噪声本身也是声音，具有声音的一切物理特性。物理学上，用频率、声压、声强、声功率、声压级、声强级、声功率级等几个物理量来定量描述一个声音，这些物理量不依人们的意志而存在。然而，噪声与人的感觉密不可分，必须用反应人主观感觉的物理量加以描述，通常可以用声级、等效连续声级等几个物理量来描述噪声，是人主体对噪声的感觉物理量。

（一）声压、声强、声功率

1．声压

声波在介质中传播所涉及的区域称为声场。在连续介质中，声场任意一点的运动状态可用声压表示。

声波在空气中传播时，声场中的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置空气的密度时疏时密，引起平衡位置的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。

设在介质中某点没有振动时的静压强为p0(x，y，z，t)，声波传来时，同一点的压强为p(x，y，z，t)，则其差值

p(x，y，z，t)=p0(x，y，z，t)-p(x，y，z，t)

称为声压。声波作用引起声场中各点介质压缩或伸张，因此各点的压强比静压有大有小，即声压有正有负。在国际标准 MKSA制中，声压的单位为N/m2，通常用符号Pa来表示。

1Pa=1N/m2

1μbar（微巴）=0.1Pa

声压可用瞬时声压与有效声压两个物理量来描述。瞬时声压是指某瞬时介质中压强相对无声波时内部压强的改变量，即单位面积的压力变化。瞬时声压的均方根值称为有效声压，通常说的声压即为有效声压。

声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声的感觉，声压越大，耳朵中鼓膜受到的压力越大，表明声音越强。

正常人耳刚能听到的声音的声压称为闻阈声压。人耳对于不同频率声音的闻阈声压不同，这是因为人耳对高频声敏感而对低频声迟钝。对于频率为1000Hz的声音，闻阈声压为2×10-5Pa。使正常人耳引起疼痛感觉的声音的声压称为痛阈声压，痛阈声压为20Pa。

人在室内高声谈话时声压约为1μbar。靠近飞机发动机几米处的声压可达几百微巴。

在声学测量技术中，声压是一个没有方向性的标量，比较容易测量，所以通常用声压来度量声音的强弱。

2．声强

声强也是度量声音强弱的物理量。物体振动发声时，振动以声波的形式通过声场介质进行传播，使声场中的介质质点发生运动，因此声音具有能量，称为声能。

声场中，单位时间内通过与声音前进方向成垂直的、单位面积上的声能称为声强，其单位为W/m2，用符号I表示。

声强以能量的方式说明声音的强弱。声强越大，表示单位时间内耳朵接受到的声能越多，声音越强。

声强与声压有着密切的关系。当声音在自由声场中传播时，在传播方向上，声强与声压有如下关系：

式中p——声压，Pa；

ρ0——常温下空气的密度，kg/m3；

c0——声音速度，m/s。

在噪声测量中，声强的测量比较困难，通常根据声压的测量结果间接求出声强。

3．声功率

在单位时间内声源发射出来的总声能称为声功率，单位为W。声功率是声源特性的物理量，它的大小反映声源辐射声能的本领。声功率与声强或声压等物理量有着密切的关系。

在自由声场中，声源向四周辐射声波，若围绕声源作一假想封闭曲面S，则声源的声功率为：

式中I——声波沿着面积元dS的法线方向传播的声强，W/m2。

（二）声强级、声压级、声功率级

人耳朵的听觉范围十分宽广，刚能听到蚊子飞过的声压约为2×10-5Pa，大型球磨机附近的声压为20Pa，两者相差100万倍，其相应的声强相差1万亿倍。在如此宽广的范围内，用声压和声强的绝对值去度量声音的强弱是很不方便的。在仪表制造上，度量最低声压和最高声压比值为100万倍的仪表也是难以实现的。

声压和声强的变化范围如此之大，这使得其在实际应用上极为不便，因此人们引入“级”的概念来度量声音的相对强弱。

1．声强级

相对于声强I的声强级LI定义为：

式中I——声强，W/m2；

I0——频率为1000Hz的基准声强值，取为10-12W/m2。

声强的单位以符号B来表示，称为“贝尔”。实用中，贝尔的单位太大，通常采用其值的1/10来表示声强的大小，以符号dB表示，称为“分贝”。定义为：

2．声压级

相对于声压p的声压级Lp定义为：

式中p——声压，Pa；

P0——基准声压，取为2×10-5Pa。

3．声功率级

相当于声功率W的声功率级LW定义为：

式中W——声功率，W；

W0——基准声功率，取为10-12W。

引入了级的概念后，在实用上大大缩小了表示声音强弱的物理量数值的范围。闻阈和痛阈的声压相差100万倍，使用了级的概念后，可以压缩到0～120dB的变化范围内，大大提高了计算的简明程度。

（三）声级

1．响度级

试验表明，人对噪声强弱的感觉不仅与噪声的物理量有关，而且还与人的生理和心理状态有密切的关系。对于声压相同而频率不相同的两个声源，人耳的主观感觉是不一样的。对频率高的声源，人耳感觉它的噪声更强。例如，大型离心压缩机与重型汽车的声压级均为90dB，但人耳的主观感觉是前者比后者响得多。原因是前者的噪声频率以高频成分为主，而后者以低频为主。由此可知，人耳对高频声音比对低频声音更加敏感。

为了使噪声的客观物理量与人耳的主观感觉统一起来，以人的主观感觉为标准来评价噪声的强弱，人们对人耳的听觉、声压级及频率三者之间的关系进行了大量的试验研究。试验中将不同频率纯音的强度由小增大，根据人耳的感觉绘制等响度曲线，见图7－1。

