db的单位是什么(db和倍数之间的换算)
随便搜了一下,网上相关文章其实不少,但还是有朋友给我发私信问我相关问题 。为此,我想写一些文字来解释这些概念如下:
分贝(分贝)是衡量两个相同单位的数量比的单位,主要用于衡量声音强度,常用dB表示 。“德西-”指十分之一,每个单位为“贝”或“贝”(贝尔,以发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔命名) 。在实践中,我们更多地使用分贝的单位 。
例如空空气中常用的参考声压为0.00002Pa(此处为RMS值),一般认为是人类听觉的最小响应值(即人耳能听到的最小声音,大约是蚊子飞3米远听到的声音) 。基于此,对应于帕斯卡声压的声压级可以计算为94dBSPL 。
声压级、声压与声强的关系
很多人可能会觉得上面这一段很难理解 。为什么1Pa的声压可以换算成94dBSPL?再加上平时电路中经常遇到的dBu、dBV、dBm、dBW等单位的符号,以及调音台头上看到的dBVU、dBFS的符号,相信很多人还是一头雾水 。
与我们很多常见的物理单位(如“米”、“秒”或“千克”)不同,dB不能直接用来描述一个特殊量的大小或数量,所以它不是一个可以表示维度的单位 。只有在增加一个量纲单位来度量一个物理量之后,两者的结合才能用来度量对应物理量的倍数关系 。既然我们称之为“多重关系测量”,那就一定有参考价值 。例如,上述参考声压是声压级多重关系测量的参考标准 。相应地,如果我们以1V的电压为参考,那么dBV可以代表某一电压与1V的参考电压的倍数关系的测量值,如果我们以1mW的功率为参考参考,那么dBm可以代表某一功率与1mW的参考功率的倍数关系的测量值 。
先说分贝的计算 :
分贝(dB)是一个钟(B)的十分之一:1Bel = 10dB 。1Bel的两个电量之比为10:1,1Bel的两个电压幅值之比为101/2:1 。分贝的计算取决于是功率量还是场量(电压和声压都属于场量) 。对于我们平时最常见的功率计算:P=U2/R,其中P(功率)为功率量,U(电压)属于场量 。
当考虑功率或强度时,测量值与参考值的比值可以通过计算以10为基础的对数并乘以10来表示为分贝 。因此,功率值P1与另一个功率值P0的比值以分贝表示为LdB:
注意:P1和P0必须度量相同的数值类型和相同的单位 。
当考虑场量的振幅时,通常使用A1(测量振幅)的平方与A0(参考振幅)的平方之比 。这是因为对于大多数应用,功率与幅度的平方成正比,并且期望相同应用的功率计算的分贝等于场幅度计算的分贝 。因此,使用以下场量的分贝定义:
在电子电路中,当阻抗恒定时,耗散功率通常与电压或电流的平方成正比 。以电压为例,有以下等式:
U1是测量电压,U0是指定基准电压,GdB是功率增益,用分贝表示 。类似的公式也适用于电流 。
此时,可能有人会问,为什么要进行对数运算才能把简单的事情复杂化呢?用数值就能解释清楚 。
其实不是!以上面计算声压级的公式为例:人的听觉最小响应值为0.0002Pa,而1Pa的声压在我们的现实生活中并不大,但已经是20 Pa最小响应值的5万倍了 。笔者曾用测试仪测得他大声喊叫时的声压级,历史更高纪录可达139dBSPL(如此高的声压级可使一般人暂时失聪) 。但如果用声压来表示,则为177.8Pa,是人耳对声音最小响应值的8891397倍 。但作者大声呼喊的声压与自然界中极其响亮的声音还是有一定差距的 。所以直接用Pa来表示声压并不是特别方便直观 。
下面总结一下用分贝表达多重关系的好处:
其实分贝是对数值,所以一个非常大的比值可以用常用的量来表示,一个非常大的量的变化可以很清楚的表示出来 。
多元件系统(如级联放大器)的总增益可以通过将每个元件的增益分贝数相加直接获得 。没有必要将这些增益值相乘,因为
人对强度的感知,比如声音或光线,与强度的对数比强度值本身更成正比 。所以分贝值更适合用来描述人们对这类事物的感知水平或等级差异 。
接下来,我们来看看dB附带的不同量纲单位的定义:
这个单元dBu大概是音频从业者遇到最多的 。因为dBu是电压的单位,所以它的计算 遵循场量的分贝定义 。一开始U写成V,后来为了和dBV区分,改成U 。公式中dBu的均方根电压表达式定义为U0=0.775V,插入时dBu的计算 为20log10(U1/0.775V) 。而消费领域经常使用的dBV,其实在公式中定义了U0=1V,其计算 是20Log10( 。
dBu和dBV之间的对应关系
这个单位dBm通常用来表示无线电设备的发射功率,麦克风接收器接收到的信号强度是音响系统中最常见的一种 。它的定义是基于1mW的,因为mW是功率的单位,所以dBm的计算 是:10log10(P1/P0),其中P0 = 1mW;而dBW是按1W计算的,其计算 是0log10(P1/P0),其中P0=1W 。
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