Šta je decibel. Osnovni metar decibela

ŠTA SU DECIBELI?

Univerzalne logaritamske jedinice decibela se široko koriste u kvantitativnim procjenama parametara različitih audio i video uređaja u našoj zemlji i inostranstvu. U radio elektronici, posebno u žičanoj komunikaciji, tehnologiji za snimanje i reprodukciju informacija, decibeli su univerzalna mjera.

Decibel nije fizička veličina, već matematički koncept

U elektroakustici, decibel je u suštini jedina jedinica za karakterizaciju različitih nivoa – intenziteta zvuka, zvučnog pritiska, glasnoće, a takođe i za procenu efikasnosti sredstava za suočavanje sa bukom.

Decibel je specifična mjerna jedinica koja nije slična nijednoj od onih koje moramo sresti u svakodnevnoj praksi. Decibel nije zvanična jedinica u SI sistemu, iako se, prema odluci Generalne konferencije za utege i mjere, može koristiti bez ograničenja u sprezi sa SI, a Međunarodna komora za utege i mjere preporučila je njegovo uključivanje. u ovom sistemu.

Decibel nije fizička veličina, već matematički koncept.

U tom pogledu, decibeli imaju neke sličnosti sa procentima. Kao i procenti, decibeli su bezdimenzionalni i služe za poređenje dvije vrijednosti istog imena, u principu vrlo različite, bez obzira na njihovu prirodu. Treba napomenuti da se pojam "decibel" uvijek vezuje samo za količine energije, najčešće za snagu i, uz određene rezerve, za napon i struju.

Decibel (ruska oznaka - dB, međunarodna oznaka - dB) je desetina veće jedinice - bela 1.

Bel je decimalni logaritam omjera dva stepena. Ako su poznate dvije snage R 1 i R 2 , tada se njihov omjer, izražen u belima, određuje formulom:

Fizička priroda upoređenih snaga može biti bilo koja - električna, elektromagnetna, akustična, mehanička - važno je samo da su obje veličine izražene u istim jedinicama - vatima, milivatima itd.

Podsjetimo se ukratko šta je logaritam. Bilo koji pozitivan broj 2, i cijeli i razlomak, može se u određenoj mjeri predstaviti drugim brojem.

Tako, na primjer, ako je 10 2 = 100, onda se 10 naziva baza logaritma, a broj 2 - logaritam od 100 i označava log 10 100 = 2 ili lg 100 = 2 (čitaj ovako: "logaritam od sto u osnovi deset je dva").

Logaritmi sa osnovom 10 nazivaju se decimalni logaritmi i najčešće se koriste. Za brojeve djeljive sa 10, ovaj logaritam je brojčano jednak broju nula po jedinici, a za ostale brojeve se izračunava na kalkulatoru ili pronalazi iz tablica logaritama.

Logaritmi sa bazom e = 2,718 ... nazivaju se prirodni. U računarstvu se najčešće koriste logaritmi sa bazom 2.

Osnovna svojstva logaritama:

Naravno, ova svojstva vrijede i za decimalne i prirodne logaritme. Logaritamski način predstavljanja brojeva je često vrlo zgodan, jer vam omogućava da zamijenite množenje sabiranjem, dijeljenje oduzimanjem, podizanje na stepen množenjem i izvlačenje korijena dijeljenjem.

U praksi se pokazalo da je bel prevelik, na primjer, bilo koji omjer snage u rasponu od 100 do 1000 stane unutar jednog pojasa - od 2 B do 3 B. Stoga smo, radi veće jasnoće, odlučili pomnožiti broj koji pokazuje broj zvona za 10 i prebrojite rezultirajući proizvod kao indikator u decibelima, na primjer, 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB, itd.

Obično se omjer snage odmah izražava u decibelima koristeći formulu:

Operacije sa decibelima su iste kao i operacije sa logaritmima.

2 dB = 1 dB + 1 dB → 1,259 * 1,259 = 1,585;
3dB → 1,259 3 = 1,995;
4 dB → 2,512;
5 dB → 3,161;
6 dB → 3,981;
7 dB → 5,012;
8 dB → 6,310;
9 dB → 7,943;
10 dB → 10.00.

Znak → znači „podudaranje“.

Slično, možete kreirati tabelu za negativne decibele. Minus 1 dB karakterizira smanjenje snage za 1 / 0,794 = 1,259 puta, odnosno također za oko 26%.

