第27回 言語聴覚士国家試験 第138問
音響学第27回
音圧2μPaの音を100倍に増幅したときの音圧レベルはどれか。
- 1.0.02dBSPL
- 2.0.2dBSPL
- 3.2dBSPL
- 4.20dBSPL ✓
- 5.200dBSPL
正答:4番
解説
■ 正答:4番 — 20dBSPL
音圧レベル(dBSPL)は基準音圧(20μPa)を0dBとした相対値です。音圧を100倍に増幅すると、音圧レベルは20logで計算され、20dB増加します。したがって元の2μPaの音が100倍になった時の総音圧レベルは20dBSPLになります。
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【各選択肢の解説】
1. 0.02dBSPL
❌ 誤り。単位の理解が誤っています。100倍増幅時の増加量は0.02dBではなく、20dBです。小数点の桁が完全に違います。
2. 0.2dBSPL
❌ 誤り。同様に小数点による計算誤りです。20logで計算すれば20dBになり、この値は正答の100分の1に相当します。
3. 2dBSPL
❌ 誤り。100倍(10^2)の増幅量に対して、20log(100)=20dBが正しい計算です。2dBはこの値の10分の1であり、10倍増幅(20log10≈20dB)との混同と考えられます。
4. 20dBSPL
✅ 正しい。音圧を100倍に増幅する場合、20log(100)=20log(10^2)=20×2=40dBの増加が生じます。ただし本問は相対的な増加量ではなく、「音圧レベル」としての絶対値を求めているため、基準値(20μPa=0dBSPL)からの増幅後の値として20dBSPLが答えになります。
5. 200dBSPL
❌ 誤り。20dBの値に誤解から「0を追加した」と考えられます。音圧増幅の対数計算は20logの係数で固定であり、200dBという非現実的な値(人間の可聴範囲を大幅に超える)になることはありません。
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【試験対策ポイント】
音圧レベル(dBSPL)の計算式
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| **基準音圧** | 20μPa(0dBSPL) |
| **計算式** | 20log(P/P₀) ※Pは測定音圧、P₀は基準音圧 |
| **100倍増幅時** | 20log(100)=40dB増加 |
| **本問の解釈** | 元の2μPa→100倍増幅後の音圧レベル |
重要な計算パターン
- 10倍増幅→20dB増加
- 100倍増幅→40dB増加
- 1000倍増幅→60dB増加
- 2倍増幅→約6dB増加
頻出の誤解
- 「dBの値そのものが音圧」と誤認しない
- 小数点位置の誤り(0.02、0.2など)
- 増加量と絶対値の混同
- 非現実的な値(200dB)の不合理性への気づき