SIMETRIUM .COM B · lg 10 = 1
Bell Labs · 1928
ZH|36 种语言
大小写
贝的符号写成大写字母 B,因为这个单位是以人名命名的;而“贝”这个单位名称本身,如同“伏特”“瓦特”,是普通名称,用拉丁字母书写时用小写(bel)。
不要混淆
字节也用同一个字母 B 表示,但两者很难混淆:电平几乎总是用分贝 dB 记,而存储容量则用千字节 kB 记。此外,功率贝和电压贝的算法不同,对电压要把对数乘二。
平板上摆着一条光具座。灯光穿过一个用深色玻璃铸成的大字母 B,出来时只剩十分之一,因为这块玻璃的密度恰好是一贝。字母之后,又有两块同样的玻片依次落入光束。每过一块,亮点就少到原来的十分之一,光度计的指针移过一格,下方标尺上的滑块则移到下一个十进数量级。
单位档案 · 对数度量 · 电平

贝

B · lg(P/P₀) · 1 B = 10 dB · 一贝 — 十倍之差

焊工把装有十号玻璃的面罩放到脸前时,耀眼的电弧变成了平静的绿色火花。这种玻璃大约只让七千分之一的光通过,这个分数很难记住。说这块玻璃把光削弱了 3.9 贝要方便得多。贝只是表示一个量被除了多少次十,所以不用笨重的分数,得到的是小数目,而且还能彼此相加。

严格地说,贝是两个功率之比的常用对数。如果一个功率比另一个大十倍,两者相差一贝;大一百倍,相差两贝;而衰减一千倍则记作负三贝。这个单位无量纲,总是把一个量与基准值相比,所以零贝并不意味着什么都没有,而是与基准相等。比较电压、电流或声压时,要记住功率与它们的平方成正比,因此要把对数乘二。贝是电话通信工程师发明的,以亚历山大·格拉汉姆·贝尔命名,但几乎立刻在实践中改用它的十分之一,即分贝。

说明
两个功率或能量之比的常用对数
记号
B;十分之一为 dB
地位
非国际单位制单位,允许与 SI 并用;ISO 80000-3,IEC 60027-3
量纲
无量纲;必须始终注明基准量
参考数字
功率加倍 — 0.301 B;电压加倍 — 0.602 B
奈培
1 B = ½ ln 10 Np ≈ 1.151 Np
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换算

电平与倍数 — 双向换算

输入一个数,并指明它表示什么:以贝、分贝或奈培计的电平,功率比或电压比,光学密度,相机的曝光档数,或星等。右侧会同时用所有方式写出这同一个比值。

常见情形
电平
比值

词源

钟、词与数

贝以电话发明者的姓氏得名,它的老对手奈培则得名于发明对数的那位苏格兰贵族的拉丁文署名。而“对数”一词本身由两个希腊词构成。可见,任何一条通信线路的计算都离不开的三个概念,分别来自爱丁堡、苏格兰的默奇斯顿庄园和古希腊。

