有使用過標準音源器(Sound Level
Calibrator)進行麥克風(microphone)校正的振動噪音工程師，都知道標準音源器的輸出訊號是1kHz的簡諧波，聲音壓力位準是94dB及114dB兩個選項。但是，為什麼是94dB及114dB呢？好奇怪的數值，為何不是取剛好100dB、或120dB呢？又，為什麼是取1,000Hz的簡諧波？有特別的意義嗎？
圖示是屏科大振動噪音實驗室所使用的標準音源器，按鍵除了OFF鍵外，有兩個選項分別是94dB及114dB。圖示中有兩個轉接頭，一個1/2”、一個1/4”麥克風插入轉接頭。本單元來解釋，為什麼是94dB及114dB這兩個選項？
先前單元：【為什麼噪音值是「分貝」？】得知，「聲音壓力」(Pa)轉換成「聲音壓力位準」的分貝(dB)的方式如下：
SPL = 20*Log10
( Prms / Pref)
其中，
l SPL是sound pressure level，「聲音壓力位準」，單位：dB，分貝(decibel)。
l Prms是所度量的是「有效聲音壓力」(effective sound pressure)，單位：Pascal，簡寫Pa ，帕斯卡，簡稱帕。
l Pref 是「聲音壓力參考值」，20μPa，μ是10的負6次方，micro的代號。一般認知：如果是1000Hz的純音時，20μPa的聲音壓力值是人耳剛好可以聽到聲音的量值，所以就採用Pref=20μPa。
如果，Prms=1 Pa，可以計算得知：SPL=93.979 dB≒94 dB。如果，Prms=10 Pa，可以計算得知：SPL=113.979 dB≒114 dB。
綜合本單元的說明：
1. 標準音源器(Sound Level
Calibrator)通常有「聲音壓力位準」是94dB及114dB兩個選項，分別代表的是Prms=1 Pa以及Prms=10 Pa。
2. Prms是「有效聲音壓力」(effective sound pressure)，Prms的物理意義是對聲音壓力取平方平均根值(root mean square, RMS)。
3. 如果聲音壓力是正弦波時，其振幅為P，則Prms = P/sqrt(2)=0.707*P。因此，在進行麥克風校正時，頻譜分析的檢查，必須注意所觀察頻譜(spectrum)的單位，需要區別是振幅值P、或是平方平均根值Prms。有關麥克風的校正實務，我們再另闢單元介紹。
4. 至於，為什麼取1000 Hz呢？因為，計算「聲音壓力位準」的參考音壓值，就是1000Hz的純音時，20μPa的聲音壓力值是人耳剛好可以聽到聲音的量值。
本單元簡單說明【為什麼標準音源器取1kHz，94dB及114dB】，希望對讀者有所幫助。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2018.01.04
0 意見:
張貼留言