聲音強度

聲音測量
特徵	符號
音壓	p ，spl， l pa
粒子速度	V ，SVL
粒子位移	δ
聲音強度	我，西爾
聲音力量	P ，SWL， L WA
音能	w
音能密度	w
聲音曝光	E ，Sel
聲阻抗	z
音頻	AF
傳輸損失	TL

聲音強度（也稱為聲強度）被定義為沿垂直於該區域的方向，每單位區域的聲波攜帶的功率。包括聲音強度的SI強度單位是每平方米瓦（w/m ² ）。一種應用是聽眾位置的空氣強度作為聲音能量數量的噪聲測量。

聲音強度與聲音壓力不同。人的聽力對聲音壓力敏感，這與聲音強度有關。在消費者音頻電子中，級別的差異稱為“強度”差異，但是聲音強度是特定定義的數量，無法通過簡單的麥克風來感知。

聲音強度水平是相對於參考強度的聲音強度的對數表達。

數學定義

聲音強度（表示I ）由

在哪裡

• P是聲壓；
• V是粒子速度。

i和v都是向量，這意味著既有方向又有一個大小。聲音強度的方向是能量流動的平均方向。

時間t期間的平均聲音強度由

對於平面波， 在哪裡，

• 是聲音的頻率，
• 是聲波粒子位移的振幅，
• 是聲音傳播的中等密度，
• 是聲音的速度。

逆方法律

對於球形聲波，徑向方向的強度是距球中心的距離R的函數

在哪裡

• p是聲音的力量；
• A （ R ）是半徑為R的球體的表面積。

因此，聲音強度從球體的中心降低為1/ r ² ：

這種關係是一個反方法律。

聲音強度水平

聲音強度水平（SIL）或聲強度水平是聲音相對於參考值的強度的水平（對數量）。

它表示為l _i ，用nepers ， bels或becbels表示，並由

在哪裡

• 我是聲音強度；
• 我₀是參考聲音強度；
  • 1 np = 1是neper ;
  • 1 b = 1 / 2 LN（10）是BEL ；
  • 1 dB = 1/20 ln （10）是分貝。

空氣中常用的參考聲音強度為

大約是在房間條件下未損壞的人耳可聽到的最低聲音強度。使用此參考的聲音強度水平的適當符號是L _{I /（1 PW/M ² ）}或L _I （RE 1 PW/M ² ） ，但是符號DB SIL ， DB（SIL） ，DBSIL或DB _SIL是即使他們不被SI接受，也很常見。

定義了參考聲音強度I ₀使得漸進的平面波具有聲音強度水平（SIL）和聲壓水平（SPL）相同的值，因為

SIL和SPL的平等要求

其中p ₀ =20μpa是參考聲壓。

對於漸進的球波，

其中z ₀是特異性的聲阻抗。因此，

在環境溫度下的空氣中， z ₀ = 410 pa·s/m ，因此參考值i ₀ = 1 pw/m ² 。

在近似於單個源的自由場（無反射）的室內室中，可以認為SPL中的遠場中的測量值被認為等於SIL中的測量值。利用這一事實來測量在呼吸條件下的聲音。

測量

聲音強度定義為聲壓和聲學粒子速度的時間平均產物。可以通過使用包含麥克風和粒子速度傳感器的聲音強度PU探針直接測量這兩種量，或者通過使用PP探針通過在兩個緊密間隔的麥克風之間集成壓力梯度來間接估計粒子速度。

基於壓力的測量方法被廣泛用於噪聲定量目的的呼吸條件。 PP探針引入的偏差誤差可以通過

在哪裡是“真實”強度（不受校準錯誤影響）， 是使用PP探針獲得的偏差估計值是聲壓的根平方值， 是波數， 是空氣密度， 是聲音的速度是兩個麥克風之間的間距。該表達式表明，相位校準誤差與頻率和麥克風間距成反比，並且與均方根聲壓力與聲音強度的比例直接與麥克風間距成反比。如果壓力與強度比很大，那麼即使是小相不匹配也會導致明顯的偏置誤差。實際上，當壓力強度高度高時，無法準確執行聲音強度測量，這限制了在具有高度背景噪聲或反射水平的環境中使用PP強度探針的。

另一方面， PU探針引入的偏差誤差可以通過

在哪裡是使用PU探針獲得的偏差估計值和是聲壓和粒子速度的傅立葉變換， 是反應強度和是由校準誤差引入的PU相不匹配。因此，當測量在近場條件下進行測量時，相位校準至關重要，但如果在遠場中進行測量，則沒有那麼重要。 “反應性”（反應性與主動強度的比率）表示這種錯誤源是否引起關注。與基於壓力的探針相比， PU強度探針不受壓力到強度指數的影響，只要與聲源的距離足夠，可以在不利的測試環境中估算傳播聲能。