79. 对数刻度(dB)的意义与用途问题: 假设需要测量的畸变分量为0.1%,在一个10cm高的显示屏上,如果设置基频分量(100%)为刻度全长,则谐波分量仅为0.1mm。显然,这个分量在屏幕上几乎看不到了。
为了易于同时观察所有的频率分量,唯一的做法是改变幅值刻度。对数幅值刻度可以压缩大的信号幅值,扩展小信号幅值。解决方法: Alexander Graham Bell发现了人的耳朵对声音功率大小差别的对数反应。他发明了单位“贝”,用以测量人的听觉能力。如今,“分贝”,即“贝”的十分之一,已经成为了频域分析中最常用的单位。
下表所示为分贝值与功率、电压值之间的关系。 使用dB刻度,在小信号状况下,对数幅值谱可以测量更精确。如下图所示,基波电压成分100%即0dB,谐波电压成分0.1%即-60dB,在一个80dB的显示图上,畸变成分表现在刻度的1/4处。而在线性刻度上,畸变成分表现在刻度的1/1000处。例:右图为一个标准音源信号(1kHz)的谐波分析结果,采用平顶窗。
图a为对数幅值刻度,图b采用线性幅值刻度。显然,在图b中看到的是一个标准的1kHz的正弦波信号,但图a显示,信号中还包含有一些2kHz的成分。