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声音的分贝数是如何定义、度量及测量的?

gecimao 发表于 2019-08-28 18:30 | 查看: | 回复:

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  分贝(decibel)是量度两个相同单位之数量比例的计量单位,主要用于度量声音强度,常用dB表示。“分”(deci-)指十分之一,个位是“贝”(bel),一般只采用分贝。分贝是以美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔的名字命名的。

  分贝最初使用是在电信行业,是为了量化长导线传输电报和电话信号时的功率损失而开发出来的。是为了纪念美国电话发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell),以他的名字命名的。虽然分贝定义为1/10贝尔,但单位“贝尔”(Bel)却很少用。

  测量:分贝计是噪声测量中最基本的仪器。分贝计一般由电容式传声器、前置放大器、衰减器、放大器、频率计权网络以及有效值指示表头等组成。分贝计的工作原理是由传声器将声音转换成电信号,再由前置放大器变换阻抗,使传声器与衰减器匹配。

  放大器将输出信号加到计权网络,对信号进行频率计权(或外接滤波器),然后再经衰减器及放大器将信号放大到一定的幅值,送到有效值检波器(或外按电平记录仪),在显示器上给出噪声声级的数值。

  dB的性质贝尔最初是用来表示电信功率讯号的增益和衰减的单位,1个贝尔的增益是以功率在放大后与放大前的比值。所以,电压增益的分贝表达式是从功率的角度来考虑的,即分贝应该理解为功率的增大或衰减情况。用对数dB形式表达增益之所以在工程上得到了广泛的应用,是因为:

  (1) 当用对数dB表达增益随频率变化的曲线时,可大大扩大线性增益变化的区间。通过上一小节,我们已经明白人耳可听的声压幅值波动范围为2×10-5Pa~20Pa,而用幅值dB表示时对应的dB数值仅仅为0~120dB。

  (3) dB值可正可负。正值表示增大,负值表示衰减。若x/x01,则dB值为负值。也就是说测量值大于参考值的为正,小于参考值的为负。

  所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为dB,它是无量纲的。式中A0是基准量(或参考量),A是被量度量。

  被量度量和基准量之比取对数,这对数值称为被量度量的级。亦即用对数标度时,所得到的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少级。

  长期在夜晚接受50 分贝的噪音, 容易导致心血管疾病; 55 分贝, 会对儿童学习产生负面影响; 60分贝, 让人从睡梦中惊醒; 70 分贝,心肌梗死的发病率增加30%左右; 超过110 分贝, 可能导致永久性听力损伤。

  展开全部分贝的定义是声源功率与基准声功率比值的对数乘以10的数值。用于形容声音的响度。

  响亮度是声音或噪音的另一个特性。强的噪音通常有较大的压力变化,弱的噪音压力变化则较小。压力和压力变化的量度单位为帕斯卡,缩写为Pa。其定义为牛顿/平方米 ( N/m2)。人类的耳朵能感应声压的范围很大。正常的人耳能够听到最微弱的声音叫作「听觉阈」,为20个微巴斯卡 (缩写为μPa) 的压力变化,即20x10-6 Pa (“百万分之二十巴斯卡”)。另一方面,非常噪吵的情况能产生很大的压力变化,例如一架太空穿梭机在发出最大马力时能在近距离产生大约 2,000 Pa或2 x 10^9μPa的噪音。下表显示由上述情况产生不同的声压级,以巴斯卡及微巴斯卡表示。如用巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音,我们须处理小至20,大至2,000,000,000的数字。明显地,如用巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音会颇为不便。较简单的做法是用一个对数标度(logarithmic scale)来表达声音或噪音的响亮度,以10作为基数。为避免以巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音(以防处理难以操纵的数字),故使用分贝(dB)这个标度。该标度以「听觉阈」,20 μPa 或20 x 10-6 Pa作为参考声压值,并定义这声压水平为0分贝(dB)。声压级,缩写通常为SPL或者Lp,其单位为分贝(dB),可经由以下算式求得:

  用对数标度来表达声音和噪音还有另一优点:人类的听觉反应是基于声音的相对变化而非绝对的变化。对数标度正好能模仿人类耳朵对声音的反应。于分贝标度上计算声音或噪音的和现实生活中我们经常会同时遇到几个声音。你知道一个声音与另一个声音结合时,会产生什么结果吗?我们都知道60个苹果加60 个苹果,等于120个苹果。但是,这并不适用于以分贝来表示的声音。事实上,60分贝加60分贝只等于63分贝

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