SIMETRIUM .COM B · lg 10 = 1
Bell Labs · 1928
ZH-HANT|36 種語言
大小寫
貝的符號寫成大寫字母 B,因為這個單位是以人名命名的;而「貝」這個單位名稱本身,如同「伏特」「瓦特」,是普通名稱,用拉丁字母書寫時用小寫(bel)。
不要混淆
位元組也用同一個字母 B 表示,但兩者很難混淆:電平幾乎總是用分貝 dB 記,而儲存容量則用千位元組 kB 記。此外,功率貝和電壓貝的演算法不同,對電壓要把對數乘二。
平板上擺著一條光具座。燈光穿過一個用深色玻璃鑄成的大字母 B,出來時只剩十分之一,因為這塊玻璃的密度恰好是一貝。字母之後,又有兩塊同樣的玻片依次落入光束。每過一塊,亮點就少到原來的十分之一,光度計的指針移過一格,下方標尺上的滑塊則移到下一個十進數量級。
單位檔案 · 對數度量 · 電平

貝

B · lg(P/P₀) · 1 B = 10 dB · 一貝 — 十倍之差

焊工把裝有十號玻璃的面罩放到臉前時,耀眼的電弧變成了平靜的綠色火花。這種玻璃大約只讓七千分之一的光通過,這個分數很難記住。說這塊玻璃把光削弱了 3.9 貝要方便得多。貝只是表示一個量被除了多少次十,所以不用笨重的分數,得到的是小數目,而且還能彼此相加。

嚴格地說,貝是兩個功率之比的常用對數。如果一個功率比另一個大十倍,兩者相差一貝;大一百倍,相差兩貝;而衰減一千倍則記作負三貝。這個單位無量綱,總是把一個量與基準值相比,所以零貝並不意味著什麼都沒有,而是與基準相等。比較電壓、電流或聲壓時,要記住功率與它們的平方成正比,因此要把對數乘二。貝是電話通訊工程師發明的,以亞歷山大·格拉漢姆·貝爾命名,但幾乎立刻在實踐中改用它的十分之一,即分貝。

說明
兩個功率或能量之比的常用對數
記號
B;十分之一為 dB
地位
非國際單位制單位,允許與 SI 並用;ISO 80000-3,IEC 60027-3
量綱
無量綱;必須始終註明基準量
參考數字
功率加倍 — 0.301 B;電壓加倍 — 0.602 B
奈培
1 B = ½ ln 10 Np ≈ 1.151 Np
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換算

電平與倍數 — 雙向換算

輸入一個數,並指明它表示什麼:以貝、分貝或奈培計的電平,功率比或電壓比,光學密度,相機的曝光檔數,或星等。右側會同時用所有方式寫出這同一個比值。

常見情形
電平
比值

詞源

鍾、詞與數

貝以電話發明者的姓氏得名,它的老對手奈培則得名於發明對數的那位蘇格蘭貴族的拉丁文署名。而「對數」一詞本身由兩個希臘詞構成。可見,任何一條通訊線路的計算都離不開的三個概念,分別來自愛丁堡、蘇格蘭的默奇斯頓莊園和古希臘。

