空气是具有质量和弹性的可压缩性介质。空气被压缩后又会膨胀，然后再被压缩，这种空气的不断扰动形成了一定的压力，从而产生了声波。空气高于和低于大气压的压力变化称为声压，单位是帕斯卡（Pa）。存在声压的空间称为声场，声场中某一时刻的声压大小称为瞬时声压，瞬时声压对时间取均方根值称为有效声压，一般声学测量仪器（如声级计）测量的并不是声压幅值，而是有效声压［9］。
质点振速u定义为声波传递介质中，质点在平衡位置附近的振动速度。质点振速与面积的乘积为体积振速U，声压p和体积振速U的比值称为声阻抗Z，声压与质点振速的比值称为声阻抗率z［10］。
U=uS（2-1）
声阻抗一般为复数形式，可以表示声压和质点振速之比的幅值和它们之间的相位差，分别代表了声阻和声抗的大小。
声波在空气中传播的速度取决于流体的特性和气体的热力学温度。在理想气体中，声速c定义如下
式中 γ——流体的比热比（定压比热和定容比热之比）；
R——气体常数；
Ta——热力学温度。对于空气，可取γ=1.4，R=287J/（kg·K）。
空气扰动每秒钟压力的变化次数叫作频率，单位是赫兹（Hz）。正常人可以听到的声音频率范围为20～20000Hz，定义为正常可听频率范围。
频率的倒数是周期，单位是秒（s）。声波在一个周期内传播的距离叫作波长λ，等于声速除以频率
在声学分析中，波数k也是一个非常重要的概念，定义为
式中，ω为角频率。声波传播的快慢、幅值大小与声源的特性和强弱有关。在单位时间内，通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能称为声强I，声强是一个矢量，其方向取决于质点振速的方向，由定义可写出某时刻的瞬时声强
I（t）=p（t）·u（t）（2-7）
将瞬时声强在一个周期内取平均值得到平均声强
声源的强弱用声功率W来表示，声功率的大小表示声源辐射声波的能力，声强则表示声能流的强弱和方向。声功率的大小等于声强在包围声源的封闭曲面上的积分
需要指出的是，声压和声强表示的是声场中某一点声波的强度，而声功率表示声源辐射的总强度，它与测量距离及测点的具体位置无关。
人耳对声音响度的感觉并不是与声压绝对值成正比，而是与声压对数成正比。引入声级的概念可以方便地表示人耳对声音的感受度，声级的单位是分贝（dB）。
声压级用Lp或SPL来表示，定义为声压与参考声压比值取对数的20倍，即
式中，在空气中，pref为参考声压，大小为20μPa，它代表正常人耳对1000Hz声音刚好能感觉到其存在的声压值，也成为可听阈声压。低于该声压时，人耳便不能察觉到声音的存在。
声功率级用Lw或SWL来表示，定义为声功率与参考声功率比值取对数的10倍，即
式中，Wref=10—12W，是空气中参考声压pref对应的声功率（计算时取空气的特征阻抗为400 Pa·s/m）。
声强级用LI或SIL来表示，定义为声强与参考声强比值取对数的10倍，即
式中，Iref=10—12W/m2，是空气中参考声压pref对应的声强（计算时取空气的特征阻抗为400Pa·s/m）。
人的听觉系统比精密的噪声测量系统要复杂。经过长期实践锻炼的人，能够主观判断噪声源的频率和幅值，有经验的操作人员或检验人员在生产现场，能从机器的噪声中判断机器运行是否正常，并能判定造成异常主要噪声源的零件及其原因。人的听觉频率范围是20～20000Hz，但人在这些不同的频率下对声音的强弱感受是不同的。为了反应人的耳朵对所有频率的声音听起来响亮程度相同，就引入了响度级LN，单位为方（phon）。图2-1表示响度级曲线，图中每根曲线都是相同的响度，即听起来同样响亮。曲线是以1000Hz声音的声强级为参考的，即在这个频率时，响度级等于声强级。但是在其他频率下，两者是不等的。响度级和主观评价没有直接关系，所以引入一个线性量，即响度N，单位是宋（sone）。响度为2 sone的声音听起来比响度为1 sone的声音响1倍。
图2-1 标准等响曲线
当响度级大于30时，即LN＞30phon，响度与声强的关系如下
当声强增加1倍时，响度增加很少。响度和声压级的关系为：声压级增加10dB时，响度增加一倍。
为了使噪声测量仪器的读数与人对声音主观感觉一致，必须对声信号进行修正，从而引入了声级计权的概念。图2-2为A、B、C计权网络的衰减曲线，它们分别是模拟不同响度时人耳朵的反应。在噪声控制中，广泛使用A计权声级作为噪声评价指标。
图2-2 A、B、C计权网络的衰减曲线
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