1.分贝与奈培的概念

声强的大小和人们主观感到的声音强弱有非常大的差异。为了符合人们对声音强弱的主观感觉，语言声学里又引入了“声强级”的概念。

声强级表示声强I与参考声强I₀的相对关系，记为L_I（L是英文Level“级”的意思），单位为贝尔（Bell），简称贝（B），即

实际应用中，贝尔这个单位太大，取其1/10，称为分贝（dB），即。故声强级的分贝表达式为

测量证明，人耳对不同频率的声波，敏感程度是不同的。人耳最敏感的频率区域是1000～3000Hz。只要这个频率范围的声强达到I₀=10^-12W/m²，就能引起人耳的听觉。声强级就是以人耳能听到的最小声强I₀为基准规定的，并把I₀=10^-12W/m²的声强规定为零级声强，也就是说这时的声强级为0B（也就是0dB）。当声强由I₀加倍为2I₀时，人耳感到的声音强弱并没有加倍。只有当声强达到10I₀时，人耳感到的声音强弱才增大一倍，这个声强对应的声强级为1B=10dB；当声强变为100I₀时，人耳感到的声音强弱增大2倍，对应的声强级为2B=20dB；当声强变为1000I₀时，人耳感到的声音强弱增大3倍，对应的声强级为3B=30dB，依此类推。人耳能承受的最大声强为1W/m²=10¹²I₀，它对应的声强级为12B=120dB。

几种声音的声强及声强级大致如下；

引起听觉的声音 10^-12W/m² 0dB

树叶沙沙声 10^-11W/m²10dB

耳语 10^-10W/m² 20dB

谈话 10^-7W/m² 50dB

大炮声 10^-2W/m² 100dB

超声波（因I正比于ω²，故其可达到） 10⁸ W/m²200 dB

根据声强与声压的关系，可以推导出语言声学中声压级表达式L_P，即

式中 P₀——参考声压，其值是对应于式（2-32）中I₀时的声压。

在超声检测中，当超声检测仪的垂直线性较好时，仪器示波屏上的波高与声压成正比。这时对两个声压或两个波高进行比较时，也有类似的表达式：

这里声压基准P₁或波高基准H₁可以任意选取，不像语言声学那样设定固定的参考声压。Δ₂₁中的第二个下标与所选基准值对应。

当H₂/H₁=1时，Δ₂₁=0dB，说明两波高相等时，二者的分贝差为零。(www.daowen.com)

当H₂/H₁=2时，Δ₂₁=6dB，说明H₂为H₁的2倍时，H₂比H₁声压级高6dB。

当H₂/H₁=1/2时，Δ₂₁=-6dB，说明H₂为H₁的1/2时，H₂比H₁声压级低6dB。

常用声压（波高比）对应的分贝差列于表2-5。

表2-5 常用声压（波高比）对应的分贝差

若已知两个波高的分贝差Δ₂₁及基准波高H₁，则可求出另一个波高值，由式（2-35）可得：

若对P₂/P₁或H₂/H₁取自然对数，则其单位为奈培（NP）。其表达式为

Δ₂₁=ln（P₂/P₁）=ln（H₂/H₁） （2-37）

且1NP=8.68dB，1dB=0.115NP。

2.分贝与奈培的应用

分贝与奈培用于表示两个相差很大的量之比，显得很方便，在声学和电学中都得到广泛的应用，特别是在超声检测中应用更为广泛。例如示波屏上两波高的比较就常用dB表示。

例1：示波屏上一波高为80%，另一波高为20%，问前者比后者声压级高多少dB？

解：20lg（H₂/H₁）=20lg（80/20）=20lg4=12dB

答：前者比后者声压级高12dB。

例2：示波屏上有A、B、C三个波，其中A波比B波声压级高4dB，C波比B波声压级低4dB，已知B波高为40%，求A、C的波高各为多少？

解：由已知得Δ_AB=20lgA/B=4dB，Δ_CB=20lgC/B=-4dB，B波高度40%所以，

答：A、B波高分别为63.4%和25.2%。

用分贝值表示回波幅度的相互关系，不仅可以简化运算，而且在确定基准波高以后，可直接用仪器的衰减器或增益器读数表示缺陷波的相对波高。因此分贝概念的引用对超声检测有很重要的实用价值。