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分貝 |
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分貝表示一種單位，即兩種電或聲功率之比或兩種電壓或電流值或類似聲量之比；分貝還是一種測量聲音相對響度的單位。 基本信息 分貝：fenbei[decibel] (1)∶表示兩種電或聲功率之比的一種單位，它等於功率比的常用對數的10倍——縮寫為dB。 (2)∶表示兩種電壓或電流值或類似聲量(如聲壓或質點速度)之比的一種單位，等於電壓或電流比的常用對數的20倍，如果兩種電壓或電流是在相同電阻上測得的話。 (3)∶一種測量聲音的相對響度的計算單位，大約等於人耳通常可覺察響度差別的最小值；人耳對響度差別能察覺的範圍，大約包括以最微弱的可聞聲為1而開始的標度上的130分貝對頻率的定義。 英文釋義 frequency 分貝1-形容聲音大小的物理量 分貝（decibel）dB 分貝是以美國發明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾命名的，他因發明電話而聞名於世。因為貝爾的單位太粗略而不能充分用來描述我們對聲音的感覺，因此前面加了“分”字，代表十分之一。一貝爾等於十分貝。聲學領域中，分貝的定義是聲源功率與基準聲功率比值的對數乘以10的數值。用於形容聲音的響度。 標度 響亮度是聲音或噪音的另一個特性。強的噪音通常有較大的壓強變化，弱的噪音壓力變化則較小。壓強和壓強變化的量度單位為帕斯卡，縮寫為Pa。其定義為牛頓/平方米 ( N/m2)。人類的耳朵能感應聲壓的範圍很大。正常的人耳能夠聽到最微弱的聲音叫作「聽覺閾」，為20個微帕斯卡(縮寫為μPa) 的壓強變化，即20x1 非線性（分貝）和線性（強度）表[1 ] 0-6 Pa (“百萬分之二十帕斯卡”)。另一方面，非常噪吵的情況能產生很大的壓力變化，例如一架太空穿梭機在發出最大馬力時能在近距離產生大約2,000 Pa或2 x 10^9μPa的噪音。下表顯示由上述情況產生不同的聲壓級，以帕斯卡及微帕斯卡表示。如用帕斯卡(Pa)來表達聲音或噪音，我們須處理小至20，大至2,000,000,000的數字。明顯地，如用帕斯卡(Pa)來表達聲音或噪音會頗為不便。較簡單的做法是用一個對數標度(logarithmic scale)來表達聲音或噪音的響亮度，以10作為基數。為避免以帕斯卡(Pa)來表達聲音或噪音（以防處理難以操縱的數字），故使用分貝(dB)這個標度。該標度以「聽覺閾」，20 μPa 或20 x 10-6 Pa作為參考聲壓值，並定義這聲壓水平為0分貝(dB)。聲壓級，縮寫通常為SPL或者Lp，其單位為分貝(dB)，可經由以下算式求得： SPL=10LOG(10)[p(e)/p(ref)] p(e)為待測聲壓有效值，p(ref)為參考聲壓。 用對數標度來表達聲音和噪音還有另一優點：人類的聽覺反應是基於聲音的相對變化而非絕對的變化。對數標度正好能模仿人類耳朵對聲音的反應。於分貝標度上計算聲音或噪音的和現實生活中我們經常會同時遇到幾個聲音。你知道一個聲音與另一個聲音結合時，會產生什麼結果嗎？我們都知道60個蘋果加60 個蘋果，等於120個蘋果。但是，這並不適用於以分貝來表示的聲音。事實上，60分貝加60分貝只等於63分貝。 傳輸單位 通信系統 在我們日常生活和工作中離不開自然計數法，但在一些自然科學和工程計算中，對物理量的描述往往採用對數計數法。從本質上講，在這些場合用對數形式描述物理量是因為它們符合人的心理感受特性。