搜索分貝( dB )及其相關的知識，您了解多少？
2017-03-19 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
從事聲學方面工作的朋友,每每都會看到熟悉的 ( dB ) 字眼,也會看到諸如dBu、dBV、dBm、dBVU、dBFS等等和分貝有關的名詞。它們是怎么來的?今天就簡單的科普一下:
我們都知道,聲學及電子聲學方面的單位是以分貝(decibel ,dB ) 來做結果的。
歷史上,貝爾發明了電話,重要的是,他發現我們人類耳朵對聲音強度的反應是成對數形式,大概的意思是當聲音的強度增加到某一程度時,人的聽覺會變的較不敏銳,這使得對數的單位可以去拿來代表人耳的特性,為了紀念他的發現因而命名為Bell。
Bell 用在遠距兩地計算時是可以的,因為 Bell 這單位在實際應用上太大了,我們用在小訊號方面時就須再細分以十分之一為一個單位,如同你在使用電表時欲量取小電壓,會自動往下播切一格類似,此即 decibel(分貝),從英文字的 decibel 是(十分之一),(小數)是 decimal,簡寫是 deci將deci + bel 即成decibel 。而這又有簡寫符號為 dB,注意這dB前面的d是小寫而后面的 B 是大寫。
dBm 是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位。它在分貝( decibel )的領域內代表所依據的基準是 1 Milliwatt 的分貝。另一種說法是 dBm 所標示的m 即是(milliwatt)在一個電路內其阻抗為 600Ω。它參照換算相當于一個 0.775 V 的訊號電壓,這訊號電壓是 RMS 的電壓值,也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等于 1mW,即:
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω
dBm 的m 是小寫的m,它表示1 mW( milliwatt )。但是現在阻抗( Z )通常省略了不提示。
就設備的規格表里如果有寫及\dBm字眼時,即表示在任一電子設備的電子回路上所量測有供電的阻抗值是600 奧姆,是有跨街負載的。
其方程式為:
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts。
若以0 dBm 是測量于跨接在個600 奧姆的負載下(在這里明白的指出了600奧姆的負載),我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了。
代入公式P = E × I = E2 / R
也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
因而當0.775 V 是量測在一個600 奧姆的回路上的話,那0 dBm 就是訊號的功率值,若其它的電壓是測量在這600 奧姆電路,則dBm 的數值是定位于
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
式中的E是經量測后得到的電壓值。
小寫的v 和u 表示相似的東西,dBv 和dBu 也是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位。而且它們在分貝(decibel)的領域內,所依據的基準也是0.775 V RMS值,與上述dBm 不同之處是它會運用在任何的阻抗情形下去算出數據來,我們會時常見到dBu 但較少見到dBv,是因為dBv 它會混淆到我們以為是dBV,dBv 和dBV 這兩者是不同的。另一方面要知道的是dBu 是歐洲慣用的,而dBv 是美國慣用的,知道么?
因此dBv 或dBu 小寫的v 和u 在基本上表示相同的事物,當一個電壓在做測量的時候沒有牽拖到電路阻抗,但起始運算是拿0.775 V 來導入,這樣說好了,假設好像電路是600Ω 這是我們認為的,(在實際情況上這可能是不知道的。)因為電路阻抗是不清楚的,因而實際有效功率是不明確的,那求出的值亦是不準確,如果要嚴格結果的,使用dBv or dBu 來求取數值時。并不是一個正確的 dB 測量法,然而它所得的果還是有用的。我們觀察其不同之處,
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
dBm 式子里的0.775V 是以正600奧姆求出的。dBv 式子里的0.775V 則是假設它們是600奧姆的,式中的E 是經量測后所得到的電壓值,至后此兩式子的差值在現今已被畫成等號了。也就是說dBm = dBv or dBu而且很不幸的是dBv 變成現在大家通用的運算法則。這是為什么?
