3、声学基础与声源特性

声学基础与声源特性

1. 声强相关知识

声强是描述声波中能量传输的重要物理量。声波中的微观能量并非静止现象，能量会进行传输，但要注意波的传播和粒子流是不同的概念。在零平均流（如无规则风）情况下，粒子的净位移为零，而能量会传输到相邻的体积元等。

声强的基本定义是每秒通过 1 平方米参考面积传输的能量，其表达式为：
[
\vec{I} = p \cdot \vec{v} = \frac{1}{T} \int_{0}^{T} p\vec{v} dt
]

在平面波中，声压和粒子速度同相，声强公式可简化为：
[
|\vec{I}| = \frac{p^2}{\rho_0 c} = \frac{\overline{p^2}}{\rho_0 c}
]
声强方向与传播方向一致。声强也可以用声强级表示：
[
L_I = 10 \log \frac{|\vec{I}|}{I_0}
]
其中，(I_0 = 10^{-12} \text{W/m}^2)，这个参考强度是为了使平面波中声压级和声强级的数值一致而选取的。

常见声音事件的声压级如下表所示：
| 事件 | 声压级 (dB) |
| — | — |
| 中频听力阈值 | 0 |
| 消声室 | 0 - 15 |
| 卧室 | 25 - 30 |
| 客厅 | 40 - 55 |
| 交谈 | 60 |
| 办公室 | 70 |
| 工厂典型噪声限值 | 85 |
| 气动锤 | 100 |
| 摇滚音乐会、迪斯科