易新++李之聰
摘 要:介紹了工程技術(shù)領(lǐng)域常見(jiàn)分貝“衍生單位”的含義及其在出版物中的規(guī)范表示方法。適合科技編輯和作者參考運(yùn)用。
關(guān)鍵詞:分貝 計(jì)量單位 規(guī)范
中圖分類號(hào):TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)06(a)-0018-02
分貝(dB)是工程技術(shù)中常用的計(jì)量單位,也是可與國(guó)際單位制單位一起使用的我國(guó)法定計(jì)量單位。在科技類書(shū)稿中,我們常常還會(huì)見(jiàn)到dBi、dBm、dBA……等單位符號(hào)。這些附加的標(biāo)記和符號(hào)往往表示以分貝(dB)為單位的物理量的某種特性或測(cè)量過(guò)程的某些信息。這類在分貝符號(hào)的基礎(chǔ)上附加其他標(biāo)記或符號(hào)的工程實(shí)用單位,本文統(tǒng)稱為分貝“衍生單位”。
《量和單位》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)告訴我們:“單位符號(hào)沒(méi)有復(fù)數(shù)形式,符號(hào)上不得附加任何其他標(biāo)記或符號(hào)”;“在單位符號(hào)上附加表示量的特性和測(cè)量過(guò)程信息的標(biāo)志是不正確的”。那么,上述衍生單位符號(hào)中的i、m、A……等信息究竟表示什么含義?根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)又應(yīng)該如何規(guī)范表達(dá)呢?這些問(wèn)題是科技圖書(shū)編輯經(jīng)常碰到,又非常關(guān)心的問(wèn)題。但是,由于這些符號(hào)往往涉及工程技術(shù)領(lǐng)域的某些具體問(wèn)題,又不是簡(jiǎn)單的一兩句話可以解釋清楚的,需要了解分貝(dB)單位的由來(lái)和衍生符號(hào)的意義。
1 分貝的由來(lái)
在日常生活和工作中離不開(kāi)自然計(jì)數(shù)法,但在一些自然科學(xué)和工程計(jì)算中,對(duì)物理量的描述往往采用對(duì)數(shù)計(jì)數(shù)法。從本質(zhì)上講,在這些場(chǎng)合用對(duì)數(shù)形式描述物理量是因?yàn)樗鼈兎先说男睦砀惺芴匦?。在一定的刺激范圍?nèi),當(dāng)物理刺激量呈指數(shù)變化時(shí),人們的心理感受是呈線性變化的,這就是心理學(xué)上的韋伯定律和費(fèi)希納定律。它揭示了人的感官對(duì)寬廣范圍刺激的適應(yīng)性和對(duì)微弱刺激的精細(xì)分辨,人的感受器官好像是一個(gè)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換裝置一樣。
采用對(duì)數(shù)描述上述物理量的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè),一是可以用較小的數(shù)值描述較大的動(dòng)態(tài)范圍,特別有利于制圖的需要;二是計(jì)算得到簡(jiǎn)化,可以把某些乘除運(yùn)算變成加減運(yùn)算,如計(jì)算多級(jí)電路的增益,只需求各級(jí)增益的代數(shù)和,而不必將各級(jí)的放大/衰減倍數(shù)相乘。
零和負(fù)數(shù)是沒(méi)有對(duì)數(shù)的,只有正數(shù)才能取對(duì)數(shù)。這樣一來(lái),物理量經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后,原來(lái)的功率、幅度、倍數(shù)等這些非負(fù)數(shù)性質(zhì)量的值域便擴(kuò)展到了整個(gè)實(shí)數(shù)范圍。當(dāng)然,這并不意味著它們本身變負(fù)了,而只是說(shuō)明它們與給定的基準(zhǔn)值相比,是大于基準(zhǔn)值還是小于基準(zhǔn)值,小于則用負(fù)對(duì)數(shù)表示,若大于則用正對(duì)數(shù)表示。
在通信技術(shù)中一般都是選擇某一特定的功率P0為基準(zhǔn),取另一個(gè)信號(hào)功率P相對(duì)于這一基準(zhǔn)的比值的對(duì)數(shù)來(lái)表示信號(hào)功率傳輸變化情況,經(jīng)常是取以10為底的常用對(duì)數(shù)和以e=2.718為底的自然對(duì)數(shù)來(lái)表示。其對(duì)應(yīng)的單位分別為貝爾(B)和奈培(Np)。