原因是業者的產品設備雖不達要求標準,但足夠大眾消費上的運用,以音響商業市場里,這是方便的宣告自己產品規格數據,以這樣的方式去解釋分貝。但又沒有真實說明,這是廠商們最想要結果。
dBV 也是運用在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位。它在分貝( decibel )的領域內所依據的基準是1 V RMS 值的分貝。它量測時的條件很松。可作用在任何的阻抗值上,dBV 的測量是相似于dBv( 或dBu )測量的方式,但大V 表示參考于1 伏特電壓( 電壓基準 ),且不管給予的任何阻抗值,那么這個值就更不是那么的精準了。不過起碼能知道任一電路架構的訊號電平位準差不多是在那里,是的,dBV 會在那里出現呢?
它通常是運用在-10 dBV 的非平衡式( Unbalanced ) or 高阻抗(High Impedance)的消費性電子裝置設備上,一般制造商所提供的文件上,會標注輸入及輸出是依據于負10,又應標注何時是利用dBV 參考,( 這點有時被忽略了 ),以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,大致上高端的器材設備上,幾乎看不到這樣的數值表示。當廠商提示出dBV 時,您也就不必太關心這個數值了,它并不會很準確,但也是可以使用的結構,僅是利用在產品架構上,去界定它是消費性業余裝置或專業級的設備。
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,dBW 大寫的W 即為Watt的意思。其時這段文應該跟dBm擺在一起的。就如dBm 般的,它對于聲頻方面,如麥克風電平位準及線性電平位準(Line Level)而言,運用dBm 來求取數值剛好。dBm or dBv or dBu 就像比例尺一樣將一個較大的量測單位照比例縮小到方便我們使用。如果用dBW 來導入就不太恰當。它是太大了。
不過它能利用在求出擴大機功率輸出的對數性質,即 dBW。只是dBW與dBm一樣的被商家們,忽略掉0 dBW=1W,100W=10log(100W/1)=20 dBW1000W=30 dBW當dBW 代換到dBm 時是:1W=多少 dBmdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm1W= 0 dBW=30 dBmdBW = -30 dBm,這就是 30 dBm = 0 dBW。下表是有關dBW 與Watts 的相互對照。
覺得聲音大1 倍時,喇叭的音壓已增加了近10 dB,擴大機的功率也大了近10 倍了。
dBr 是一個在當下量測時,付予電子電路內,一量測的參考電壓,制造商會在手冊上說明某一環節的電路所求出的值是以多少量測的參考電壓dBr 來測得的。淺說也就是參考電壓從單一訊號到全頻20~20k,其量測的校準刻度是在0 dBr 。又一般 0 dBr = 1.23 Vrms = + 4dBv 除非是使用不同的量測的參考電壓,那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的。
分貝滿刻度也就是一般數字設備上的指示單位。這”滿刻度”之意就是使用在一模擬訊號轉換成數字訊號或數字訊號換成模擬訊號時的過程。這轉換之間所能記錄編碼的最大電平量(在數字訊號失真切割之前" digital clipping" )。
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS。0dBFS 數字訊號滿刻度又等于+ 24dBu 的模擬訊號輸出,然而一般的數字設備會架構于+ 18dBu輸出。
這三組濾波電路是針對人耳對于低頻的感觀在某個音壓下,會有不同的聆聽表現,舉例當我們聆聽小聲的音樂電平時,對于低頻的反應是不靈敏,然后就量測麥克風儀器而言,在任何音壓里,對于低頻應有的能量取得是一樣的靈敏,這樣會造成在小音壓底下,麥克風量到的與耳朵聽到的會不一致,為了讓人耳這樣的等響曲線與量測的曲線相似,在音壓量計上,或是量測曲線儀上,都會提供大約2~3個不同音壓范圍的曲線濾波選擇。
聲壓位準在20~55 dB SPL范圍內,建議使用A加權曲線網絡。
聲壓位準在55~85 dB SPL范圍內,建議使用B加權曲線網絡,
聲壓位準在85~140 dB SPL范圍內,建議使用C加權曲線網絡。
B加權濾波已經不太被應用在量測上了,僅在學術的研討上才會有更細膩的慮波曲線參考。
本文轉載自艾維音響網(ID:av010com)。
相關標簽搜索：分貝( dB )及其相關的知識，您了解多少？ Actran培訓 Actran培訓課程 Actran分析 Actran在線視頻教程 Actran技術學習教程 Actran軟件教程 Actran資料下載 Actran代做 Actran基礎知識 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓
