文章摘要
文章主要阐述了电声工程中声压级变化的计算方法,探讨了贝尔与分贝之间的关系以及单位换算。文章首先解释了功率、电压、电流与声压级变化的关系,指出功率增加一倍,声压级增加3个dB,电压和电流增加一倍,声压级增加6个dB。接着,文章介绍了贝尔与分贝的计量体系,说明贝尔是以10为底的两个功率比值的常用对数,并给出了贝尔与分贝的换算公式。文章还通过公式推导,得出了电压和电流对声压级变化的计算方法,即电压对声压级变化等于20log10(U1/U2),电流对声压级变化等于20log10(I1/I2)。最后,文章总结到,通过对声压级变化的计算,我们可以更好地理解为什么在计算时会对数加10倍或20倍。
前言
我们在电声工程中,经常有说,功率增加一倍,声压级增加3个dB,电压增加一倍,声压级增加6个dB,电流增加一倍,声压级增加6个dB,那你知道这是为什么吗?或者说,你知道为什么是用10倍的log来计算吗?为什么不是5倍的log?
贝尔和分贝
单位
贝尔与分贝的关系,其实就像米与分米的一样,属于同一套计量体系,只是量级不同。
单位换算:1贝尔 = 10分贝
来历
贝尔(Bel):以亚历山大·格雷厄姆·贝尔的名字命名,单位:B。它定义为两个功率比值的常用对数(以10为底)为声压级的变化。
公式1:
存在问题:1贝尔(B)=10分贝(dB),我们生活中,我们人耳能识别到的声压级大小,只有0.5(dB)分贝,现代音频测量仪器可以精准到0.1(dB)分贝,如果换成贝尔,那只有0.01B(贝尔),这对于我们日常使用非常不方便。
因此,我们日常将贝尔转换成分贝,就成了常用的单位
公式换算
公式2:
结合公式1和公式2,得出公式3,公式3就是我们常用的通过功率的比值得出声压级的变化
公式3:
继续推导:电压对声压级的变化
我们知道了声压级是通过功率换算得出声压级的变化,但如果是电压、电流的变化呢?其实是一样,功率、电压、电流都是同时存在的。
公式4:我们中学学过,电压等于电流与电阻的乘积
公式5:功率等于电压与电流的乘积
由公式4和公式5得出:
假设一个场景
在一台功放中,电流、电阻恒定,电压产生变化
代入到贝尔公式3中:
P1是功率变化后的功率,P2是变化前的功率
则得出最后的结论:
继续推导:电流对声压级的变化
同理可得,由上式子公式4和公式5得出:
P1是功率变化后的功率,P2是变化前的功率
得出最后结论:
总结
到此,你知道为什么我们常常计算声压级的变化时,什么时候在对数加10倍,什么时候在对数加20倍了。。
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