貝爾(B)和奈培(Np)都是沒(méi)有量綱的對(duì)數(shù)計(jì)量單位。貝爾的常用單位為分貝(dB),1 dB=0.1 B,d為SI詞頭deci(分)的符號(hào),所以分貝decibel就是十分之一貝爾。分貝這一單位于1924年首先被應(yīng)用到電話工程技術(shù)領(lǐng)域。定義10 lg(P/P0)=1時(shí)的功率量級(jí)為1 dB;1/2×ln(P/P0)=1時(shí)的功率量級(jí)為1 Np。分貝與奈培的關(guān)系是1 dB=1/20×ln10 Np=0.115129 Np。
分貝的計(jì)算很簡(jiǎn)單:對(duì)于振幅類物理量,如電壓、電流強(qiáng)度等,將測(cè)量值與基準(zhǔn)值相比后求常用對(duì)數(shù)再乘以20;對(duì)于它們的平方項(xiàng)的物理量,如功率,取對(duì)數(shù)后乘以10就行了;不管是振幅類還是平方項(xiàng),變成分貝后它們的量級(jí)是一致的,可以直接進(jìn)行比較和計(jì)算。
在1926年國(guó)際長(zhǎng)途電話咨詢委員會(huì)召開(kāi)的第一次全體會(huì)議上,討論并通過(guò)了使用傳輸單位的建議,貝爾和奈培正式在通信領(lǐng)域中普遍使用。分貝的代號(hào)也有過(guò)多種形式:DB、Db、db、dB。1968年國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)第四次全會(huì),考慮到在通信領(lǐng)域里同時(shí)使用兩種傳輸單位非常不方便,而當(dāng)時(shí)無(wú)線電領(lǐng)域中卻只使用著一種傳輸單位dB,因此全會(huì)一致通過(guò)了第B4號(hào)建議,規(guī)定在國(guó)際上只使用分貝一種傳輸單位,并統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)為dB。
我國(guó)在1980年以前,無(wú)線電領(lǐng)域多使用dB,載波電話和電報(bào)技術(shù)領(lǐng)域等多使用Np。1980年,原郵電部郵科字第929號(hào)通知規(guī)定:全國(guó)電信部門統(tǒng)一使用分貝(dB)為電信傳輸單位。
2 分貝“衍生單位”的含義
2.1 功率電平
我們知道,測(cè)量海拔高低的基準(zhǔn)點(diǎn)是位于青島的黃海水準(zhǔn)點(diǎn),測(cè)量溫度高低的基準(zhǔn)點(diǎn)是水的三相點(diǎn)(水、冰、汽三相平衡共存時(shí)的熱力學(xué)溫度),測(cè)量電信號(hào)(如功率、電壓、電流)的基準(zhǔn)點(diǎn)就是前面提到的人為選擇的特定基準(zhǔn),我們暫且把這個(gè)基準(zhǔn)叫做“零電平”。這個(gè)特定的功率基準(zhǔn)就是取1毫瓦(mW)功率作為基準(zhǔn)值。要特別強(qiáng)調(diào)的是:這1 mW基準(zhǔn)值是在600 Ω的純電阻上耗散1 mW功率,此時(shí)電阻上的電壓有效值為0.775 V,所流過(guò)的電流為1.291 mA。取作基準(zhǔn)值的1 mW、0.707 V、1.291 mA分別稱為零電平功率、零電平電壓和零電平電流(我們國(guó)家不采用電流電平測(cè)量基準(zhǔn))。
利用功率關(guān)系所確定的電平可以稱為功率電平(需要計(jì)量的功率值與功率為1mW的零電平功率比較),數(shù)學(xué)表達(dá)式是:
PmW=10lg(P/1) dBm
式中PmW代表功率電平;P代表需要計(jì)量的絕對(duì)功率值,單位為mW;零電平功率為1 mW。dBm表示以1 mW為基準(zhǔn)的功率電平的分貝值。
【例1】 對(duì)于40 W的功率,用dBm單位表示的話,應(yīng)為10 lg(40 W/1 mW)=10 lg 40000≈46 dBm。
不同的絕對(duì)功率值所對(duì)應(yīng)的以1 mW為基準(zhǔn)的功率電平值如表1所示??梢钥闯?,從10-9W到106W縱貫15個(gè)量級(jí),如此宏大的數(shù)值范圍使用對(duì)數(shù)表達(dá)卻只涉及-90到+90的數(shù)域,而同時(shí)又具有10-9量級(jí)的精細(xì)分辨率。這就是前文所述的對(duì)數(shù)計(jì)數(shù)法的精妙之處。
如果定義以1W為基準(zhǔn)零電平功率,則需要計(jì)量的功率值是:
PW=10 lg (P/1) dBW
