dB - decibel - unit of measurement
decibel (dB), unit for expressing the ratio between two physical quantities, usually amounts of acoustic or electric power, or for measuring the relative loudness of sounds. One decibel (0.1 bel) equals 10 times the common logarithm of the power ratio. Expressed as a formula, the intensity of a sound in decibels is 10 log10 (S1/S2), where S1 and S2 are the intensity of the two sounds; i.e., doubling the intensity of a sound means an increase of a little more than 3 dB. In ordinary usage, specification of the intensity of a sound implies a comparison of the intensity of the sound with that of a sound just perceptible to the human ear. For example, a 60-dB, or 6-bel, sound, such as normal speech, is six powers of 10 (i.e., 106, or 1,000,000) times more intense than a barely detectable sound, such as a faint whisper, of 1 dB. Decibels are also used more generally to express the logarithmic ratio of two magnitudes of any unit, such as two electric voltages or currents (or analogous acoustic quantities). In cases where the ratio is of a squared quantity, 1 dB equals 20 times the common logarithm of the ratio.
The term bel is derived from the name of Alexander Graham Bell, inventor of the telephone. The unit decibel is used because a one-decibel difference in loudness between two sounds is the smallest difference detectable by human hearing.
百度百科
分贝（decibel）是表示两个相同单位的物理量数量比例的单位或一个物理量相对于参考值的比例的计量单位，，主要用于度量声音强度或电信号的功率级别，常用dB 表示。它用对数尺度表达功率或根功率量的两个值的比率。1 分贝（dB）=0.1 贝尔（B）。
分贝是以美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）的名字命名的。
在声学中，分贝值（dB）是衡量声音强度的对数单位，用于描述声音的强弱程度。分贝值的计算基于声压的比例。
分贝是国家选定的非国际单位制单位。
分贝最初用于长途通讯行业，后来在声学、电磁学等领域推广。可表示为：
1.表示功率量之比的一种单位，等于功率强度之比的常用对数的10倍。
2.表示场量之比的一种单位，等于场强幅值之比的常用对数的 20 倍。
3.声压级的单位，利用声压与参考值（20 微帕斯卡）的比例计算得到。
根据物理量是功率量还是场量，有不同的计算分贝的方法。
两个具有 1 分贝差异的信号，他们功率量的比值为（大约1.26），场量的比值为（大约 1.12）。功率量（power quantity）是功率值或者直接与功率值成比例的其它量，如能量密度、音强、发光强度等。场量（field quantity）是诸如声压、电压、电流、电场强度、速度、电荷密度等量值，其平方值在一个线性系统中与功率成比例。
功率量计算方法
两个功率量的比值可以用分贝作为单位。功率值 P1与另一个功率值 P0 之比用分贝表示为
场量计算方法
考虑到场的幅值时，通常使用 A1（实际幅值）的平方与 A0（参考幅值）的平方之比。这是因为大多数情况下，功率与幅值的平方成正比，并期望对同一物理量采取功率计算的分贝与用场的幅值计算的分贝相等。因此场量的分贝定义如下：
0 分贝的功率之比的实际比值是1，因此 0 分贝表示两个信号一样大。
3 分贝的功率之比的实际比值是：
3 分贝被称为半功率点或者截止频率点。即当分贝数下降 3dB 时，功率降为总功率的一半。当分贝数增加 3dB 时，功率是原功率的两倍。
应用场景
声学
声学中，声音的强度定义为声压。计算分贝值时采用 20 微帕斯卡为参考值。这个参考值是人类对声音能够感知的阈值下限，大约对应于人类在最安静的环境中能够感知到的最低声音强度，大致相当于3米外蚊子飞行的声音。声压是场量，因此使用声压计算分贝时使用下述公式：
其中，Lp 表示声压级（SPL - sound pressure level），prms 是声波的均方根压力，而 pref 是参考声压值，即 20 微帕斯卡（µPa）。
在空气中 1 帕斯卡等于 94 分贝声压级。
