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终于打算学习振动与噪音相关知识了。那么先从一些概念入手吧。 分贝：分贝（decibel）是量度两个相同单位之数量比例的计量单位，主要用于度量声音强度，常用dB表示。 “分”（deci-）指十分之一，个位是“贝”（bel），一般只采用分贝。分贝（dB）是一个对数单位，用来描述一个比率。1分贝是十分之一贝尔。1贝尔的两个场量比值是10：1。场量是诸如电压、电流、声压、电场强度、速度、电荷密度等量值，其平方值在一个线性系统中与功率成比例。功率量是功率值或直接与功率值成正比的其他量，如能量密度、音强、发光强度等。分贝是以美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）的名字命名的。 例如，假设我们有两个扬声器，第一个扬声器播放功率为 P1 的声音，另一个扬声器则用功率 P2 播放更大的音量的同一声音，但其他一切（距离、频率）都保持不变。 两者之间的分贝差为：10 log(P2/P1) dB,其中对数基数为10。 如果P2是P1的两倍，分贝差值为：10 log(P2/P1)=10 log2=3 dB。 如果P2是P1的10倍，分贝差值为：10 log(P2/P1)=10 log10=10 dB。 如果P2是P1的1,000,000倍，分贝差值为： 10 log(P2/P1)=10 log1000000=60 dB。 如下图所示：
这个例子说明了分贝尺度的一个特点，它在讨论声音时非常有用：分贝尺度可以用相对适中的数字描述非常大的功率比。 声压（英文：acoustic pressure）是指声波通过媒质时，由振动所产生的压力改变量，符号为 p。声波作为一种纵波，在空气中传播时，空气粒子的疏密程度会随声波而改变。因此，该处压强也会随之改变，此改变量即为声压。声压的大小反映了声波的强弱。声压是一标量而不是矢量，它的相位按下列原则区分正负，当声压使总声压增加时，声压相位规定为正，反之为负。在国际单位制中，声压的单位是帕斯卡（帕，Pa）。计算分贝值时采用20微帕斯卡为参考值。正常人耳对1KHz声音刚刚能觉察其存在的声压值 (20μPa) 被称为1KHz的可听阈声压。这一参考值是人类对声音能够感知的阈值下限。 声压级（英文：sound pressure level）：把声压的有效值取对数来表示声音的强弱，这种表示声音强弱的数值叫声压级，符号为 SPL，用分贝（dB）作为单位。在空气中，声压能以传声器度量；在水中则使用水听器度量。 其中
这就是平时我们所说的1Pa的声压相当94dB声压级 (SPL)，类似可以计算出： 噪声污染已经成为当今非常严重的一种污染，声压级是评价噪音污染的重要指标。 声强（Sound Intensity）：亦称音强，通过垂直于声传播方向的单位面积上的平均声能量流，也叫平均声能量流密度，即单位面积上的声音功率。音强反应的是声音的客观物理强弱，和主观的响度相对应。从物理上说，音强决定于发音体振动的振幅。振幅越大，音强越强。从生理上说，音强取决于发音时声门下压力的大小。发音时发音器官的肌肉活动增强（用力大），呼出的气流量大，则气流对发音器官的压力大，则发音体振幅大，于是音强就强；反之，音强就弱。单位为：W/m2。
声强级：某一处的声强级，是指该处的声强与参考声强的比值常用对数的值再乘以10，度量它的单位为分贝，符号为dB。参考声强是10-12 W/m2。当我们说声强是20dB时，就是说Ⅰ（声强）：Ⅰ0（基准声强）=100。公式表示如下：
其中 声波阻抗：又称声阻抗或音阻。声波传导实为介质偏离平衡态的小扰动的传播，声波阻抗即为将介质位移所需克服的阻力。声阻抗是介质的一种物理特性，每一种介质都有特定的声阻抗，代表介质对声波传输的阻力，为介质中声音密度和速度的乘积（ρc）。也可以表示为媒介在波阵面某个面积上的声压与这个面积的体积速度的复数比值。 人体中不同介质有其特定的声速与声阻抗，对声速造成衰减的程度各异，超声波射入体内，由表面到深部，将经过不同声阻抗和不同衰减特性的器官与组织，因而产生不同的反射与衰减。 根据接收到的回声强弱，用明暗不同的光点依次显示在屏幕上，可显出人体的断面超声波图像。 基准声强的推导： 在典型室温和气压下，ρc = 410 rayls。