图7－1中纵坐标是声压级，横坐标是频率，两者均为客观物理量。这里，仿照声级的概念提出一个新概念，即响度级，其单位定义为“方”（ phon），以LN表示。等响曲线以1000Hz的纯音作为基准音，若一个噪声源发出的声音听起来与频率为1000Hz的纯音一样响，则其响度级“方”值就等于该1000Hz纯音声压级的分贝数。例如，某声源发出的声音听起来与1000Hz、声压级为90dB的纯音一样响，则此声源的响度级为90LN。

在等响曲线中，每一条曲线上的各点代表不同频率和声压级的纯音，但是人耳的主观响度感觉是一样的，即响度级是一样的，所以称为等响曲线。在等响曲线图中，最下面的一条曲线是人耳刚能感觉到的不同频率纯音的等响曲线，称为闻阈曲线，相当于120LN的响度曲线称为痛阈曲线。

从等响曲线可以看出，人耳对低频率的声音较为迟钝，频率越低的声音，人耳能感觉出时，它的声压级就越高。反之，人耳对高频声较为敏感，特别是对于3000～4000Hz的声音尤为敏感。因此，在噪声控制中，应首先降低中、高频率的噪声。

2．声级

噪声可用噪声计测量。噪声计能把声音转变成为电压，经过处理后用电表指示出分贝数。常用的噪声计为精度为2型以上的积分式及环境噪声自动检测仪器，性能符合GB3785的要求。为了使仪器更好地反映出人耳对声音强弱的主观感觉，在设计噪声仪时，人们用电子计权网络来模拟不同声压下的人耳频率特征。

噪声计中设有A、B、C三种特性网络。其中A网络是为模拟等响曲线中40LN的曲线而设计的，它对1000Hz以下的声音有较大的衰减。可将声音的低频部分大部滤去，而对高频声不衰减甚至少有放大，故测得的噪声值较接近人的听觉，能很好地模拟人耳的听觉特性。由 A网络测出的噪声级称为A计权声级，简称A声级，其单位为dB（A），记作LA。由于用A声级测出的量是对噪声所有成分的综合反映，并且与人耳主观感觉接近，因此在测量中，现在大都采用A声级来衡量噪声的强弱。

B网络是为模拟等响曲线中70LN的曲线而设计的。由B网络测出的噪声级称为B计权声级，它对250Hz以下的声音有较大的衰减。一般不用。

C网络是为模拟等响曲线中100LN的曲线而设计的。由C网络测得的噪声级称为C计权声级，它在整个频率范围内近乎平直，在可听声音的频率范围内基本上不衰减，因此一般用它代表总声压级。

声级与声压级是两个不同的概念。声级又称噪声级，它表示经过频率计权后的声压级。用具有A、B、C计权网络的声学仪器测量噪声强弱时，其读数称为声级。

3．等效连续A声级

对于不同的连续而稳定的噪声源，如两台不同的风机，当它们稳定工作时，用噪声计的A声级进行测量，能较好地反映人耳对两个噪声源强度的主观感觉。在自然环境中，噪声源的发声往往是不连续的，如在测量公路的交通噪声时，有汽车通过时测得的A声级较强，没有汽车通过时测得的A声级则较弱，因此，用有或没有汽车通过时测得的噪声强度值来比较两条不同公路的噪声影响都是不合适的。为了合理地比较、评价不同的、非连续噪声源的噪声强度，人们提出将一定时间内不连续的噪声能量用总的发声时间进行平均的方法来评价噪声对人的影响。用这种方法计算出来的声级称为等效声级或等效连续A声级，用符号Leq表示，单位仍为dB（A）。等效声级实际上是反映按能量平均的A声级。它能合理地反映在A声级不稳定的情况下，人们实际接受噪声能量的大小。

1971年国际标准化组织将等效连续A声级定义为：

式中T1——噪声测量的起始时刻；

T2——测量的终止时刻；

Lp(t)——声压随时间变化的函数。

在实际测量中，Lp的测定都是以一定的时间间隔来读取的，如每5s读一个数，因此采用下式计算等效连续A声级：

式中Li——间隔时间t读取的噪声级；

n——读得的噪声级Li的总个数。

4．昼夜等效连续A声级

反映夜间噪声对人的干扰大于白天的是昼夜等效连续A声级（用Ldn表示）。噪声在夜间对人的影响更大，将夜间噪声进行增加10dB（A）加权处理后，用能量平均的方法得出24小时A声级的平均值，计算公式为：

式中Ld——国际标准时间，白天(7时～22时）的等效A声级；

Ln——国际标准时间，夜间（22时～7时）的等效A声级。

5．统计噪声级

统计噪声级是指某点噪声级有较大波动时，用以描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量。一般用峰值L10、中值L50和本底值L90表示。

在进行噪声自动监测时，记录的噪声连续起伏，对不同的记录，难以直观判断哪个噪声对人的影响更大一些。仿照人口调查的方法，可以这样描述一个声场，例如，该声场的噪声有10％的时间超过51dB（A），50％的时间超过45dB（A），90％的时间超过44dB（A），这样描述给我们一个平均声级及声级有多大起伏的概念。因此，为了以合适的方法处理城市噪声起伏，特别是交通噪声的起伏，对噪声随时间变化的机理作统计分析是必须的。

L10表示在取样时间内10％的时间超过的噪声级，相当于噪声平均峰值；L50表示在取样时间内50％的时间超过的噪声级，相当于噪声平均中值；L90表示在取样时间内90％的时间超过的噪声级，相当于噪声平均低值。其计算方法是：将100个或200个数据按大小顺序排列，第10个数据或总数200个的第20个数据即为L10；第50个或总数为200个的第100个数据即为L50；同理，第90个数据或第180个数据即为L90。