在通信技術(shù)領(lǐng)域,dBi和dBd是常見(jiàn)的天線功率增益的單位,兩者都是相對(duì)值,但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全向天線(isotropic antenna);dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子天線(dipole antenna)。dBi和dBd也可以表示同一個(gè)增益值,只不過(guò)用dBi表示的值比用dBd表示的值要大2.15。
【例2】 對(duì)于一副增益為16 dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時(shí),則為18.15 dBi(一般忽略小數(shù)位,為18 dBi)。
在通信技術(shù)文獻(xiàn)中還常會(huì)看到符號(hào)dBc,它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位,與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來(lái)說(shuō),dBc是相對(duì)于載波(carrier)功率而言的,在許多情況下,用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值,比如用來(lái)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(duì)量值。在采用dBc的地方,原則上可以直接使用dB替代。
2.2 電壓電平
根據(jù)P=U2/R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
GU=10 lg(U1/U2)2=20 lg(U1/U2) dB
如果定義以1 V作為基準(zhǔn)零電平,則需要測(cè)量的電壓值為:
UV=20 lg(V/1) dBV
在電磁兼容測(cè)量中,常以μV作為基準(zhǔn)電平,即1μV—→0 dBμV;100 μV—→40 dBμV;1 mV—→60 dBμV;1 V—→120 dBμV。
2.3 電流電平
同樣地,根據(jù)P=I2R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
β=10 lg(I1/I2)2=20 lg(I1/I2) dB
若以1 μA作為基準(zhǔn)零電平來(lái)表示電流值,則
IμA=20 lg(I/1) dBμA
2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度(dBμV/m)
定義以1 μV/m為基準(zhǔn)來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度值,則1 μv/m—→0 dBμV/m;1 V/m—→120 dBμV/m;3 V/m—→130 dBμV/m……
2.5 功率密度(dBmW/m2)
若以每平方米通過(guò)1 mW功率為基準(zhǔn)來(lái)表示功率密度,則可以用下式進(jìn)行計(jì)算,亦可查表得到結(jié)果。
ρ=10 lg(P/S)dBmW/m2
2.6 聲壓(強(qiáng))級(jí)(dBA)
在聲學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)中常可以看到dBA的單位,它實(shí)際上表達(dá)兩個(gè)意思。dB是聲壓(強(qiáng))級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位,但后面那個(gè)A的寫(xiě)法并不科學(xué),它的含義是在測(cè)量(計(jì)算)噪聲數(shù)值的時(shí)候采用的是A級(jí)計(jì)權(quán)。量度聲壓級(jí)的儀器通常都附有加權(quán)網(wǎng)絡(luò),以提供A級(jí)加權(quán)的分貝讀數(shù)。A級(jí)計(jì)權(quán)主要用于基本監(jiān)測(cè),屬于一種比較普遍的監(jiān)測(cè)計(jì)權(quán)方式。
2.7 雷達(dá)散射截面積(dBm2)
