声音与分贝
15.声音的等级,分贝
物理学有无数概念，定律，公式等。
概括而言可以划分为4类研究自然现象的方法。
俗称4观，“物质观”“运动观”“能量观”“相互作用观”。
它们就是物理学的本质。
情境
如图是城市中安装的噪声监测装置。
讨论
（1）分贝（dB）是度量声音强度的单位。
【记忆-分贝】人们以分贝（dB）为单位来表示声音强弱的等级。
（2）“53分贝”指的是声音的响度还是音调？
分析：人耳感觉到的声音的强弱叫响度，所以“53分贝”指的是声音的响度。
【记忆-响度】响度用分贝来衡量。
响度越高，分贝数越大。
（3）声音的等级是怎样划分的？
分析：0dB是人刚能听到的最微弱的声音；
30-40dB是较为理想的安静环境；。
分贝的概念及计算方法(一)
分贝的概念及计算方法(一)分贝的概念及计算方法什么是分贝？分贝（dB）是一种用于测量声音、电信号和电磁波等信号强度的单位。
它是一种对数单位，表示相对于某个参考点的比率。
分贝的计算方法分贝的计算方法是将信号的强度与参考点进行比较，然后将比值取以10为底对数，并乘以10。
声音分贝的计算方法声音分贝是用于测量声音强度的单位。
它的参考点为声压级为0分贝的空气振动，其声压值为20微帕。
声压级为x分贝的声音的声压值可以通过下面的公式计算：P2 = P1 * 10^(x/10)其中，P1为参考值20微帕，P2为待测声音的声压值。
电信号分贝的计算方法电信号分贝是用于测量电信号强度的单位。
它的参考点为1毫瓦的功率，其信号强度为0分贝。
信号强度为x分贝的电信号功率可以通过下面的公式计算：P2 = P1 * 10^(x/10)其中，P1为参考值1毫瓦，P2为待测电信号的功率。
光信号分贝的计算方法光信号分贝是用于测量光信号强度的单位。
它的参考点为1毫瓦的功率，其光信号强度为0分贝。
光信号强度为x分贝的光信号功率可以通过下面的公式计算：P2 = P1 * 10^(x/10)其中，P1为参考值1毫瓦，P2为待测光信号的功率。
分贝的应用场景分贝常用于测试声音、电信号和光信号等信号强度的场景中。
在音乐工程中，分贝可以用来测量音响系统的输出功率，并调整音响系统的音量。
在网络工程中，分贝可以用来测量网络设备之间的信号强度，并优化网络设备的布局和配置。
在光纤通信中，分贝可以用来测量光纤传输过程中的损耗和信号强度，从而调整光纤通信的参数。
分贝的注意事项使用分贝时需要注意以下几点：1.分贝只是一种表示信号强度的单位，并不代表信号的质量；2.分贝是一种对数单位，所以它的增长量相当于原来的幅度乘以一个常数，而不是一个线性增长；3.分贝只有在同样的参考点下才能进行比较，因此在使用分贝进行比较时需要注意参考点的一致性；4.分贝在计算时需要知道参考值和待测值的单位，因此在使用分贝进行计算时需要注意单位的一致性。
55分贝相当于多大声音
55分贝相当于多大声音
55分贝相当于台式电脑主机运行的声音。
20-40分贝大约是耳边的喃喃细语；40-60分贝属于正常的交谈声音；60分贝以上就属于吵闹范围了；70分贝就可以认为它是很吵的，而且开始损害听力神经；90分贝以上就会使听力受损。
分贝是电学和声学计量中的一个单位，即两种电或声功率之比或两种电压或电流值或类似声量之比，分贝还是一种测量声音相对响度的单位。
1、表示两种电或声功率之比的一种单位，它等于功率比的常用对数的10倍。
2、表示两种电压或电流值或类似声量(如声压或质点速度)之比的一种单位。
3、一种测量声音的相对响度的计算单位，大约等于人耳通常可觉察响度差别的最小值。
分贝等级
1、0db是人刚能听到的最微弱的声音。
2、30db～40db是较为理想的安静环境。
3、超过50db会影响休息和睡眠。
响度和分贝的关系
响度和分贝的关系响度和分贝是声音强度的两个重要指标，它们之间存在着密切的关系。
本文将从响度和分贝的定义、计算方式以及它们之间的关系三个方面进行探讨。
一、响度的定义和计算方式响度是人对声音强度的主观感受，是声音的主观属性。
响度的单位是索尼，常用的表示方法是phon。
当一个声音的响度为40phon时，意味着这个声音的响度等于40phon的标准声音的响度。
