01.声压与声压级

我们常说声音有大小之分，在声学里，衡量这个 “大小” 的关键角色就是声压。声压可以简单理解成声音施加给空气的 “压力”。声压的定义是，设体积元受声扰动后压强由P0 改变为P1，则由声扰动产生的逾量压强（简称为逾压）P=P1-P0 就称为声压，声压的大小反映了声波的强弱。声压的单位为Pa（帕），声压是一个标量。人的耳朵能感受到的最小声压是20μPa，低于此声压人们就感觉不到声音。声压数值跨度超级大，从蚊子嗡嗡声到飞机呼啸声，相差数百万倍，而声压级用对数规则把庞大复杂的数值范围，转化成更易理解的小范围，像是给声压数值做了一个“瘦身”处理。声压级用符号SPL表示，单位为分贝 (dB)，声压与声压级的关系用下面公式表示:

式中，Pe 为待测声压的有效值，Pref 为参考声压，由于人的耳朵所感受到的最小声压为20μPa，因此在空气中参考声压一般取20μPa，有效声压20μPa的声音声压级为0dB，因此声学上把20μPa定位为听阈，即听觉的阈门。只有高于此值，阈门才能打开，听到声音，人耳可听的声压的幅值波动区间只有20μPa~20Pa。根据上式计算1Pa的声压相当94dB声压级 (SPL)，当声压增加到20Pa时，即声压级为120dB，人们的耳朵会感觉到疼痛。因此，声学把120dB定位为痛阈，长时间在此环境下工作会造成听觉系统损坏。

02.声强与声强级

声强如同声音发出的 “能量快递”。想象声音是一群奔跑的小信使，单位时间内，穿过垂直于传播方向一平方米面积的这群信使携带的总能量，就是声强。声强定义为单位时间内，声波在与其前进方向垂直的单位面积上的声能，单位为W/m²，声强为矢量，可以简单认为某点的声强为该点的瞬时声压与质点瞬时速度的时间平均矢量积。与声压类似，声强存在声强级，声强级通过对数将大范围的声强数值压缩为小范围的声强级数值，声强与声强级的关系定义为：

其中I为测量的声强，I₀为基准声强，基准声强为1W/m²。

03.声功率与声功率级

声功率好比一座全方位释放声音能量的 “发电站”，声源不管朝哪个方向都在持续输出能量，这就是声功率。声功率定义为声源在单位时间内向外辐射的声能，单位为W。与声压和声强类似，声功率也存在声功率级，声功率级是声功率W与基准声功率W的相对量度，声功率与声功率级的关系定义为：

其中W为测量的声功率，W₀为基准声功率，基准声功率为1W.

04,声音与热量类比

将声源类比为加热器，假设加热器与声源输出恒定，并且房间内没有反射和其他源，加热器产生热量在房间内扩散，同样地，声源在房间内发声传向四周，则可以有以下类比：

（1）声压和温度：在房间的每个位置，都有特定的温度 (℃)。同样，在房间中每个位置，都有一个特定的声压 (Pa)。随着热量的产生，靠近加热器的温度更高。同样地，靠近声源的声压通常更大。声压和温度均取决于与源的相对位置和距离。

（2）声功率和热功率：加热器每小时产生一定的热量。无论室内温度如何，产生这种热量所需的功率都是相同的。加热器功率以W为单位。类似的，声功率仅是声源的属性，并且与房间中的声压级无关。声功率是单位时间发出声能的速率，声功率也以W为单位。（3）声强和热流：热量在整个房间传播和流动。热流具有温度和方向。声强则是声音“流动”的度量方式，并具有声音大小和方向。它是在特定区域内观察该流动，因此其单位为W/m²。