音箱系統(tǒng)中的分貝（db）可能是一個(gè)差值，比如音箱1音量比音箱2大3dB;
也可能是一個(gè)相對(duì)值，比如說(shuō)IV的電壓等于0dBV,也等于2.2dBu,
出現(xiàn)這樣的結(jié)果的原因是他們的參考點(diǎn)不同。
如果大家用不同的參考點(diǎn)來(lái)描述分貝（dB）就容易混亂；所以分貝（dB）還有絕對(duì)值，這個(gè)絕對(duì)值是全世界統(tǒng)一的，這些標(biāo)準(zhǔn)的參考點(diǎn)統(tǒng)一都被稱為“0”點(diǎn)，就像海平面的意義一樣。
當(dāng)振動(dòng)產(chǎn)生聲音時(shí)，空氣中的大氣壓會(huì)受到影響，大氣壓被影響后產(chǎn)生的變化稱為“聲壓”,單位是Pa。人耳能聽(tīng)到的1kHz聲音的最小聲壓為0.00002Pa,人們將其稱為“0”點(diǎn)(基準(zhǔn)聲壓，定義為“0dB SPL”,有時(shí)候也被寫為“0dB LP”),就如同海平面一樣。由于人耳對(duì)聲音的感知呈對(duì)數(shù)關(guān)系，所以從聲壓到聲壓級(jí)的換算也是用對(duì)數(shù)來(lái)計(jì)算。
1Pa是常用的聲壓值，用聲壓級(jí)表示是94dB SPL。
所以，我們校準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)時(shí)，應(yīng)把聲級(jí)計(jì)刻度調(diào)整為94dB。
空氣中參考聲壓是2*10^-5Pa，水中參考聲壓是1*10^-6Pa
延伸閱讀：什么是分貝dB？
關(guān)于分貝dB，人們的第一感覺(jué)認(rèn)為是聲音的大小單位，如機(jī)械廠房中噪聲為90分貝。dB真的是單位嗎？其實(shí)分貝除了用于聲學(xué)領(lǐng)域之外，在NVH測(cè)量領(lǐng)域，到處可見(jiàn)分貝。它似乎是一個(gè)測(cè)量值的單位，通常是縱軸，但實(shí)際上它不是一個(gè)單位，它是個(gè)無(wú)量綱。我們經(jīng)常在聲學(xué)、振動(dòng)、電子學(xué)、電信、音頻工程&設(shè)計(jì)等領(lǐng)域見(jiàn)到它。既然它是個(gè)無(wú)量綱，那我們?yōu)槭裁匆盟兀趺凑_使用它呢？
分貝最初使用是在電信行業(yè)，是為了量化長(zhǎng)導(dǎo)線傳輸電報(bào)和電話信號(hào)時(shí)的功率損失而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。是為了紀(jì)念美國(guó)電話發(fā)明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell），以他的名字命名的。雖然分貝定義為1/10貝爾，但單位“貝爾”（Bel）卻很少用。
本文主要內(nèi)容包括：
1. 分貝定義；
2. 聲音大��；
3. dB的性質(zhì)；
4. -3dB；
5. dBA；
6. dB疊加；
1.分貝定義
分貝dB定義為兩個(gè)數(shù)值的對(duì)數(shù)比率，這兩個(gè)數(shù)值分別是測(cè)量值和參考值（也稱為基準(zhǔn)值）。存在兩種定義情況。
下標(biāo)為0的數(shù)值均為幅值和功率的參考值。功率量的例子如：聲功率(W)，聲強(qiáng)(W/m^2)，電功率，電強(qiáng)等。幅值量的例子如：聲壓(Pa)，電壓(V)，加速度(m/s^2)，溫度等。但有一點(diǎn)要注意對(duì)于場(chǎng)量的幅值應(yīng)該是RMS值，如聲壓場(chǎng)。
