W najprostszej postaci, osiągać wzmacniacz to stosunek mocy wyjściowej do wejściowej. Jak wszystkie współczynniki, zysk jest bezwymiarowy. Istnieje jednak rzeczywista jednostka miary przeznaczona do reprezentowania zysku, nazywana belem.
Jako jednostka miary bel został wymyślony w celu ułatwienia prezentacji. straty zasilania w systemie przewodów telefonicznych, a nie dla wzmocnienia wzmacniaczy. Nazwa jednostki pochodzi od Alexandra Grahama Bella, słynnego szkockiego wynalazcy, którego praca odegrała kluczową rolę w rozwoju systemów telefonicznych. Pierwotnie bel wyrażał wielkość utraty mocy sygnału w kablu elektrycznym o standardowej długości ze względu na jego rezystancję. Teraz jest to ogólny termin określający logarytm (podstawa 10) stosunku mocy (moc wyjściowa podzielona przez moc wejściową):
Ponieważ bel jest jednostką logarytmiczną, jest nieliniowy. Aby dać wyobrażenie o tym, jak to działa, rozważ poniższą tabelę wartości, porównującą straty i zyski mocy w decybelach z bezwymiarowymi współczynnikami:;
Później zdecydowano, że bel był zbyt dużą jednostką miary, aby można go było używać bezpośrednio, dlatego użyto go z przedrostkiem metrycznym. decyduj(czyli 1/10), co daje decybele lub dB (dB). Teraz wyrażenie „dB” jest tak powszechne, że wiele osób nie rozumie, że jest to kombinacja „deci-” i „-bel” lub że istnieje nawet taka jednostka jak „bel”. Aby to zobrazować, oto kolejna tabela porównawcza zysku/straty wyrażona w czasach i decybelach:
Jako jednostka logarytmiczna, ta metoda pomiaru wzmocnienia obejmuje szeroki zakres współczynników przy minimalnym zakresie liczb. Rozsądne jest pytanie „dlaczego ktoś miałby uważać za konieczne wymyślenie jednostki logarytmicznej dla utraty mocy sygnału elektrycznego w systemie telefonicznym?”. Odpowiedź wiąże się z dynamiką ludzkiego słuchu, którego siła receptywności ma charakter logarytmiczny.
Ludzki słuch jest wysoce nieliniowy: aby podwoić postrzeganą głośność dźwięku, rzeczywistą moc akustyczną należy pomnożyć przez współczynnik 10. Jeśli chodzi o utratę mocy w sygnale telefonicznym, logarytmiczna skala w belach idealnie pasuje do tego kontekstu: utrata mocy o 1 bel odpowiada utracie odbieranego dźwięku o 50 procent, czyli 1/2. Wzrost mocy o 1 Bel odpowiada podwojeniu odczuwanej głośności dźwięku.
Niemal kompletną analogią do skali Bela jest skala Richtera używana do opisania wielkości trzęsienia ziemi: trzęsienie ziemi o sile 6,0 w skali Richtera jest 10 razy silniejsze niż trzęsienie ziemi o sile 5,0; trzęsienie ziemi o sile 7,0 w skali Richtera jest 100 razy silniejsze niż trzęsienie ziemi o sile 5,0 i tak dalej. Skala pomiaru wskaźnika chemicznego pH jest również logarytmiczna, różnica 1 na skali odpowiada dziesięciokrotnej różnicy stężenia jonów wodorowych w roztworze chemicznym. Zaletą stosowania logarytmicznej skali pomiarowej jest ogromny zakres wartości, jaki daje stosunkowo mały zakres wartości liczbowych, i ta sama zaleta pozwala na wykorzystanie punktów Richtera dla trzęsień ziemi i pH dla aktywności jonów wodorowych.
Innym powodem używania beli jako jednostki zysku jest prostota wzorów na zysk i stratę. Rozważmy ostatni przykład (rysunek na poprzedniej stronie), w którym dwa wzmacniacze są połączone ze sobą w celu wzmocnienia sygnału. Odpowiednie wzmocnienie dla każdego wzmacniacza wyrażono w czasach, a ogólne wzmocnienie systemu było równe iloczynowi tych dwóch współczynników:
Całkowity zysk = 3 x 5 = 15
Jeśli te liczby to przyrosty mocy, możemy bezpośrednio zastosować jednostki Bel do wyrażenia wzmocnienia każdego wzmacniacza i systemu jako całości (rysunek poniżej).
Zyski w belach sumują się: 0,477 B + 0,699 B = 1,176 B.
Przyglądając się uważnie wartościom tych przyrostów w jednostkach „bel”, widać, że sumują się one. Zyskaj wartości w czasach dla stopni wzmacniacza zwielokrotniać, a wartości wzmocnienia w belach dodać aby uzyskać ogólny zysk systemu. Pierwszy wzmacniacz o wzmocnieniu mocy 0,477 B jest dodawany do wzmocnienia drugiego wzmacniacza o wartości 0,699 B, co daje całkowite wzmocnienie systemu o wartości 1,176 B.
Po przeliczeniu w decybelach widzimy to samo (rysunek poniżej).
Zyski decybeli sumują się: 4,77 B + 6,99 B = 11,76 B. Dla tych, którzy są już zaznajomieni z matematycznymi właściwościami logarytmów, nie było to zaskoczeniem. Jest to elementarna zasada algebry: antylogarytm sumy wartości logarytmów dwóch liczb jest równy iloczynowi tych dwóch liczb. Innymi słowy, jeśli weźmiemy dwie liczby i wyznaczymy logarytm każdej z nich, to dodamy razem wartości dwóch logarytmów, a następnie ustalimy „antylogarytm” tej sumy (podnieś podstawę logarytmu - w tym przypadku 10 - do potęgi tej sumy), wynik będzie taki sam, jak gdybyśmy po prostu pomnożyli dwie pierwotne liczby. Ta reguła algebraiczna stanowi istotę urządzenia zwanego suwakiem logarytmicznym, komputera analogowego, który między innymi może wyznaczać iloczyny i ilorazy za pomocą dodawania (dodawania długości fizycznych zaznaczonych na ruchomej drewnianej, metalowej lub plastikowej wadze). Biorąc pod uwagę tabelę wartości logarytmów, ta sama matematyczna sztuczka może zostać wykorzystana do wykonania złożonego mnożenia i dzielenia w inny sposób, używając odpowiednio tylko dodawania i odejmowania. Wraz z pojawieniem się szybkich mikrokalkulatorów ta elegancka technologia obliczeniowa praktycznie zniknęła z powszechnego użytku. Jednak nadal ważne jest, aby zrozumieć to podczas pracy ze skalami pomiarowymi, które są logarytmiczne, takimi jak skala bela (decybel) i skala Richtera.
Podczas przeliczania wzmocnienia mocy z beli lub decybeli na współczynniki bez jednostek, używana jest funkcja matematyczna odwrotna do logarytmu: podnoszenie liczby 10 do potęgi lub antylogarytmu.
Konwersja decybeli na bezwymiarowe współczynniki wzmocnienia mocy poczty jest taka sama, tylko do wykładnika dodaje się dzielnik przez 10:
Przykład:
Moc wejściowa wzmacniacza wynosi 1 wat, a moc wyjściowa 10 watów. Znajdź wzmocnienie w dB.
Przykład:
Znajdź wzmocnienie mocy A P(razy) = (P out /P in) dla wzmocnienia mocy 20 dB.
Ponieważ bel jest pierwotnie jednostką miary przyrostu lub utraty mocy w systemie, przyrostu i spadku napięcia lub prądu nie można przeliczyć na bele lub decybele w dokładnie ten sam sposób. Używając beli lub decybeli do wyrażenia wzmocnienia innego niż moc, czy to napięcia, czy prądu, musimy obliczyć, jakie wzmocnienie mocy odpowiada danemu wzmocnieniu napięcia lub prądu. Przy stałej rezystancji obciążenia przyrost napięcia lub prądu równy 2 odpowiada wzmocnieniu mocy 4 razy (2 2); 3-krotne zwiększenie napięcia lub prądu odpowiada 9-krotnemu wzmocnieniu mocy (3 2). Jeśli pomnożymy napięcie lub prąd przez jakiś współczynnik, to przyrost mocy będzie równy kwadratowi tego współczynnika. Wynika to ze wzorów prawa Joule'a-Lenza, gdzie moc obliczano z wartości napięcia lub prądu oraz rezystancji:
Moc jest proporcjonalna zarówno do kwadratu napięcia, jak i do kwadratu prądu.
