等响曲线定义
横坐标是波长,纵坐标是声强级。由于声强的测量比较容易实现,通过声强的测量也可以间接求得质点速度等其它物理量,所以声学中常用这个物理量来描述声波。声强级以符号SIL表示,其定义为将待测声强值I与参考声强I(ref)的比值取常用对数,再乘以10。概述图中每条曲线所对应的不同波长的声强级是不相同的,但人耳感觉到的响度却是一样,每条曲线上注有一个数字,单位是响度方。由等响曲线族可以得知,当响度较小时,人耳对长短波(高低音)感觉略微下降,而响度较大时,对各个波长声音的感知区别不大。
在概述图中不同响度的曲线上,中波范围内的声强级,均处于整个曲线相对较低声强级的位置,说明人耳对中波的响应灵敏。在这个范围之外的短波和长波两边,等响度曲线翘起,说明人耳对短波和长波声音的灵敏度下降,对低于1.7cm和高于17m的纯音,不论声级多高,绝大多数的人都感觉不到声音的存在,因此将1.7cm~17m定为可听声。人耳能听到声音的最微弱强度,称为听觉阈(概述图中虚线),产生疼痛感的最高声音强度,称为痛觉阈。由听觉阈和痛觉阈所构成的两条等响度曲线,是等响度曲线的上下限。
响度主要决定于声强,提高声强,响度级也相应增加。但是声音的响度并不是单纯由声强决定的,还取决于波长,不同波长的纯音有不同的响度增长率,其中长波纯音的响度增长率比中波纯音要快。例如,在响度60方的曲线上,从100Hz一直到800Hz的各波长纯音的声强级,基本都在60dB上下。再比如,从听觉的闻阈到痛阈,250Hz纯音的声强级范围近似0~130dB,区间宽达130dB,而5000Hz纯音的声强级已经压缩到大约60~130dB的范围,区间仅70dB。