如何将伏特转换为 dB SPL

电器工程 图片 声音
2022-02-01 08:09:48

我从使用 PIC16F877A ADC 单元的 LM358 放大器放大的驻极体麦克风获取输入。我从 ADC 获得电压读数,范围从 2.5V 到 5V。

如何将这些读数转换为 dB?

3个回答

DB SPL 是一个压力测量单元。

您无法将电压转换为 DB SPL 读数,除非您知道:

  • 麦克风灵敏度(或简单的模拟输出电压与输入压力之比),它基本上告诉你它在给定声压级下输出的电压电平
  • 前置放大器应用的增益

您的麦克风的灵敏度为 -46dBV/Pa,这给出了 0.005012 V RMS/Pa
1 Pa(帕斯卡)等于 94 dB 声压 (SPL)

电压的 dB 方程为 \$ 20 \times \log \frac {V_1}{V_o} \$
其中 V1 是被测电压,\$ V_0 \$ 是参考电平

如果我们对 2.5v 的测量进行示例计算(假设放大器的单位增益),我们得到

\$ 20 \times \log \frac {2.5}{0.005012} = 53.96dB \$

所以 SPL 将是 (-46) + 53.96 = 7.95 + 94 = 101.95 Db SPL

我们假设前置放大器的单位增益,如果实际增益为 20dB,则 SPL 变为
101.95 - 20 = 81.95 Db SPL

如果实际增益为 10dB,则 SPL 变为
101.95 - 10 = 91.95 Db SPL ...

-46dB V/Pa 是我的阅读方式,1 Pa 是每平方米牛顿的声压。0dB SPL 是 20 微帕,因此,1 Pa 是 50,000 倍,或者,以 dB 为单位,它是 94 dB SPL。

因此,如果您测量的是 -46 dBV,那么您测量的是 94 dB 的 SPL。-46 dBV 足够接近 5 mV RMS,因此,如果您测量 5mV RMS,则 SPL 为 94dB。

如果你有一个增益为 10 的前置放大器,那么 50mV RMS 相当于 94dB SPL,5mV 相当于 74dB 的 SPL。

这应该足以让你开始。

多年后来到这里,我仍然对最佳答案感到困惑,只是因为我正在尝试解决这个确切的问题。

如最佳答案所述,电压增益计算为 20*log10(V1/Vref),其中 V1 是测量电压的 Vrms,Vref 是麦克风灵敏度。然后,在添加到 dB SPL 标准 (94 dB SPL) 之前,减去以 dB 为单位的麦克风敏感度 (-46dBV/Pa),但这对我来说不太有意义。

如果您放置一个在 1 kHz 时输出 94 dB SPL 的标准化音调发生器,您会期望(并且我已经通过实验验证)准确地获得麦克风灵敏度的值(在您的情况下为 0.005012)。

将其代入最佳答案公式,您将得到 20*log10(.005012/.005012) = 0 dB - 46 (db rel V/Pa; 麦克风灵敏度) + 94 db = 48 dB,此时应该为 94 dB,因为我们使用的是标准化的音调发生器。

我相信正确的转换只是 20*log10(V1/Vref) + 94 dB SPL,其中 V1 是信号的 rms 电压,Vref 是麦克风灵敏度。