Tak więc, przeliczając wzmocnienie napięcia lub prądu z czasów na białe, musimy uwzględnić ten wykładnik w równaniach:
Ten sam wykładnik jest potrzebny do wyrażenia wzmocnienia prądu lub napięcia w decybelach:
Jednak ze względu na inną interesującą właściwość logarytmów możemy uprościć te równania, usuwając wykładnik i dodając „2” jako czynnik do funkcji logarytmicznej. Innymi słowy, zamiast obliczać logarytm napięcia lub prądu do kwadratu, po prostu mnożymy wartość logarytmu wzmocnienia napięcia lub prądu przez 2, a końcowy wynik w belach lub decybelach będzie dokładnie taki sam:
\ ...podobnie... \
\ ...podobnie... \
dla decybeli:
\ ...podobnie... \
\ ...podobnie... \
Proces przeliczania przyrostów napięcia lub prądu z beli lub decybeli na bezwymiarowe współczynniki pocztowe jest dokładnie taki sam, jak w przypadku przyrostów mocy:
Jeśli następnie \
Jeśli następnie \
A równania użyte do przeliczenia przyrostów napięcia lub prądu w decybelach na przyrosty bezwymiarowe:
Jeśli następnie
Jeśli następnie
Podczas gdy bel jest jednostką pierwotnie porównywalną z mocą, inna jednostka logarytmiczna, wymyślona do wyrażania przyrostu/straty napięcia lub prądu, opiera się na naturalny logarytm, nie dziesiętny jak biel i decybele. O nazwie bez piór, jednostka miary jest oznaczona przez „Np” („Np”, może również występować z „n” pisanym małą literą).
\ \
\ \
Na dobre i na złe, ani neper, ani jego osłabiony kuzyn, decineper, nie są używane jako jednostka miary w zastosowaniach inżynierii amerykańskiej.
Przykład:
Napięcie na liniowym wejściu 600 omów wzmacniacza wynosi 10 mV, napięcie na jego obciążeniu 600 omów wynosi 1 V. Znajdź wzmocnienie mocy w dB.
Przykład:
Znajdź wzmocnienie napięcia w czasie A U(czasy) = (U out / U in) dla wzmacniacza o wzmocnieniu 20 dB i impedancji wejściowej i wyjściowej równej 50 omów.
Podsumujmy:
Zyski i straty można wyrazić w belach (B) lub decybelach (dB). Decybel jest dosłownie decyduj-bel: jedna dziesiąta bieli.
Bel - jednostka pierwotnie wyrażająca wzrost lub utratę mocy. Aby przeliczyć stosunek mocy na bele lub decybele, użyj jednego z poniższych równań:
Używając jednostki bel lub decybel do wyrażenia stosunku napięć lub prądów, należy oprzeć się na równoważnym stosunku mocy. W praktyce oznacza to użycie innych równań z mnożnikiem 2 dla wartości logarytmicznych, co odpowiada potędze 2 w stosunkach napięcia lub prądu:
\ \
\ \
Aby przeliczyć wzmocnienie w decybelach na wzmocnienie w jednostkach, użyj jednego z poniższych równań:
Wzmocnienie (wzrost) wyrażane jest w dodatnich belach lub decybelach. Straty (tłumienie) wyrażone są w ujemnych wartościach w belach lub decybelach. Jednostkowy zysk (brak zysku lub straty; stosunek = 1) jest wyrażony jako zero beli lub zero decybeli.
Podczas obliczania ogólnego wzmocnienia dla systemu wzmacniającego składającego się z kilku stopni wzmacniaczy, poszczególne wzmocnienia są mnożone przez czasy, aby znaleźć całkowite wzmocnienie przez czasy. Z drugiej strony wartości bel i decybeli dla każdego stopnia wzmocnienia są sumowane w celu określenia ogólnego wzmocnienia w belach lub decybelach.
jednostka miary Bel wyraża nie samą ilość, ale stosunek jednej wielkości do drugiej. Bel jest jednostką logarytmiczną. Częściej ta jednostka jest używana z przedrostkiem dziesiętnym " decy-", tj. "dziesiąty". W decybelach wygodnie jest mierzyć współczynniki tłumienia i wzmocnienia:
Dlaczego logarytmy? W końcu ludzka percepcja ma charakter logarytmiczny! Wyobraź sobie paczkę z zakupami o wadze 1 kg. Jeśli dodasz do tej masy kolejny litr kilogramów, zmiana masy będzie bardzo zauważalna. Jeśli do masy zostanie dodany ten sam kilogram, powiedzmy 15 kg, wówczas wzrost masy będzie zauważalny, ale prawie nie będzie odczuwalny. A jeśli ten kilogram zostanie dodany do całej tony, wzrost będzie całkowicie niewidoczny. Aby pchać samochód z litrem soku i bez niego, trzeba włożyć ten sam wysiłek.
Ponadto przypominamy sobie matematykę logarytmów i widzimy, jak upraszcza się niektóre obliczenia.
To już ułatwia życie. Rozwiążmy prosty problem:Moc sygnału w linii tłumi się 6,3 razy, po stronie odbiorczej wzmacniacz zwiększa moc 25 razy. Ile razy moc sygnału na wyjściu wzmacniacza będzie większa lub mniejsza niż na wyjściu generatora?
Właśnie obliczyliśmy, ile razy moc sygnału na wyjściu toru różni się od tej dostarczanej do toru. Z pewnością chcesz poznać wielkość tej mocy. Czy można wyrazić same wartości w decybelach? Tak, z pewnością możesz! Aby to zrobić, musisz podzielić wartość przez jeden.
Teraz oblicz moc sygnału na wyjściu ścieżki, wyrażoną w dBW, nie jest trudne. Np. jeśli moc wejściowa wynosiła 0,25W (-6dBW), to moc sygnału na wyjściu toru
Około 1 W, jak można się domyślić. Przelicz na waty: 
Teraz zapamiętaj kilka stwierdzeń:
- Zmiana mocy 2 razy- to jest 3dB
- Zmiana mocy 3 razy- to jest 4,8dB
- Zmiana mocy 10 razy- to jest 10dB
- Zmiana mocy 100 razy- to jest 20dB
...zmiana mocy...
Celowo napisałem powyżej tylko o pojemnościach. Moc ma kwadratową zależność od napięcia i prądu oraz zmiana o 3 decybele jest zawsze i we wszystkich przypadkach zmianą moc 2 razy. Jak pamiętamy, moc zależy od kwadratu napięcia lub kwadratu prądu:
Pamiętaj, że logarytm wykładnika to iloczyn wykładnika i logarytmu podstawy. Wykładnik to dwa i musisz pomnożyć nie przez 10, ale przez 20. Wyraźmy 2 wolty w decybelowoltach i 3 decybelowowolty w woltach: 
Prosty i nieustraszony!
- W obliczeniach wielkości energii (mocy) pojawia się liczba 10
- W obliczeniach wielkości mocy (napięcie, prąd) pojawia się liczba 20
Niektóre obliczenia
Rozwiążmy kilka problemów obliczeniowych, aby mieć całkowitą pewność co do decybeli.
1. Głośność dźwięku
Głośność dźwięku jest również mierzona w decybelach. Pamiętając, że decybel jest miarą stosunku dwóch wielkości, my koniecznie zawsze określamy w odniesieniu do czego mierzone są te decybele, tj. gdzie jest punkt wyjścia. A w tym przypadku - w stosunku do progu słyszalności człowieka: 2×10 -5 N/m 2 . Newton jest systemową jednostką siły, tj. oczywiście wielkość mocy, więc w obliczeniach pojawia się liczba 20. I obliczmy, jakie ciśnienie akustyczne wywiera na błonę bębenkową w naszym uchu, gdy startuje odrzutowiec i podczas cichej rozmowy.