因?yàn)榉重愔低耆蕾囉跍y(cè)量值與參考值之比，因此，計(jì)算時(shí)選擇合適的參考值尤為關(guān)鍵。當(dāng)測(cè)量結(jié)果相互比較時(shí)，這一點(diǎn)非常重要，選擇的參考值不同，計(jì)算結(jié)果肯定不一樣。常見(jiàn)信號(hào)的dB參考值如下表所示。
注：沒(méi)有特殊要求時(shí)，參考值通常為1。
2. 聲音大小
在聲學(xué)領(lǐng)域，dB經(jīng)常用作為表征聲壓級(jí)SPL（Sound Pressure Level）的大小。聲壓的單位是帕斯卡，Pa，聲壓的參考值是20μPa，這個(gè)值表示人耳在1000Hz處的平均可聽(tīng)閾值，或者是人耳在1000Hz處可被感知的平均最小聲壓波動(dòng)值。
聲音是疊加在大氣壓之上的聲壓波動(dòng)，大氣壓為1.01325×10^5Pa。相比于大氣壓，聲壓幅值波動(dòng)非常小。人耳可聽(tīng)的聲壓幅值波動(dòng)范圍為2×10^-5Pa~20Pa，這個(gè)聲壓幅值波動(dòng)區(qū)間很大，二者的比值達(dá)到了10^6。似乎從線性角度來(lái)說(shuō)這個(gè)聲壓幅值的波動(dòng)區(qū)間，很不方便。
數(shù)字位數(shù)一多，讀起來(lái)都頭痛，要仔細(xì)逐一數(shù)一數(shù)位數(shù)，我反正是這樣的，我不知道您是不是也是這樣！有沒(méi)有懶人方法呢，能方便的反映出這個(gè)波動(dòng)的幅值呢？大師Bell早就在思考：有沒(méi)有好的方法解決這個(gè)問(wèn)題。因此，引入了以dB表示的聲壓級(jí)的概念。
他發(fā)現(xiàn)我們?nèi)祟惗鋵?duì)聲音強(qiáng)度的反應(yīng)是成對(duì)數(shù)形式的，大概意思就是當(dāng)聲音的強(qiáng)度增加到某一程度時(shí)，人的聽(tīng)覺(jué)會(huì)變的較不敏銳，剛好近似對(duì)數(shù)的單位刻度。這使得對(duì)數(shù)的單位可以拿來(lái)代表人類聽(tīng)覺(jué)變化的比例，因此，以對(duì)數(shù)dB形式表示的聲壓級(jí)應(yīng)孕而生了。
人耳可聽(tīng)的聲壓幅值波動(dòng)范圍為2×10^-5Pa~20Pa，用幅值dB表示對(duì)應(yīng)的分貝數(shù)為0~120dB，因此，當(dāng)用分貝表示聲壓級(jí)的大小時(shí)，表征起來(lái)更為方便�，F(xiàn)實(shí)世界中各種常見(jiàn)情況中聲音分貝大小如下圖所示。
用圖表表示聲壓幅值和分貝數(shù)如下表所示：
-------------------分割線---------建議一般非振動(dòng)噪聲方向人員，看到這就可以了---------------------
3. dB的性質(zhì)
貝爾最初是用來(lái)表示電信功率訊號(hào)的增益和衰減的單位，1個(gè)貝爾的增益是以功率在放大后與放大前的比值。所以，電壓增益的分貝表達(dá)式是從功率的角度來(lái)考慮的，即分貝應(yīng)該理解為功率的增大或衰減情況。
用對(duì)數(shù)dB形式表達(dá)增益之所以在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)椋?br /> (1) 當(dāng)用對(duì)數(shù)dB表達(dá)增益隨頻率變化的曲線時(shí)，可大大擴(kuò)大線性增益變化的區(qū)間。通過(guò)上一小節(jié)，我們已經(jīng)明白人耳可聽(tīng)的聲壓幅值波動(dòng)范圍為2×10^-5Pa~20Pa，而用幅值dB表示時(shí)對(duì)應(yīng)的dB數(shù)值僅僅為0~120dB。
(2) 計(jì)算多級(jí)放大的總增益時(shí)，可將乘法化為加法進(jìn)行運(yùn)算。