响度的计算方式是根据声压级和频率对不同频率的声音加权求和。
具体的计算公式为：响度= Σ(声压级 × 频率加权系数)二、分贝的定义和计算方式分贝是声音强度的物理量，是声音的客观属性。
分贝的单位是dB。
分贝的计算方式是根据声压级和参考声压级之间的比值。
具体的计算公式为：分贝 = 10 × log10(声压级 / 参考声压级)参考声压级一般取为20微帕，这是人类听觉阈值的一个近似值。
三、响度和分贝的关系响度和分贝之间存在着一定的关系，但并不是简单的线性关系。
由于响度是人对声音强度的主观感受，而分贝是声音强度的客观属性，所以它们之间的转换需要考虑人的听觉特性。
在常规情况下，响度和分贝之间的关系可以用等响度曲线来描述。
等响度曲线是指在不同频率下，相同响度的声音所对应的声压级。
等响度曲线是根据大量的听觉实验数据绘制而成的。
在等响度曲线上，响度和分贝之间的关系是不同的。
在低频段，响度和分贝之间的关系比较接近线性关系；而在高频段，响度和分贝之间的关系则呈现出非线性的特点。
这是因为人对低频声音和高频声音的感知方式不同。
在低频段，人对声音的感知相对较为准确，响度和分贝之间的关系比较一致；而在高频段，人对声音的感知相对较差，响度和分贝之间的关系比较复杂。
总的来说，响度和分贝之间的关系是复杂而多变的，需要综合考虑声音的频率、强度以及人的听觉特性。
只有在特定条件下，才能准确地将响度转换为分贝或将分贝转换为响度。
响度和分贝是描述声音强度的两个重要指标，它们之间存在着密切的关系。
声压级和分贝关系
声压级和分贝关系
声压级和分贝是两个非常相似的概念，有时它们甚至被混淆，因为它们都是用于衡量环境的声音强度的衡量标准。
幸运的是，即使把它们混淆起来，它们之间也会有所不同。
声压级和分贝之间的关系是，一分贝等于0.1毫帕的声压级。
声压级，或声压，是声音水平的一个衡量，有助于区分一声中心和另一声中心之间的水平差异。
数字越高，表示声音水平越大。
它以毫帕（即千帕）为单位度量，这也是它最常用的衡量单位。
有时它也可以用牛顿/米（N / m公式）表示。
声压级被用于衡量车辆噪声，水泵，健身房等大量声音源所产生的噪声。
分贝是另一种衡量声强的标准，它用来表示衰减量，或被产生的声音“破坏”的程度。
分贝以“增量”状态表示，表示与它的初始基线（噪音水平）相比所造成的增量。
它以贝司（dB）为单位衡量，可用于衡量地震，车辆噪声，语音等声音源所产生的噪声。
尽管这两个概念之间相似，却也存在重要的不同之处。
声压级以毫帕为单位，以客观的方式衡量声音的水平，而分贝以“增量”思维来衡量声音的增量。
同时，声压级表示声音强度的水平，而分贝（dB）表示衰减的水平，负责表示目标声音的衰减量，因为它是以贝司（dB）来测量的。
总而言之，声压级和分贝是衡量我们环境中各种声音强度的不同方法，尽管存在许多不同之处，但可以量化其中的联系：1分贝等于0.1毫帕的声压级。
声音的单位分贝
声音的单位分贝声音的频率声音其实是经媒介传递的快速压力变化。
当声音于空气中传递，大气压力会循环变化。
每一秒内压力变化的次数叫作频率，量度单位是赫兹(Hz)，其定义为每秒的周期数目。
频率越高，声音的音调越高。
例如，击鼓产生的频率远较吹哨子产生的频率低。
请按一下[示范]按钮，听听它们发出的声音，及细察其音调的不同。
响亮度和分贝标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巴斯卡，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 109μPa的噪音。
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：SPL=20*LOG(10)[p(e)/p(ref)]其单位是分贝。
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。
在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。
声音分贝分类
-80分贝：水下100米外一只虾咀嚼食物的声音
-30分贝：20英里外一个人的说话声