Co wiemy:
- Wartości w decybelach wyrażone są w odniesieniu do 2×10 -5 N/m 2
- Powierzchnia błony bębenkowej u ludzi wynosi około 55 mm 2, czyli 5,5 × 10 -5 m 2
- Objętość stołu samolotu odrzutowego - 120dB w odległości 5m
- Głośność stołu cichej rozmowy - 50dB w odległości 1m
Einstein, Newton i Pascal bawili się w chowanego. Einstein spadł na prowadzenie. Pascal wbiegł w krzaki, przebrał się, w ogóle nie widać tego człowieka, ale Newton po prostu tam stoi. Narysował wokół siebie kwadrat i stoi. Einstein policzył do stu, odwraca się, widzi Newtona i krzyczy:
- Brawo! Znalazłem Newtona!
Newton uśmiechnął się chytrze i odpowiedział:
„Źle, mądralo!” To Newton na metr kwadratowy! ZNALAZŁEŚ PASCALA!!!
Obliczmy wartość ciśnienia akustycznego w paskalach lub niutonach na metr kwadratowy:
Mnożymy ciśnienie w paskalach przez powierzchnię w metrach kwadratowych i otrzymujemy wielkość siły w niutonach:
Przeliczmy Newtony na bardziej namacalne gramy:
- Samolot odrzutowy wywiera ciśnienie
0,0011 N × 102 g/N = 0,1122 g - Dźwięk cichej rozmowy z siłą naciska na błonę bębenkową
0,0000003479 N × 102 g/N = 0,000035 g
Jak mówią, poczuj różnicę! I nie zapominaj, że mechanizm słyszenia jest bardziej złożony, a dźwięk odbieramy nie tylko przez błonę bębenkową głęboko w uchu!
2. Konwersja poziomu napięcia na siłę sygnału
W pracy często mierzymy poziomy sygnału radiowego na wejściu antenowym odbiornika pomiarowego. A odbiornik pomiarowy w swoich właściwościach metrologicznych jest zbliżony do selektywnego woltomierza, a zmierzona wartość jest obliczana w decybelach-mikrowoltach ( dBuV). Jednocześnie często w pomiarach radiowych operują mocą sygnału w punkcie odbioru, często wyrażoną w decybelach-miliwatach ( dBm). Policzmy od jednego do drugiego!
A dla większego szczęścia zrobiłem kalkulator online, który przelicza napięcie w decybelach-mikrowoltach na moc w decybelach-miliwatach i odwrotnie (wiem, wiem, w internecie jest ich niezliczona ilość beze mnie! :))
Internetowy kalkulator decybeli
Warunki korzystania proste jak diabli. Zmień wartość dowolnej wartości, a wszystkie inne wartości zostaną automatycznie przeliczone.
| Napięcie, mV: | ||
| Napięcie, dBμV: | ||
| Moc, dBm: | ||
| Moc, mW: |
Co to jest decybel (dB)
Logarytmiczna jednostka poziomów, tłumień i wzmocnień
Decybel - dziesiąta część beli, czyli jedna dziesiąta logarytmu bezwymiarowego stosunku wielkości fizycznej do wielkości fizycznej o tej samej nazwie co oryginał
Decybel to bezwymiarowa jednostka używana do pomiaru stosunku pewnych wielkości - „energia” (moc, energia, gęstość strumienia mocy itp.) lub „moc” (prąd, napięcie itp.). Innymi słowy, decybel jest wartością względną. Nie absolutna, jak na przykład wat lub wolt, ale względna, jak krotność („trzykrotna różnica”) lub procenty, mające na celu zmierzenie stosunku („stosunek poziomów”) dwóch innych wielkości, a skala logarytmiczna to zastosowane do otrzymanego stosunku.
Rosyjskie oznaczenie jednostki „decybel” to „dB”, międzynarodowe to „dB” (błędnie: db, dB). Decybel jest podobny do jednostek bel (B, B) i neper (Np, Np) i jest do nich wprost proporcjonalny.
Decybel nie jest oficjalną jednostką w układzie SI, choć decyzja Konferencji Generalnej Miar i Wag zezwala na jego stosowanie bez ograniczeń w połączeniu z SI, a Międzynarodowa Izba Miar i Wag zarekomendowała włączenie go do tego układu .
Obszary użytkowania
Decybel ma szerokie zastosowanie w każdej dziedzinie techniki wymagającej pomiaru wielkości zmieniających się w szerokim zakresie: w radiotechnice, technice antenowej, w systemach transmisji informacji, w optyce, akustyce (poziom głośności mierzony jest w decybelach), itp. Zwyczajowo mierzy się w decybelach zakres dynamiczny (na przykład zakres głośności instrumentu muzycznego), tłumienie fali podczas propagacji w ośrodku pochłaniającym, współczynnik wzmocnienia i szumu wzmacniacza.
Decybel służy nie tylko do pomiaru stosunku wielkości fizycznych drugiego rzędu (energia: moc, energia) i pierwszego rzędu (napięcie, natężenie prądu). Decybeli można użyć do pomiaru stosunków dowolnej wielkości fizycznej, a decybeli można również użyć do przedstawienia wartości bezwzględnych (patrz poziom odniesienia).
Jak przejść do decybeli?
Wszelkie operacje na decybelach są uproszczone, jeśli przestrzega się zasady: wartość w dB to 10 logarytmów dziesiętnych stosunku dwóch wielkości energii o tej samej nazwie. Wszystko inne jest konsekwencją tej zasady. „Energia” - wielkości drugiego rzędu (energia, moc). W stosunku do nich napięcie i natężenie prądu elektrycznego („nieenergetyczne”) są wielkościami pierwszego rzędu (P ~ U ^ 2), które na pewnym etapie obliczeń muszą zostać poprawnie zamienione na energetyczne.
Pomiar wielkości "energii".
Początkowo do oszacowania stosunku potęg używano dB, a w kanonicznym, znanym sensie wartość wyrażona w dB przyjmuje logarytm stosunku dwóch potęg i jest obliczana ze wzoru:
gdzie P1 / P0 to stosunek wartości dwóch potęg: zmierzonej P1 do tzw. odniesienia P0, czyli bazowej, przyjętej jako poziom zerowy (czyli poziom zerowy w jednostkach dB, gdyż w przypadku równych potęg P1 = P0 logarytm ich stosunku lg(P1 / P0) = 0).
W związku z tym przejście ze stosunku dB do mocy odbywa się zgodnie ze wzorem P1/P0 = 10 (wartość 0,1 w dB), a moc P1 można znaleźć przy znanej mocy odniesienia P0 za pomocą wyrażenia P1 = P0 10 (0,1 wartość w dB).
Pomiar wielkości „nieenergetycznych”.
Z zasady (patrz wyżej) wynika, że wielkości „nieenergetyczne” należy zamienić na energetyczne. Zatem zgodnie z prawem Joule'a-Lenza P = U^2/R lub P = I^2 R.
W konsekwencji,
gdzie R1 to rezystancja, przy której wyznaczane jest napięcie zmienne U1, a R0 to rezystancja, przy której wyznaczane jest napięcie odniesienia U0.
