响度与响度级

一、响度级

声音的响亮程度是由声压级和频率两个因素共同决定的。响度级就是一个能够把二者统一起来的概念，用LN表示，单位为方（phon）。

利用与基准声音相比较的方法，可以得到整个可听范围的声音的响度级。基准音定义为1000Hz的纯音，声压级为0dB，响度级为0方。如果有一个噪声听起来与该纯音一样响的话，则该噪声的响度级就等于该纯音的声压级响度级。例如一个噪声听起来与一个频率为1000Hz、声压级为40dB的纯音一样响，则其响度级就为40方。

把不同频率、相同响度级的点连成的曲线称为等响曲线或叫等响特性，接下来将对其进行介绍。

二、等响曲线

一切声音都具有本身的声压级和频率。有些声音，尽管声压各不相同，但听起来却一样响。这些听起来一样响的任何一个声音，其声压级和频率之间的对应关系就通过等响曲线来反映。

等响曲线的横坐标为频率，纵坐标为声压级，如图1所示。

图1 等响曲线图

等响曲线族中的任一条曲线都代表着一系列声压级不等、频率不同但响度级相同的声音。曲线上的数字是曲线代表的所有声音的响度级。最下面一条等响曲线是听阈曲线（0方），它代表正常人能听到的最轻微的声音；最上面一条等响曲线是痛阈曲线，它代表使人耳有疼痛感觉的声音；中间各曲线代表正常人耳能听到的全部声音。

此外，从图1可知，人耳对高频声音敏感（对人耳损伤严重，所以高频噪声为主要治理对象），对低频声音迟钝。如对几个响度级都是60方的声音来说，频率100Hz的声音，其声压级为67dB，但频率3000~4000Hz的声音，其声压级只有52dB。说明低频率的声音，要达到一定的响度，其声压级要高一些才行。

还可以看出，声音的声压级达到100dB左右时，频率对响度级的影响就不明显了，即频率变化对人耳感觉的影响不明显了。

三、声级计权

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 络。A计权 络特性曲线对应于倒置的40方等响曲线，B计权 络曲线对应于倒置的70方等响曲线，C计权 络曲线对应于倒置的100方等响曲线。

实践证明，不论噪声强度高还是低，A计权都能很好的反映人对噪声响度和吵闹的感觉；而且，A计权同人耳的听力损伤程度也能够对应的很好，即计权损失越高，损伤也越严重。所以，人们基本上用A计权进行测量和评价声音的大小以及响与不响；B声级基本不用；C声级响应平直，可用于测量频谱总声压级。

四、响度

响度级的引入只是解决了被研究噪声与基准音比较时，是一样响还是不一样响的问题。为了比较一个声音比另一个声音响多少，就引入了响度的概念。响度是人耳听觉对声音强弱程度的反应。声音强，响度就高。响度用N表示，单位是宋（son）。

声学中规定一个声压级为40dB、频率为1000Hz的纯音，在人耳听觉中产生的响度为1宋。试验发现，当响度级大于30方时，其每改变10方，响度就改变1倍。例如响度级40方时响度为1宋，50方时就为2宋，增至60方时，响度就增至4宋。也即二者具有以下关系：

N=2(LN-40)/10

响度的优越性可以概括为以下三个方面：

1、方便声学计算：两个或两个以上的声音响度可以相加（响度级不能相加）。这样，通过响度的相加就间接可得总响度级值；

2、可通过响度来计算降噪比例：例如原噪声的响度为90宋（响度级105方），消声处理后响度降至30宋（响度级89方），则其降噪率为：

(90-30)/90*100%=67%

3、根据两个不同响度声音的宋值，可以比较出一个声音比另一个声音响几倍。例如两个响度级分别为100方和80方的声音，对应响度分别为64宋和16宋，可知100方的声音比80方的声音响4倍。