(1)頻帶(Frequency band)
兩個聲音或其它信號的頻率間的距離。由上限頻率f2和下限頻率f1規(guī)定寬帶。在聲學中常用的頻帶稱為倍頻程,并有關系式:
f2=2 n f1
當n=1時,稱為1/1倍頻程,即每個頻帶是上限頻率為下限頻率兩倍的頻帶寬度,即f2=2 f1。
當n=1/3時,稱為1/3倍頻程,即每個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)
求得信號中能量或功率隨頻率分布的技術(shù)。聲和振動信號的基本測量是頻譜分析。通常是將倍頻程中心頻率做為橫坐標,聲壓級做為縱坐標,以直觀圖像的形式表示可聽聲聲壓級隨頻率變化的分布。
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。對某些測量還應用更窄的頻帶,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,它是以指定頻率為中心,寬度為1赫的聲壓級。
?。?)哈斯效應(Hass effect)
如果兩個不同聲源發(fā)出同樣的聲音,并在同一時刻聲波以同樣強度到達聽者,則聲音呈現(xiàn)的方向大約在兩個聲源之間。如果其中一個略有延遲約5~35毫秒,則所有聲音聽起來似乎是來自未延遲聲源,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別出來,但其方向仍在未延遲聲源的方向。只有延遲時間超過50毫秒時,第二聲源才能被聽到,像一清晰的回聲,這種效應稱為哈斯效應。
哈斯效應已在擴聲系統(tǒng)中利用,使視覺形象的方向與聽覺的方向一致。在實際應用中,50毫秒的數(shù)值不是很嚴格的,有時為了可靠,取30毫秒。
?。?)聲級計(Sound level meter)
測量噪聲級的一種輕便攜帶式儀器。主要由傳聲器、放大器、衰減器、計權(quán)網(wǎng)絡、檢波器和指示電表組成。線路內(nèi)加上積分設備則成為積分聲級計。如輸入端接拾振器則成為振動計,可用來測量振動的加速度、速度和振幅。
聲級計的型式很多,以測量精度區(qū)分,有四種類型:0型聲計級作為實驗室標準;Ⅰ型聲級計作為精密型聲級計;Ⅱ型作為普通聲級計;Ⅲ型則為一般調(diào)查用。按測量信號的性質(zhì)區(qū)分,有一般聲級計、脈沖聲級計和積分聲級計等。按其體積大小可分為臺式聲級計、便攜式聲級計和袖珍式聲級計。
聲級計可測量頻帶聲壓級,接上計權(quán)網(wǎng)絡,一般能測量A、B、C聲級,有的還能測量反映航空噪聲的D聲級。時間計權(quán)特性有三種:快、慢、和脈沖,它們的時間常數(shù)分別為125毫秒、100毫秒和35毫秒。
聲級計除了用于環(huán)境、機器、車輛等噪聲測量外,也可以用于電聲學、建筑聲學等測量。
?。?)計權(quán)聲級(Weighting sound level)
經(jīng)過計權(quán)網(wǎng)絡濾波后測得的聲級。主要有A、B、C計權(quán)聲級。單位是分貝(dB)。這些計權(quán)網(wǎng)絡是根據(jù)人耳對高頻聲,特別是3000~4000Hz(赫)聲音比較敏感;對低頻聲,特別是100Hz(赫)以下的可聽聲不敏感,模仿人耳對40方、70方和100方純音的響應特性分別設置的。
A計權(quán)聲級得到最廣泛的應用,因為它能較好地模仿人耳的頻率特性。B計權(quán)聲級實際上很少使用。C計權(quán)聲級使用較少,它實際上是總聲壓級的近似值,因為它的頻率響應比較平直,即所有頻率的響應幾乎是一致的。
此外,還有專門用于飛機噪聲的D計權(quán)聲級,D計權(quán)聲級的計權(quán)網(wǎng)絡是模仿40吶等噪度曲線設置的。近年來國際上推薦的計權(quán)聲級有用于響度計算機的E計權(quán)聲級和用于評價噪聲對語言干擾的SI計權(quán)聲級。
(6)計權(quán)網(wǎng)絡(Weighting network)
根據(jù)聲級計測量的要求進行頻率濾波的電網(wǎng)絡。在聲級測量時,為了反映人耳的響度感覺,一般設有A、B、C三種計權(quán)網(wǎng)絡,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。IEC已對計權(quán)網(wǎng)絡的計權(quán)特性進行了標準化。七十年代以來,國際上公認用A計權(quán)網(wǎng)絡測得的A聲級表示噪聲最適宜,因為它能較好的模擬人耳的頻率特性。用A聲級評價噪聲與人耳對噪聲的響度感覺、煩擾程度和聽力損傷程度等因素存在著很好的一致性。A聲級已得到最廣泛的應用。B、C計權(quán)網(wǎng)絡表征人耳主觀特性不太明顯,故近年來已逐漸少用。另外,還有用于航空噪聲測量的D計權(quán)網(wǎng)絡,它是40吶等噪度曲線的反曲線相對應的計權(quán)網(wǎng)絡。最近國際上推薦的E、SI計權(quán)網(wǎng)絡分別是根據(jù)斯蒂文斯(Stevens)的響度計算方法和韋柏斯德爾(Webster)關于噪聲的語言干擾評價做出的。
?。?)統(tǒng)計聲級(Statistical sound level)
