news 2026/10/23 2:53:38

声音震动分析中英文概念对照:从基础术语到工程实践

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张小明

前端开发工程师

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声音震动分析中英文概念对照:从基础术语到工程实践

1. 从一次音频调试翻车说起:为什么概念对照表比想象中重要

去年帮一个做智能硬件的朋友排查问题,设备录到的声音总带着一种“嗡嗡”的低频干扰,算法同事说是“底噪”,硬件同事说是“共振”,结构工程师又说是“腔体驻波”。三个人说的其实是三件不同的事,但中文里这些词经常被混着用,会开了一下午,问题没定位,术语先打了一架。后来我把这几个词对应的英文概念列出来——底噪对应 noise floor,共振对应 resonance,驻波对应 standing wave——大家才意识到各自在描述完全不同的物理现象,排查方向也立刻分开了。

这件事让我意识到,声音震动分析这个领域,中英文概念对照不是学术上的锦上添花,而是实际协作中的刚需。做音频算法的、做振动监测的、做声学结构设计的、做设备故障诊断的,甚至做音乐制作和语音识别的,大家用的词有大量重叠,但指向的物理量、测量方式、单位体系经常对不上。中文一个“震动”可以指机械振动、声波引起的结构响应、甚至手机马达的触觉反馈;英文里 vibration、shock、oscillation、acoustic wave 各有各的边界。你如果只按中文语感去理解,很容易在跨团队沟通、读英文文档、选传感器、写测试报告的时候踩坑。

这篇内容就是想把声音震动分析里最常用、最容易混淆的中英文概念做一次系统对照。不是词典式的罗列,而是按“你实际会在什么场景下遇到它、它到底在描述什么、和相邻概念怎么区分”这个逻辑来组织。适合做音频信号处理、设备状态监测、声学测试、振动工程、语音交互硬件这几个方向的朋友参考,也适合刚入行、看英文资料时被一堆近义词绕晕的新人。我会尽量把每个概念的物理含义、典型单位、常见测量手段和容易混淆的点都讲清楚,中间穿插一些我自己踩过的坑和实际项目里的判断经验。

2. 声音与振动的基础概念对照:先把地基打牢

2.1 声音、声波与振动的本质关系

中文里“声音”和“振动”经常被当成两个东西,但在物理层面,声音就是振动在弹性介质中的传播。英文里 sound 指人耳可感知的声波,acoustic wave 是更中性的“声波”表述,vibration 则强调固体或结构中的机械振荡。这三个词的关系是:vibration 是源,acoustic wave 是传播形式,sound 是可听范围内的感知结果。

我见过不少做设备监测的同行,把加速度传感器测到的 vibration 直接叫“声音”,然后在报告里写“声音异常”,结果客户以为是喇叭出了问题。实际上他测的是结构振动,频率可能只有几十赫兹,根本不在人耳可听范围。所以第一组必须分清的对照就是:

中文概念英文对应核心含义典型单位
振动Vibration机械系统围绕平衡位置的往复运动m/s²(加速度)、mm/s(速度)、μm(位移)
声波Acoustic wave / Sound wave弹性介质中传播的机械波Pa(声压)、dB(声压级)
声音Sound人耳可感知的声波,频率约20Hz-20kHzdB SPL
振荡Oscillation更广义的周期性变化,可用于电、机械、光学视具体量而定

这里有个很实用的判断经验:如果你测的是“结构在动”,用 vibration;如果你测的是“空气在传”,用 acoustic;如果你关心的是“人耳听到什么”,用 sound。三个词对应的传感器、分析方法和评价指标完全不同。加速度计测 vibration,传声器测 acoustic,而 sound 的评价还要加心理声学权重。

2.2 频率、周期与频谱:中英文表述的细微差异

频率这个概念看似简单,但中英文在工程语境里的用法有微妙差别。中文说“频率”可以指 frequency,也可以指 rate;英文里 frequency 专指周期性事件的重复速率,单位 Hz,而 rate 更多用于事件发生率,比如 sampling rate、frame rate。做音频采样的时候,中文常说“采样频率”,英文标准说法是 sampling rate 或 sample rate,虽然 sampling frequency 也能用,但在正式文档里 rate 更常见。

