音圧
加えられた力に対して元に戻ろうとする力が働くという性質(弾性)を有する媒質(弾性媒質)に加えられた外力が、弾性と慣性の働きによって、媒質中の密度変化(圧力変動)として伝搬される弾性波が音波であり、弾性媒質である空気中を伝わる音波が耳という器官に達して得られる感覚が音である。
音波は媒質を構成する粒子の疎密の状態を進行方向と同じ方向の振幅により伝搬する縦波であり、図の(1)(2)については、それぞれ(1)音波のないとき(静圧状態(Static pressure))と、(2)音波のあるとき((1)に対して音による圧力の変化が加わったもの(Sound pressure))の、ある瞬間における音波の進む方向における媒質の疎密の状態を模式的に示したものである。
この音波による媒質の疎密の状態(図の(2))に対応して、媒質の圧力を縦軸に、音波の進行方向を横軸にとりグラフに表したものが(a)である。線の間隔が狭いほど(密なほど)圧力が高く、逆に線の間隔が広いほど(疎なほど)圧力が低い。
ここで、変動する媒質の圧力pと静圧状態p0の差、
δ p = p − p 0 {\displaystyle \delta p=p-p_{0}}
であるδpが音圧(瞬時音圧)の値であり、圧力pが静圧状態p0よりも高い時にδpが正に、圧力pが静圧状態p0よりも低いときに負となる。この波形の波長は λ (m)である。
これにより、どの時点から算定しても実効値は同じ値となる。また、変化の周期の整数倍の時間、無限時間でも1周期と同じ値となる。
一方、非周期の(ランダムな)波であれば、以下の式で定義される。
p rms = lim T → ∞ 1 T ∫ 0 T p 2 ( t ) d t {\displaystyle p_{\text{rms}}={\sqrt {\lim _{T\rightarrow \infty }{{1 \over {T}}{\int _{0}^{T}p^{2}(t)\,{\rm {d}}t}}}}}
実際には、有限長の時間で平均して近似する。
測定により求める場合、瞬時音圧が周期的に変動する音については、その間隔は周期の整数倍、または、周期に比べて長い間隔とし、非周期的に変動する音については、その間隔は求められた数値(音圧の実効値)が、その時間範囲中の小変化に実質的に独立であるようにするだけ長くなければならないとされる。