一剑寒梅
发表于 2004-12-1 07:29:00
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描述等响条件下声压级与声波频率的关系曲线称为等响曲线，是重要的听觉特征之一。即在不同频率下的纯音需要达到何种声压级，才能获得对听者来说一致的听觉响度。
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, D( S9 z. I: s- K" Z) y定义6 x. a9 S: i E
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如下图所示。等响曲线是一个统计曲线，考虑了人群的听觉特征。
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& m* ?( ]2 d& K r1 `在图中，横坐标是频率，纵坐标是声压级。声压就是大气压受到扰动后产生的变化，即为大气压强的余压，它相当于在大气压强上的叠加一个扰动引起的压强变化。由于声压的测量比较容易实现，通过声压的测量也可以间接求得质点速度等其它物理量，所以声学中常用这个物理量来描述声波。声压级以符号SPL表示，其定义为将待测声压有效值p(e)与参考声压p(ref)的比值取常用对数，再乘以20。图中每条曲线上对应于不同频率的声压级是不相同的，但人耳感觉到的响应却是一样，每条曲线上注有一个数字，为响度单位，由等响曲线族可以得知，当音量较小时，人耳对高低音感觉不足而音量较大时，高低音感觉充分，人对1000Hz-4000Hz之间声音最为敏感。1 h" D" F# I1 r2 y% E, l4 _' ]: P
2 w$ D( i% v& ` _; J& F. ^! v2 r例如，1000Hz的声音的声强级是60dB，而另一个频率的声音听起来与60dB的1000Hz声音一样响，则这个声音的响度级就是60方;而60dB的100Hz纯音和40dB的1000Hz纯音等响，即两者位于同一条40方等响曲线上。+ Z) G5 _6 f3 _* X! W0 B- m
9 \4 e7 v/ {. t# U, c7 ^上图中，在围绕1000Hz的中频范围内，等响度曲线相对比较低，说明人耳对中频的响应敏感。在这个范围之外的低频和高频两边，等响度曲线翘起，说明人耳对低频和高频声音的敏感下降，以致当低于20Hz和高于20000Hz时，需要很大的声强才有可能感觉声音的存在。人耳能听到声音的最微弱强度，称为听觉阈(图中虚线)，产生疼痛感的最高声音强度，称为痛觉阈。听觉阈和痛觉阈所构成的两条等响度曲线，是等响度曲线的上下限。- \$ R. k4 i+ S- J+ B
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响度主要决定于声强，提高声强，响度级也相应增加。但是声音的响度不是唯一地决定于声强。不同频率的纯音有不同的响度增长率。低频纯音的响度增长率比中频纯音要快。
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. I2 ]2 u4 e; W! z6 d概念形成过程9 J- p( l/ M. ?
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对于等响曲线的研究，最早可追溯到1927年Kingsbury的工作，由于他是对单耳听觉条件下的等响曲线进行的测量，因此受到了一定限制。虽然等响曲线的测量可以在自由声场、扩散声场或耳机听音情况下进行，但大多数发表的等响曲线都是在双耳听音或相对自由场条件下得到的。
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! q& H. T' ?; e2 \ ]首次双耳听音和相对自由场条件下的完整的等响曲线是由Fletcher和Munson于1933年获得的，此后，陆续有学者都对等响曲线进行了研究。特别是Robinson和Dadson的研究成果更是被国际标准化组织所采纳，并于1961年被制定成ISO/R266。此后，1975年针对响度的计算方法又形成了相应的标准ISO532。
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, k( t* ~: B2 E" Y2 p自从制定ISO/R226后，等响曲线得到了广泛的认可，直到1987年，Fastl和Zwicker发现了其中存在的问题。后来更多的研究者证实了其存在的更多差异。2003年，Suzuki和Takeshima根据新近的研究数据对标准等响曲线进行了重新修订，公布了ISO226-2003版等响曲线。1 P7 s. z3 u! _* W
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性质* x% Y. T" p u- @8 e
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等响曲线与计权网络9 U1 V5 J8 a4 d7 u/ L
2 F8 i; Z( v }" P& B( Y3 g4 I- d用响度级来表示人们对声音的主观感觉过于复杂，于是为了简单起见，在等响曲线中选了三条曲线，一条是40方的曲线，代表低声压级的响度感觉;一条是70方的曲线，代表中等强度的响度感觉;一条是100方的曲线，代表高声强时的响度感觉。按照这三条曲线的形状设计了A、B、C三条计权网络。A计权网络特性曲线对应于倒置的40方等响曲线，B计权网络曲线对应于倒置的70方等响曲线，C计权网络曲线对应于倒置的100方等响曲线。
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5 w& m, n* e5 `9 r在ISO 推荐的标准中，对噪声测量方法作了以下规定:(1)当线性声级未超过60dB时，采用A特性曲线的计权网络;(2)当60dB<Lin<l2OdB时，采用B特性曲线的计权网络;(3)当Lin>120dB时，则须采用C特性曲线的计权网络。# N) m ~/ ]) F9 p
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实践证明，不论噪声强度高还是低，A声级都能很好的反映人对噪声响度和吵闹的感觉;而且，A声级同人耳的听力损伤程度也能够对应的很好，即A声级越高，损伤也越严重。
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应用
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; ~7 t, n; J1 P) ~( Q0 m20世纪70年代后，人们基本上都采用A声级来作为评价标准，B声级基本上不用了，C声级只作为可听声范围内的总声级的读数来使用。
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图纯音的标准等响曲线 |
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