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成豐主流線技術(shù)?分享 | dB是什么?

來源:成豐主流線        編輯:VI菲    2023-03-10 16:40:12     加入收藏

dB是英文“decibel”的簡寫,deci表示十分之一(decimal),Bel表示“貝(Bell)”。Decibel,分貝就是十分之一貝。“貝”是“貝爾”的簡稱,是以美國科學家Alexa...

  dB是英文“decibel”的簡寫,deci表示十分之一 (decimal),Bel表示“貝 (Bell)”。Decibel,分貝就是十分之一貝。“貝”是“貝爾”的簡稱,是以美國科學家Alexander Graham Bell的名字來命名的單位。

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  貝爾在1876年獲得了電話發(fā)明的專利,并在電話的應用和發(fā)展上做出了巨大的突破。Bel并不是國際單位制 (System International) 的單位,但是受到國際單位制的規(guī)則影響,用人名表示的單位符號的首字母要大寫,所以我們看到dB中B應為大寫。由于“Bel”這個單位比較大,使用不方便,更常用的是十分之一貝爾,即分貝。

  dB表示兩個具有相同單位的同一種物理量的相對關(guān)系。最初在電話工程領(lǐng)域,dB是用于定義于表示兩個功率比,是P1/P0 的比值再取以10為底的對數(shù),再乘以10,其數(shù)學式為:

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  例如:A 功率比B 功率大一倍,則

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  也就是說,A 的功率比B 的功率大3dB。如果A 功率是B 功率的一半,則

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  即,A 的功率比B 的功率小3dB。

  dB從定義上來說,原本只是用于表示功率比的,然后在實際運用中,又被擴展到其他物理量的比,如電壓、電流、聲壓等等。

  電學

  1. 電壓比

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  2. 功率級

  單位是dBm,dBW:

  ●  dBm, 是1毫瓦 (milliwatts) 為參考基準的功率級的單位。即0dBm=1mW。dBm是衡量功率的單位,由于很多音頻測量儀器(儀表)都是基于電壓測量而不是功率測量,所以在儀表上讀出有效的dBm值的前提是要明確知道被測電路的阻抗。

  ●  dBW, 是以1瓦為參考基準的功率級單位。

  3. 電壓電平

  單位是 dBu/dBv, dBV:

  ●  dBu或dBv, 是以0.775Vrms為參考基準的電平單位,一開始這個單位被記作dBv,由于容易和dBV混淆,后更改為dBu。之所以是0.775V,是因為這是一個600Ω的電阻的電路上產(chǎn)生1mW (0dBm) 功率的電壓。而600Ω是早期電話電路設備的標準參考阻抗值。也就是說,在一個600歐姆的電路中,0dBu的電壓得到一個0dBm的功率。由于行業(yè)歷史的原因,dBu成為專業(yè)音頻最為常用的單位。

  ●  dBV, 是1V rms為參考基準的。在專業(yè)音頻設備的參數(shù)中并不常見,更多是見于民用設備上的參數(shù)描述上。

  聲學

  在聲學測量中,dB最多用作表示聲壓級的單位,會被記為dB SPL,SPL表示Sound Pressure Level,即聲壓級。受到國際標準的影響,聲壓級更傾向于用用符號LP來表示,以dB為單位。

  在空氣中,這是以20微帕 (2×10-5 Pa) 為參考值的聲壓級。這是人耳的聽覺閾值,即人耳可聽到的最細微的聲音。如果聲壓是以Pa為單位測量的,表示成聲壓級就是:

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  人們還會見到dB(A)、dB(B)、dB(C),這些也是表示聲壓級的單位,不過是以不同計權(quán)方式的聲壓級。不同的計權(quán)方式是由于人耳在不同聲壓時對不同頻率的靈敏度都不一樣,聲壓計權(quán)起源于由Fletcher和Munson的自由場純音等響度曲線的研究成果,A計權(quán)網(wǎng)絡特性是基于40方等響曲線;B計權(quán)對應70方等響曲線;C計權(quán)對應于100方等響曲線;Z計權(quán),Z代表ZERO零計權(quán),是由國際電工委員會 (IEC) 在IEC 61672引入的用于規(guī)范“平直”線性”等描述的計權(quán)標準。

  A計權(quán)雖然是以40方的人耳等響曲線為基礎,卻普遍用于環(huán)境噪聲測量和工業(yè)噪聲控制(不限于40方或者小聲壓)。dB(A) 是現(xiàn)在最常見到的計權(quán)聲壓級單位,此外,較為常見的幾種方式還有ITU-R 468,ISO 226(2003)。

  根據(jù)韋伯—費希納定律 (Weber–FechnerLaw),人類對聲音強度與光亮度的主觀感知與其物理強度之間具有對數(shù)關(guān)系,而不是線性關(guān)系。因此,用dB這個對數(shù)單位來表示聲壓的變化,也更符合人類聽覺對聲音大小的感知,因而衡量人耳對聲音大小感知的響度值,被定義為對應1kHz純音的聲壓級值,單位為方 (Phon),見下圖。

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  ▲ ISO 226:2003 等響度曲線,可以看到在1kHz,響度值即為對應的聲壓級值

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  ▲ 常用于噪聲測量的計權(quán)網(wǎng)絡特性

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  ▲ 各種現(xiàn)實場景中的聲壓級

  粗略來說,安靜的室內(nèi),環(huán)境噪音大約在30-40dB(A),而面對面的正常交談的聲音可能在60-70dB(A),而演出現(xiàn)場則會達到100-110dB(A)。基于一些聽力研究與實驗,一般認為120dB是人耳的痛閥,會引起人耳疼痛,是人耳的聽覺上限。

  從健康學角度說,音量超過:

  ●  40分貝(dB) 會妨礙睡眠;

  ●  60dB會讓人焦慮不安;

  ●  80dB讓人沒有食欲,還會引發(fā)頭痛;

  ●  90dB以上則會血壓上升,心跳加快;

  ●  100dB接近可以忍受的極限;

  ●  130dB(噴氣式飛機引擎聲),即使是短時間也會讓耳朵疼痛,根本感覺不到聲音;

  ●  150dB,對不起,你的鼓膜已經(jīng)破裂、內(nèi)耳出血,內(nèi)耳的神經(jīng)細胞也永遠損壞了。

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  * 圖文來源:聲學樓電聲技術(shù)網(wǎng)絡交流平臺

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