雷達(dá)散射截面(Radar Cross section,RCS)是雷達(dá)隱身技術(shù)中最關(guān)鍵的概念,它是度量雷達(dá)目標(biāo)對(duì)波照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量。RCS可定義為:?jiǎn)挝涣Ⅲw角內(nèi)目標(biāo)朝接收方向散射的功率與從給定方向入射于該目標(biāo)的平面波功率密度之比的4π倍。RCS通常用σ表示,單位為m2。由于RCS變化的范圍很大,通常就用其相對(duì)于1 m2的分貝數(shù)來(lái)表示,即用dBm2來(lái)表示(國(guó)外書(shū)中也有用dBsm表示的),即:
σ=10 lg(σ/1) dBm2
3 分貝的規(guī)范表達(dá)方法
我們知道,法定計(jì)量單位是由國(guó)家以法令形式規(guī)定強(qiáng)制使用或允許使用的計(jì)量單位,GB3100系列標(biāo)準(zhǔn)也是各行業(yè)必須執(zhí)行的強(qiáng)制性、基礎(chǔ)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是,人們對(duì)量的名稱、單位、符號(hào)的習(xí)慣用法幾乎沒(méi)有是完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的,而人們的習(xí)慣又是很難在短期內(nèi)改變的,特別是有些人的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)和執(zhí)法意識(shí)不強(qiáng),一些工程技術(shù)領(lǐng)域的“權(quán)威”人士對(duì)使用法定計(jì)量單位還有意、無(wú)意地存在抵觸情緒,因此全面執(zhí)行法定單位,編輯的責(zé)任重大。編輯不僅自已要不斷學(xué)習(xí),而且還要向作者和讀者做宣傳,請(qǐng)他們一起努力糾正那些對(duì)量和單位原有的不那么科學(xué)、不那么合理的使用習(xí)慣,共同提高出版物的質(zhì)量。
前文為了單位含義敘述的方便性,采用了工程技術(shù)中常見(jiàn)的分貝“衍生單位”的表示方法。而根據(jù)我國(guó)計(jì)量法以及《國(guó)際單位制及其應(yīng)用》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這些為分貝(dB)符號(hào)附加標(biāo)志的作法都是錯(cuò)誤的,尤其不能在科技書(shū)刊、報(bào)紙、教材、產(chǎn)品銘牌、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中使用。物理量的定義、性質(zhì)或測(cè)量條件和狀態(tài)等信息應(yīng)該用量的名稱或符號(hào)表達(dá),而“絕對(duì)不能對(duì)單位符號(hào)進(jìn)行修飾”。
實(shí)際上,我們?cè)诹私饬朔重惖亩x及其“衍生單位”的含義后,是不難對(duì)文稿中給分貝附加的標(biāo)記或符號(hào)進(jìn)行編輯處理的,常用方法有以下兩種。
1)對(duì)于公式,可以在物理量的符號(hào)上附加表示特性和測(cè)量信息的標(biāo)志;
2)對(duì)于正文和圖表,可以用簡(jiǎn)潔的文字或附加圖注和表注,對(duì)物理量的特性或測(cè)量過(guò)程信息進(jìn)行描述。
進(jìn)行上述編輯處理后,都可以直接刪去附加在分貝符號(hào)上的標(biāo)記,而不會(huì)給讀者造成理解上的困難。
例如,在公式中用PmW表示以1 mW為零電平的功率,用PW表示以1 W為零電平的功率,而絕對(duì)功率值后面直接以dB為單位。
又如,一段文字中包括一個(gè)以dBμV/m為單位的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表格,則可以在文字?jǐn)⑹鲋屑由蠋讉€(gè)字,改為“以1 μV/m為基準(zhǔn)的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表如表2所示”,或者在表格下面添加一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)注,而表中直接使用dB作為場(chǎng)強(qiáng)單位。
鑒于筆者專業(yè)所限,文中所舉實(shí)例多有局限性,算作拋磚引玉;其他專業(yè)的讀者可以舉一反三。
參考文獻(xiàn)
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[4] 陸偉寧.彈道導(dǎo)彈.攻防對(duì)抗技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)宇航出版社,2007.
