声压、声强、声功率区别与联系

我们常常能听到“声压为55dB”、“声功率太小”等字眼，这些都是用来描述声音的物理量，但声压、声强、声功率同时出现，就容易混淆概念，弄不清其中的区别与联系，下面我们来一一解析这三个词。

三者的定义

• 声压：声音传递时，声波传播扰动介质，使得介质内部产生的压强变化叫做声压，单位为Pa。

• 声强：单位时间内，通过与声波前进方向垂直的单位面积上的声能定义为声强，单位为W/m²。声强是矢量（有大小和方向），也可以简单地认为：

  某点的声强=（瞬时声压ⅹ瞬时速度）的平均值

• 声功率：声功率定义为声源在单位时间内向外辐射的声能，单位为W。

三者的联系

我们都知道，描述声音的三个参数是声压、声强和声功率，它们之间有一定的关系。

• 声功率与声强：两者有直接的关系，观察两者的单位（W与W/m²）可以发现以面积为变量，对声强求积分来得到声功率的值。

• 声压：在特定的声学环境中，在一定位置，使用声压计可以测量出可感知声源的声压。

• 声功率与声压：在一个有电暖气的房间中，暖气散发出一定功率的热能，所以从暖气片中散发出来的热能与环境无关，不受环境的影响。但是房间中的温度与房间中的热能环境有关，不同位置的温度可能不一样。类似地，放置在房间中的音箱辐射出一定功率的声能，但是声压取决于声学环境和在房间中距声源的距离，如下图所示。声功率是“根源”，声压是声源引起的“影响”。

在以上类推中，暖气片散发出来的热能（热功率）相当于声功率，温度相当于声压。

声功率测量

1. 为什么要测量声功率

我们需要用一个标准来衡量设备噪声的大小，测量声压级与声功率都可以对其进行评价。

声压级的测量结果与所处声学环境中的距离和方位有关，难以给出确定的数值来评价设备噪声的大小。

与声压相反，声功率是独立于环境的客观量。如果被测声源的声学环境已知，就能根据设备的声功率级预估出声压级。因此，声功率是描述和比较机器辐射出噪声高低的有效参量。

2. 声功率测量方法

声源的声功率必须在消声室中测量，分声压测量法与声强测量法。

• 声压测量法：该方法要求在特定的声学环境中进行。

• 声强测量法：声功率测量可以在普通的声学环境，甚至在有干扰噪声的情况下（因为声强是矢量，积分求声功率时，干扰声会相互抵消）。

基于声强法的声功率测量有两种测量方法

• 离散点法：GB/T 16404标准；

• 扫描法：GB/T 16404.2标准。

下图为用扫描法进行平板样件的声传递损失测量。采用这种方法要求每个测量面元都要正交地扫描两次。

扫描方式

来源：吉兴汽车声学部件科技有限公司公众号  作者：陈晓君