周期 period 和 cycle 也容易混。Period 是一个完整循环的时间长度,cycle 是循环本身。中文里“周期”有时候被用来指“循环次数”,比如“这个信号持续了10个周期”,英文应该说 10 cycles,而不是 10 periods。我在写测试报告时被审稿人纠正过这个用法,后来就养成了习惯:说时间长度用 period,说循环个数用 cycle。

频谱相关的概念对照更密集:

  • 频谱:Spectrum,指信号在频域的分布
  • 频谱图:Spectrogram,同时展示时间和频率的二维图
  • 功率谱密度:Power Spectral Density,PSD,单位通常是 dB/Hz
  • 倍频程:Octave band,用于声学和振动分析的频带划分
  • 三分之一倍频程:One-third octave band,更细的频带划分

这里有个坑:中文“频谱”有时候被用来指 spectrogram,有时候指 spectrum,还有时候指 PSD。英文里这三个是严格区分的。Spectrum 是某一时刻的频域切片,spectrogram 是时间-频率联合分布,PSD 是功率在频率上的密度分布。你做振动分析时如果只说“看频谱”,别人不知道你要看的是哪一张图。我现在的习惯是,写文档时直接写英文缩写,spectrum、spectrogram、PSD 各是各的,避免歧义。

2.3 振幅、声压与声压级:单位体系的对齐

振幅 amplitude 是个通用词,但在不同场景下对应的物理量和单位完全不同。振动位移的振幅用 μm 或 mm,振动速度用 mm/s,振动加速度用 m/s² 或 g。声波的振幅通常用声压表示,单位 Pa。而声压级 SPL 是把声压取对数后的相对值,单位 dB。

中文里“振幅”经常被笼统使用,英文里 amplitude 也要看上下文。做振动监测时,ISO 10816 标准用的是振动速度的均方根值,单位 mm/s RMS,这时候说 amplitude 其实不够精确,应该说 velocity RMS。做声学测量时,声压级要注明计权方式,A计权写 dB(A),C计权写 dB(C),不注明的话默认是 Z 计权或线性。

我整理了一张常用单位对照表,方便快速查阅:

物理量中文英文常用单位备注
位移位移Displacementμm, mm低频振动常用
速度速度Velocitymm/s, m/s中频振动常用,ISO标准用
加速度加速度Accelerationm/s², g高频振动常用
声压声压Sound pressurePa瞬时值
声压级声压级Sound Pressure LeveldB SPL对数相对值
振级振级Vibration leveldB参考值需注明

注意:dB 是个相对单位,写 dB 必须注明参考值。声压级参考 20μPa,振动加速度级参考 1μm/s²,振动速度级参考 1nm/s。不注明参考值的 dB 是没有意义的。

2.4 时域与频域分析的核心术语

时域 time domain 和频域 frequency domain 是最基础的分析维度,但围绕它们的术语特别多。中文里“时域分析”和“频域分析”大家都懂,但具体到方法名,中英文对应经常对不上。

时域指标里,峰值 peak、峰峰值 peak-to-peak、均方根 RMS、平均值 average、方差 variance、标准差 standard deviation,这些词中英文基本一一对应,问题不大。但“有效值”这个词,中文有时候指 RMS,有时候指“有效”的某种平均,英文里 RMS 就是 root mean square,没有歧义。我建议直接说 RMS,不要用“有效值”这个模糊词。

频域分析里,FFT 是 Fast Fourier Transform,中文“快速傅里叶变换”,这个没问题。但“功率谱”和“能量谱”经常被混用。Power spectrum 是功率谱,单位是 V²/Hz 或 dB/Hz;energy spectrum 是能量谱,用于瞬态信号。中文里“功率谱”有时候被用来指 PSD,有时候指 power spectrum,严格来说 PSD 是 power spectral density,是功率谱密度,和 power spectrum 有区别。

还有一组容易混的:谐波 harmonic、分谐波 subharmonic、边带 sideband、调制 modulation。做旋转机械振动分析时,这些词出现频率极高。谐波是基频的整数倍,分谐波是基频的分数倍,边带是载波频率两侧的调制分量。中文里“谐波”有时候被泛化使用,英文里 harmonic 严格指整数倍。我在做电机故障诊断时,看到 2x、3x 这种标注就知道是谐波,看到 0.5x 就知道是分谐波,看到 f±n×fm 就知道是边带,这套符号体系比中文描述高效得多。