(3) dB值可正可負(fù)。正值表示增大，負(fù)值表示衰減。若x/x0<1，則dB值為負(fù)值。也就是說(shuō)測(cè)量值大于參考值的為正，小于參考值的為負(fù)。
(4) 幅值比互為倒數(shù)時(shí)，dB值互為正負(fù)。這是因?yàn)椋?/p>
表中紅色字體表示的是幾個(gè)比較重要的dB值，我們應(yīng)該要記住，因?yàn)槲覀兘?jīng)常要用到它們。像dB增大6dB表示線性幅值增大一倍。
4. -3dB
為什么要把-3dB單獨(dú)拿出來(lái)作為一小節(jié)呢，這是因?yàn)檫@個(gè)值在NVH領(lǐng)域起著其他值不可比擬的作用。首先，讓我們明白-3dB表示的幅值和功率的大小，然后再說(shuō)明它的用途。
通過(guò)上表，我們已經(jīng)知道-3dB對(duì)應(yīng)的幅值比為0.707，即√2/2倍，也就是說(shuō)幅值是原來(lái)的√2/2倍。如果是按功率比來(lái)計(jì)算，則功率比為1/2，也就是原來(lái)功率的一半，因此，-3dB稱為“半功率點(diǎn)”。接下來(lái)，我們說(shuō)說(shuō)-3dB的典型應(yīng)用。
在《采樣頻率2倍和2.56倍的區(qū)別，您知道嗎？》一文中，我們?cè)?jīng)講到過(guò)抗混疊濾波器。給出了如下一張圖，不知道您當(dāng)時(shí)有沒(méi)有注意到，圖中最上面有一句“帶寬處的-3dB衰減點(diǎn)”。這表示什么意思呢？這句話的意思是說(shuō)抗混疊濾波器是按幅值衰減0.707或者功率衰減一半所對(duì)應(yīng)的頻率作為濾波截止頻率的。其它類型的濾波器，如高通、低通、帶通和帶阻濾波器的截止頻率也是-3dB點(diǎn)。
還記得振動(dòng)教材中，半功率帶寬法求阻尼嗎？我實(shí)在不想寫公式，因?yàn)橐粚懝骄妥屓祟^痛，但有時(shí)為了表達(dá)的需要，不得不寫。好吧，讓我寫出半功率帶寬法求阻尼的公式：
在幅頻曲線的峰值ωr處的左右兩側(cè)，找到峰值幅值的0.707倍處ω1和ω2，這兩點(diǎn)稱為“半功率點(diǎn)”，因此，這種阻尼比估計(jì)方法稱為半功率帶寬法。
-3dB其實(shí)還有好多應(yīng)用，如-3dB帶寬、傳感器靈敏度校準(zhǔn)有時(shí)也要求校準(zhǔn)到-3dB等等，在這就不一一介紹了。
5. dBA
dBA是指對(duì)聲音的A計(jì)權(quán)。通常對(duì)A計(jì)權(quán)的結(jié)果，用單位dBA或dB(A)來(lái)表示。
人耳可聽(tīng)的聲音有一定的頻率范圍(20-20KHz)和一定的聲壓級(jí)范圍(0-130dB)，如下圖所示。
人耳不是對(duì)所有頻率的敏感度都相同。正常人耳最敏感的頻帶是 3000 Hz 到 6000 Hz，它的頻響會(huì)隨著聲音大小的變化而變化。通常，低頻段和高頻段聲音感知能力不如中頻段，效果是在低聲壓級(jí)更明顯，在高聲壓級(jí)時(shí)會(huì)被壓平，如圖中各條曲線（等響曲線）所示，聲壓級(jí)越小的區(qū)間，曲線越陡峭，聲壓級(jí)越大的區(qū)段，曲線越平坦。
正是因?yàn)槿硕鷮?duì)不同的頻率，敏感度不一樣，即使聲壓級(jí)的量級(jí)一樣，聽(tīng)起來(lái)也不一樣，所以，需要對(duì)真正聽(tīng)到的聲壓級(jí)通過(guò)增益因子進(jìn)行修正，而用得最多的則是A計(jì)權(quán)。當(dāng)然還有B，C，D計(jì)權(quán)。A計(jì)權(quán)對(duì)應(yīng)的是40方的等響曲線，也就是上圖中紅色線條所表示的曲線。而B(niǎo)，C計(jì)權(quán)則對(duì)應(yīng)70和100方的等響曲線，4種計(jì)權(quán)曲線如下圖所示。