又稱累積分布聲級。在規(guī)定的測量時間內(nèi),超過百分之N的A聲級。通常用來評價道路交通噪聲,主要有L10、L50、L90三種,分別代表在測量時間內(nèi)有10%、50%、90%的A聲級超過它的值。L10常用來表示測量時間內(nèi)道路交通噪聲的峰值。L50是中位值,實踐證明對于車輛流量較大的街道,L50和人們主觀吵鬧感覺程度有較好的相關性,故一些國家直接采用L50作為對道路交通噪聲的評價量。L90常用來表示測量時間內(nèi)的背景噪聲。
(8)聽閾(Threshold of audibility)
亦稱聞閾。某信號能在多次試驗的一定百分數(shù)中引起聽覺的最低聲壓。聽者是聽力正常的18~25歲青年,面對聲源用雙耳聽。最低聲壓是指外耳道口或鼓膜上純音聲壓的可聽低限。原來認為人耳在1000Hz(赫)的聽閾是20μPa(微帕)(2×10-5N/m2),因此將這個數(shù)值規(guī)定為聲壓級的基準值。后來準確的測量,人耳在1000Hz的聽閾不是20μPa,而是32.44μPa(3.244×10-5N/m2),因此以20μPa為基準值,1000Hz的實際聽閾不是0分貝而是4.2dB,因而實際聽閾曲線不是0方而是4.2方,并稱為最低可聽聲場,習用英語縮寫MAF表示。
因為20μPa這個數(shù)字很整齊,而且與它相應的聲強是10—12W/m2也很簡單,所以聲壓級的基準值仍延用20μPa。
?。?)標準聲源(Standard sound source)
具有無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力式、電動式和機械式三大類型。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,當在消聲室中測量時一般不大于6dB,而在半消聲室中測量時由一般不超過9dB。
標準聲源用途很廣,可以用比較測量的方法測定聲源的聲功率。用標準聲源還能求出房間的混響時間、聲吸收量和測量時環(huán)境影響的修正值。
?。?0)次聲(Infra-audible sound)
低于可聽聲頻率范圍的聲。其頻率范圍通常規(guī)定為0.0001~20Hz。生物學研究表明,人體及各器官的固有頻率大都為3~17Hz,當與人體固有頻率相同的次聲作用于人體時,人體便于次聲波發(fā)生共振,這種共振現(xiàn)象可對人產(chǎn)生較大的影響,輕者會使人惡心、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)錯亂,更嚴重的會造成脫水休克,失去知覺,血管破裂,或?qū)е滤劳觥?BR />
將高強度的次聲波定向聚束傳播就是無形殺手——次聲武器。次聲武器穿透力強,不易防護。次聲波可穿透10多米的鋼筋混凝土??梢姡词苟悴卦趫怨痰难诒嗡锘蚴浅俗谘b甲車、坦克車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。不過至今世界上還沒有一種可供實戰(zhàn)使用的次聲武器。
次聲傳播的特征是衰減小,因而可應用于遠距離定位,預測風暴、臺風,探測地震中心,探礦等。國防上可用來探測幾千公里外的核試驗、火箭發(fā)射。
?。?1)超聲(Ultrasound)
頻率高于可聽聲頻率范圍的聲。超聲頻率的下限大致為20000Hz。超聲已廣泛用于化學、生物學、醫(yī)學、通訊技術(shù)、金相學、材料試驗和加工以及其它許多技術(shù)部門。
?。?2)混響室(Reverberation room)
盡量延長混響時間,保證室內(nèi)聲場充分擴散的房間。常用來測定材料的吸聲系數(shù)、聲源和機器的聲功率、揚聲器的效率等,但不能測定聲源的指向性。容積一般為100~500m3,國際上采用折中的標準為200m3,工程測量可小到70m3。為了延長混響時間,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。為保證聲場充分擴散,建議混響室的長、寬、高的比例按調(diào)和級數(shù)選定,為了增加動態(tài)擴散,可能懸掛固定式或旋轉(zhuǎn)式的擴散體。
?。?3)混響時間(Reverberation time)
室內(nèi)聲音達到穩(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)值的百萬分之一(或聲能密度衰減60dB所需要的時間?;祉憰r間的計算有如下常用公式:
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)。賽賓公式假設房間內(nèi)聲能密度變化率是時間的連續(xù)函數(shù),任一點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,例如音樂廳、劇院。艾潤公式假設每一次反射聲能減少到原來的(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,對賽賓公式和艾潤公式作了修正,為一般建筑聲學設計所常用。
(14)宋(Sone)
響度的單位。頻率為1000Hz,聲壓級為聽者聽閾以上40dB純音所產(chǎn)生的響度規(guī)定為1宋。任何一個聲音的響度被聽者判斷為1宋響度的n倍。對大約低于300Hz的低頻聲來講,響度隨聲壓級的變化稍微大一些。
(15)噪聲(Noise)