W ogólnym przypadku napięcia U1 i U0 można rejestrować przy różnych rezystancjach (R1 nie jest równe R0). Może to mieć miejsce na przykład podczas określania wzmocnienia wzmacniacza o różnej impedancji wyjściowej i wejściowej lub podczas pomiaru strat w urządzeniu dopasowującym, które przekształca rezystancje. Dlatego w ogólnym przypadku wartość w decybelach
Tylko w szczególnym (bardzo częstym) przypadku, gdy oba napięcia U1 i U0 zostały zmierzone przy tej samej rezystancji (R1 = R0), można użyć krótkiego wyrażenia w decybelach
Decybele „według mocy”, „napięcia” i „prądu”
Z reguły (patrz wyżej) wynika, że dB jest tylko „pod względem mocy”. Jednak w przypadku równości R1 = R0 (w szczególności, jeśli R1 i R0 są tą samą rezystancją lub jeśli stosunek rezystancji R1 i R0 nie jest ważny z tego czy innego powodu), mówi się o dB " napięciem” i „prądem”, co oznacza wyrażenia:
dB ponad napięcie =
dB nad prądem =
Aby przełączyć się z „dB dla napięcia” („dB dla prądu”) na „dB dla mocy”, konieczne jest jasne określenie, na których rezystancjach (równych lub nierównych sobie) zarejestrowano napięcie (prąd). Jeżeli R1 nie jest równe R0, należy zastosować wyrażenie dla przypadku ogólnego (patrz wyżej).
przy rejestracji mocy zmiana o +1 dB (+1 dB „pod względem mocy”) odpowiada wzrostowi mocy o współczynnik ?1,259, zmiana o -3,01 dB - spadek mocy o połowę,
Przechodzenie od dB do „czasów”
Aby obliczyć zmianę „w czasach” ze znanej zmiany w dB („dB” w poniższych wzorach), potrzebujesz:
dla mocy:
;
dla napięcia (prądu):
Przechodząc od dB do mocy
Aby to zrobić, musisz znać wartość referencyjnego poziomu mocy P0. Na przykład przy P0 = 1 mW i znanej zmianie +20 dB:
Przejście dB na napięcie (prąd).
W tym celu należy znać wartość poziomu napięcia odniesienia U0 i określić, czy napięcie zostało zarejestrowane przy tej samej rezystancji, czy też różnica wartości rezystancji nie jest istotna dla rozwiązywanego problemu. Na przykład, zakładając R0 = R1, biorąc pod uwagę U0 = 2 V i wzrost napięcia o 6 dB:
Przy pewnych umiejętnościach całkiem możliwe jest wykonywanie operacji z decybelami w umyśle. Co więcej, często jest to bardzo wygodne: zamiast mnożenia, dzielenia, podnoszenia do potęgi i wyciągania pierwiastka można sobie poradzić z dodawaniem i odejmowaniem jednostek „decybeli”.
Aby to zrobić, warto zapamiętać i nauczyć się korzystać z prostej tabeli:
1 dB - 1,25 razy,
3 dB - 2 razy,
10 dB - 10 razy.
Stąd, rozkładając „bardziej złożone wartości” na „złożone”, otrzymujemy:
6 dB \u003d 3 dB + 3 dB - 2 2 \u003d 4 razy,
9 dB = 3 dB + 3 dB + 3 dB - 2 2 2 = 8 razy,
12 dB = 4 (3 dB) - 24 = 16 razy
itp., a także:
13 dB \u003d 10 dB + 3 dB - 10 2 \u003d 20 razy,
20 dB = 10 dB + 10 dB - 10 10 = 100 razy,
30 dB = 3 (10 dB) - 10^3 = 1000 razy
Dodawanie (odejmowanie) wartości w dB odpowiada mnożeniu (dzieleniu) samych współczynników. Ujemne wartości dB odpowiadają stosunkom odwrotnym. Na przykład:
40-krotny spadek mocy to 4 10 razy lub -(6 dB + 10 dB) = -16 dB;
128-krotny wzrost mocy to 27 lub 7 (3 dB) = 21 dB;
4-krotna redukcja napięcia jest równoważna zmniejszeniu mocy (wartości drugiego rzędu) o 4^2 = 16 razy; oba przy R1 = R0 odpowiadają redukcji o 4 (-3 dB) = -12 dB.
Po co używać decybeli?
Po co w ogóle używać decybeli i operować logarytmami, jeśli w zasadzie można rozwiązać problem z bardziej znanymi procentami lub ułamkami? Istnieje kilka powodów:
- Charakter wyświetlania w narządach zmysłów ludzi i zwierząt zmian w przebiegu wielu procesów fizycznych i biologicznych jest proporcjonalny nie do amplitudy efektu wejściowego, ale do logarytmu efektu wejściowego (dzika przyroda żyje według logarytmu ). Dlatego całkiem naturalne jest ustawienie skali przyrządów i ogólnie skali jednostek na logarytmiczne, w tym z wykorzystaniem decybeli. Na przykład muzyczna skala częstotliwości równego temperamentu jest jedną z takich skali logarytmicznych.
- Wygoda skali logarytmicznej w przypadkach, gdy w jednym zadaniu konieczne jest jednoczesne działanie z wartościami, które różnią się nie na drugim miejscu po przecinku, ale czasami, a ponadto różnią się o wiele rzędów wielkości (przykłady: zadanie wybieranie graficznego wyświetlania poziomów sygnałów, zakresów częstotliwości odbiorników radiowych i innych urządzeń odtwarzających dźwięk, obliczanie częstotliwości do strojenia klawiatury fortepianu, obliczanie widm w syntezie i przetwarzaniu dźwięku muzycznego i innych harmonicznych, fal świetlnych, graficzne wyświetlanie prędkości w astronautyce, lotnictwie, w transporcie dużych prędkości, graficzne wyświetlanie innych zmiennych, zmiany, których w szerokim zakresie wielkości są krytyczne...).
- Łatwość wyświetlania i analizowania wartości, która zmienia się w bardzo szerokim zakresie (na przykład wzór anteny, wykres zmian kursu walutowego w ciągu roku, ...).
Konwencje
Dla różnych wielkości fizycznych ta sama wartość liczbowa wyrażona w decybelach może odpowiadać różnym poziomom sygnału (a raczej różnicom poziomów). Dlatego, aby uniknąć nieporozumień, takie „określone” jednostki miary są oznaczone tymi samymi literami „dB”, ale z dodatkiem indeksu - ogólnie przyjętego oznaczenia mierzonej wielkości fizycznej. Na przykład „dBV” (decybel w stosunku do wolta) lub „dBμV” (decybel w stosunku do mikrowolta), „dBW” (decybel w stosunku do wata) itp. Zgodnie z międzynarodową normą IEC 27-3, jeśli konieczne podać wartość początkową, jej wartość umieszcza się w nawiasie po wartości logarytmicznej, np. dla poziomu ciśnienia akustycznego: LP (re 20 µPA) = 20 dB; LP (ref. 20 µPa) = 20 dB
poziom odniesienia
Decybel służy do określenia stosunku dwóch wielkości. Ale nie ma nic dziwnego w tym, że decybel służy również do pomiaru wartości bezwzględnych. W tym celu wystarczy uzgodnić, jaki poziom mierzonej wielkości fizycznej zostanie przyjęty jako poziom odniesienia (warunkowe 0 dB).
Ściśle mówiąc, należy jednoznacznie określić, jaka wielkość fizyczna i jaka jej wartość są używane jako poziom odniesienia. Poziom odniesienia jest podawany jako „dodatek” po symbolach „dB” (np. „dBm”) lub poziom odniesienia powinien wynikać jasno z kontekstu (np. „dB re 1 mW”).