bel1928
Bell · 姓氏→Bell System→bel, B
亞歷山大·格拉漢姆·貝爾 1847 年生於愛丁堡,1876 年住在波士頓時獲得了美國的電話專利。半個世紀後,他創辦的電話公司的工程師們以他的名字命名了一個新的衰減單位。他姓氏中的一個字母 l 被去掉,為的是讓名稱簡短,並且使符號不與任何其他符號重合。
neper1614 → 1920年代
John Napier,默奇斯頓→拉丁文 Neperus→neper, Np
約翰·納皮爾是愛丁堡附近默奇斯頓莊園的主人,他於 1614 年出版了自己的對數表,並在書上用拉丁文署名:Neperus。歐洲的通訊工程師以他的名字命名了基於自然對數的衰減單位。就這樣,出自同一座城市的兩位蘇格蘭人,為同一個量的兩種相互競爭的度量命名。
對數希臘語
λόγος · 比,詞+ἀριθμός · 數→logarithmus
這個詞是納皮爾本人創造的,意思是「比的數」。貝正是這樣的數:它表明一個功率比另一個大多少倍。貝所用的常用對數,是納皮爾之後不久由英國人亨利·布里格斯引入的,所以符號 lg 有時就讀作「布里格斯對數」。
其他語言怎麼稱呼
贝尔 bèi'ěr — 中文:取自貝爾姓氏的讀音;分貝 — 分貝 fēnbèi,「貝的一份」
ベル beru — 日語;「鈴鐺」(英語 bell)也是同樣的寫法
بل — 阿拉伯語; بل 和 دسی‌بل — 波斯語
bel, decibelio — 西班牙語; bel, decibel — 葡萄牙語; bel, décibel — 法語
bel, B — 俄語;蒙古語和哈薩公克語裡是同一個詞,用西里爾字母書寫
बेल — 印地語; 벨 — 韓語; Bel — 德語
MSC
mile of standard cable — 標準電纜英里,美國電話業中貝的前身
TU
transmission unit — 1924 年的傳輸單位,數值上等於後來的分貝
ND
neutral density — 中性密度濾光片;ND 1 恰好把光削弱一貝
LWAd
A 計權的聲功率宣告值;按 ISO 9296 以貝書寫
01 · 定義

被十除了多少次

想像一臺放大器,輸出功率是輸入的一千倍。一千里有三個零,所以它的增益是三貝。如果一條通訊線路只給訊號留下十萬分之一,它的衰減就是五貝。當比值不是十的整數次冪時,貝數是小數:例如功率加倍對應 0.301 貝,因為十的 0.301 次方恰好等於二。

對數的主要方便之處,在於把乘法變成加法。一個訊號先走過電纜,再經過放大器,又走過電纜,它接連幾次衰減、放大,這些倍數本來都得相乘,而貝只需相加,別忘了正負號就行。還要記住,功率與電壓、電流或聲壓的平方成正比。因此,由這些量算出的電平裡會出現係數二:電壓增加一倍,給出的已不是 0.301,而是 0.602 貝。

L — 電平 · P — 功率 · P₀ — 基準功率 · F — 電壓、電流或壓力 · F₀ — 基準值 · T — 透射率 · D — 光學密度
互動 · 貝在數零

從十億分之一到十億

拖動滑塊,看看錶示比值的長數字如何收攏成簡短的貝數。每個矩形代表一個十進數量級:零的右邊功率增大,左邊則減小。

−9 B0+9 B

基準 · 參考值
0.301 B功率加倍;lg 2 = 0.30103 0.602 B電壓或聲壓加倍 1.151 Np一貝里有這麼多奈培:½ · ln 10 0.1 B一分貝 — 功率約 26 %
互動 · 關於貝的三個實驗

拉長、調暗、加倍

在「線路」實驗中,選擇訊號經由什麼介質傳輸、傳多遠。電話線、電纜或玻璃光纖每隔幾公里就吃掉一貝,電平圖會顯示:如果不及時裝上放大器,訊號會在哪裡淹沒在噪聲裡。在「玻璃」實驗中,在光束裡放上濾光片、太陽鏡和焊接玻璃,你會看到它們以貝計的密度只是簡單相加。而在「振幅」實驗中,把電壓增大一倍,你會看到功率因此增大到四倍。

介質
線路長度
沿線放大器
出處
光束中的玻璃 · 點按新增或移除
相對基準的電壓
負載

圖 · 功率與振幅
一個比值 — 兩種電平
這裡顯示同一個比值,按功率比較和按電壓比較時分別是多少貝。電壓的直線陡一倍:電壓增大到十倍,已經是兩貝。方形標記標出當前開啟的那個實驗裡的比值。
比值,倍數電平,B
圖 · 一貝的長度
損失一貝要走多少公里
對「線路」實驗中的每種介質,圖中顯示訊號衰減到十分之一所經過的距離。刻度是對數的,所選的介質用亮色突出。
星期三km / 1 B
02 · 玻璃的透明度

從一百貝到百分之一貝(每公里)