人耳对声音感知具有很大的动态范围。从短期暴露即会永久损害听力的声强到最静的人耳能听到的声强，其比值是1 万亿（1012）。 以10为底1万亿的对数为 12，用分贝表示是 240dB。人的听力并不是对所有频率敏感程度都相同，最敏感的频率范围是20Hz~20kHz。
人们以分贝为单位来表示声音强弱的等级。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；70dB 会干扰谈话，影响工作效率；长期生活在 90 dB 以上的噪声环境中，听力会受到严重影响并产生神经衰弱、头疼、高血压等疾病；如果突然暴露在高达150dB 的噪声环境中，鼓膜会破裂出血，双耳完全失去听力。为了保护听力，声音不能超过 90 dB；为了保证工作和学习，声音不能超过 70dB；为了保证休息和睡眠，声音不能超过 50 dB。
正常人能够听见20Hz到20000Hz的声音，而老年人的高频声音减少到10000Hz(或可以低到6000Hz)左右。 人们把频率高于20000Hz的声音称为超声波，低于20Hz的称为次声波。
声音分贝值举例：
-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
电子学
电子学中，通常用分贝表示功率或幅值之比（增益），而不常用算术比或者百分比。一项好处是一些列部件组成的系统的总增益是各部件增益之和。类似的，电信领域中，从一个发射器到一个接收器通过一些媒介的信号增益用分贝表示，用于链路预算。
分贝也可以组合一些后缀，表示电功率的绝对单位。例如，后缀”m” 表示” 毫瓦” 组合出”dBm”，0 dBm 等于1毫瓦，1dBm 约为 1.259 毫瓦。在专业声学领域，常用单位是 dBu。”u” 代表”unloaded”。dBu 是电压的平方平均数（RMS）度量的单位，其参考电压约为 0.775 VRMS。由于历史原因，此参考电压是在 600 欧姆电阻上耗散 1mW 功率的电压，用于电话音频电路的标准阻抗。
光学
在光路中，如果已知功率（使用 dBm 单位，参考值为1mW）的光注入光纤，每个电子元件（例如连接器、接头器、光纤长度）损失的分贝值也是已知的，整个光路损失可以通过加、减分贝值而快速求得。
发展历史
分贝的定义起源于 20 世纪初美国贝尔系统中电话传输损失和功率的测量。贝尔以亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)的名字命名，但贝尔很少使用。相反，分贝用于科学和工程中的各种测量中，特别是在声学中的声功率、电子学和控制理论中最为突出。在电子学中，放大器的增益、信号的衰减和信噪比常用分贝表示。
分贝的起源可追溯到用于量化电报和电话电路中信号损耗的方法。直到1920 年代中期，损耗单位是标准电缆英里（MSC- Miles of Standard Cable）。1 MSC 对应于在 5000弧度/秒（795.8 Hz）频率下，标准电话电缆一英里（大约 1.6 公里）上的功率损失，并且与听众可检测到的最小衰减值非常接近。标准电话电缆是“每英里有 88 欧姆均匀分布电阻和每英里 0.054 微法拉均匀分布并联电容”的电缆（大约相当于19 号电线）。
1924年，贝尔电话实验室收到了欧洲远程电话国际咨询委员会成员对新单位定义的积极回应，并用传输单位（TU）替换了 MSC。1 TU 的定义是，TU 的数量是测量功率与参考功率比的以10 为底的对数的十倍 。这个定义方便地选择使得1TU 大约等于 1 MSC；具体来说，1 MSC 是 1.056 TU。1928 年，贝尔系统将 TU 重新命名为分贝，是新定义的以 10 为底的功率比对数单位的十分之一。它以电信先驱亚历山大·格雷厄姆·贝尔的名字命名为贝尔 。贝尔很少使用，因为分贝是建议的工作单位。
2003 年 4 月，国际度量衡委员会（CIPM）考虑了将分贝纳入国际单位制（SI）的建议，但最终决定不采纳该提案。然而，分贝被其他国际机构如国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）所认可 。IEC 允许分贝与根功率量以及功率一起使用，这一建议被许多国家标准机构如NIST所遵循，这就证明了分贝用于电压比的合理性 。尽管分贝被广泛使用，但后缀（如 dBA 或dBV）未被 IEC 或 ISO 认可。
知乎：分贝的来历
单位“分贝”的历史，要追溯到1923年。
1923以前，人们使用标准电缆里数（MSC，Miles of Standard Cable）来表示电话线路的增益和损耗。所谓标准电缆是一种每英里电阻 88欧，电容 0.054uF的开路电缆。1MSC定义为，圆频率为5000rad/s（约合795.8Hz）的信号通过一英里标准电缆后产生的损耗。
同时，Harvey Fletcher在贝尔电话实验室测量了一个正常听众所能感知到的最小损耗，他将其定义为感知单位（SU）。
巧合的是，1SU和1MSC近似相等。
1923年，W.H.Martin在《贝尔技术杂志》上发表了一篇文章，建议设立传输单位（TU）来代替MSC和SU。
TU定义为：
，其中 为测量的功率， 为参考单位。可以计算，1MSC约等于1.056TU。
1924年，贝尔电话实验室接受了这个建议，全面使用TU来代替MSC。
1928年，贝尔系统定义了两个新单位，贝尔（Bel，符号为B）和奈培（Neper，符号为Np）。
贝尔定义为：
其中 为测量的功率， 为参考单位。
奈培定义为：
，其中 为测量电压， 为参考电压。
显而易见，根据新定义的单位“贝尔”，1TU=1dB，故传输单位（TU）又被重新命名为分贝（dB）。
1929年，欧洲国际顾问委员会向欧洲各个电话局推荐使用分贝和奈培单位。
1931年，分贝被收录进美国国家标准化局的标准化年鉴中。
参考：
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