响度（英文：loudness），又称音量，是量度声音大小的知觉量，符号为 N，常用单位为宋。与声强不同，响度是受主观知觉影响的物理量。在同等声强下，不同频率的声音会造成不同的听觉感知，因此量度响度时，须对不同频率的声音做出修正。研究声音和听觉感知的关系，属心理声学的范畴。响度的常用单位是宋。另一个相关的物理量，是以对数尺度表示的响度级（loudness level），符号为 LN，常用单位为方。要注意，宋和方都不属于国际单位制。声音的响度是音强、音高、音长、音色的综合表现，而音强往往不起主导作用。 弗莱彻和蒙森等值曲线: 首先对声音频率和听觉感知进行量化研究的，是美国的物理学家哈维·弗莱彻。1933年，他和蒙森以纯音作实验，找出不同频率和声压的组合，使得声音能造成相同的听觉感知。他们将结果画成曲线，称为弗莱彻－蒙森曲线（Fletcher–Munson curves）。1956年，又出现另一个版本，称为罗宾逊－达森曲线（Robinson–Dadson curves ）。2003年，在更加国际化的调查研究基础之上，国际标准化组织发布了作为国际标准的ISO 226:2003，称为等响曲线（equal-loudness curves）。等响曲线的横坐标为频率，纵坐标为声压级。在同一条曲线之上，所有频率和声压的组合，都有着一样的响度。最下方的曲线表示人类能听到的最小的声音响度，即听阈。下图为弗莱彻－蒙森曲线（蓝色）与等响曲线（红色）对比图：
A、C、Z计权声级 标准等响曲线刻画了我们听觉系统随频率和强度变化的非线性特征，为了更好地反应噪声测量结果与人耳听觉反映的一致性，人们在40phon等响曲线的基础上提出了A计权修正曲线，并将由此确定的声级定义为A计权声级（用dB(A)表示）；A计权是一种按慢时特性加权的测量方法，使用A滤波器对不同频率的噪音进行加权。在A计权下，人耳对低频噪音相对不敏感，而对高频噪音较为敏感。通过采用A计权，可以更准确地评估人类在特定环境中可能受到的噪音干扰程度。国际噪音标准A计权广泛用于噪音监测领域，特别是在公共场所噪音监测中。 C计权以100phon的等响曲线为基础，反应的是在较高声级时人耳对低频噪声敏感性的提升； Z计权是Zero计权的简写，实际上是平直的不经过任何计权的意思。 GB/T 3785.1-2010/IEC 61672-1：2002规定了A、C、Z频率计权相对响应及允许误差。
声学加权曲线 倍频：在电子电路中，产生的输出信号频率是输入信号频率的整数倍称为倍频。假设输入信号频率为n，则第一个倍频2n，相应地3n, 4n……等均称为倍频。 倍频程（英语：octave band），又称为倍频带，是振动与噪音分析中将整个频谱划分为若干频带的方法，每个频带的上限频率是下限频率的两倍。类似地，1/3倍频程（one-third octave band）指每个频带的上限频率与下限频率之比是2的立方根。
1倍频程： 1/3 倍频程: 其中， N倍频程：
带宽：在信号处理中，带宽被定义为上截止频率与低截止频率之差。指信号所占据的频带宽度；在被用来描述信道时，带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。 对于模拟信号而言，带宽又称为频宽，以赫兹（Hz）为单位。 常数百分比带宽表示如下： 对于1倍频程百分比带宽为： 对于1/3 倍频程百分比带宽为： 1倍频程和1/3 倍频程的中心频率和对应的截止频率，如下表所示：
等宽频程：每个划分的频带宽度相等，即： 在噪音分析中，如果采用等宽频程，要表现出低频到高频的声音信息需要的数据量非常大，效率比较低，而且人耳对高低频率的敏感程度是不一样的，通常人耳对低频部分的频率变化比较敏感，而对高频部分的频率变化不太敏感，所以采用倍频程更符合人耳的听力特点，而且提高了频带数据的分析效率。 倍频程与八音度 八音度又称倍频程，来自音乐，例如钢琴中的中音C，到下一个音阶（高八度）C，其频率正好是两倍，称为一个八音度。将一个八音度分为三份，每一份叫做1/3八音度或1/3倍频程。 那么一倍频程，为八音度；两倍频程，为双八音度；1/3频程为1/3八音度。 白噪声，粉红噪声，红噪声 白噪声，粉红噪声，红噪声是由光波的谱线图类比而来。 白噪声是功率谱密度为常数的随机信号或随机过程。此信号在各个频段上功率一致。理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大。 粉红噪声（或1/f噪音）是一个具有功率谱密度（能量或功率每赫兹）与频率成反比特征频谱的信号或过程。在粉红噪声中，每个倍频程中都有一个等量的噪声功率。粉红噪声的名称源于这种功率谱下的可见光视觉颜色。 布朗噪声（或1/f2噪音）又称棕色噪声或红噪声。是一种由布朗运动产生的随机移动噪音。它的名称来源于英国物理学家罗伯特·布朗发现的布朗运动，而不是它呈现的颜色。至于红噪音的名词则是类比于白噪音而得来，因为此种噪音在相当于可见光谱的红光端具有较高的能量强度故得名。布朗噪音的能量谱密度与其频率f2 成反比，意即该噪音在较低频时有较大的能量，甚至比粉红噪音还多。
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