声学测量分析技术方
案
声学测试分析技术方案
一、 声压
声波传播过程中，空气质点也随之振动，产生压力波动。一般把没有声波
存在时媒质的压力称为静压力，用0p 表示。有声波存在时，空气压力就在大气
压附近起伏变化，出现压强增量，这个压强增量就是声压，用p 表示。
声压的单位就是压强的单位，在SI 单位制中，面积S 的单位是2米，力F
的单位是牛（顿），其声压的单位是2牛/米，记为2/N m ，或称为帕（斯
卡），记为Pa ，其辅助单位为微巴，记为bar μ（2/达因厘米，2/dyn cm ）。
换算关系为：
2211/10/10Pa N m dyn cm bar μ=== （1—
3）
与大气压相比，声压是相当小的。在1000赫时的可听声压范围大约在
0.0002~200微巴之间。
声压随时间起伏变化，每秒钟内变化的次数很大，传到人耳时，由于耳膜
的惯性作用，辨别不出声压的起伏，即不是声压的最大值起作用，而是一个稳
定的有效声压起作用。有效声压是一段时间内瞬时声压的均方根值，这段时间
应是周期的整数倍。有效声压用数学表示为
p =（1—4）
式中 T ——周期；
()p t ——瞬时声压；
t ——时间。
对于正弦声波m p p =，m p 为声压幅值，即最大声压。在实际使用中，
若不另加说明，声压就是有效声压的简称。
二、 声压级p L
一个声音的声压级是这个声音的声压与基准声压之比的以10为底的对数的
20倍，即o
p p p L lg 20= (1-11) 式中 p L ----声压级，分贝；
p -----声压，帕；
o p ----基准声压，取o p =20微帕。
有了声压级的概念，就可把由声压值表示的数百万倍变化，改变为0～120
分贝的变化范围。
三、 声学频谱
声频范围很广，从低频到高频变化高达1000倍，一般不可能，也没有必要
对每个频率逐一测量，为方便和实用上的需要，通常把声频的变化范围划分为
若干个较小的段落，称为频程，或频段、频带，一般它是两个声或其信号频率
间的距离。频程有上限截止频率值、下限截止频率值、中心频率值和上下限截
止频率之差。上、下限截止频率之差即是中间区域，称为频带宽度，简称带
宽。
一般频程以高频与低频的频率比的对数来表示，此对数通常以2为底，其
单位称倍频程。即 n f f 212= 或 ???
? ??=122log f f n (1-15) 式中 1f 、2f ----成倍频程关系的低频和高频频率，即下、上限截止频率；
n ---------两个频率相比的倍数。
n 可以是任意正实数，n 越小，分的越细，频程越短，测量所需时间就越
多，当n =1时，即两个频率相距1倍时，称倍频程，简称倍频程；当3
/1=n 时，称3/1倍频程，依此类推。
在倍频程中，频程间的中心频率之比都是2：1，其中心频率是上、下限的
几何平均值，即
21f f f o =
四、 计权声级
声波的性质主要由声强大小、频率高低和波形特点决定。人们的听觉也是
由于对声音强、弱、调子高低和音色产生微妙的差异才能分辨出各种不同的声
音。所以确定物理量数值与主观感觉的关系是必要的。设置计权网络，通过对
人耳敏感的频率加以强调，对人耳不敏感的频率加以衰减，就可以直接读出反
映人耳对噪声感觉的数值，使主客观量趋于统一。
常用的计权网络A 、B 、C 三种。目前还出现()12D D 、D 、E 和SI 几种计
权，一般采用A 计权网络。
A 计权网络是效仿倍频程等响曲线中的40方曲线的反曲线而设计的。它较
好地模仿了人耳对低频（500赫以下）不敏感，对1000~5000赫声敏感的特
点。用A 计权测量的声级来代表噪声的大小，称为A 声级，记为分贝（A ），
或dBA 。
五、 信号处理过程的加窗与平均
常用窗函数
在对信号进行频域处理时，先要对数据加窗选取，以减小谱的泄露。常用的几种窗函数如下：
（l）矩形窗
矩形窗属于时间变量的零次幂窗，函数形式为
（1-28）
相应的窗谱为：
（1-29）
矩形窗使用最多，习惯上不加窗就是使信号通过了矩形窗．这种窗的优点是主瓣比较集中，缺点是旁瓣较高。
（２）汉宁（Hanning）窗
汉宁窗又称升余弦窗，其时域表达式为：
（1-30）
相应的窗谱为：
（1-31）
汉宁窗可以看作是3个矩形时间窗的频谱之和，或者说是 3个 sine（t）型函数之和，而括号中的两项相对于第一个谱窗向左、右各移动了π／T，从而使旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能。
（３）海明（Hamming）窗
海明窗也是余弦窗的一种，又称改进的升余弦窗，其时间函数表达式为：
（1-32）
其窗谱为：