第16回 言語聴覚士国家試験 第139問
音響学第16回
音圧レベルが 60 dB の複合音を線形増幅器で 20 dB 増幅した音圧はどれか。
- 1.2mPa
- 2.20mPa
- 3.200mPa ✓
- 4.2 Pa
- 5.20 Pa
正答:3番
解説
■ 正答:3番 — 200mPa
音圧レベル60dBの複合音に対して20dB増幅すると、音圧レベルは80dBになります。dBと実際の音圧(Pa)の関係を計算すると、基準値20μPaから逆算して80dBは200mPaに相当します。
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【各選択肢の解説】
1. 2mPa
❌ 誤り。この値は40dB付近に相当し、60dBを20dB増幅した結果(80dB)よりも著しく低い。計算誤りで基準値の数倍程度と誤認した場合に選択しやすい。
2. 20mPa
❌ 誤り。この値は60dB付近に相当し、増幅前の音圧レベルです。20dBの増幅が適用されていない場合の音圧。計算途中で増幅を忘れた典型的な誤り。
3. 200mPa
✅ 正しい。音圧レベル80dB(60dB+20dB)を基準値20μPaから逆算すると、200mPaが得られます。dB式:Lp=20log₁₀(p/20μPa)に80を代入して計算確認できます。
4. 2 Pa
❌ 誤り。この値は約86dB相当であり、計算の誤差範囲を超えています。mPaとPaの単位混同や、増幅による加算を誤って解釈した場合に選択される。
5. 20 Pa
❌ 誤り。この値は100dB以上に相当し、過度に大きい。20dB増幅という限定的な操作で到達する値ではありません。単位変換ミス(mPa→Pa)と増幅を両方誤った場合に選択される。
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【試験対策ポイント】
基本公式:Lp = 20log₁₀(p/p₀) [p₀ = 20 μPa]
計算手順:
1. 60dB + 20dB = 80dB(レベル合成)
2. 80 = 20log₁₀(p/20×10⁻⁶)
3. 4 = log₁₀(p/20×10⁻⁶)
4. p = 10⁴ × 20×10⁻⁶ = 0.2 Pa = 200 mPa
dBレベルと音圧の対応表(参考):
| dB | 音圧 |
|---|---|
| 60 dB | 20 mPa |
| 70 dB | 63 mPa |
| 80 dB | 200 mPa |
| 90 dB | 632 mPa |
重要:dBでの加算は対数加算です。線形増幅で「20dB足す」は音圧を10倍にすることと等価(20log₁₀10=20)。