光纤水听器声压、声压级、灵敏度换算关系
声压和声压级换算公式
声压和声压级都是用来描述声音强度的参数，但它们的计量单位和物理意义有所不同。
声压是指声波对于介质的压力变化，通常以帕斯卡（Pa）为单位；而声压级是指声压在人耳听觉响应下的相对大小，通常以分贝（dB）为单位。
下面我们来探讨一下它们之间的换算公式。
1. 声压级到声压的转换公式：Lp = 20 * log (p / p0)其中，Lp为声压级（dB），p为声压（Pa），p0为参考声压（一般取2 x 10^-5 Pa）。
这个公式表明，声压级的单位是分贝，以对数的形式反映了声压的变化。
同时，它也说明了两个声压值之间的关系，即每增加10分贝，声压就增加到原来的10倍。
2. 声压到声压级的转换公式：p = p0 * 10^(Lp / 20)这个公式中，p0仍为参考声压（2 x 10^-5 Pa），p为声压，Lp为声压级。
它表明了一个声压级对应的声压值大小。
3. 实际应用中的例子：以日常生活中的噪声为例，公路上的汽车噪声可达80分贝，而人耳开始感觉有些吵闹的分贝值约为50分贝。
如果我们想知道这些噪声的声压值，可以使用上面所述的公式进行计算。
假设我们将参考声压值取为2 x 10^-5 Pa，则80分贝对应的声压值是2.0 Pa，50分贝对应的声压值为0.02 Pa。
4. 注意事项：在使用声压和声压级换算公式时，需要注意几点。
首先，参考声压的值p0取值不同，得到的结果也会有所不同；其次，声压和声压级并不是完全线性关系，因此增加10分贝并不意味着增加1倍的声压值；最后，在实际应用场景中，可能会涉及到多种声源和噪声类型，需要根据实际情况进行计算。
5. 结论：通过声压和声压级的换算公式，我们可以将声音强度用不同的单位进行描述。
声压级作为人耳响应的参考，更符合实际听闻的体验。
同时，在实际应用中，我们还需要考虑声音的频率、时域等特征，全面评估声音对人体的影响。
声压级换算公式以及结果
声压级换算公式以及结果
声压级是用来度量声音强度的物理量，常用于描述噪声水平、音乐音量等。
声压级的定义是声压与参考声压之比的对数，公式为：Lp = 20 * log10(P / Pref)
其中，Lp为声压级（单位为分贝），P为所测得的声压，并且与参考声压Pref之比的平方根。
常用的参考声压Pref为20微帕（Pa）。
下面是一些例子和它们的声压级计算结果：
1.风扇声音：假设风扇的声压为2微帕（Pa），则声压级的计算公式如下：
Lp = 20 * log10(2 / 20) ≈ -26 dB
2.摇滚音乐表演：假设表演的声压为200微帕（Pa），则声压级的计算公式如下：
Lp = 20 * log10(200 / 20) ≈ 26 dB
3.汽车喇叭声音：假设汽车喇叭的声压为1000微帕（Pa），则声压级的计算公式如下：
Lp = 20 * log10(1000 / 20) ≈ 94 dB
4.雷击的声音：假设雷击的声压为1百万微帕（1MPa），则声压级的计算公式如下：
需要注意的是，声压级是对数计算的，每增加10倍的声压，声压级就会增加约20分贝。
声压级的换算和计算可以用于评估噪声对人耳的影响、进行声音工程设计、评估音乐表演等场合。
同时，根据一些国家和地区的法律法规，对于一些场所和活动，如工作场所、音乐会、演出等，有规定了最大允许的声压级标准，以保护人们的听力健康。
总结起来，声压级换算公式为Lp = 20 * log10(P / Pref)，其中P 为所测得的声压，Pref为参考声压。
通过该公式，可以计算出不同噪声和声音的声压级。
直杆式光纤水听器探头静力灵敏度分析
作用下光纤长度 ｆ与均布面荷载 ｑ作用下光纤长度 ｆ 的差值 与荷载 ｑ成正 比。如前所述 ，在制作该直杆式光纤水听器 的 此时薄板中心 的挠度为：
过程中，需要给传感光纤 Ｈ３ Ｇ一个初张力 ， 使传感光纤光栅
在不受压力作用时处于张紧拉伸状态。从式 （ ）可见，该水 ８
（） ２