W praktyce powszechne są następujące poziomy odniesienia i specjalne oznaczenia dla nich:
dBm (rosyjski dBm) - poziom odniesienia to moc w 1 mW. Moc jest zwykle określana przy obciążeniu nominalnym (dla sprzętu profesjonalnego - zwykle 10 kOhm dla częstotliwości mniejszych niż 10 MHz, dla sprzętu o częstotliwości radiowej - 50 Ohm lub 75 Ohm). Na przykład „moc wyjściowa stopnia wzmacniacza wynosi 13 dBm” (to znaczy moc rozpraszana przy nominalnym obciążeniu dla tego stopnia wzmacniacza wynosi 20 mW).
dBV (rosyjski dBV) - napięcie odniesienia 1 V przy obciążeniu nominalnym (dla sprzętu gospodarstwa domowego - zwykle 47 kOhm); na przykład znormalizowany poziom sygnału dla konsumenckiego sprzętu audio wynosi -10 dBV lub 0,316 V przy obciążeniu 47 kΩ.
dBuV (rosyjski dBμV) - napięcie odniesienia 1 μV; na przykład „czułość odbiornika radiowego mierzona na wejściu anteny - -10 dBuV ... nominalna impedancja anteny - 50 omów”.
dBu - napięcie odniesienia 0,775V, odpowiadające mocy 1mW przy obciążeniu 600Ω; na przykład znormalizowany poziom sygnału dla profesjonalnego sprzętu audio to +4 dBu, czyli 1,23 V.
dBm0 (rosyjski dBm0) - moc odniesienia w dBm w punkcie zerowego poziomu względnego. „Bezwzględny poziom mocy odniesiony do 1 mW w punkcie linii przesyłowej o poziomie zerowym”
dBFS (English Full Scale - "full scale") - napięcie odniesienia odpowiada pełnej skali urządzenia; na przykład „poziom nagrywania wynosi -6dBfs”. W przypadku liniowego kodu cyfrowego każdy bit odpowiada 6dB, a maksymalny możliwy poziom zapisu to 0dBFS.
dBSPL (Angielski poziom ciśnienia akustycznego - „poziom ciśnienia akustycznego”) - referencyjne ciśnienie akustyczne 20 μPa, odpowiadające progowi słyszenia; np. „głośność 100dBSPL”.
dBPa - referencyjne ciśnienie akustyczne 1Pa lub 94dB skali głośności dBSPL; na przykład „dla głośności 6dBPa mikser był ustawiony na +4dBu, a kontrola nagrywania była ustawiona na -3dBFS, podczas gdy zniekształcenie wynosiło -70dBc”.
dBA, dBB, dBC, dBD - poziomy odniesienia są wybierane zgodnie z charakterystyką częstotliwościową "filtrów wagowych" zgodnie z krzywymi jednakowej głośności.
dBc (rosyjski dBc) - odniesieniem jest poziom promieniowania na częstotliwości nośnej (angielski nośnik) lub poziom podstawowej harmonicznej w widmie sygnału. Przykłady użycia: „poziom zakłóceń nadajnika radiowego przy częstotliwości drugiej harmonicznej wynosi -60 dBc” (czyli moc tego fałszywego promieniowania jest milion razy mniejsza niż moc nośna) lub „poziom zakłóceń wynosi -60 dBc”.
dBi (rosyjski dBi) - decybel izotropowy (decybel względem grzejnika izotropowego). Charakteryzuje współczynnik kierunkowy (jak również zysk) anteny względem współczynnika kierunkowego promiennika izotropowego. Z reguły, o ile nie zaznaczono inaczej, charakterystyki wzmocnienia rzeczywistych anten są podane w stosunku do wzmocnienia promiennika izotropowego. Oznacza to, że kiedy powiedziano ci, że zysk jakiejś anteny wynosi 12 decybeli, oznacza to 12 dBi.
dBd (rosyjski dBd) - decybel w stosunku do wibratora półfalowego („względem dipola”). Charakteryzuje współczynnik kierunkowy (a także zysk) anteny względem współczynnika kierunkowego wibratora półfalowego umieszczonego w wolnej przestrzeni. Ponieważ kierunkowość określonego wibratora półfalowego jest w przybliżeniu równa 2,15 dBi, to 1 dBd = 2,15 dBi.
Złożone jednostki miary są tworzone przez analogię. Na przykład poziom gęstości widmowej mocy dBW/Hz jest odpowiednikiem „decybeli” jednostki W/Hz (moc rozpraszana przy nominalnym obciążeniu w paśmie 1 Hz wyśrodkowanym na określonej częstotliwości). Poziom odniesienia w tym przykładzie to 1 W/Hz, czyli wielkość fizyczna „widmowa gęstość mocy”, jej wymiar to „W/Hz”, a wartość to „1”. Tym samym wpis „-120 dBW/Hz” jest całkowicie równoważny wpisowi „10-12 W/Hz”.
W przypadku trudności, aby uniknąć nieporozumień, wystarczy jednoznacznie określić poziom odniesienia. Na przykład zapis -20 dB (w stosunku do 0,775 V przy obciążeniu 50 omów) eliminuje niejednoznaczność.
Obowiązują następujące zasady (konsekwencja zasad postępowania z wielkościami wymiarowymi):
nie można mnożyć ani dzielić wartości „decybeli”(jest to bez znaczenia);
sumowanie wartości „decybeli” odpowiada mnożeniu wartości bezwzględnych, odejmowanie wartości „decybeli” odpowiada podziałowi wartości bezwzględnych;
sumowanie lub odejmowanie wartości „dcibel” może odbywać się niezależnie od ich „pierwotnego” wymiaru. Na przykład 10 dBm + 13 dB = 23 dBm jest poprawne, w pełni równoważne 10 mW 20 = 200 mW i może być interpretowane jako „wzmacniacz o wzmocnieniu 13 dB zwiększa moc sygnału z 10 dBm do 23 dBm”.
Znaku minus należy używać ostrożnie, ponieważ koszt błędu ze znakiem w operacjach decybelowych nie jest „dwukrotny”, ale „wiele rzędów wielkości”. Np. z wpisu „poziom wejściowy – 10 dBm” nie wiadomo, czy mówimy o „+10 dBm”, czy o „minus 10 dBm”. W zależności od sytuacji lepiej napisać: „poziom wejściowy +10 dBm”, „poziom wejściowy: 10 dBm”, „poziom wejściowy minus 10 dBm”.
Głośność dźwięku. Poziom hałasu i jego źródła
Fizyczną cechą głośności dźwięku jest poziom ciśnienia akustycznego w decybelach (dB). „Hałas” to losowe miksowanie dźwięków.
Dźwięki o niskiej i wysokiej częstotliwości wydają się cichsze niż dźwięki o średniej częstotliwości o tej samej intensywności. Mając to na uwadze, nierówna czułość
ludzkiego ucha na dźwięki o różnych częstotliwościach są modulowane za pomocą specjalnego elektronicznego filtra częstotliwości, uzyskując w wyniku normalizacji
równoważny (energetycznie „ważony”) poziom dźwięku o wymiarze dBA (dB(A), czyli z filtrem „A”).
Osoba może słyszeć dźwięki o głośności 10-15 dB lub większej. Maksymalny zakres częstotliwości dla ludzkiego ucha wynosi od 20 do 20 000 Hz. Lepszy
słychać dźwięk o częstotliwości 3-4 kHz (powszechny w telefonach i radiu na pasmach MW i LW). Z wiekiem postrzegany zakres dźwięków
zwęża się, zwłaszcza w przypadku dźwięków o wysokiej częstotliwości, zmniejszając się do 18 kiloherców lub mniej.
Jeśli na ścianach pomieszczeń nie ma materiałów dźwiękochłonnych (wykładziny, specjalne powłoki), dźwięk będzie głośniejszy ze względu na powtarzające się
odbicia (pogłos, czyli echa od ścian, sufitów i mebli), które zwiększą poziom hałasu o kilka decybeli.
Skala hałasu (poziomy dźwięku, decybele (dB)):
0 Nic nie słyszę
5 Prawie niesłyszalne
10 Cichy szelest liści jest prawie niesłyszalny
15 Ledwie słychać szelest liści
20 Szept mężczyzny jest ledwo słyszalny (1m).
25 Cichy szept mężczyzny (1m)
30 Cichy szept, tykanie zegara ściennego.
Norma dla lokali mieszkalnych w nocy, od 23 do 7 godzin.
35 Dość słyszalna stłumiona rozmowa
40 Dość słyszalna zwykła mowa.
Norma dla lokali mieszkalnych, od 7 do 23 godzin.
