声压的概念

声压（Sound Pressure 或 Acoustic Pressure）是指声波通过介质时，由振动所产生的压强改变量。声波在介质中传播时，介质的疏密程度会随声波而改变，因此区域性的压强值也因之改变，此即声压。在空气中，声压可以通过麦克风测量；在水中，声压可以通过水听器测量。声压常用字母 "p" 表示，在国际单位制中，声压衡量的单位是帕斯卡（N/m² 或 Pa）。

数学定义

声音在介质中传播时，会造成原有环境压强（静态压强，Pstat）的变化，此变化的压强值大小即声压（p）。可以得到以下关系：

即：总压强（P_total）等于环境静态压强（Pstat）叠加上声音扰动带来的动态压强（即声压p）。

如图1所示：

图1. 声压示意图

P为标准大气压，即10⁵ Pa；PA为声压。各段代表意义为：

1. 无声；2.可闻音；3. 大气压；4. 瞬时声压

声压级

声压级（SPL 或 Sound Pressure Level）是指以对数尺衡量有效声压相对于一个基准值的大小，用分贝（dB）来描述其与基准值的关系。人类的对于 1KHz 的声音的听阈（即产生听觉的最低声压）为 20µPa，通常以此作为声压级的基准值。声压级用符号L_p表示，其数学定义为：

其中：

p为实际声压RMS值；

P0为声压基准值。空气中一般取20µPa，水下一般取1µPa（由ANSI S1.1-1994定义）

声压级通常也用dB SPL, dB(SPL), dBSPL, 或dB_SPL表示。

声压级和距离的关系：

其中：L_p1表示距离为r₁处测量的声压级，L_p2表示距离为r2处测量的声压级。

典型声压级

详细请参考Examples of sound pressure，表1列出了常见场景的声压级的值：

表1. 典型声压级

地球大气层内，声压级最高可达到194 dBSPL，即标准大气压相对于20µPa得到的声压级。通过链接的小工具，可以快捷地计算出不同压强对应的声压级。

图2. 声压级换算工具

参考资料

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure

2. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A3%B0%E5%8E%8B

3. http://www.engineeringtoolbox.com/sound-pressure-d_711.html

4. http://www.pcb.com/Linked_Documents/Vibration/Microphone_Handbook.pdf