0分贝：10英尺外一只蚊子在飞
10分贝：非常安静的房间；一片秋叶飘下
15分贝：1米外一根别针从1厘米的高度掉落下来的声音
20分贝：乡村的夜晚
30分贝：沙漠的夜晚
40-60分贝：正常谈话的声音
50-53分贝：洗衣机的工作声
60-80分贝：10米外经过的汽车
70分贝：10英尺（约3米）外的真空吸尘器；美国环保署认定的人类能忍受（不产生听力损失、睡眠障碍、焦虑、学习障碍等）的最大噪音
85分贝：长期作用下会引起听力损伤
90分贝：10英尺外经过的公共汽车或卡车；食物搅拌机
100分贝：一般家用音响设备的最大音量
104-107分贝：开始引起疼痛的声音（在2750Hz的频率下）
110-140分贝：100米外的喷气式飞机引擎
116分贝：人体开始感觉到振动的声音（在低频率下）
120-130分贝：摇滚演唱会的最前排
127分贝：开始引起耳鸣的声音
128分贝：在8.2英尺外测量到的人类最大的尖叫声
140分贝：即使声音时间很短，也会引起听力损伤
141分贝：开始引起恶心感觉的声音
168分贝：M1加兰德步枪在1米外开火
175.8分贝：250英尺（约75米）外1吨TNT炸药爆炸
192.8-194.7分贝：地球大气压理论上能传播的最大强度声音。
分贝是声压级单位
分贝是声压级单位，记为d B 。
是计量声音强度相对大小的单位，分贝值表示的是声音的量度单位。
分贝值每上升 10 ，表示音量增加 10 倍用于表示声音的大小。
1 分贝大约是人刚刚能感觉到的声音。
适宜的生活环境不应超过4 5 分贝，不应低于1 5 分贝。
按普通人的听觉0 －2 0 分贝很静、几乎感觉不到。
2 0 －4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。
4 0 －6 0 分贝一般、普通室内谈话6 0 －7 0 分贝吵闹、有损神经7 0 －9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏9 0 －1 0 0 分贝吵闹加剧、听力受损1 0 0 －12 0 分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。
分贝(2)通信系统传输单位在我们日常生活和工作中离不开自然计数法，但在一些自然科学和工程计算中，对物理量的描述往往采用对数计数法。
从本质上讲，在这些场合用对数形式描述物理量是因为它们符合人的心理感受特性。
这是因为，在一定的刺激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人们的心理感受是呈线性变化的，这就是心理学上的韦伯定律和费希钠定律。
它揭示了人的感官对宽广范围刺激的适应性和对微弱刺激的精细分辨，好象人的感受器官是一个对数转换装置一样。
例如两个倍频的声音可以感受一个八度音程，而一个十二平均律的小二度正好是八度音程的对数的十二分之一。
采用对数描述上述的物理量，一是用较小的数描述了较大的动态范围，特别有利于作图的情况。
它也把某些非线性变化的量转换成线性量。
例如频率从直流到1Hz的差别可比1000Hz到1001Hz差别大得多。
当然频率的对数单位不是以dB而是以倍频程表示。
另一个好处是把某些乘除运算变成了加减运算，如计算多级电路的增益，只需求各级增益的代数和，而不必将各级的放大/衰减倍数相乘。
我们知道，零和小于零的负数是没有对数的，只有大于零的正数才能取对数，这样一来，原来的物理量经过对数转换后，原来的功率、幅度、倍数等这些非负数性质的量，它们的值域便扩展到了整个实数范围。
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我们知道，声音是一种振动波。
声音通过空气传播、被我们听到，本质上就是空气分子的振动传到了耳朵里，引发鼓膜的振动。
所以，声音的大小，其实反映的是这种振动的强度。
由于空气振动会引起大气压强的变化，所以确切地说，我们应该用压强变化的程度来描述一个声音的大小，这就是“声压”的概念，它的单位是Pa（帕斯卡）。
