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电声学及耳机础知识 易力声科技有限公司 王永明 2007年5月16 日 电声学是一门集电学与声学于一体的综合性、边缘性科学，需要撑握好电 学与声学的知识才能学好电声学。由于声波的传播特性很复杂，在传播过程中涉 及到辐射、反射、透射、衍射、吸收等现象，同时还可能存在干涉、叠加、谐振、 驻波、指向性、相位等问题，所以分析起来相当复杂。而且声波在空气等物质中 就能传播，而空气几乎无处不在，因此声波一旦辐射开来就很难控制。因此对声 波进行分析需要丰富的经验，掌握电声学需要长时间的积累。 •声学常识 声波 声波是由物体振动产生的一种纵波，声波的传播需要介质，真空是不能传 播声波的。声波在空气中的传播如下图，物体振动引起空气疏密变化并将这种变 化向外传播，但需要注意的是空气微粒本身只在平衡位置振动而不随声波向外传 播。 在常温常压下，声波在空气中的传播速度是344米／秒。温度越高，声波的 速度越快。在固体和液体中的速度要比在空气中快。 频率单位：Hz（赫兹），是表示重复快慢的量，对声学来说是指一秒钟内 振动的重复次数。比如20Hz表示振动在一秒钟内重复振动20次。频率越高振动越 快，听越来的声音越尖锐。 人耳的听觉常识 人耳可听到的声音频率范围为20Hz~20KHz。随着年龄增长，人耳听觉上限 会下降，只有小孩能听到20KHz，一般成人只能听到大约16KHz，老年人就更低。 20Hz以下为次声波，20KHz以上为超声波。语音的频率范围为300Hz~3400Hz。 声压级单位：dB（分贝）。声压一般用压强单位Pa（帕）表示，但由于人 耳能听到的声压的范围很宽，用Pa表示比较复杂，因此通常用声压的对数为单位 来表示，即dB。 人耳可接受的声压范围： 电声学及耳机基础知识 Page 1 of 11 正常人能听到的最小声压 2E-5 Pa 0 dB 普通谈话声 2E-2 Pa 60 dB 交响乐／高声谈话 0.2 Pa 80 dB 纺织厂 2 Pa 100dB 飞机起飞 200 Pa 140dB 导弹发射 2000 Pa 160dB 人耳的痛阀在120dB，当声压级达到此水平时，人耳开始感觉痛。所以在设 计声学相关产品时应该注意，最好不要让最大声压超过此数，否则可能损伤用户 听觉。 声音的三要素 简单的说人耳对声波的感知就叫声音。所以声波和声音是两个不同的概念： 声波是一个物理存在的事实，而声音是人的感知。当然日常生活中人们通常没有 严格区分这两个概念。 自然界的声音通常都是复合的、由多个频率的声音按一定规则组合形成的。 而且自然界的声音的组成成分的频率通常是成倍数关系的，也就是频率高的成分 的频率是最低频率的整数倍。这种声音通常听起来和谐、悦耳。 噪音：对噪音的界定分物理和心理两种界定方式。物理意义上的的噪音是 指由不规则声波组成的、听起来杂乱烦燥的声音。而心理意义上的噪音可以指任 何不想听到的声音，甚至音乐，当一个人不想听的时候也其而言也是噪音。物理 意义上的噪音的各位成分声音的频率通常不满足上述倍数关系，是杂乱的。 对声音的描述可以用音调、响度和音色三个要素来进行： 音调：音调由声音所包含的成分音中频率最低的成分（也叫基音）来决定。 基音频率高，声音调就高。比如通常情况下女声的基音比男声的基音频率高，所 以女声的音调比男声高，用通常的话说是听起来尖一些。 响度：响度是由声音的声压大小的有效值决定的。声压大，则响度高，听 起来就响亮。 音色：音色是由声音中除基音