声压级和频率的关系：深入解析等响曲线

声压级和频率的关系：深入解析等响曲线

引用

简书

1.

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声压级和频率的关系是声学领域中的一个重要课题。几十年来，科学家们通过大量试验研究，揭示了人耳听觉与声压级及频率之间的复杂关系。本文将详细介绍等响曲线（Fletcher-Munson曲线）的概念，并探讨不同频率下人耳对声音的敏感度差异。

几十年来，人们对人耳听觉与声压级及频率的相互关系进行了大量的试验研究。为此，把人耳对声音的主观感觉，即声音“响”水平，称为响度（loud），单位是宋（sone），用N表示；把以分贝表示的声压级对测试声频率作图得到一曲线，该曲线称为等响曲线或Fletcher-Munson曲线，如下图所示。

根据大量听者认为响亮水平相同的纯音的声压级与频率关系而得出来的等响曲线以1000Hz纯音作为基准声学信号，仿照声压级的概念提出一个“响度级”参数，其单位称为“方”（phon），表示为LN。一个声学信号听起来与1000Hz纯音一样响，则其响度级“方”值就等于1000Hz纯音声压级的分贝值。例如，某声音听起来与频率为1000Hz声压级为90dB纯音一样响，则此声音的响度级为90方。响度级既考虑了声音的物理效应，又考虑了人耳的听觉生理效应，人耳对声音的主观评价。

从上图能得出几个重要结论：

1. 不同的频率，即使声压级相同，对人耳的感觉也是不同的，此谓之响度级。所以不能不讲频率，单单以声压级来评估噪音对人耳的影响。
2. 曲线越凹陷代表人耳对凹陷频段的敏感度就越高。在2000-4000Hz段人耳的敏感度最高。
3. 响度级的含义是指1000Hz时的声压值，定位横轴为1000，可以看到不同响度级的曲线与Y轴（声压级）的交点的值与此曲线的响度级的值是一样的。
4. 曲线上标明了人耳在不同声压级情况下，对于不同频段的声音响度（也就是音量）感觉相同的时候，对不同频段的声音的声压级要求。比如最下面的一条实线，就表明了人耳在感觉同等响度的情况下，100赫兹的声音，声压级需要30分贝左右，而对1000-2000赫兹的声音的声压级只需要达到10分贝左右，对于4000赫兹的声音，声压级更低至不到5分贝。
5. 针对A加权的网络，用40方的响度级曲线来描述。

电脑主机等电子设备在运转时，其噪声的频率不是一个单一固定值，而是多种频率的叠加，如下图：

因此，无法根据上述曲线来推断不同频率下的声压值。