比如：1米外步枪射击的声音大约是7000Pa；10米外开过的汽车大约是0.2Pa。
用声压来描述声音强度虽然准确，但却有很明显的问题：声压的变化范围非常大，不同声音的声压可能相差成百上千倍。
比如上面两个例子：虽然步枪的声音确实比汽车声要大，但要说大出几万倍，这无论如何也与我们的日常感觉有出入。
因此，物理学上使用了“分贝”的概念。
对于声音，“分贝”是这样定义的：我们将某一个声压值定义为“标准值”（0分贝），这是一个固定的值；任何一个声音，都和这个标准值相除，取结果的对数（以10为底），再乘以20，这样算出来的就是这个声音的分贝。
写成公式就是：
其中：GdB 为分贝；V0 为声压标准值；V1 为声压测量值。
对于上面的两个例子，步枪射击的声音换算过来就是171分贝，汽车开过的声音是80分贝，这样不仅方便计算，而且比较符合一般人的听觉感受。
这里涉及到了一个作为“标准值”的声音。
当我们计算在气体介质中传播的声音时，采用的标准值是2×10^-5 Pa（20μPa），这是人耳在1000Hz这个频率下能听到的最小的声音，大致相当于3米外的一只蚊子在飞。
这就是物理上对“0分贝”的定义。
事实上，很多人听不到这样弱的声音。
根据世界卫生组织的定义，如果一个人能听到的最小声音在25分贝以下，就属于正常听力。
另外，“分贝”并不仅仅用来描述声音强弱，它还被运用在电子学等其它物理领域，比如用来描述信号的增益衰减、信噪比等等。
用来表示声音强弱时，“分贝”被写成dB(SPL)，其中dB 是decibel（分贝）的缩写，SPL是Sound Pressure Level（声压位准）的缩写。
除此以外，分贝还有别的形式。
通过上面对“分贝”的描述，我们会发现：
1. “分贝”并不反映声音的绝对响度，它是以某一个声音为基准，描述声音响度的相对关系。
科学一点说，它把一个指数增长的物理量转换成了线性增长的物理量，便于计算。
2. “0分贝”并不代表“没有声音”，它只是一般认为人类能听到的最小声音而已。
完全有可能有比0分贝还弱的声音（比如4米外的一只蚊子），那就是负分贝了。
3. 上面提到的2×10^-5 Pa，是用于计算“在空气或其它气体中传播的声音”时使用的标准值。
当计算通过水下等液体介质传播的声音时，就要采用不同的标准值（1×10^-6 Pa，1μPa）。
这意味着，如果有同样分贝的空气中的声音和水下的声音，它们各自代表的声压强度是不一样的。
4. 虽然“分贝”是另一个单位“贝尔”（Bel）的十分之一，但“贝尔”这个单位很少使用，因为人们发现在大部分应用场合，“贝尔”这个单位偏大，“分贝”比它更加合适。
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附：一些声音的分贝
-80分贝：核潜艇的麦克风在水下听到的100米外一只虾咀嚼食物的声音
-30分贝：20英里外一个人的说话声
0分贝：10英尺（约3米）外一只蚊子在飞
10分贝：非常安静的房间
13分贝：灯泡的嗡嗡声
15分贝：1米外一根别针从1厘米的高度掉落下来的声音
20分贝：乡村的夜晚
30分贝：沙漠的夜晚
40-60分贝：正常谈话的声音
50-53分贝：洗衣机的工作声
60-80分贝：10米外经过的汽车
70分贝：10英尺（约3米）外的真空吸尘器；美国环保署认定的人类能忍受（不产生听力损失、睡眠障碍、焦虑、学习障碍等）的最大噪音
85分贝：长期作用下会引起听力损伤
90分贝：10英尺（约3米）外经过的公共汽车或卡车；食物搅拌机
100分贝：一般家用音响设备的最大音量
104-107分贝：开始引起疼痛的声音（在2750Hz的频率下）
110-140分贝：100米外的喷气式飞机引擎
116分贝：人体开始感觉到振动的声音（在低频率下）
120-130分贝：摇滚演唱会的最前排
127分贝：开始引起耳鸣的声音
128分贝：在8.2英尺（约2.5米）外测量到的人类最大的尖叫声140分贝：即使声音时间很短，也会引起听力损伤
141分贝：开始引起恶心感觉的声音
168分贝：M1加兰德步枪在1米外开火
175.8分贝：250英尺（约75米）外1吨TNT炸药爆炸
192.8-194.7分贝：地球大气压理论上能传播的最大强度声音。