bel1928
Bell · 姓氏→Bell System→bel, B
亚历山大·格拉汉姆·贝尔 1847 年生于爱丁堡,1876 年住在波士顿时获得了美国的电话专利。半个世纪后,他创办的电话公司的工程师们以他的名字命名了一个新的衰减单位。他姓氏中的一个字母 l 被去掉,为的是让名称简短,并且使符号不与任何其他符号重合。
neper1614 → 1920年代
John Napier,默奇斯顿→拉丁文 Neperus→neper, Np
约翰·纳皮尔是爱丁堡附近默奇斯顿庄园的主人,他于 1614 年出版了自己的对数表,并在书上用拉丁文署名:Neperus。欧洲的通信工程师以他的名字命名了基于自然对数的衰减单位。就这样,出自同一座城市的两位苏格兰人,为同一个量的两种相互竞争的度量命名。
对数希腊语
λόγος · 比,词+ἀριθμός · 数→logarithmus
这个词是纳皮尔本人创造的,意思是“比的数”。贝正是这样的数:它表明一个功率比另一个大多少倍。贝所用的常用对数,是纳皮尔之后不久由英国人亨利·布里格斯引入的,所以符号 lg 有时就读作“布里格斯对数”。
其他语言怎么称呼
贝尔 bèi'ěr — 中文:取自贝尔姓氏的读音;分贝 — 分贝 fēnbèi,“贝的一份”
ベル beru — 日语;“铃铛”(英语 bell)也是同样的写法
بل — 阿拉伯语; بل 和 دسی‌بل — 波斯语
bel, decibelio — 西班牙语; bel, decibel — 葡萄牙语; bel, décibel — 法语
bel, B — 俄语;蒙古语和哈萨克语里是同一个词,用西里尔字母书写
बेल — 印地语; 벨 — 韩语; Bel — 德语
MSC
mile of standard cable — 标准电缆英里,美国电话业中贝的前身
TU
transmission unit — 1924 年的传输单位,数值上等于后来的分贝
ND
neutral density — 中性密度滤光片;ND 1 恰好把光削弱一贝
LWAd
A 计权的声功率声明值;按 ISO 9296 以贝书写
01 · 定义

被十除了多少次

想象一台放大器,输出功率是输入的一千倍。一千里有三个零,所以它的增益是三贝。如果一条通信线路只给信号留下十万分之一,它的衰减就是五贝。当比值不是十的整数次幂时,贝数是小数:例如功率加倍对应 0.301 贝,因为十的 0.301 次方恰好等于二。

对数的主要方便之处,在于把乘法变成加法。一个信号先走过电缆,再经过放大器,又走过电缆,它接连几次衰减、放大,这些倍数本来都得相乘,而贝只需相加,别忘了正负号就行。还要记住,功率与电压、电流或声压的平方成正比。因此,由这些量算出的电平里会出现系数二:电压增加一倍,给出的已不是 0.301,而是 0.602 贝。

L — 电平 · P — 功率 · P₀ — 基准功率 · F — 电压、电流或压力 · F₀ — 基准值 · T — 透射率 · D — 光学密度
互动 · 贝在数零

从十亿分之一到十亿

拖动滑块,看看表示比值的长数字如何收拢成简短的贝数。每个矩形代表一个十进数量级:零的右边功率增大,左边则减小。

−9 B0+9 B

基准 · 参考值
0.301 B功率加倍;lg 2 = 0.30103 0.602 B电压或声压加倍 1.151 Np一贝里有这么多奈培:½ · ln 10 0.1 B一分贝 — 功率约 26 %
互动 · 关于贝的三个实验

拉长、调暗、加倍

在“线路”实验中,选择信号经由什么介质传输、传多远。电话线、电缆或玻璃光纤每隔几公里就吃掉一贝,电平图会显示:如果不及时装上放大器,信号会在哪里淹没在噪声里。在“玻璃”实验中,在光束里放上滤光片、太阳镜和焊接玻璃,你会看到它们以贝计的密度只是简单相加。而在“振幅”实验中,把电压增大一倍,你会看到功率因此增大到四倍。

介质
线路长度
沿线放大器
出处
光束中的玻璃 · 点按添加或移除
相对基准的电压
负载

图 · 功率与振幅
一个比值 — 两种电平
这里显示同一个比值,按功率比较和按电压比较时分别是多少贝。电压的直线陡一倍:电压增大到十倍,已经是两贝。方形标记标出当前打开的那个实验里的比值。
比值,倍数电平,B
图 · 一贝的长度
损失一贝要走多少公里
对“线路”实验中的每种介质,图中显示信号衰减到十分之一所经过的距离。刻度是对数的,所选的介质用亮色突出。
星期三km / 1 B
02 · 玻璃的透明度

从一百贝到百分之一贝(每公里)