ｐＲ Ｅ ＡＲ （－０ ｏ ｆ， ｆ ｌ １ ）
划分 ２ ０个单元；光纤选用 ＬＮＫ ４ Ｉ ８杆单元，建立 ２ 个节点， １ 划分 ２ Ｏ个单 元。并将结果分别列于 表 １ 和表 ２中。
筹 ｑ
又，光纤的应变 为：￡：＿ － ｌ ｌ １
Ｒ
ｑ
㈤
（） ６
由图 ３可 以看 出，当光纤长度一定时，直杆式光纤水听
器探 头的静力灵敏度 口随着膜片薄板半径 尺 的增大而几乎 线性地增 大。这表 明在进行直杆式光纤水听器探头结构设计
不很大 ，故受轴 向压力作用 时不会丧 失稳定性 。 基于图 １ 所示 的结构 ，在进行理论分析时取如图 ２所 示 的计算简 图。薄板不受压力荷载作用时 ，光纤 中的初张
力为 ：
２ １ 谴 憩 ０譬 ｓ
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维普资讯
ｏ ｍｅ ｔ ｐ ｎ
，
弹性模量为 ，泊松比为 ，半径为 Ｒ，厚度 为 ｆ ；光
纤 的弹性模量为 ，密度 为 横截面积为 Ａ 直径为 ｄ ｐ ， 在满量程载荷作用 时，有效工作长度 （ 原长 ）为 ；在无 载荷作用时，光纤受薄板张力伸长为 ｚ ，加载压力载荷 ｑ
后， 光纤长为 ｚ由于长度又很小 ， 。 且光纤的拉压刚度 Ｅａ ｔ ￣／ｏ
时，为了提高其静力 灵敏度跏 ，可适当增大膜片薄板的半径
尺。
光纤矢量水听器研究进展
光纤矢量水听器研究进展+倪明*张振宇孟洲胡永明（国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073）摘要：阐述了光纤矢量水听器拾取声波振速信号的基本原理。
介绍了国内外矢量水听器研究现状与发展趋势，国防科大研制的同振球型光纤矢量水听器探头尺寸为Φ110mm，工作带宽20~2000Hz，加速度灵敏度大于35dB(ref 1rad/g)，指向性呈现“8”字自然指向性，工作水深大于500m。
海上初步实验结果表明，光纤矢量水听器可有效拾取水声信号，实现对目标的定向处理。
最后展望了光纤矢量水听器可应用的领域。
关键词：光纤矢量水听器矢量水听器目前水声探测所用的水听器一般都是声压水听器，它只能得到声场的声压标量。
光纤矢量水听器(fiber optic vector hydrophone, FOVH)是一种新型水声探测器，它在一个点上的测量信号中就已包含了声场的标量信息和三维矢量信息，通过这些信息的互相关处理，能极大地抑制干扰，提高信噪比。
传感单元具有指向性，抑制环境噪声4.8～6.0dB，这样在相同阵增益的情况下可大大减小阵列的孔径。
单个传感器具有指向性，可有效解决声压水听器阵列的左右弦模糊问题。
光纤矢量水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下三维声场信号传感器[1]。
它通过高灵敏度的光学相干检测，将声波振速信号转换为光信号，并通过光纤传至信号处理系统提取声波信息。
相对于传统压电矢量水听器，干涉型光纤矢量水听器灵敏度高、信号经光纤传输损耗小、免电磁干扰、无串扰、能在恶劣的环境中实现长期稳定工作，系统具有光纤网络的特点，可大规模组阵实现水下大范围声学监测。
1 基本原理干涉型光纤矢量水听器基于光纤干涉仪原理构造，拾取声信号的原理基于声压对干涉仪两臂的调制，全光光纤矢量水听器系统则是湿端基于光纤矢量水听器探测单元，信号传输采用光缆传输，以湿端无任何电子器件为特性的先进水下声测量系统。
1.1 光纤干涉仪原理图1是Michelson光纤干涉仪基本结构图。
光纤水听器基本参数
光纤水听器基本参数
光纤水听器是一种用于监测水声信号的设备，它通常用于海洋
科学研究、海洋资源勘探、水下通信等领域。
光纤水听器的基本参
数包括以下几个方面：
1. 接收频率范围，光纤水听器的接收频率范围通常是其重要的
基本参数之一。
它决定了水听器能够接收到的水声信号的频率范围，一般来说，光纤水听器的接收频率范围可以覆盖从几十Hz到几十