3. 信号处理链路里的概念对照:从采集到特征提取

3.1 采样、量化与抗混叠

信号处理链路的第一步是采集,这里的中英文概念对照直接影响你选硬件和写代码。采样 sampling、量化 quantization、编码 encoding 是三个连续步骤。中文里“采样”有时候被用来指“采集”,英文里 acquisition 是采集,sampling 是采样,两个词不能混。你买数据采集卡,英文叫 DAQ card,Data Acquisition,不是 sampling card。

采样率 sampling rate,也叫采样频率 sampling frequency,单位 Hz 或 samples/s。根据奈奎斯特采样定理 Nyquist sampling theorem,采样率要大于信号最高频率的两倍。中文里“奈奎斯特频率”有时候指采样率的一半,有时候指信号最高频率,英文里 Nyquist frequency 通常指采样率的一半,Nyquist rate 指信号最高频率的两倍。这个细微差别在写文档时要注意。

抗混叠滤波 anti-aliasing filter 是采样前必须做的,中文有时候叫“抗混叠滤波器”,有时候叫“防混叠滤波器”,英文统一是 anti-aliasing filter。混叠 aliasing 是高频信号被错误映射到低频的现象,中文也叫“混叠效应”。我在做音频采集时踩过一个坑:为了省成本用了没有抗混叠滤波的 ADC,结果 25kHz 的开关噪声混叠到了 5kHz,听起来像是个真实的音调,排查了很久才发现是混叠。

量化 quantization 是把连续幅值离散化的过程,量化位数 bit depth 决定了动态范围。中文里“位深”和“位宽”有时候混用,英文里 bit depth 用于音频,bit width 用于数据总线,resolution 用于 ADC 的有效位数。做振动监测时,24位 ADC 的动态范围约 144dB,16位约 96dB,这个换算关系是 6dB/bit,记住很有用。

3.2 滤波、加窗与平均

滤波 filtering 是信号处理里最常用的操作,但中英文术语对应需要仔细。低通 low-pass、高通 high-pass、带通 band-pass、带阻 band-stop,这些基本对应。但“陷波” notch 和“峰值” peak 在中文里有时候被混用,英文里 notch filter 是陷波滤波器,peak filter 是峰值滤波器,两者频率响应形状不同。

加窗 windowing 是 FFT 前的必备步骤,中文里“窗函数”和“窗口函数”都有人用,英文统一是 window function。常用窗函数对照:

中文英文特点适用场景
矩形窗Rectangular window频率分辨率最高,泄漏大瞬态信号
汉宁窗Hanning window泄漏小,分辨率适中连续信号
汉明窗Hamming window旁瓣衰减快语音信号
布莱克曼窗Blackman window旁瓣极低,主瓣宽高动态范围
平顶窗Flat-top window幅值精度高校准测量

这里有个经验:做振动监测时,如果关心幅值精度,用平顶窗;如果关心频率精度,用矩形窗或汉宁窗。中文文档里经常只写“加汉宁窗”,不写窗长度,英文文档会写 window length 和 overlap。Overlap 中文叫“重叠率”或“重叠”,做平均时 overlap 50% 是常见配置,能提高数据利用率。

平均 averaging 有几种:线性平均 linear averaging、指数平均 exponential averaging、峰值保持 peak hold。中文里“平均”有时候指线性平均,有时候指指数平均,英文里必须注明。做声学测量时,线性平均用于稳态信号,指数平均用于时变信号,峰值保持用于找最大值。我在做设备噪声测试时,用错了平均方式,把瞬态峰值平均掉了,结果报告里的最大值偏低,后来改成峰值保持才抓到真实数据。

3.3 特征提取:从原始信号到可解释指标

特征提取 feature extraction 是声音震动分析的核心环节,中英文概念对照在这里特别密集。时域特征里,峰值因子 crest factor、峭度 kurtosis、偏度 skewness、波形因子 form factor,这些词在故障诊断里出现频率极高。

峰值因子是峰值与 RMS 的比值,英文 crest factor,中文也叫“波峰因数”。峭度是四阶矩,英文 kurtosis,中文也叫“峰度”。偏度是三阶矩,英文 skewness,中文也叫“偏态”。这三个词在轴承故障诊断里是经典指标:正常轴承峭度约 3,出现早期故障时峭度升高,晚期故障时峭度反而下降。中文文档里“峭度”和“峰度”都有人用,我建议统一用“峭度”,因为“峰度”容易和“峰值”混。

