声场中某一点和某一方向而论的。而声功率是就某一声源而论的。
声压级距离变化计算
当声源尺寸远小于测点到声源的距离时（点声源），声波以球面波的方式较均匀地向各个方向辐射，这种声源称为点声源。球面波的强度与声源距离的平方成反比。
在常温下球面声波随距离衰减的表达式为：
Lp=Lw-20Lgr-k
式中，k为修正系数，自由空间k=11，半自由空间k=8。
距离r1和r2之间的声压级差值为：
Lp1-Lp2=20Lg（r2/r1）
当r2/r1=2时，衰减6dB,也即距离加倍声压级衰减6dB。
声压级距离变化公式验证：
针对距离r1和r2之间的声压级差值公式：LP2=LP1-20Lg（r2/r1）作以下实验验证：用编号分别从1~5的5个蜂鸣器进行声压值测量，方法为：
选择距离为r1=10cm，分别测出5个蜂鸣器的声压值，记录为LP1；
将LP1的值分别带入到公式中，计算出当距离r2=20cm时的声压值LP20；
再将测试距离调到20cm，其他条件不变，再分别测出5个蜂鸣器的声压值，记录为LP21；
比较LP20与LP21.
实验数据：
结论
由以上数据可看出在20cm距离处声压的实测值和推算值之间存在误差。因声音的传输过程和声音的频率关系密切，高频声波比低频声波衰减大，所以推算声压值只做参考。
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