如果定義以1W為基準(zhǔn)零電平功率,則需要計(jì)量的功率值是:
PW=10 lg (P/1) dBW
在通信技術(shù)領(lǐng)域,dBi和dBd是常見(jiàn)的天線功率增益的單位,兩者都是相對(duì)值,但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全向天線(isotropic antenna);dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子天線(dipole antenna)。dBi和dBd也可以表示同一個(gè)增益值,只不過(guò)用dBi表示的值比用dBd表示的值要大2.15。
【例2】 對(duì)于一副增益為16 dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時(shí),則為18.15 dBi(一般忽略小數(shù)位,為18 dBi)。
在通信技術(shù)文獻(xiàn)中還常會(huì)看到符號(hào)dBc,它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位,與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來(lái)說(shuō),dBc是相對(duì)于載波(carrier)功率而言的,在許多情況下,用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值,比如用來(lái)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(duì)量值。在采用dBc的地方,原則上可以直接使用dB替代。
2.2 電壓電平
根據(jù)P=U2/R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
GU=10 lg(U1/U2)2=20 lg(U1/U2) dB
如果定義以1 V作為基準(zhǔn)零電平,則需要測(cè)量的電壓值為:
UV=20 lg(V/1) dBV
在電磁兼容測(cè)量中,常以μV作為基準(zhǔn)電平,即1μV—→0 dBμV;100 μV—→40 dBμV;1 mV—→60 dBμV;1 V—→120 dBμV。
2.3 電流電平
同樣地,根據(jù)P=I2R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
β=10 lg(I1/I2)2=20 lg(I1/I2) dB
若以1 μA作為基準(zhǔn)零電平來(lái)表示電流值,則
IμA=20 lg(I/1) dBμA
2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度(dBμV/m)
定義以1 μV/m為基準(zhǔn)來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度值,則1 μv/m—→0 dBμV/m;1 V/m—→120 dBμV/m;3 V/m—→130 dBμV/m……
2.5 功率密度(dBmW/m2)
若以每平方米通過(guò)1 mW功率為基準(zhǔn)來(lái)表示功率密度,則可以用下式進(jìn)行計(jì)算,亦可查表得到結(jié)果。
ρ=10 lg(P/S)dBmW/m2
2.6 聲壓(強(qiáng))級(jí)(dBA)
在聲學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)中常可以看到dBA的單位,它實(shí)際上表達(dá)兩個(gè)意思。dB是聲壓(強(qiáng))級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位,但后面那個(gè)A的寫(xiě)法并不科學(xué),它的含義是在測(cè)量(計(jì)算)噪聲數(shù)值的時(shí)候采用的是A級(jí)計(jì)權(quán)。量度聲壓級(jí)的儀器通常都附有加權(quán)網(wǎng)絡(luò),以提供A級(jí)加權(quán)的分貝讀數(shù)。A級(jí)計(jì)權(quán)主要用于基本監(jiān)測(cè),屬于一種比較普遍的監(jiān)測(cè)計(jì)權(quán)方式。
2.7 雷達(dá)散射截面積(dBm2)
雷達(dá)散射截面(Radar Cross section,RCS)是雷達(dá)隱身技術(shù)中最關(guān)鍵的概念,它是度量雷達(dá)目標(biāo)對(duì)波照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量。RCS可定義為:?jiǎn)挝涣Ⅲw角內(nèi)目標(biāo)朝接收方向散射的功率與從給定方向入射于該目標(biāo)的平面波功率密度之比的4π倍。RCS通常用σ表示,單位為m2。由于RCS變化的范圍很大,通常就用其相對(duì)于1 m2的分貝數(shù)來(lái)表示,即用dBm2來(lái)表示(國(guó)外書(shū)中也有用dBsm表示的),即:
