声功率和声功率级的计算

声功率是指能量源发出的能量速率,即每单位时间的声音能量(J / s或W,SI单位)。

当声音通过介质传播时,会传递声功率。 声强是通过表面的声功率传输(W / m2)-方向通过表面的向量。 因此,可以通过积分周围表面的声强来计算从源辐射的声功率:

N = S  I·n dS  

其中:

N =从源辐射的声功率(W)

I =声音强度-穿过表面的声功率(W / m2

n =垂直于表面积的单位向量

S =光源周围的表面积(m2

对于在各个方向(通过虚拟球形表面)传播声音的源,可以将声功率修改为

N = 4 π r2 I

其中:

r = 球面半径 (m)

I =声音强度-穿过表面的声功率(W / m2

声功率级(dB)

用对数“分贝”标度表示相对于参考功率的声音功率10-12 W

LN = 10 log10(N / Nref)

= 10 log10(N) + 120

其中:

LN =声功率级(分贝,dB)

N =声功率(W)

Nref = 10-12参考声功率(W)

人耳能够听到的声音功率范围为10-12 W到10-100 W,范围:10 / 10-12 = 1013

 

1 算例声功率级:

来自声源a的声功率为0.0015W。声功率级可计算为:

LN = 10 log10 ((0.0015 W) / (10-12 W))

91.8 dB

机器的声功率级为100 dB。 可以通过将声功率公式的重新排列得到:

N = 10((LN – 120) / 10) 

= 10(((100 dB) – 120) / 10) 

0.01 W

2   声音强度等级(dB):

声音强度也可以相对于参考强度(听力阈值)为10-12 W / m2的对数“分贝”量度表示为

LI = 10 log10(I / Iref)

= 10 log10(I) + 120

其中:

LI =声音强度水平(分贝,dB)

I =声音强度(W / m2

Iref = 10-12参考声强(W / m2

 

声强级和声压级的值几乎相同:

LI = Lp – 0.2 

其中:

Lp = 声压级 (dB)

4  算例-声音强度和压力水平-与声源的距离

每单位周围表面的声功率传递:

N = 4 π r2 I

距100 dB机器1 m处的声音强度-

I = N / (4 π r2)

= (0.01 W) / (4 π (1 m)2)

0.0008 W/m2

声音强度等级可计算为:

LI ≈ Lp ≈ 10 log10(0.0008 W/m2) + 120

89 dB

距100 dB机器10 m处的声音强度:

I = N / (4 π r2)

   = (0.01 W) / (4 π (10 m)2)

   = 0.000008 W/m2  

声音强度等级可计算为:

LI ≈ Lp ≈ 10 log10(0.000008 W/m2) + 120

69 dB

5  常见声功率及声功率等级(分贝)

来自一些常见来源的声功率(瓦特)和声功率级(分贝)如下:

声源 声功率 N
W
声功率等级 LN
dB-10-12 W
火箭 100,000,000 200
涡轮喷气发动机 100,000 170
10,000 160
喷气发动机内部测试单元 1,000 150
喷气飞机起飞
大型离心风机,800.000 m3 / h 100 140
涡轮螺旋桨飞机起飞时
轴流风机,100.000 m3 / h 10 130
机枪
大型管风琴
大型凿锤 1 120
交响乐团
客运飞机上的喷气飞机
重雷
音爆
小型飞机发动机
拖拉机150马力
离心风机,25.000 m3 / h 0.1 110
加速摩托车
重金属,硬摇滚乐队音乐
炽热的收音机
链锯
木工车间
大型空压机
电动机100 hp / 2600 rpm
气凿 0.01 100
地铁钢轮
电磁钻床
高压气体泄漏
钢板敲打
驱动齿轮
高速行驶的汽车
普通风扇
真空泵
敲打钢板
木工刨
空气压缩机
螺旋桨飞机
舷外马达
嘈杂的街道噪音
动力草坪机
气动钻
直升机
切割锯 0.001 90
锤磨机
小型空压机
磨床
重型柴油车
繁忙的城市交通
剪草机
飞机客舱正常飞行
厨房搅拌机
纺纱机
地铁列车
气动手提凿岩机
闹钟 0.0001 80
吸尘器
洗碗机
冲厕 0.00001 70
印刷机
里面的有轨电车
嘈杂的办公室
车内
干衣机
大型百货公司 0.000001 60
繁忙的餐厅或食堂
换气扇
嘈杂的家
普通办公室
电吹风
带窗户空调的房间 0.0000001 50
办公室空气扩散器
安静的办公室
平均房屋
退出街
声音低 0.00000001 40
小型电钟
私人办公室
安静的家
冰箱
鸟唱歌
环境荒野
农业用地
午夜安静住宅中的房间 0.000000001 30
安静的对话
广播/录音室的背景噪音
沙沙作响的叶子 1E-10 20
空礼堂
耳语
观看滴答声
农村环境
人类的呼吸 1E-11 10
1E-12 0

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。