即使是二十世紀中葉最好的光學玻璃,每公里也要損失約一百貝,所以光在其中走幾十公尺就已完全熄滅。1966 年,查爾斯·高錕在英國哈洛證明,吸收光的不是玻璃本身,而是其中的雜質,並預言會出現每公里只損失兩貝的玻璃。四年後,美國康寧公司(Corning)果然造出了這種玻璃,又過了九年,日本工程師把損耗降到了百分之二貝,洲際通訊也轉向了光纖。圖中標出了以貝每公里計的紀錄損耗;它的刻度是對數的。

衰減一貝100 km 處
03 · 貝保持完整的地方

真正以貝計數的五種標度

通訊人員早已改用分貝,然而在別的行當裡,比值的常用對數原封不動地沿用下來。攝影師和放射科醫生把它叫作光學密度,天文學家用它算星等,再乘以二點五,焊工按它挑選濾光片號,計算機廠商則直接用貝標明機器的噪聲。選一種標度,拖動數值,換算會顯示這是多少貝,以及量變化了多少倍。

04 · 貝、奈培與電纜英里

每個電話學派各有各的演算法

直到 1920 年代末,美國的電話工程師都用標準電纜英里來表示線路的衰減,也就是用一段標準銅電纜的長度,它能把通話削弱得與該線路完全一樣。這種度量取決於頻率和電纜本身的性質,因此 Bell 公司先把它換成傳輸單位,隨後換成貝和分貝。而求解長線方程的歐洲工程師則偏愛自然對數和奈培,因為在這些方程裡,衰減只用一個指數表示,不帶多餘的係數。

國際電話諮詢委員會承認了這兩種單位,很長時間裡,德國、蘇聯和其他一些國家的手冊都以奈培每公里給出電纜的衰減,而美國和英國的則用分貝。如今分貝幾乎在各處獲勝,奈培則留在電路理論和教科書裡。

單位
地區與年代
以貝計

標準電纜英里是在 800 Hz 的頻率上定義的,人耳聽語音時對這個頻率特別敏感。在其他頻率上,同樣的一英里對訊號的削弱並不相同,不同實驗室的測量也就難以比較。改用純粹的功率比對數,正好消除了這個麻煩。

05 · 書寫規則
正確
數字與符號之間留一個空格,字母用大寫:0.3 B 或 4.5 B。
「增益 3 B」這種寫法即使沒有基準也是完整的,因為它說明的是功率增大了多少倍。
電平要連同基準一起給出:LP = 2 B,相對於 1 mW。
按 ISO 9296,伺服器噪聲以貝書寫,例如 LWAd = 6.2 B.
ND 3 濾光片把光削弱三貝,也就是一千倍。
錯誤
寫成 0.3 b 或 0.3 Bel:貝的符號只能是大寫 B。
寫「電平 3 B」,而不說明它是相對什麼算出的。
把兩個同時發聲的聲源的電平相加:該相加的是它們的功率。
以為電壓加倍給出 0.3 B:實際得到的是 0.6 B。
把一千貝寫成 kB:那是千位元組的寫法。
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
1 MSC ≈ 1.056 dB800 Hz電纜英里
銅製標準
札記

1924 年,Bell 電話公司的工程師威廉·馬丁提議用「傳輸單位」取代電纜英里,它等於功率比常用對數的十倍。它與原來的英里幾乎一致,所以電話工程師毫不費力就習慣了,線路計算也變成了簡單的加法。又過了四年,在 1928 年,這些單位被重新命名:十倍的對數成為分貝,不帶係數的對數本身則得名貝。

於是,計量學中出現了唯一的一對單位:基本單位幾乎無人使用,而它的十分之一卻人人皆知。貝顯得太大了:人耳大約能察覺到十分之一貝的響度變化,若用整數貝,聽覺只能被描述成寥寥幾個粗略的臺階。而在光學裡,衰減的常用對數以光學密度之名保持著完整,在嘈雜裝置的說明書裡,則以貝本身的名字存在。

×10×10²×10³×10⁴×10⁵1 B5 B
檔 — 數量級
量的目錄
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基礎 · 7 個單位

國際單位制的七個基本單位

同頁主題 · 電平與對數
目錄實驗室:一杯紫甘藍汁、一個燃燒器、冷板上的一杯水和一組齒輪
目錄 · 所有量都在一頁
目錄入口處的實驗室

一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。

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