频域特征里,重心频率 centroid frequency、均方频率 mean square frequency、频率方差 frequency variance,这些是描述频谱形状的指标。中文里“重心频率”有时候叫“谱心频率”,英文统一是 spectral centroid。做音频分类时,spectral centroid 是区分音色的重要特征,中文里叫“谱质心”或“谱重心”的都有。

时频域特征里,短时傅里叶变换 STFT、小波变换 wavelet transform、希尔伯特-黄变换 HHT,这些方法的中英文对应比较固定。但“小波包” wavelet packet 和“小波” wavelet 要区分,小波包是小波的推广,对高频段也做分解。中文里“小波分析”有时候泛指所有小波方法,英文里 wavelet analysis 和 wavelet packet analysis 是分开的。

我整理了一张特征对照表,方便做故障诊断的朋友参考:

中文特征名英文特征名物理含义典型应用
均方根RMS信号能量整体振动水平
峰值Peak最大瞬时值冲击检测
峰值因子Crest factor峰值/RMS早期故障
峭度Kurtosis四阶矩轴承故障
偏度Skewness三阶矩不对称性
重心频率Spectral centroid频谱重心音色分类
谱熵Spectral entropy频谱复杂度状态监测

3.4 采样率、分辨率与动态范围的权衡

做声音震动分析,采样率、频率分辨率、动态范围这三个参数永远在互相拉扯。中文里“分辨率”有时候指频率分辨率,有时候指幅值分辨率,英文里 frequency resolution 和 amplitude resolution 是分开的。频率分辨率等于采样率的倒数乘以 FFT 点数,公式是 Δf = fs / N。中文里“频率分辨率”有时候被误用为“采样率”,英文里 sampling rate 和 frequency resolution 是两回事。

动态范围 dynamic range 是最大可测信号与最小可测信号的比值,单位 dB。中文里“动态范围”有时候指 ADC 的位数换算值,有时候指实际可用的范围。英文里 dynamic range 通常指理论值,spurious-free dynamic range SFDR 指无杂散动态范围,signal-to-noise ratio SNR 指信噪比。做振动监测时,24位 ADC 理论动态范围 144dB,但实际受传感器噪声限制,可能只有 80-90dB。

这里有个实操经验:做低频振动监测时,采样率不用太高,但频率分辨率要够细,所以 FFT 点数要大;做高频声学分析时,采样率要够高,但频率分辨率可以粗一些。我见过有人用 192kHz 采样率做 10Hz 的振动分析,数据量巨大但信息量没增加,因为频率分辨率被采样率拖累了。正确的做法是先确定关心的频率范围,再反推采样率和 FFT 点数。

4. 应用场景中的概念对照:不同领域怎么说

4.1 设备故障诊断:振动监测的术语体系

设备故障诊断是声音震动分析最成熟的应用领域,中英文术语体系非常完整。中文里“状态监测” condition monitoring、“故障诊断” fault diagnosis、“预测性维护” predictive maintenance,这三个词经常一起出现,但英文里 condition monitoring 是持续监测,fault diagnosis 是故障定位,predictive maintenance 是基于监测结果的维护决策,层次不同。

旋转机械的振动监测里,中文“轴振” shaft vibration、“瓦振” bearing vibration、“壳振” casing vibration,英文分别是 shaft vibration、bearing vibration、casing vibration。轴振用非接触式电涡流传感器 eddy current probe,瓦振和壳振用加速度计 accelerometer。中文里“电涡流传感器”有时候叫“涡流探头”,英文统一是 eddy current probe 或 proximity probe。

故障频率里,中文“转频” rotation frequency、“啮合频率” gear mesh frequency、“通过频率” passing frequency,英文分别是 rotation frequency、gear mesh frequency、passing frequency。轴承故障频率有 BPFO、BPFI、BSF、FTF 四个,中文叫“外圈故障频率”“内圈故障频率”“滚动体故障频率”“保持架故障频率”。这些缩写在中英文文档里都直接用,记住缩写比记全称更实用。