45 Dość słyszalna normalna rozmowa
50 Słychać wyraźnie rozmowę, maszynę do pisania
55 Wyraźnie słyszalny Norma dla pomieszczeń biurowych klasy A (wg norm europejskich)
60 Noisy Norma dla biur
65 Głośna głośna rozmowa (1m)
70 Głośnych, głośnych rozmów (1m)
75 Głośny płacz, śmiech (1m)
80 Bardzo głośny krzyk, motocykl z tłumikiem.
85 Bardzo głośny głośny krzyk, wyciszony motocykl
90 Bardzo głośne głośne krzyki, wagon towarowy (7 metrów)
95 Bardzo głośny wagon metra (7m)
100 Niezwykle głośna orkiestra, wagon metra (z przerwami), grzmot
Maksymalne dopuszczalne ciśnienie akustyczne dla słuchawek gracza (zgodnie z normami europejskimi)
105 Niezwykle hałaśliwy w samolocie (do lat 80. XX wieku)
110 Niezwykle głośny helikopter
115 Niezwykle głośna piaskarka (1m)
120 Prawie nieznośny młot pneumatyczny (1m)
125 Prawie nie do zniesienia
130 samolotów progu bólu na starcie
135 Kontuzja
140 Odgłos uderzenia pocisku startującego odrzutowca
145 Wystrzelenie rakiety kontuzyjnej
150 Kontuzja, urazy
155 Stłuczenia, urazy
160 Wstrząs, fala uderzeniowa spowodowana samolotem naddźwiękowym
Przy poziomach dźwięku powyżej 160 dB możliwe jest pęknięcie błony bębenkowej i płuc, ponad 200 - śmierć
Maksymalne dopuszczalne poziomy dźwięku (LAmax, dBA) są o 15 decybeli wyższe niż „normalne”. Na przykład w przypadku salonów mieszkań dopuszczalne
stały poziom dźwięku w ciągu dnia wynosi 40 decybeli, a chwilowe maksimum to 55.
Hałas niesłyszalny - dźwięki o częstotliwości mniejszej niż 16-20 Hz (infradźwięki) i większej niż 20 kHz (ultradźwięki). Mogą powodować wibracje o niskiej częstotliwości 5-10 Hz
rezonans narządów wewnętrznych i wpływają na funkcjonowanie mózgu. Wibracje akustyczne o niskiej częstotliwości zwiększają ból kości i stawów
chory. Źródła infradźwięków: samochody, wagony, grzmoty od piorunów itp. Wibracje o wysokiej częstotliwości powodują nagrzewanie tkanek. Efekt zależy od
siłę dźwięku, położenie i właściwości jego źródeł.
Równoważne poziomy dźwięku dla hałasu przerywanego na stanowiskach pracy: maksymalny poziom dźwięku nie powinien przekraczać 110
dBA, a dla hałasu impulsowego - 125 dBAI. Zabrania się nawet krótkiego pobytu w obszarach o poziomie ciśnienia akustycznego powyżej 135 dB w każdym
zespół oktawowy.
Hałas emitowany przez komputer, drukarkę i faks w pomieszczeniu bez materiałów dźwiękochłonnych może przekroczyć 70 dB. Więc nie
znajdują się miejsca pracy.
Możesz zmniejszyć poziom hałasu, jeśli użyjesz materiałów dźwiękochłonnych jako dekoracji pokoju i grubych zasłon z tkaniny. Pomoc i
zatyczki do uszu przeciw hałasowi.
W budowie budynków i budowli, zgodnie z nowoczesnymi, bardziej rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi izolacji akustycznej, technologii i
materiałów, które mogą zapewnić niezawodną ochronę przed hałasem.
W przypadku alarmów przeciwpożarowych: poziom ciśnienia akustycznego użytecznego sygnału dźwiękowego emitowanego przez syrenę musi wynosić co najmniej 75 dBA na
odległość 3 m od sygnalizatora i nie więcej niż 120 dba w dowolnym punkcie chronionego obiektu (punkt 3.14 NPB 104-03).
Syrena dużej mocy i wyjący okrętowy - naciska ponad 120-130 decybeli.
Sygnały specjalne (syreny i „kwakanie” - trąbka powietrzna), instalowane w pojazdach służbowych, są regulowane przez GOST R 50574 - 2002. Poziom dźwięku
urządzenie sygnalizujące ciśnienie, gdy zostanie wydany specjalny dźwięk. sygnał w odległości 2 metrów wzdłuż osi syreny nie powinien być niższy niż:
116 dB(A) - przy montażu emitera dźwięku na dachu pojazdu;
122 dBA - przy montażu emitera w komorze silnika pojazdu.
Zmiany częstotliwości podstawowej powinny mieścić się w zakresie od 150 do 2000 Hz. Czas trwania cyklu - od 0,5 do 6,0 s.
Klakson samochodu cywilnego, zgodnie z GOST R 41.28-99 i regulaminem EKG ONZ nr 28, musi emitować ciągły i monotonny dźwięk o poziomie
ciśnienie akustyczne nie większe niż 118 decybeli. Maksymalne dopuszczalne wartości tego zamówienia dotyczą również alarmów samochodowych.
Jeśli mieszkaniec miasta, przyzwyczajony do ciągłego hałasu, znajdzie się na chwilę w całkowitej ciszy (na przykład w suchej jaskini, gdzie poziom hałasu wynosi -
mniej niż 20 db), to równie dobrze może on zamiast odpoczynku doświadczać stanów depresyjnych.
Urządzenie pokazane na zdjęciu nazywa się miernikiem poziomu dźwięku, aw uproszczeniu miernikiem poziomu dźwięku. Wciśnijmy przycisk i zobaczmy, co pokazuje. Okazuje się, że w cichym pomieszczeniu, w którym teraz przebywam, poziom dźwięku wynosi 35 dB (czytaj „35 decybeli”). To znaczy, wciąż jest tu jakiś dźwięk, chociaż siedzę cicho i nieruchomo. I rzeczywiście, jeśli dobrze się wsłuchać, można usłyszeć trzaskanie drzwiami w wejściu, przejeżdżający samochód ulicą, jadący gdzieś w oddali pociąg - urządzenie reaguje na wszystkie te dźwięki i wyświetla ogólny poziom hałasu na wyświetlaczu . Co się stanie, jeśli przemówię? Poziom dźwięku skacze teraz między 55 a 70 dB. Było 35 - teraz jest 70. Czy to oznacza, że dźwięk stał się dwa razy głośniejszy? Wygląda na to, że nie - w końcu było dość cicho, ale zrobiło się dość głośno - i trzeba sobie z tym poradzić.
Najpierw zrozumiemy, czym jest głośność dźwięku i jak można ją zmierzyć. Każdy dźwięk jest falą, która rozchodzi się w ośrodku sprężystym, na przykład w powietrzu. Fale są tworzone przez oscylujące ciała i rozchodzą się od nich we wszystkich kierunkach, przenosząc energię mechaniczną. To właśnie ta energia wprawia w drgania bębenek lub membranę mikrofonu. Nasz miernik poziomu dźwięku to przede wszystkim mikrofon; im większa energia niesiona przez falę, tym większa amplituda oscylacji membrany mikrofonu i tym większy prąd elektryczny przepływający z tego mikrofonu przez przewody. Mierzymy ten prąd i na podstawie jego wielkości dowiadujemy się, jaka była energia fali dźwiękowej, która spowodowała wibracje membrany.
Jeśli energia jest dla Ciebie pojęciem zbyt abstrakcyjnym, przyjmijmy inne podejście. Pozwól dziesięciu osobom mówić na tym samym poziomie głośności w tym samym czasie zamiast jednej osoby w pokoju. Naturalne jest założenie, że spowoduje to dziesięć razy głośniejszy hałas w pomieszczeniu. Fizyk powie, że dziesięć osób rozmawiających w tym samym czasie, w porównaniu z jedną osobą, wytwarza dziesięć razy więcej energii dźwiękowej.
Ale co z decybelami? Czy to zupełnie inna jednostka? To jest ważne pytanie i warto sobie z nim poradzić. Co więcej, jest to nie tylko interesująca fizyka, ale także dobra matematyka.
Zaczniemy od podania definicji decybeli i należy ją uważnie przeczytać. Mówi się, że jeden sygnał jest o 10 decybeli silniejszy („głośniejszy”) niż inny, gdy energia pierwszego sygnału jest 10 razy większa niż energia drugiego sygnału. Przeczytaj tę definicję ponownie, aby się do niej przyzwyczaić, ponieważ na pierwszy rzut oka brzmi to dość dziwnie. Teraz zajmijmy się tym.
