声压与声压级的计算

一、声压

  声压是定量描述声波的最基本物理量。通常讲的声压是有效声压,即在一定时间内将瞬时声压对时间求均方根值(Root Mean Square,RMS)而得,单位是帕斯卡Pa。计算公式为:
声压与声压级的计算_第1张图片
  其中,N为时域采样点数,x(n)为时域采样点的值(标准化后的值,取值-1到1)。

二、声压级

  声音的有效声压与基准参考声压之比,取以10为底的对数,再乘以20,即为声压级,单位dB。计算公式为:
在这里插入图片描述
  其中Pref为基准参考声压,空气中一般取2x10^-5 (Pa)。

三、数字麦克风计算声压级

  由于数字麦克风灵敏度不同,因此麦克风采集的时域采样点值在进行有效声压计算前需要经过一步换算,具体方式如下:
声压与声压级的计算_第2张图片在这里插入图片描述
  其中Paop为麦克风最大声压级(单位dB)。然后把求得的有效声压P’e代入公式(1)求声压级
最后得:
声压与声压级的计算_第3张图片
  可以看到,求麦克风采集到声音的声压级最直接的方式就是对麦克风时域采样点的值求RMS均方根值,并将单位换算为dB分贝后,直接加上Paop,即可求得声压级。
  例如某款数字麦克风的最大声压级Paop为120dB,当前采集到声音数据的RMS均方根值为-50dB,那么当前的声压级为-50dB+120dB=70dB。

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