我做过一个电机故障诊断项目,中文报告里写“2倍转频振动偏大”,英文报告里写“2x RPM vibration high”,意思一样但表达不同。后来我养成了习惯:写中文报告时括号里附英文缩写,写英文报告时括号里附中文解释,跨团队沟通效率高很多。

4.2 声学测量:环境噪声与产品声品质

声学测量领域的中英文概念对照更偏向心理声学和评价指标。中文“声品质” sound quality、“音质” audio quality、“音色” timbre,英文里 sound quality 是主观评价,audio quality 是设备性能,timbre 是声音的频谱特征。做产品声品质测试时,中文常说“听感”,英文对应 subjective perception 或 listening test。

环境噪声评价里,中文“等效声级” equivalent sound level、“昼夜等效声级” day-night equivalent level、“累计百分声级” statistical sound level,英文分别是 Leq、Ldn、Ln。L10 是超过10%时间的声级,L90 是超过90%时间的声级,中文里“本底噪声”对应 background noise 或 noise floor。这里有个坑:中文“本底噪声”有时候指设备自身噪声,有时候指环境噪声,英文里 noise floor 通常指系统自身,background noise 指环境。

产品声品质测试里,中文“异响” abnormal noise、“啸叫” squeal、“嗡嗡声” hum、“咔嗒声” click,英文分别是 abnormal noise、squeal、hum、click。这些拟声词的中英文对应没有标准答案,但行业里约定俗成。做家电噪声测试时,我见过中文报告写“高频啸叫”,英文报告写 high-frequency squeal,客户一看就懂。

4.3 音频工程:从录音到混音的术语

音频工程领域的中英文概念对照更偏向创作和制作。中文“录音” recording、“混音” mixing、“母带” mastering,英文对应 recording、mixing、mastering。但“缩混”这个词是中文特有的,英文没有直接对应,通常就说 mixing。

音频参数里,中文“增益” gain、“音量” volume、“电平” level,英文里 gain 是放大倍数,volume 是感知响度,level 是信号幅度。中文里这三个词经常混用,英文里区分严格。做录音时,gain 调的是前置放大器,volume 调的是监听输出,level 看的是表头读数。

效果器里,中文“混响” reverb、“延迟” delay、“合唱” chorus、“镶边” flanger、“移相” phaser,这些中英文对应比较固定。但“压缩” compression 和“限幅” limiting 要区分,压缩是动态范围压缩,限幅是峰值限制。中文里“压限”有时候指压缩+限幅,英文里 compressor 和 limiter 是两种设备。

4.4 语音交互:远场语音与唤醒词

语音交互领域的中英文概念对照偏向算法和场景。中文“唤醒词” wake word、“远场” far-field、“近场” near-field、“回声消除” echo cancellation、“噪声抑制” noise suppression、“波束成形” beamforming,英文对应 wake word、far-field、near-field、AEC、NS、beamforming。

这里有个容易混的:中文“降噪”有时候指噪声抑制 NS,有时候指主动降噪 ANC,英文里 noise suppression 是算法降噪,active noise cancellation 是主动降噪,两者原理完全不同。做耳机时,ANC 是硬件+算法,NS 是纯算法。中文文档里“降噪”不注明的话,读者不知道你说的是哪个。

远场语音里,中文“混响” reverberation、“直达声” direct sound、“早期反射” early reflection、“晚期混响” late reverberation,英文对应 reverberation、direct sound、early reflection、late reverberation。做远场唤醒时,混响时间是关键参数,中文叫“混响时间” RT60,英文叫 reverberation time RT60,单位秒。RT60 大于 0.5 秒时,唤醒率会明显下降,这是实际项目里的经验值。

5. 容易踩坑的混淆概念与实操建议

5.1 那些中英文都容易混的近义词

有些概念中文里分得清,英文里容易混;有些英文里分得清,中文里容易混。我列几组最常见的:

第一组:噪声 noise、干扰 interference、失真 distortion。中文里“噪声”有时候泛指所有不需要的信号,英文里 noise 是随机信号,interference 是外部干扰,distortion 是信号变形。做音频测试时,THD 是总谐波失真,THD+N 是失真加噪声,中文里“失真度”有时候指 THD,有时候指 THD+N,英文里必须注明。