Najważniejszą rzeczą w tej definicji jest to, że łączy ona dwie różne operacje arytmetyczne - dodawanie i mnożenie. „Więcej o” to dodatek; „więcej w” - mnożenie. Obliczmy, ile razy zmieni się energia dwóch sygnałów, gdy jeden z nich będzie głośniejszy od drugiego o 30 dB. Pierwszy sygnał będzie głośniejszy od drugiego o 10 dB plus kolejne 10 dB plus kolejne 10 dB. Stosujemy definicję i rozumiemy, że energia pierwszego sygnału będzie 10 razy większa niż energia drugiego sygnału, potem kolejne 10 razy, a potem kolejne 10 razy. Ale zwiększenie czegoś 10 razy trzy razy z rzędu oznacza zwiększenie tego 10 × 10 × 10 = 1000 razy.
Ale czym jest w takim razie dźwięk 0 dB, od którego liczona jest skala głośności? To wcale nie jest brak dźwięku w sensie fizycznym - to poziom dźwięku, przy którym ludzkie ucho przestaje cokolwiek słyszeć. Dźwięk w sensie fizycznym, podobnie jak wibracje powietrza, nadal istnieje, ale już go nie słyszymy, bo jest dla nas za słaby. Jeśli dźwięk ten zostanie 10 razy głośniej, jego poziom wyniesie 10 dB, kolejne 10-krotne zwiększenie głośności da poziom 20 dB i tak dalej. Zwróć też uwagę, że głośność dźwięku w skali decybeli może być ujemna – takich dźwięków po prostu nie usłyszymy, chociaż bardziej wrażliwe ucho lub urządzenie fizyczne i tak będzie w stanie je naprawić.
Jeśli poziom dźwięku w głośnej dyskotece wynosi 100 dB, oznacza to, że jest 10 000 000 000 razy (dziesięć zer) głośniejszy niż najcichszy dźwięk, jaki możemy usłyszeć. Przybliżone wartości dla różnych poziomów głośności przedstawiono w tej tabeli. Warto zauważyć, że psychologicznie postrzegamy raczej decybele niż energię dźwięku: głośne i ciche rozmowy różnią się o 30 dB, ale nikt nie odczuje, że rozmowa stała się 1000 razy głośniejsza.
| 15 | szelest liści |
| 20 | Cichy szept, 1 m |
| 35 | Tykanie zegara ściennego |
| 45 | Cicha rozmowa |
| 60 | spokojna rozmowa |
| 75 | Głośna rozmowa |
| 80 | Hałas odkurzacza |
| 90 | Ciężarówka, 7 m |
| 100 | Koncert muzyki rockowej |
| 110 | Śmigłowiec |
| 120 | Młot pneumatyczny |
| 140 | Start samolotu odrzutowego, 25 m |
| 150 | Start rakiety, 100 m |
| 160 | Strzał z pistoletu w pobliżu ucha |
Zadania
1. Ile osób musisz zebrać, aby rozmawiając jednocześnie, wydały dźwięk o takiej samej głośności jak jeden helikopter?
2. Z definicji, jeśli jeden dźwięk jest o 10 dB głośniejszy od drugiego, to jest 10 razy głośniejszy niż ten drugi dźwięk. A jeśli dwa dźwięki różnią się o 5 dB, to ile razy jeden z nich będzie głośniejszy od drugiego?
Odpowiedzi
1. Zgodnie z tabelą w artykule, helikopter jest o 50 dB głośniejszy niż cicha rozmowa. Głośność helikoptera jest więc równa głośności rozmowy 10 5 = 100 000 osób.
2. Niech drugi dźwięk będzie o 5 dB głośniejszy od pierwszego, a trzeci o 5 dB głośniejszy od drugiego. Niech drugi dźwięk będzie głośniejszy niż pierwszy x raz. Następnie trzeci dźwięk jest głośniejszy niż drugi również w x raz. Więc trzeci dźwięk jest głośniejszy niż pierwszy x 2 razy. Natomiast trzeci dźwięk jest głośniejszy od pierwszego o 10 dB, czyli 10 razy. Oznacza, x 2 = 10, tj. x = 10 ≈ 3,16.
Artysta Maxim Kalyakin
Decybel to jedna dziesiąta beli, czyli jedna dziesiąta logarytmu nieograniczonego stosunku ogólnej wielkości fizycznej do innej wielkości fizycznej, którą zwykle przyjmuje się jako początkową. Od początków używania tej wartości (służącej do inicjalizacji natężenia dźwięku) jednostka decybeli została nazwana na cześć A. G. Bella. Tak więc decybel (dB) jest uważany za początkową jednostkę, według której większość projektantów w branży telekomunikacyjnej dokonuje porównań charakterystyk sprzętu.
Ale co to jest dB? Przede wszystkim jest to jednostka określająca poziom dźwięku, dB wskazuje, jak silny jest dźwięk w jego głośności. Aby go otrzymać, możesz skontaktować się z naszym laboratorium.
Tak więc dB jest ogólnie przyjętą zmianą zakresu dynamicznego (na przykład głośności dźwięku instrumentu muzycznego), tłumieniem fali po rozprowadzeniu w ośrodku pochłaniającym, wzmocnieniem i współczynnikiem szumów wzmacniacza.
Można również zauważyć, że decybel jako jednostka miary jest szeroko stosowany do badania wielkości fizycznych tej regulacji (takich jak moc itp.), A także pierwszego rzędu, takich jak napięcie, natężenie prądu.
Jaka jest definicja decybeli?
Porozmawiajmy więc o jednostce miary hałasu - decybelu. Decybel jest uważany za fizyczną cechę głośności dźwięku. Co to jest hałas? Hałas można nazwać losowo mieszanymi dźwiękami. Aby więc ustalić, jaki jest próg wrażliwości człowieka na dźwięki, przeprowadzono badanie.
Skala decybeli:
- 0 - Brak słuchu
- 0-5 - Prawie nie słychać dźwięku
- 5-10 - Ledwie rozpoznawalny hałas porównywalny do szelestu liści
- 10-15 - Ledwie słychać szelest liści
- 15-20 - Ledwo słychać szept osoby
- 20-25 - Cicho słychać szept osoby
- 25-30 - Ściśnięty tykanie zegara
- 30-35 - Cicha rozmowa za zamkniętymi drzwiami
- 35-40 - Lekko słyszalna codzienna mowa
- 40-45 Słychać normalną rozmowę
- 45-50 - Rozmowa ze szczegółowym rozpoznawaniem słów
- 50-55 - Dobrze słyszałem. Regulamin dla budynków biurowych klasy A
- 55-60 - Głośno. Regulamin dla firm
- 60-65 - Głośna rozmowa podniesionymi tonami
- 65-70 - Bardzo głośno. Kłótnia
- 70-75 - Bardzo głośno. Śmiech, płacz
- 75-80 — Ogłuszający pisk, stłumiony warkot motocykla
- 80-85 - Ogłuszający krzyk, w pobliżu motocykla z tłumikiem
- 85-90 - Ogłuszający pisk zbliżony do wymiarów, pociąg kolejowy
- 90-95 - Niezwykle głośny, dźwięk jadącego wagonu metra
- 95-100 - Niezwykle głośna orkiestra, grzmot
- 100-105 - Niezwykle głośny, dźwięk samolotu (do lat 80-tych XX wieku)
- 105-110 - Niezwykle głośna turbina helikoptera
- 110-115 - Bardzo głośno
- 115-120 — Maksymalna głośna praca młota pneumatycznego
- 120-125 - Prawie niemożliwe głośno
- 125-130 - Próg bólu, start samolotu
- 135-135 - Kontuzja
- 135-140 - Stłuczenie, odgłos uruchamiania turbiny odrzutowej
- 140-145 - Kontuzja, start rakiety
- 145-150 - Kontuzja, urazy
- 150-155 - Kontuzja, urazy
- 155-160 - Szok
Zgodnie z tą skalą, im wyższy dźwięk w dB, tym bardziej szkodliwy wpływ będzie miał na słuch.