σ=10 lg(σ/1) dBm2
3 分貝的規(guī)范表達(dá)方法
我們知道,法定計(jì)量單位是由國(guó)家以法令形式規(guī)定強(qiáng)制使用或允許使用的計(jì)量單位,GB3100系列標(biāo)準(zhǔn)也是各行業(yè)必須執(zhí)行的強(qiáng)制性、基礎(chǔ)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是,人們對(duì)量的名稱、單位、符號(hào)的習(xí)慣用法幾乎沒(méi)有是完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的,而人們的習(xí)慣又是很難在短期內(nèi)改變的,特別是有些人的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)和執(zhí)法意識(shí)不強(qiáng),一些工程技術(shù)領(lǐng)域的“權(quán)威”人士對(duì)使用法定計(jì)量單位還有意、無(wú)意地存在抵觸情緒,因此全面執(zhí)行法定單位,編輯的責(zé)任重大。編輯不僅自已要不斷學(xué)習(xí),而且還要向作者和讀者做宣傳,請(qǐng)他們一起努力糾正那些對(duì)量和單位原有的不那么科學(xué)、不那么合理的使用習(xí)慣,共同提高出版物的質(zhì)量。
前文為了單位含義敘述的方便性,采用了工程技術(shù)中常見(jiàn)的分貝“衍生單位”的表示方法。而根據(jù)我國(guó)計(jì)量法以及《國(guó)際單位制及其應(yīng)用》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這些為分貝(dB)符號(hào)附加標(biāo)志的作法都是錯(cuò)誤的,尤其不能在科技書(shū)刊、報(bào)紙、教材、產(chǎn)品銘牌、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中使用。物理量的定義、性質(zhì)或測(cè)量條件和狀態(tài)等信息應(yīng)該用量的名稱或符號(hào)表達(dá),而“絕對(duì)不能對(duì)單位符號(hào)進(jìn)行修飾”。
實(shí)際上,我們?cè)诹私饬朔重惖亩x及其“衍生單位”的含義后,是不難對(duì)文稿中給分貝附加的標(biāo)記或符號(hào)進(jìn)行編輯處理的,常用方法有以下兩種。
1)對(duì)于公式,可以在物理量的符號(hào)上附加表示特性和測(cè)量信息的標(biāo)志;
2)對(duì)于正文和圖表,可以用簡(jiǎn)潔的文字或附加圖注和表注,對(duì)物理量的特性或測(cè)量過(guò)程信息進(jìn)行描述。
進(jìn)行上述編輯處理后,都可以直接刪去附加在分貝符號(hào)上的標(biāo)記,而不會(huì)給讀者造成理解上的困難。
例如,在公式中用PmW表示以1 mW為零電平的功率,用PW表示以1 W為零電平的功率,而絕對(duì)功率值后面直接以dB為單位。
又如,一段文字中包括一個(gè)以dBμV/m為單位的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表格,則可以在文字?jǐn)⑹鲋屑由蠋讉€(gè)字,改為“以1 μV/m為基準(zhǔn)的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表如表2所示”,或者在表格下面添加一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)注,而表中直接使用dB作為場(chǎng)強(qiáng)單位。
鑒于筆者專業(yè)所限,文中所舉實(shí)例多有局限性,算作拋磚引玉;其他專業(yè)的讀者可以舉一反三。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9300~9302—93量和單位. 北京:國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1993.
[2] 陳浩元.科技書(shū)刊標(biāo)準(zhǔn)化18講[M]. 北京:北京師范大學(xué)出版社,1998.
[3] 趙燕,段方.量和單位標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[M]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.