對(duì)同一信號(hào)采用不同的計(jì)權(quán)方式，最后得到的聲壓級(jí)是不一樣的。如下圖所示，對(duì)一隨機(jī)信號(hào)計(jì)算不計(jì)權(quán)和A計(jì)權(quán)下的1/3倍頻程曲線，可見(jiàn)二者差異明顯。因此，當(dāng)計(jì)權(quán)不同時(shí)，結(jié)果也是不同的。
除了dBA和其它三種計(jì)權(quán)之外，其實(shí)在其他領(lǐng)域還有dBm，dBW，dBu，dBv，dBi，dBd，dBc等等，但在NVH領(lǐng)域還是dBA最常用。
6. dB疊加
dB可以任意相加嗎？怎么相加？如70dB+60dB等于130dB嗎？要是這么簡(jiǎn)單，世界就安靜了，不會(huì)有那么多爭(zhēng)論了，也不會(huì)有人說(shuō)NVH是「玄學(xué)」了。
在這以聲壓級(jí)的疊加來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。SPLresult=SPL1+SPL2+SPL3+…+SPLn？聲壓級(jí)的合成運(yùn)算不是簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算，聲壓級(jí)不能直接相加，必須以能量形式相加計(jì)算，因此，聲壓級(jí)的合成公式如下
若兩個(gè)聲壓級(jí)SPL1=SPL2=60dB，但兩個(gè)聲源是相關(guān)、同相位的，則合成后的聲壓級(jí)SPL為66dB，因?yàn)?0dB對(duì)應(yīng)0.02Pa，兩個(gè)相加為0.04Pa，對(duì)應(yīng)66dB�，F(xiàn)實(shí)有這么美好嗎？很少有相關(guān)同相位的兩個(gè)聲源，所以，這個(gè)等于白說(shuō)了。是不是砍我的心都有了？ 若任意兩個(gè)聲壓級(jí)SPL1=SPL2，則合成后的聲壓級(jí)為
也就是說(shuō)兩個(gè)聲壓級(jí)相同，則合成后的聲壓級(jí)比之前大3dB。也可以用以下圖來(lái)表示，橫軸表示兩個(gè)聲壓級(jí)的差值，縱軸表示在原來(lái)的基礎(chǔ)上要增加多少dB。二者相差0dB時(shí)，合成之后大3dB, 當(dāng)兩個(gè)聲壓級(jí)相差15dB以上，數(shù)值小的聲壓級(jí)影響可以忽略。通過(guò)查詢下圖也可以求得合成后的聲壓級(jí)大小。
回到這一小節(jié)開(kāi)始時(shí)提到的問(wèn)題：70dB+60dB等于多少？我們可以根據(jù)這一節(jié)第一個(gè)公式計(jì)算或者對(duì)比上圖可以得到結(jié)果為70.4dB，記住不是130dB。
說(shuō)完了聲壓級(jí)的合成，再說(shuō)說(shuō)聲壓級(jí)的分解吧。聲壓級(jí)的分解通常用于修正背景噪聲的影響，如噪聲測(cè)量值Lmeasured 修正背景噪音LBGN 的影響，不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地Lsource =Lmeasured-LBGN， 而是
國(guó)際規(guī)范中關(guān)于背景噪聲的修正原則如下圖表示。當(dāng)背景噪音與聲源的聲壓級(jí)差值小于6dB時(shí)，測(cè)量無(wú)效；當(dāng)二者差值位于6~15dB之間時(shí)需要修正，修正按以上公式修正；當(dāng)二者差值大于15dB時(shí)，可忽略背景噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
c 以上部分圖文來(lái)自“模態(tài)空間”公眾號(hào)