第二组:共振 resonance、谐振 harmonic resonance、共鸣 sympathetic vibration。中文里“共振”和“谐振”经常混用,英文里 resonance 是系统固有频率处的响应放大,harmonic resonance 是谐波引起的共振,sympathetic vibration 是外部振动引起的同频响应。做结构分析时,resonance 是设计要避开的,sympathetic vibration 是安装要隔离的。

第三组:衰减 attenuation、阻尼 damping、吸收 absorption。中文里“衰减”有时候指信号幅度下降,有时候指振动能量耗散,英文里 attenuation 是传播过程中的幅度下降,damping 是系统自身的能量耗散,absorption 是材料吸收声能。做声学处理时,damping 针对结构,absorption 针对空间。

第四组:校准 calibration、标定 standardization、检定 verification。中文里“校准”和“标定”经常混用,英文里 calibration 是确定测量设备示值误差,standardization 是统一量值,verification 是验证是否符合标准。做传感器校准报告时,calibration certificate 是校准证书,verification certificate 是检定证书,法律效力不同。

5.2 写文档和报告时的术语统一策略

我在多个项目里吃过术语不统一的亏,后来总结了一套策略。第一,项目启动时就建一个术语表 glossary,中英文对照,每个词注明定义、单位、使用场景。第二,文档里第一次出现某个概念时,中文后括号附英文,英文后括号附中文,之后统一用缩写或简称。第三,报告里的单位统一用国际单位制,dB 必须注明参考值,频率用 Hz,幅值用 SI 单位。

这套策略看起来简单,但执行起来需要纪律。我见过一个项目,三个人写报告,一个人用“振动速度”,一个人用“速度有效值”,一个人用“RMS速度”,客户看了一头雾水。后来统一成“振动速度RMS(mm/s)”,问题就解决了。

提示:做跨语言项目时,术语表要放在共享文档里,所有人可以编辑。每次开会前花五分钟对齐术语,比事后返工省时间。

5.3 读英文标准时的概念映射技巧

读 ISO、IEC、ANSI 这些英文标准时,概念映射是关键。我的做法是:先看标准的术语章节 definitions,把关键术语的中文对应写下来,再读正文。ISO 10816 是机械振动标准,里面 vibration severity 中文叫“振动烈度”,measurement location 叫“测量位置”,evaluation zone 叫“评价区域”。这些词在中文标准里都有对应,但翻译版本可能不一致,直接看英文原文更准确。

另一个技巧是看单位。英文标准里单位写得很清楚,mm/s RMS、μm peak、dB re 1μm/s²,这些单位本身就定义了物理量。中文文档里有时候只写“振动值”,不写单位,读英文标准时养成看单位的习惯,能避免很多歧义。

5.4 跨团队沟通中的术语对齐经验

跨团队沟通时,术语对齐比技术方案更重要。我的经验是:先对齐“测什么”,再对齐“怎么测”,最后对齐“怎么评价”。测什么对应物理量,怎么测对应传感器和采样参数,怎么评价对应指标和阈值。这三步对齐了,术语自然就统一了。

具体做法:开会时用白板画一个表,左边写中文概念,中间写英文概念,右边写单位和测量方法。每个人把自己用的词填进去,重叠的合并,冲突的讨论。这个表拍下来发到群里,下次开会前再看一遍。我做过几次之后发现,术语对齐花的时间,比事后返工花的时间少得多。

6. 建立自己的概念对照体系

声音震动分析的中英文概念对照,说到底是为了更准确地描述问题、更高效地协作、更少地踩坑。我自己的做法是维护一个持续更新的术语库,用表格管理,按领域分类,每个词条包含中文名、英文名、定义、单位、常见误用、相关概念。这个库不追求大而全,而是追求用得上、查得到、不混淆。

术语库的维护不需要很复杂,一个 Markdown 表格就够了。关键是要持续更新,每次遇到新概念、新混淆、新踩坑,就加一条。时间长了,这个库就是你自己的知识资产,比任何词典都实用。

最后分享一个判断经验:当你发现两个词中文里经常混用、英文里分得很清时,优先用英文概念来思考。因为英文在工程领域的术语体系更成熟、更细分,用英文思考能帮你把问题拆得更细。反过来,当你发现英文里混用、中文里分得清时,优先用中文概念来沟通,因为中文的语感更直接。中英文对照的价值,不是让你二选一,而是让你在两个体系之间自由切换,取各自的长处。

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