[4] 陸偉寧.彈道導(dǎo)彈.攻防對(duì)抗技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)宇航出版社,2007.
如果定義以1W為基準(zhǔn)零電平功率,則需要計(jì)量的功率值是:
PW=10 lg (P/1) dBW
在通信技術(shù)領(lǐng)域,dBi和dBd是常見(jiàn)的天線功率增益的單位,兩者都是相對(duì)值,但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全向天線(isotropic antenna);dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子天線(dipole antenna)。dBi和dBd也可以表示同一個(gè)增益值,只不過(guò)用dBi表示的值比用dBd表示的值要大2.15。
【例2】 對(duì)于一副增益為16 dBd的天線,其增益折算成單位為dBi時(shí),則為18.15 dBi(一般忽略小數(shù)位,為18 dBi)。
在通信技術(shù)文獻(xiàn)中還常會(huì)看到符號(hào)dBc,它也是一個(gè)表示功率相對(duì)值的單位,與dB的計(jì)算方法完全一樣。一般來(lái)說(shuō),dBc是相對(duì)于載波(carrier)功率而言的,在許多情況下,用來(lái)度量與載波功率的相對(duì)值,比如用來(lái)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(duì)量值。在采用dBc的地方,原則上可以直接使用dB替代。
2.2 電壓電平
根據(jù)P=U2/R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
GU=10 lg(U1/U2)2=20 lg(U1/U2) dB
如果定義以1 V作為基準(zhǔn)零電平,則需要測(cè)量的電壓值為:
UV=20 lg(V/1) dBV
在電磁兼容測(cè)量中,常以μV作為基準(zhǔn)電平,即1μV—→0 dBμV;100 μV—→40 dBμV;1 mV—→60 dBμV;1 V—→120 dBμV。
2.3 電流電平
同樣地,根據(jù)P=I2R,當(dāng)R1=R2時(shí),則
β=10 lg(I1/I2)2=20 lg(I1/I2) dB
若以1 μA作為基準(zhǔn)零電平來(lái)表示電流值,則
IμA=20 lg(I/1) dBμA
2.4 電場(chǎng)強(qiáng)度(dBμV/m)
定義以1 μV/m為基準(zhǔn)來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度值,則1 μv/m—→0 dBμV/m;1 V/m—→120 dBμV/m;3 V/m—→130 dBμV/m……
2.5 功率密度(dBmW/m2)
若以每平方米通過(guò)1 mW功率為基準(zhǔn)來(lái)表示功率密度,則可以用下式進(jìn)行計(jì)算,亦可查表得到結(jié)果。
ρ=10 lg(P/S)dBmW/m2
2.6 聲壓(強(qiáng))級(jí)(dBA)
在聲學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)中??梢钥吹絛BA的單位,它實(shí)際上表達(dá)兩個(gè)意思。dB是聲壓(強(qiáng))級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位,但后面那個(gè)A的寫(xiě)法并不科學(xué),它的含義是在測(cè)量(計(jì)算)噪聲數(shù)值的時(shí)候采用的是A級(jí)計(jì)權(quán)。量度聲壓級(jí)的儀器通常都附有加權(quán)網(wǎng)絡(luò),以提供A級(jí)加權(quán)的分貝讀數(shù)。A級(jí)計(jì)權(quán)主要用于基本監(jiān)測(cè),屬于一種比較普遍的監(jiān)測(cè)計(jì)權(quán)方式。
2.7 雷達(dá)散射截面積(dBm2)
雷達(dá)散射截面(Radar Cross section,RCS)是雷達(dá)隱身技術(shù)中最關(guān)鍵的概念,它是度量雷達(dá)目標(biāo)對(duì)波照射電磁波散射能力的一個(gè)物理量。RCS可定義為:?jiǎn)挝涣Ⅲw角內(nèi)目標(biāo)朝接收方向散射的功率與從給定方向入射于該目標(biāo)的平面波功率密度之比的4π倍。RCS通常用σ表示,單位為m2。由于RCS變化的范圍很大,通常就用其相對(duì)于1 m2的分貝數(shù)來(lái)表示,即用dBm2來(lái)表示(國(guó)外書(shū)中也有用dBsm表示的),即:
σ=10 lg(σ/1) dBm2
3 分貝的規(guī)范表達(dá)方法
我們知道,法定計(jì)量單位是由國(guó)家以法令形式規(guī)定強(qiáng)制使用或允許使用的計(jì)量單位,GB3100系列標(biāo)準(zhǔn)也是各行業(yè)必須執(zhí)行的強(qiáng)制性、基礎(chǔ)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是,人們對(duì)量的名稱、單位、符號(hào)的習(xí)慣用法幾乎沒(méi)有是完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的,而人們的習(xí)慣又是很難在短期內(nèi)改變的,特別是有些人的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)和執(zhí)法意識(shí)不強(qiáng),一些工程技術(shù)領(lǐng)域的“權(quán)威”人士對(duì)使用法定計(jì)量單位還有意、無(wú)意地存在抵觸情緒,因此全面執(zhí)行法定單位,編輯的責(zé)任重大。編輯不僅自已要不斷學(xué)習(xí),而且還要向作者和讀者做宣傳,請(qǐng)他們一起努力糾正那些對(duì)量和單位原有的不那么科學(xué)、不那么合理的使用習(xí)慣,共同提高出版物的質(zhì)量。
前文為了單位含義敘述的方便性,采用了工程技術(shù)中常見(jiàn)的分貝“衍生單位”的表示方法。而根據(jù)我國(guó)計(jì)量法以及《國(guó)際單位制及其應(yīng)用》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這些為分貝(dB)符號(hào)附加標(biāo)志的作法都是錯(cuò)誤的,尤其不能在科技書(shū)刊、報(bào)紙、教材、產(chǎn)品銘牌、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中使用。物理量的定義、性質(zhì)或測(cè)量條件和狀態(tài)等信息應(yīng)該用量的名稱或符號(hào)表達(dá),而“絕對(duì)不能對(duì)單位符號(hào)進(jìn)行修飾”。
實(shí)際上,我們?cè)诹私饬朔重惖亩x及其“衍生單位”的含義后,是不難對(duì)文稿中給分貝附加的標(biāo)記或符號(hào)進(jìn)行編輯處理的,常用方法有以下兩種。
1)對(duì)于公式,可以在物理量的符號(hào)上附加表示特性和測(cè)量信息的標(biāo)志;
2)對(duì)于正文和圖表,可以用簡(jiǎn)潔的文字或附加圖注和表注,對(duì)物理量的特性或測(cè)量過(guò)程信息進(jìn)行描述。
進(jìn)行上述編輯處理后,都可以直接刪去附加在分貝符號(hào)上的標(biāo)記,而不會(huì)給讀者造成理解上的困難。
例如,在公式中用PmW表示以1 mW為零電平的功率,用PW表示以1 W為零電平的功率,而絕對(duì)功率值后面直接以dB為單位。
又如,一段文字中包括一個(gè)以dBμV/m為單位的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表格,則可以在文字?jǐn)⑹鲋屑由蠋讉€(gè)字,改為“以1 μV/m為基準(zhǔn)的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)照表如表2所示”,或者在表格下面添加一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)注,而表中直接使用dB作為場(chǎng)強(qiáng)單位。
鑒于筆者專業(yè)所限,文中所舉實(shí)例多有局限性,算作拋磚引玉;其他專業(yè)的讀者可以舉一反三。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9300~9302—93量和單位. 北京:國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1993.
[2] 陳浩元.科技書(shū)刊標(biāo)準(zhǔn)化18講[M]. 北京:北京師范大學(xué)出版社,1998.
[3] 趙燕,段方.量和單位標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[M]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.
[4] 陸偉寧.彈道導(dǎo)彈.攻防對(duì)抗技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)宇航出版社,2007.