1m
2m
3m
4m
声源
强度：高 → 低
波前
分贝计
90.0
dB
0
30
60
90
120
强度信息
声源强度 (I₀)：
1.00 W/m²
当前距离：
1.0 m
当前强度：
1.00 W/m²
衰减：
0.0 dB
参数控制
当前公式
I = I₀ / r²
Inverse square law: Intensity decreases with the square of distance
不同距离的强度
| 距离 (m) | 强度 (W/m²) | 声级 (dB) |
|---|
数学基础
几何扩散（自由场）
I = I₀ / r²
声能在表面积为 4πr² 的球面上扩散。强度与离声源距离的平方成反比衰减。
介质吸收
I = I₀ · e^(-αx)
声能在传播时被介质吸收。吸收系数 α 决定了强度随距离呈指数衰减的速率。
综合效应
I = I₀ · e^(-αx) / r²
在真实环境中，几何扩散和介质吸收都对声衰减起作用。
声压级
SPL = 20·log₁₀(P/P₀) = 10·log₁₀(I/I₀)
分贝提供了更好地匹配人类听觉感知的对数刻度。10 dB 的增加代表强度增加 10 倍。
什么是声强衰减？
声强衰减是声音在介质中传播时强度降低的现象。这主要由两个机制引起：几何扩散（声能在更大的面积上分布）和介质吸收（介质将声能转化为热能）。理解声衰减对声学设计、噪声控制和音频工程至关重要。
平方反比定律
在自由场（无反射）中，声强遵循平方反比定律：I = I₀/r²。这意味着距离加倍会使强度降至四分之一（下降 6 dB）。这种几何扩散发生是因为声能在表面积为 4πr² 的膨胀球面上扩散。
介质中的吸收
不同介质以不同速率吸收声音。空气对高频的吸收比低频更多，且吸收率随湿度增加。水密度大得多，比空气更快地吸收声音，这就是为什么声纳范围有限的原因。吸收系数 α 决定了指数衰减的速率。
实际应用
- 音乐厅设计：建筑师使用衰减原理确保整个场地的声音均匀分布，平衡反射和吸收。
- 噪声屏障：高速公路噪声墙和隔音材料基于衰减计算设计，以减少环境噪声污染。
- 音频工程：音响工程师在放置麦克风和设计扬声器系统时考虑衰减，以获得最佳音质。
- 水下声学：声纳系统和潜艇通信必须考虑水中的高衰减，限制了有效范围。
- 建筑声学：理解衰减有助于设计具有适当混响时间和房间之间声音隔离的空间。
人类听觉感知
听觉阈值
0 dB 是人类在 1 kHz 时的听觉阈值。正常对话约为 60 dB，而疼痛在 120-140 dB 左右开始。
对数感知
人类以对数方式感知响度。10 dB 的增加听起来大约是两倍响，即使强度增加了 10 倍。
频率依赖性
人类听觉在 3-4 kHz 左右最敏感，在极低和极高频率处不太敏感。