kHz的水声信号。
2. 灵敏度，光纤水听器的灵敏度指的是在单位输入信号下，水
听器能够输出的电信号强度。
灵敏度高的水听器能够更好地捕捉微
弱的水声信号，因此灵敏度是评价水听器性能优劣的重要参数之一。
3. 噪声水平，噪声水平是指水听器在没有输入信号时本身产生
的噪声电平。
低噪声水平能够提高水听器对微弱信号的检测能力，
因此噪声水平也是评价水听器性能的重要参数之一。
4. 动态范围，光纤水听器的动态范围是指在输入信号强度变化
较大时，水听器能够正常工作的范围。
动态范围大的水听器能够在
强信号和弱信号共存的环境下有效工作，因此动态范围也是评价水
听器性能的重要参数之一。
5. 频率响应特性，光纤水听器的频率响应特性描述了在不同频
率下水听器的灵敏度表现。
良好的频率响应特性能够使水听器在不
同频率下都有较好的信号接收能力。
综上所述，光纤水听器的基本参数包括接收频率范围、灵敏度、噪声水平、动态范围和频率响应特性等，这些参数直接影响着水听
器的性能和适用范围。
在选择和应用光纤水听器时，需要根据具体
的使用需求来综合考虑这些参数。
声压级计算响度公式
声压级计算响度公式
一、声压级与响度的基本概念。
1. 声压级（SPL）
- 声压级是表示声音强弱的物理量，其定义为：L_p = 20lg(p)/(p_0)，其中L_p 是声压级（单位：分贝，dB），p是实际声压（单位：帕斯卡，Pa），p_0是参考声压，p_0 = 2×10^-5 Pa。
2. 响度（N）
- 响度是一种主观的心理量，它与声音的物理特性（如声压级等）有关，但也受到人耳的听觉特性影响。
它的单位是宋（sone）。
- 一般来说，对于频率为1 kHz的纯音，当声压级为40 dB时，响度为1 sone。
二、声压级计算响度的近似公式。
1. 史蒂文斯幂定律（Stevens' power law）
- 在一定范围内，响度（N）和声压级（L）之间存在幂函数关系：N = kL^n。
- 对于中等强度的声音（声压级在30 - 100 dB范围内），当声音为1 kHz的纯音时，k = 0.0002，n = 0.6，即N = 0.0002L^0.6。
- 需要注意的是，这个公式是一种近似关系，并且对于不同频率的声音，响度与声压级的关系会有所不同。
因为人耳对不同频率声音的灵敏度是不同的，这就涉及到等响曲线的概念。
2. 等响曲线与响度计算的修正。
- 等响曲线是描述不同频率的纯音在相同响度感觉下声压级与频率关系的曲线。
- 如果要更精确地计算不同频率声音的响度，需要考虑等响曲线的修正。
例如，先将实际测量的声压级根据等响曲线转换为等效的1 kHz纯音的声压级，然后再使用上述近似公式计算响度。
但这种计算相对复杂，在实际应用中可能需要借助专门的声学测量仪器和软件来进行精确计算。
mic的灵敏度
mic的灵敏度关于MIC的灵敏度2010-06-15 21:32阅读(765)评论(0)MIC的灵敏度标示参数有-30db，-40db什么的，以前一直以为它的数越小灵敏度越大，即负的越多采集的电压越高。
近来重新查阅资料，才发现此为谬。
灵敏度是按以下公式计算的：S=20Lg(V/V0)，其中V0=1V ， V为1Pa声压下传声器的输出电压例如V=0.01V（即在1PA声压下输出0.01V），则灵敏度S=20Lg0.01=-40dBPa为压强的国际单位，而我们常用分贝表示声音大小，人正常说话的声音是50dB SPL ~115dB SPL。
SPL是声压级的简称。
分贝与帕的换算：dB SPL = 20 x Lg (pa / 0.00002)举例如下：40dBSPL=0.002Pa50dBSPL=0.0032Pa60dBSPL=0.02Pa80dBSPL=0.2Pa94dB SPL=1Pa115dB SPL=11.22Pa。
若设MIC的灵敏度为-43dB,则算出7.08mVrms/Pa。
