聽力損失中的單位db是什么單位?
大部分家長或者患者會問我們:孩子的聽力檢測結(jié)果達到多少多少 dB,家長們會自我加以比較。實際上在聲學中,“dB”所代表的聲音強度是不一樣的:
1、大家知道,分貝是用來表示聲音強度大小的單位,在物理聲學上,它是以測量點的聲壓P除以基準聲壓Pr,然后通過對數(shù)計算得出的,即:
其中“SPL”的含義是聲壓級(Sound Pressure Level),這一參數(shù)也是國家計量部門用來校準各種聽力儀器的基準值。如用常規(guī)的測聽耳機測試時,純音聽力計必須要輸出7.5dB SPL,才能使1000Hz的純音信號達到0dB HL(IEC318標準),因篇幅關(guān)系,在此不一一列舉其他頻率的基準值。
2、通常,如果看到的檢測報告中的“dB”后面如果沒有標注其他參數(shù),那一般代表是用純音刺激測出的結(jié)果,因為目前有國家標準的聽力檢測用聲信號只有純音(pure tone),它具有頻率特性,如1000Hz的純音就是每秒振蕩1000次的正弦波,常用的頻率有125,250,500,1000,2000,3000,4000,6000,8000Hz等,純音被廣泛應用于純音(電)測聽、聲導抗、耳聲發(fā)射、多頻穩(wěn)態(tài)等聽力檢測儀器,純音的聲強用“dB HL”表示,“HL”的意思是聽力級(Hearing Level),可以省略不寫,直接表示為“XXdB”; 配戴助聽器的孩子經(jīng)常要利用純音測聽儀測試香蕉圖,家長們看到檢測報告中的“dB”,就代表了孩子配戴助聽器后能夠聽到聲音的最小刺激量。
3、我們多數(shù)聾兒家長比較難理解的,就是大家常直接將聽覺腦干誘發(fā)電位(ABR)的測試結(jié)果所標注的“dB”當成是孩子的聽閾,其實不然。因為用純音信號刺激是檢測不出清晰的ABR反應的,于是我們采用了另一種聲學信號——短聲(Click)進行刺激。短聲是一種頻譜較寬的短時程信號,它的頻譜能量較多集中在4000Hz左右,因此ABR的測試結(jié)果僅僅能夠代表患者高頻的聽力損失情況,對于低頻部分的聽閾,ABR無法評估。所以,有些家長會認為醫(yī)生測得不準,明明被告知在最大強度刺激下,孩子雙耳都沒有反應,為什么在家時孩子對關(guān)門等聲音有反應呢?有可能是孩子的低頻聽力尚有保留,這是ABR自身存在的不足,也是需要進一步檢查多頻穩(wěn)態(tài)(ASSR)的原因所在。
因為各個醫(yī)院測試環(huán)境的不同,國際上也沒有針對短時程信號制定相應的校準標準。為了和純音測試的結(jié)果區(qū)別,ABR測出的反應閾值用“dB nHL”或“dB SL”表示,“nHL”的意思是正常聽力級(normal Hearing Level),“SL”的意思是感覺級(Sense Level),各家醫(yī)院采用的參數(shù)不完全一樣,“dB nHL”和“dB SL”所代表的聲強也是不同的,所以必須要在dB后面注明參數(shù)是“nHL”還是“SL”!
4、所以,我們常所說的“dB”,各種根據(jù)刺激聲的不同,其代表的聲音強度級別是不一樣的。說了這么多分貝的參數(shù),有沒有相互之間換算的方法呢?答案是肯定的,除了前面提到的:
0dB HL=7.5dB SPL,(1kHz純音)
還有最重要的是,各家醫(yī)院選購的ABR設備不一,短聲的最大輸出強度也不同,最大的可以達到140dB SPL(相當于110dB nHL),那么SPL與nHL之間的換算為:
0dB nHL=28.7dB SPL,(短聲,近似于30dB SPL)
這樣,大家就不難理解,如果ABR的測試結(jié)果僅僅是寫了個“90dB”,我們就不清楚孩子的高頻聽閾到底是達到90dB SPL還是nHL?因為如果是nHL,孩子的聽閾應該是120dB SPL。
分貝(dB)的概念辨析
dB(Decibel,分貝) 是一個純計數(shù)單位,本意是表示兩個量的比值大小,沒有單位。
在工程應用中經(jīng)?吹矫菜撇煌亩x方式(僅僅是看上去不同)。對于功率,dB = 10*lg(A/B)。對
于電壓或電流,dB = 20*lg(A/B)。此處A,B代表參與比較的功率值或者電流、電壓值。
dB的意義其實再簡單不過了,就是把一個很大(后面跟一長串0的)或者很。ㄇ懊嬗幸婚L串0的)的數(shù)比較簡短地表示出來。如(此處以功率為例):
X = 100000 = 10^5
X(dB) = 10*lg(X) dB= 10*lg(10^5) dB= 50 dB
X = 0.000000000000001 = 10^ -15
X(dB) = 10*log(X) dB= 10*log(10^ -15) dB= -150 dB
一般來講,在工程中,dB和dB之間只有加減,沒有乘除。而用得最多的是減法:dBm 減 dBm 實際上是兩個功率相除,信號功率和噪聲功率相除就是信噪比(SNR)。比如:30dBm - 0dBm = 1000mW/1mW = 1000 = 30dB。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘,沒有實際的物理意義。
在電子工程領域,放大器增益使用的就是dB(分貝)。放大器輸出與輸入的比值為放大倍數(shù),單位是“倍”,如10倍放大器,100倍放大器。當改用“分貝”做單位時,放大倍數(shù)就稱之為增益,這是一個概念的兩種稱呼。
電學中分貝與放大倍數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
A(V)(dB)=20lg(Vo/Vi);電壓增益
A(I)(dB)=20lg(Io/Ii);電流增益
Ap(dB)=10lg(Po/Pi);功率增益
分貝定義時電壓(電流)增益和功率增益的公式不同,但我們都知道功率與電壓、電流的關(guān)系是P=V^2/R=I^2*R。采用這套公式后,兩者的增益數(shù)值就一樣了:
10lg[Po/Pi]=10lg[(Vo^2/R)/(Vi^2/R)]=20lg(Vo/Vi)。
