等响曲线,是指通过主观测定所得出的声音
响度主观
感量(
响度级)相等的一簇曲线。当某一声音的响度与
标准音的响度相同时,标准音的这个
声强级就是该声音的响度级。便建立了响度和响度级理论,并用实验方法测出感觉一样响的声音,绘成的一组曲线即称为等响曲线,其中每一条曲线都标志出具有同样响度的声音,即相当于一定响度级的声音。
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。
用响度级来表示人们对声音的
主观感觉过于复杂,于是为了简单起见,在等响曲线中选了三条曲线,一条是40方的曲线,代表低
声强级的响度感觉;一条是70方的曲线,代表中等强度的响度感觉;一条是100方的曲线,代表高声强时的响度感觉。按照这三条曲线的形状设计了A、B、
C曲线。A曲线对应于倒置的40方等响曲线,B曲线对应于倒置的70方等响曲线,C曲线对应于倒置的100方等响曲线。
实践证明,不论噪声强度高还是低,都能很好的反映人对噪声响度和吵闹的感觉;而且,同人耳的听力
损伤程度也能够对应的很好,即损失越高,损伤也越严重。