Jednostką miary dźwięku są decybele. Z kolei przez dźwięk rozumiemy różne drgania mechaniczne cząstek ośrodka sprężystego, na przykład powietrza, wody czy metalu, które są odbierane przez narząd słuchu. Ponadto prędkość dźwięku zależy bezpośrednio od właściwości fizycznych ośrodka, w którym rozkładają się drgania mechaniczne, a nasycenie dźwiękiem charakteryzuje się ilością energii dźwiękowej, która przechodzi w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni. Poziomy ciśnienia akustycznego i poziomy natężenia dźwięku, wyrażone w decybelach, są spójne pod względem wielkości. Pamiętaj, że próg słyszalności u ludzi odpowiada ciśnieniu akustycznemu. Jeśli chodzi o głośność dźwięku, zależy ona bezpośrednio od siły i częstotliwości i jest wyrażana w decybelach. W celu wykonania pomiarów hałasu, wibracji lub analizy mikrobiologicznej powietrza można skontaktować się z naszym laboratorium.
Umów się na bezpłatną konsultację środowiskową
Wpływ zwiększonych decybeli na organizm ludzki
Jednostkami hałasu są decybele, ponieważ wiadomo, że hałas ma krytyczny wpływ na zdrowie i ogólne samopoczucie człowieka. Jeśli niepokoi Cię poziom hałasu w Twoim mieszkaniu lub chcesz to zbadać, warto skontaktować się z prywatnym laboratorium EcoTestExpress, a nasi specjaliści pomogą rozwiązać Twoje problemy.
Ogólnie przyjętą jednostką miary poziomu hałasu jest dB, w zależności od wskaźnika tej jednostki określa się poziom hałasu w pomieszczeniu. Jeśli masz pytanie, jak mierzyć decybele, odpowiedź na to pytanie jest prosta, poziom hałasu w dB można łatwo obliczyć za pomocą miernika poziomu dźwięku. Co to jest miernik poziomu dźwięku? To urządzenie, za pomocą którego w łatwy sposób określisz natężenie hałasu w mieszkaniu lub innym pomieszczeniu.
Warto również wspomnieć, że podczas badania dźwięku i wahań poziomów konieczne jest, aby zmiana igły urządzenia do pomiaru poziomu dźwięku odpowiadała tym pomiarom tak dokładnie, jak to możliwe. Jednak ze względu na przyspieszone pomiary mierzone poziomy dźwięku mogą powodować przyspieszone wahania, w wyniku czego uzyskanie prawidłowych wyników staje się uciążliwe lub wręcz niemożliwe. Zgodnie z tym istnieją mierniki poziomu dźwięku, które mogą dostarczyć wyniki w krótkim czasie.
Do badania i pomiaru dźwięków krótkotrwałych i impulsowych potrzebny jest tzw. miernik poziomu dźwięku impulsowego. Warto powiedzieć, że osiągalność ustalenia danych urządzenia pomiarowego lub wskaźnika miernika poziomu dźwięku jest skuteczna i wygodna przy pomiarach różnego rodzaju dźwięków krótkotrwałych. Dzięki takiemu urządzeniu możesz samodzielnie określić hałas w decybelach i określić, jakie szkody wyrządza on ludzkiemu ciału.
Istnieją zakresy częstotliwości dźwięku, w zależności od których określa się siłę dźwięku. Podpasma widma audio, które są celem dwudrożne lub trójdrożne filtry głośnikowe:
- niskie częstotliwości - zmiany do 400 herców;
- średnie częstotliwości - 400 - 5000 Hz;
- wysokie częstotliwości - 5000 - 20000 Hz.
Jeśli weźmiemy pod uwagę prędkość dźwięku i odległość rozchodzenia się dźwięku, zależy to bezpośrednio od następujących czynników: temperatury powietrza, a także od materiału, w którym ten lub inny dźwięk się rozchodzi.
hałas otoczenia
Hałas środowiskowy jest uważany za główny czynnik zanieczyszczenia środowiska, który polega na podniesieniu poziomu hałasu powyżej naturalnego tła, a także ma negatywny wpływ na wszystkie organizmy żywe, aw szczególności na człowieka. Przydzielaj hałas domowy, przemysłowy, transportowy, przemysłowy, lotniczy i drogowy. Jednostką miary zanieczyszczenia hałasem jest decybel. Warto dodać, że głównymi źródłami hałasu w dużych miastach są duże obiekty przemysłowe, podczas których poziom hałasu może dochodzić do 100-110 dB. Dużym źródłem hałasu jest również transport drogowy 80 dB, także kolejowy, hałas z niego dochodzi do 100 dB, ale jeśli budynek mieszkalny znajduje się w pobliżu lotniska, wówczas próg hałasu może tam sięgać 105 dB.
Według badań w Rosji ponad 30 procent mieszkańców dużych miast jest narażonych na nadmierny poziom hałasu, poziom decybeli jest stale zwiększany do 65 jednostek. Dla porównania, 50 decybeli odpowiada hałasowi w budynku biurowym. Ale nikomu nie jest tajemnicą, że każdy człowiek potrzebuje odpoczynku od hałasu, ponieważ hałas negatywnie wpływa na stan psychiczny człowieka, nawet od ciągłego hałasu słuch się psuje.
Jak sprawdzić poziom hałasu?
Jeśli uważasz, że w Twoim mieszkaniu panuje podwyższony poziom hałasu, ale nie masz pod ręką miernika poziomu dźwięku, możesz skorzystać z miernika decybeli online, w tym celu wystarczy zainstalować określoną aplikację na swoim gadżecie. Istnieją specjalne programy, które można zainstalować na komputerze, bardzo łatwo jest zmierzyć moc akustyczną w decybelach w swoim mieszkaniu. Warto tylko zaznaczyć, że im lepiej wykorzystany zostanie sprzęt rejestrujący, tym dokładniejszy będzie efekt końcowy.
Na przykład, aby lepiej nagrywać dźwięk, wystarczy kupić dobry mikrofon. Następnie możesz użyć programów innych firm do pomiaru głośności dźwięku. Na przykład Audacity to darmowy program do nagrywania różnych dźwięków, który ma zwykły wbudowany miernik decybeli. Jeśli nie chcesz instalować programu i kupować mikrofonu, ale uważasz, że w Twoim mieszkaniu panuje wysoki poziom hałasu lub chcesz przeprowadzić test, wystarczy, że skontaktujesz się z EcoTestExpress. Tutaj zmierzą decybele w Twoim mieszkaniu i wyciągną wnioski na temat poziomu hałasu. W dużych miastach zawsze występuje problem z wysokim poziomem hałasu, dlatego warto przeprowadzać takie kontrole, aby uchronić siebie i swoich bliskich przed negatywnymi skutkami. W końcu, jak wiadomo, z wysokiego poziomu hałasu wynika wiele chorób, uwaga jest rozproszona i dochodzi do prawdziwej głuchoty.
Dlaczego właśnie my?
Przede wszystkim chciałbym powiedzieć, że nasze niezależne laboratorium „EcoTestExpress” od czternastu lat prowadzi jakościowe badania nie tylko hałasu, ale także innych badań. W tym czasie nasze laboratorium stało się jednym z najlepszych w swoim rodzaju.
Jeśli potrzebujesz przeprowadzić badanie hałasu z dalszą możliwością wykorzystania protokołu badania w agencjach rządowych, możesz bezpiecznie skontaktować się z nami. Dzieje się tak dlatego, że oprócz szybkiej analizy i wydania wniosków dostarczamy wynik pomiaru poziomu hałasu lub innego badania na urzędowych protokołach państwowych, które obowiązują w sądach, oraz na potwierdzenie przestrzegania norm dla stacji sanitarnej.
Oczywiście oprócz tego możesz zamówić wiele innych badań, po których otrzymasz nie tylko wniosek i protokół, ale także rekomendacje ekspertów EcoTestExpress. Pomogą obniżyć poziom hałasu, a także zachować zdrowie Twoje i Twoich pracowników w przedsiębiorstwie lub zdrowie Twojej rodziny i przyjaciół podczas badania poziomu hałasu w dzielnicy mieszkalnej.