使用分貝做單位主要有三大好處。
(1)數(shù)值變小,讀寫方便。電子系統(tǒng)的總放大倍數(shù)常常是幾千、幾萬甚至幾十萬,一架收音機從天線收到的信號至送入喇叭放音輸出,一共要放大2萬倍左右。用分貝表示先取個對數(shù),數(shù)值就小得多。
(2)運算方便。放大器級聯(lián)時,總的放大倍數(shù)是各級相乘。用分貝做單位時,總增益就是相加。若某功放前級是100倍(20dB),后級是20倍(13dB),那么總功率放大倍數(shù)是100×20=2000倍,總增益為20dB+13dB=33dB。
(3)符合聽感,估算方便。人聽到聲音的響度是與功率的相對增長呈正相關(guān)的。例如,當電功率從0.1瓦增長到1.1瓦時,聽到的聲音就響了很多;而從1瓦增強到2瓦時,響度就差不太多;再從10瓦增強到11瓦時,沒有人能聽出響度的差別來。如果用功率的絕對值表示都是1瓦,而用增益表示分別為10.4dB,3dB和0.4dB,這就能比較一致地反映出人耳聽到的響度差別了。您若注意一下就會發(fā)現(xiàn),Hi-Fi功放上的音量旋鈕刻度都是標的分貝,使您改變音量時直觀些。
分貝數(shù)值中,-3dB和0dB兩個點是必須了解的。-3dB也叫半功率點或截止頻率點。這時功率是正常時的一半,電壓或電流是正常時的0.707。在電聲系統(tǒng)中,±3dB的差別被認為不會影響總特性。所以各種設備指標,如頻率范圍,輸出電平等,不加說明的話都可能有±3dB的出入。0dB表示輸出與輸入或兩個比較信號一樣大。分貝是一個相對大小的量,沒有絕對的量值。可您在電平表或馬路上的噪聲計上也能看到多少dB的測出值,這是因為人們給0dB先定了一個基準。例如聲級計的0dB是2×10-4μb(微巴),這樣馬路上的噪聲是50dB、60dB就有了絕對的輕響概念。常用的0dB基準有下面幾種:
dBFS——以滿刻度的量值為0dB,常用于各種特性曲線上;
dBm——在600Ω負載上產(chǎn)生1mW功率(或0.775V電壓)為0dBm,常用于交流電平測量儀表上;
dBV——以1伏為0dB;
dBW——以1瓦為0dB。
一般讀出多少dB后,就不用再化為電壓、聲壓等物理量值了,專業(yè)人士都能明白。只有在極少數(shù)場合才要折合。這時只需代入公式:10A/20(或A/10)×D0計算即可。A為讀出的分貝數(shù)值,D0為0dB時的基準值,電壓、電流或聲壓用A/20,電功率、聲功率或聲強則用A/10。
附錄:
概念辨析:dBm, dBi, dBd, dB, dBc, dBuV
1、 dBm
dBm是一個考征功率絕對值的值,計算公式為:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果發(fā)射功率P為1mw,折算為dBm后為0dBm。
[例2] 對于40W的功率,按dBm單位進行折算后的值應為:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
dBm是功率單位;
dBm 定義的是 miliwatt。 0 dBm = 10log1 mw;
dBw 定義 watt。 0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm。
2、dBi 和dBd
dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),兩者都是一個相對值,但參考基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線,dBd的參考基準為偶極子,所以兩者略有不同。一般認為,表示同一個增益,用dBi表示出來比用dBd表示出來要大2. 15。
[例3] 對于一面增益為16dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時,則為18.15dBi(一般忽略小數(shù)位,為18dBi)。
[例4] 0dBd=2.15dBi。
[例5] GSM900天線增益可以為13dBd(15dBi),GSM1800天線增益可以為15dBd(17dBi)。
3、dB
dB是一個表征相對值的值,當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時,按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例6] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是說,甲的功率比乙的功率大3 dB。
[例7] 7/8 英寸GSM900饋線的100米傳輸損耗約為3.9dB。
[例8] 如果甲的功率為46dBm,乙的功率為40dBm,則可以說,甲比乙大6 dB。
[例9] 如果甲天線為12dBd,乙天線為14dBd,可以說甲比乙小2 dB。
4、dBc
有時也會看到dBc,它也是一個表示功率相對值的單位,與dB的計算方法完全一樣。一般來說,dBc 是相對于載波(Carrier)功率而言,在許多情況下,用來度量與載波功率的相對值,如用來度量干擾(同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、帶外干擾等)以及耦合、雜散等的相對量值。在采用dBc的地方,原則上也可以使用dB替代。
5、dBuV
根據(jù)功率與電平之間的基本公式V^2=P*R,可知 dBuV=90+dBm+10*log(R),R為電阻值。
載PHS系統(tǒng)中正確應該是dBm=dBuv-107,因為其天饋阻抗為50歐。
6、dBuVemf 和dBuV
emf:electromotive force(電動勢)
對于一個信號源來講,dBuVemf是指開路時的端口電壓,dBuV是接匹配負載時的端口電壓
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