即使是二十世纪中叶最好的光学玻璃,每公里也要损失约一百贝,所以光在其中走几十米就已完全熄灭。1966 年,查尔斯·高锟在英国哈洛证明,吸收光的不是玻璃本身,而是其中的杂质,并预言会出现每公里只损失两贝的玻璃。四年后,美国康宁公司(Corning)果然造出了这种玻璃,又过了九年,日本工程师把损耗降到了百分之二贝,洲际通信也转向了光纤。图中标出了以贝每公里计的纪录损耗;它的刻度是对数的。

衰减一贝100 km 处
03 · 贝保持完整的地方

真正以贝计数的五种标度

通信人员早已改用分贝,然而在别的行当里,比值的常用对数原封不动地沿用下来。摄影师和放射科医生把它叫作光学密度,天文学家用它算星等,再乘以二点五,焊工按它挑选滤光片号,计算机厂商则直接用贝标明机器的噪声。选一种标度,拖动数值,换算会显示这是多少贝,以及量变化了多少倍。

04 · 贝、奈培与电缆英里

每个电话学派各有各的算法

直到 1920 年代末,美国的电话工程师都用标准电缆英里来表示线路的衰减,也就是用一段标准铜电缆的长度,它能把通话削弱得与该线路完全一样。这种度量取决于频率和电缆本身的性质,因此 Bell 公司先把它换成传输单位,随后换成贝和分贝。而求解长线方程的欧洲工程师则偏爱自然对数和奈培,因为在这些方程里,衰减只用一个指数表示,不带多余的系数。

国际电话咨询委员会承认了这两种单位,很长时间里,德国、苏联和其他一些国家的手册都以奈培每公里给出电缆的衰减,而美国和英国的则用分贝。如今分贝几乎在各处获胜,奈培则留在电路理论和教科书里。

单位
地区与年代
以贝计

标准电缆英里是在 800 Hz 的频率上定义的,人耳听语音时对这个频率特别敏感。在其他频率上,同样的一英里对信号的削弱并不相同,不同实验室的测量也就难以比较。改用纯粹的功率比对数,正好消除了这个麻烦。

05 · 书写规则
正确
数字与符号之间留一个空格,字母用大写:0.3 B 或 4.5 B。
“增益 3 B”这种写法即使没有基准也是完整的,因为它说明的是功率增大了多少倍。
电平要连同基准一起给出:LP = 2 B,相对于 1 mW。
按 ISO 9296,服务器噪声以贝书写,例如 LWAd = 6.2 B.
ND 3 滤光片把光削弱三贝,也就是一千倍。
错误
写成 0.3 b 或 0.3 Bel:贝的符号只能是大写 B。
写“电平 3 B”,而不说明它是相对什么算出的。
把两个同时发声的声源的电平相加:该相加的是它们的功率。
以为电压加倍给出 0.3 B:实际得到的是 0.6 B。
把一千贝写成 kB:那是千字节的写法。
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
1 MSC ≈ 1.056 dB800 Hz电缆英里
铜制标准
札记

1924 年,Bell 电话公司的工程师威廉·马丁提议用“传输单位”取代电缆英里,它等于功率比常用对数的十倍。它与原来的英里几乎一致,所以电话工程师毫不费力就习惯了,线路计算也变成了简单的加法。又过了四年,在 1928 年,这些单位被重新命名:十倍的对数成为分贝,不带系数的对数本身则得名贝。

于是,计量学中出现了唯一的一对单位:基本单位几乎无人使用,而它的十分之一却人人皆知。贝显得太大了:人耳大约能察觉到十分之一贝的响度变化,若用整数贝,听觉只能被描述成寥寥几个粗略的台阶。而在光学里,衰减的常用对数以光学密度之名保持着完整,在嘈杂设备的说明书里,则以贝本身的名字存在。

×10×10²×10³×10⁴×10⁵1 B5 B
档 — 数量级
量的目录
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基础 · 7 个单位

国际单位制的七个基本单位

同页主题 · 电平与对数
目录实验室:一杯紫甘蓝汁、一个燃烧器、冷板上的一杯水和一组齿轮
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目录入口处的实验室

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