分貝 dB

Science    Yoshio    Aug 10th, 2023 at 8:00 PM    8    0   

分貝

decibel

貝爾【Alexander Graham Bell】一八七六年發明了電話，然而重要的是，他發現我們人類耳朵對聲音強度的反應是成「對數」【Logarithm】形式， 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，剛好近似「對數」的單位刻度。 這使得「對數」的單位可以去拿來代表人類聽覺變化的比例，當然，這基本的單位為「貝爾」【Bell】是為了紀念他的發現因而命名，簡寫符號為【Bel 】。
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「分貝」【decibel】，從英文字的【decibel】這字是個複合字英文的「十分之一」，「小數」是【decimal】，其縮簡寫是【deci】 這樣的【deci + bel】因此即成【decibel】。而這又有簡寫符號為【dB】，注意這【dB】的大小寫，這前面的【d】是小寫，而後面的【B】是大寫。



聲音的特性

聲音或噪音有兩種特性：頻率和響亮度

聲音的頻率： 聲音其實是經媒介傳遞的快速壓力變化。當聲音於空氣中傳遞，大氣壓力會循環變化。每一秒內壓力變化的次數叫作頻率，量度單位是赫茲(Hz)，其定義為每秒的周期數目。 頻率越高，聲音的音調越高。

聲音的響亮度：響亮度是聲音或噪音的另一個特性。強的噪音通常有較大的壓力變化，弱的噪音壓力變化則較小。壓力和壓力變化的量度單位為巴斯卡，縮寫為Pa。其定義為牛頓/平方米 ( N/m2)。 人類的耳朵能感應聲壓的範圍很大。正常的人耳能夠聽到最微弱的聲音叫作「聽覺閾」，為20個微巴斯卡 (縮寫為μPa) 的壓力變化，即20x10-6 Pa ("百萬分之二十巴斯卡")。另一方面，非常噪吵的情況能產生很大的壓力變化，例如一架太空穿梭機在發出最大馬力時能在近距離產生大約 2,000 Pa或2 x 109μPa的噪音。


聲波傳遞時，需要通過振動穿過介質，介質不會隨波前進。在真空中，缺少傳遞聲音的介質，因此無法聽到聲音。 水中的傳聲速率會大於空氣中的傳聲速率； 不同的物體振動，在空氣中傳播，介質相同，傳聲速率都相同。 聲音在氣體、液體或電漿態（plasma）中傳遞時，是以縱波（longitudinal waves）的形式傳播，而在固體中傳遞時，除了縱波的形式外，也可以以橫波（transverse waves）的形式傳播。




人耳可以聽到的頻率範圍大約在20 至20,000 Hz 之間，通常超過14,000 Hz 一般人即無法聽到的。因為高頻的聲音特別容易傷害耳朵，所以老年性聽損的患者也最不容易聽到高頻的聲音。而當我們大聲說話的時候，聲音的音頻通常會不自覺的變高，所以反而讓老人家更聽不清楚。

老年人預防聽力退化，可多吃一些含鋅和含維生素D的食物，如蓮子、花生、芝麻、核桃、瘦肉等。高血脂會造成老年聽力惡化，建議多吃芹菜、筍、苦瓜、洋蔥等對降低血脂大有幫助，核桃、松子對改善聽力也有一定幫助。



正常人的聽力

分貝的設定

零分貝的設定，是根據聽力正常的年輕人所能聽到的最小聲音所得到的。每增加10分貝等於強度增加10倍，增加20分貝增加100倍，30分貝則增加1000倍。相對於0分貝的，一般的耳語大約是20分貝，超靜音冷氣機的音量是33分貝，極安靜的住宅區40分貝，一般公共場所50分貝，交談約60分貝(所以若兩耳的聽力皆超過60分貝，交談便會產生困難，會出現說話像吵架的情形)，交通繁忙地區85分貝，飛機場跑道120分貝。 一般而言，聽力於25分貝以內者為正常。25-40分貝為輕度聽力障礙，40-55分貝為中度，55-70分貝為中重度，70-90分貝為重度，90分貝以上為極重度。



dB Power ratio Amplitude ratio
100 10000000000   100000  
90 1000000000   31623  
80 100000000   10000  
70 10000000   3162  
60 1000000   1000  
50 100000   316 .2
40 10000   100  
30 1000   31 .62
20 100   10  
10 10   3 .162
6 3 .981 ≈ 4 1 .995 ≈ 2
3 1 .995 ≈ 2 1 .413 ≈ 2
1 1 .259 1 .122
0 1   1  
−1 0 .794 0 .891
−3 0 .501 ≈ ½ 0 .708 ≈ ½
−6 0 .251 ≈ ¼ 0 .501 ≈ ½
−10 0 .1 0 .3162
−20 0 .01 0 .1
−30 0 .001 0 .03162
−40 0 .0001 0 .01
−50 0 .00001 0 .003162
−60 0 .000001 0 .001
−70 0 .0000001 0 .0003162
−80 0 .00000001 0 .0001
−90 0 .000000001 0 .00003162
−100 0 .0000000001 0 .00001

分貝表

分貝表示聲音的強度或響度，也就是音量。
分貝 例子
20分貝 樹葉的摩擦聲。
30分貝 位於城市邊緣的郊區，在深夜的音量。
40分貝 深夜裡的市區，音量比郊區再大一點。
50分貝 沒有人講話的辦公室裡仍有一些聲音，如敲打鍵盤、列印機、影印機的聲音。
60分貝 2個人以上的吵鬧聲或是大聲講話聲，這樣的音量足以影響一般人的睡眠品質。
70分貝 電話鈴響聲約70分貝，已是會讓人感到不舒服的噪音。
80分貝 大巴士的行進聲。
80分貝 電話鈴聲。
90分貝 吹風機聲，割草機聲。
90分貝 小狗連續的吠叫聲，會令人感到非常不舒服，可能引起焦慮、頭痛等症狀。
90分貝 吹風機聲，割草機聲。
96分貝 拖拉機聲。
100分貝 電車通過鐵橋的聲音，音量約達100分貝，非常吵鬧。
105分貝 推土機聲。
108分貝 採礦機聲。
108分貝 電鋸聲。
110分貝 馬路上汽車的喇叭聲。
120分貝 救護車警笛聲。
140分貝 飛機起飛引擎的聲音。
180分貝 火箭發射。