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聲功率的基本概念

如何測試一個物體產(chǎn)生了多大的聲能量，這可以用聲功率來表示，它指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能。

那么，如何對聲功率進行測試呢？在進行測試說明之前，首先需要了解相關的測試背景。

測試背景

如下圖中的揚聲器，假定揚聲器產(chǎn)生的噪聲不隨時間變化。

可以通過在附近放置一個麥克風，并測量得出分貝值來確定聲壓級嗎？顯然，這是行不通的。

那么，測試的麥克風要放在哪里，需要放多遠呢？如下圖所示，麥克風與發(fā)聲物體的距離越遠，分貝值就越小，距離肯定會影響聲壓級，最后的結果肯定是一個隨著距離變化的非固定值。

在自由場中，離聲源的距離加倍時，聲壓級降低6dB。測試距離從1m變成2m，聲壓降低6dB。即使將麥克風放在相距一致的距離處，分貝讀數(shù)也會根據(jù)相對于對象的位置而變化，如下圖所示。

在上圖中，放在揚聲器后面的麥克風的讀數(shù)與在揚聲器前面的麥克風的讀數(shù)不同。即使離揚聲器的距離相同，聲壓級也不同。

如何獨立于麥克風的距離或位置來測量聲源的強度呢？答案是聲功率。聲功率可以量化對象的聲源強度，而與測量的距離和位置無關。

測試的聲壓與表面積

有多種方法可用于測試聲功率。一種常見的方法是用多個聲壓麥克風圍繞聲源，如下圖所示。

那么，該測試是如何獨立于測試的位置與距離的呢？

獨立于測試例如，麥克風可以放置在物體周圍半球上，以獲取物體在所有方向上發(fā)出的聲音。通過獲取麥克風壓力的能量平均值，可以測量與位置無關的聲音。請參見下式的“聲壓”部分。

為了對整個距離上的麥克風讀數(shù)進行歸一化，計算出半球的表面積，然后將其轉換為分貝。參見下式的“表面積”部分。通過計算半球的表面積，可以獨立于距離進行測量。

上式是聲功率 (Lw) 的基本公式，其中，L 是聲級，w 代表瓦特。該方程有兩個主要部分：聲壓與表面積。無論用多大的半球來測量聲功率，對象的聲功率大小總是相同的。

隨著表面積變小，麥克風與測試對象的距離更近，麥克風離物體越近，聲壓讀數(shù)越高。較高的聲壓讀數(shù)在方程式中因表面積的減少而偏移。因此，總聲功率 (Lw) 保持不變！

通過上述方法，就能測得一個有效的聲功率值。

影響測試結果的兩個因素

測試時總是不能避免測試的背景噪聲或者聲音的反射，因此引入兩個影響因子，K1 為背景噪聲因子，K2 為反射因子。所以測試時會使用如下方程式：

K1 與背景噪聲相關，K2 與環(huán)境的反射聲相關。

結    論

聲功率是用來量化某個聲源強度的物理量，與測試的位置與距離無關，是聲源本身的屬性。

因此，聲功率通常用于噪聲法規(guī)和法律認證中，因為它與位置或距離無關。響應具體的測試標準，可詳查ISO 3744。