在11.22Pa,也就是115dB时，输出电压7.08*11.22=79.4mVrms(峰峰值是224mV,rms有效值)同理，其它值是:0.0032Pa:MIC的输出电压是0.0224mVrms。
0.2Pa: MIC的输出电压是15.88Vrms0.02Pa: MIC的输出电压是1.588mVrms再说声音传播的衰减，它与距离的平方成反比。
与音源之间的距离每增加一倍，声压就会下降12dbspl（声压为1/4，20*Lg(a)-20*Lg(a/4)=20*Lg4）.这里的声压与声强(单位面积的功率单位)不同，声强单位是DBSIL, SIL=10*Lg(I/I0)与音源之间的距离每增加一倍，声强就会下降6db网上有些资料比较乱，常把声压与声强的DB搞混，比如说距离每增加一倍，声压就会下降6dbspl，我觉得是不对的，这里应是声强才对。
声压级换算公式以及结果
声压级换算公式以及结果声压级是指声音的强度，用分贝（dB）作为单位进行测量和表示。
声压级换算公式是通过声压级的定义来推导的，即声压级L的计算公式为：L = 20 * log10(P / P0)其中，L是声压级（dB），P是声压（Pa）,P0是参考声压（一般取10^-12Pa）。
下面详细介绍声压级的换算公式以及一些常见的声压级数值。
1.公式推导：通过声压级的定义，我们知道声压级是声压相对于参考声压的比值的对数，也可以表示为声压的对数比。
根据对数运算的性质，可以将声压级的计算公式改写为：L = 20 * log10(P) - 20 * log10(P0)由此，我们可以得到声压级的换算公式。
2.结果及示例：根据公式，当声压P等于P0时，声压级为0dB，表示两个声压相等；当声压P是参考声压的10倍时，声压级为20dB，表示声压是参考声压的10倍；当声压P是参考声压的100倍时，声压级为40dB，表示声压是参考声压的100倍；以此类推，声压每增加10倍，声压级增加20dB。
举例来说，如果一个声音的声压级为80dB，那么它的声压是参考声压的10^8倍。
反过来，如果知道了声压级，也可以通过公式计算出对应的声压。
3.常见声压级数值：在现实生活中，人们常常遇到一些特定的声压级数值，下面是一些常见的声压级数值：普通谈话的声压级约为60-70dB；交通声，如汽车经过的声音，约为80dB；音乐会或摇滚演唱会的声压级约为110-120dB；喷气式飞机的发动机噪音约为140dB；火箭发射的噪音约为180dB。
这些数值可以用来对声音的强度进行估计和比较，帮助人们了解声音的大小和对人体的影响。
总结一下，声压级是用来衡量声音强度的一种单位，通过对声压级的定义，可以推导出声压级的计算公式。
常见的声压级数值可以帮助我们对声音的强度进行估计和比较。
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声压量级的单位为帕斯卡(Pa)，声压级以分贝(dB)表示(基准值为1μPa)。
水听器的灵敏度单位一般为dB (re 1V/μPa)。
·声压和声压级的换算关系：
SPL (Sound Pressure Level) = 20LOG(10)[ P(e)/P(ref) ] 其中：P(e)为声压有效值，P(ref)为参考声压，空气中一般取2×10-5Pa = 20μPa，水声中一般用1×10-6Pa = 1μPa。
·声压灵敏度和声压级的换算关系：
设水听器的灵敏度级为M (单位：dB)，信号端采集到的电压有效值为U o (单位：V)，则声压级PL为：
PL = 20LOG(10)[ U o ] – M
则声压P为：
P = 10PL/20× P(ref)
或者，可将灵敏度换算成线性，m = 10M/20 (单位：V/μPa)，则被测点的声压P=U o/m。
·当被测点距离声源满足远场条件时，声源可看作点声源，发出的球面波衰减公式为：P1 = P0/d，式中P1为声源处的声压，P0为被测点声压，d为两者间的距离（单位：m）。
根据此式即可推算出声源声压级。
2014.4.4。