這是因為，在一定的刺激範圍內，當物理刺激量呈指數變化時，人們的心理感受是呈線性變化的，這就是心理學上的韋伯定律和費希鈉定律。它揭示了人的感官對寬廣範圍刺激的適應性和對微弱刺激的精細分辨，好像人的感受器官是一個對數轉換裝置一樣。例如兩個倍頻的聲音可以感受一個八度音程，而一個十二平均律的小二度正好是八度音程的對數的十二分之一。採用對數描述上述的物理量，一是用較小的數描述了較大的動態範圍，特別有利於作圖的情況。它也把某些非線性變化的量轉換成線性量。例如頻率從直流到1Hz的差別可比1000Hz到1001Hz差別大得多。當然頻率的對數單位不是以dB而是以倍頻程表示。另一個好處是把某些乘除運算變成了加減運算，如計算多級電路的增益，只需求各級增益的代數和，而不必將各級的放大/衰減倍數相乘。 我們知道，零和小於零的負數是沒有對數的，只有大於零的正數才能取對數，這樣一來，原來的物理量經過對數轉換後，原來的功率、幅度、倍數等這些非負數性質的量，它們的值域便擴展到了整個實數範圍。這並不意味著它們本身變負了，而只是說明它們與給定的基準值相比，是大於基準值還是小於基準值，小於則用負對數表示，若大於則用正對數表示。分貝的計算很簡單，對於振幅類物理量，如電壓、電流強度等，將測量值與基準值相比後求常用對數再乘以20；對於它們的平方項的物理量如功率，取對數後乘以10就行了；不管是振幅類還是平方項，變成分貝後它們的量級是一致的，可以直接進行比較、計算。 在電信技術中一般都是選擇某一特定的功率為基準，取另一個信號相對於這一基準的比值的對數來表示信號功率傳輸變化情況，經常是取以10為底的常用對數和以e=2.718為底的自然對數來表示。其所取的相應單位分別為貝爾（B）和奈培（Np）。奈培常用n表示。 奈培n=ln（絕對電壓/0.775） 1奈培=8.686分貝 貝爾（B）和奈培（Np）都是沒有量綱的對數計量單位。分貝（dB）的英文為decibel，它的詞冠來源於拉丁文decimus，意思是十分之一，decibel就是十分之一貝爾。分貝一詞於1924年首先被應用到電話工程中。 在1926年國際長途電話諮詢委員會召開的第一次全體會議上，討論並通過了使用傳輸單位的建議，貝爾和奈培正式在通信領域中普遍使用。分貝的代號也有過多種形式：DB、Db、db、dB。 1968年國際電報電話諮詢委員會（CCITT）第四次全會，考慮到在通信領域裡同時使用兩種傳輸單位非常不方便，而當時無線電領域中卻只使用著一種傳輸單位dB，因此全會一致通過了第B4號建議，規定在國際上只使用分貝一種傳輸單位，並統一書寫為dB。 中國在1980年以前，無線電領域多使用dB，載波電話、電報等多使用Np，1980年原郵電部郵科字第929號通知規定：全國電信部門統一使用分貝（dB）為電信傳輸單位。 我們知道，測量海拔高低的基準點是位於青島的黃海水準點，測量溫度高低的基準點是純水在一個大氣壓時的結冰點，測量電信號（功率、電壓、電流）的基準點就是本文前面提到的人為選擇的特定基準，這個基准我們暫且把它叫做“零電平”。這個特定的功率基準就是取一毫瓦（mW）功率作為基準值，這裡要特別強調的是：這一毫瓦基準值是在600歐姆（Ω）的電阻上耗散一毫瓦功率，此時電阻上的電壓有效值為0.775伏(V)，所流過的電流為1.291毫安（mA）。取作基準值的1mW，0.775V，1.291mA分別稱為零電平功率，零電平電壓和零電平電流。 （我們國家不採用電流電平測量基準）。 功率電平 |
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