Zapamtite da:

⇒ Ako R 2 = P 1 tj. P 2 / P 1 = 1 , onda N dB = 0 , jer LG 1 = 0 .

⇒ Ako P 2 > P l , tada je broj decibela pozitivan.

⇒ Ako R 2 < P 1 , tada se decibeli izražavaju negativnim brojevima.

Pozitivni decibeli se često nazivaju pojačanim decibelima. Negativni decibeli obično karakteriziraju gubitke energije (u filterima, razdjelnicima, dugim linijama) i nazivaju se decibelima slabljenja ili gubitka.

Postoji jednostavan odnos između decibela pojačanja i prigušenja: suprotni brojevi omjera odgovaraju istom broju decibela s različitim predznacima. Ako je, na primjer, relacija R 2 /R 1 = 2 → 3 dB , onda –3 dB → 1/2 , tj. 1 / R 2 /R 1 = P 1 /R 2

⇒ Ako R 2 /R 1 predstavlja stepen desetice, tj. R 2 /R 1 = 10 k , gdje k - onda bilo koji cijeli broj (pozitivan ili negativan). NdB = 10k , jer LG 10 k = k .

⇒ Ako R 2 ili R 1 je jednako nuli, tada je izraz za NdB gubi smisao.

I još jedna karakteristika: kriva, koja određuje vrijednosti decibela u zavisnosti od omjera snaga, prvo brzo raste, a zatim se usporava.

Poznavajući broj decibela koji odgovara jednom omjeru snage, moguće je preračunati za drugi - bliski ili višestruki omjer. Konkretno, za omjere snage koji se razlikuju za faktor 10, broj decibela se razlikuje za 10 dB. Ovu osobinu decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti - to je jedan od temelja cijelog sistema.

Prednosti decibel sistema uključuju:

⇒ svestranost, odnosno sposobnost upotrebe u procjeni različitih parametara i pojava;

⇒ ogromne razlike u konvertovanim brojevima - od jedinica do miliona - prikazane su u decibelima kao brojevi od prvih sto;

⇒ prirodni brojevi koji predstavljaju stepen desetice izraženi su u decibelima kao višekratnici desetice;

⇒ recipročni brojevi su izraženi u decibelima jednakim brojevima, ali sa različitim predznacima;

⇒ i apstraktni i imenovani brojevi mogu se izraziti u decibelima.

Nedostaci decibel sistema uključuju:

⇒ slaba vidljivost: za pretvaranje decibela u omjere dva broja ili za obavljanje suprotnih radnji, potrebni su proračuni;

⇒ Omjeri snaga i napona (ili struje) se pretvaraju u decibele korištenjem različitih formula, što ponekad dovodi do grešaka i zabune;

⇒ decibeli se mogu mjeriti samo u odnosu na nivo koji nije jednak nuli; apsolutna nula, na primjer 0 W, 0 V, nije izražena u decibelima.

Poznavajući broj decibela koji odgovara jednom omjeru snage, moguće je preračunati za drugi - bliski ili višestruki omjer. Konkretno, za omjere snage koji se razlikuju za faktor 10, broj decibela se razlikuje za 10 dB. Ovu osobinu decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti - to je jedan od temelja cijelog sistema.

Upoređivanje dva signala poređenjem njihovih snaga nije uvijek zgodno, jer su potrebni skupi i složeni instrumenti za direktno mjerenje električne energije u audio i radio frekvencijskim opsegima. U praksi, pri radu s opremom, mnogo je lakše izmjeriti ne snagu koja se oslobađa pri opterećenju, već pad napona na njemu, a u nekim slučajevima i struju koja teče.

Poznavajući napon ili struju i otpor opterećenja, lako je odrediti snagu. Ako se mjerenja provode na istom otporniku, tada:

Ove formule se vrlo često koriste u praksi, ali imajte na umu da ako se naponi ili struje mjere pri različitim opterećenjima, ove formule ne rade i treba koristiti druge, složenije zavisnosti.

Koristeći tehniku ​​koja je korištena za sastavljanje tabele decibela snage, na sličan način možete odrediti koliko je 1 dB jednako omjeru napona i struja. Pozitivan decibel će biti 1,122, a negativan 0,8913, tj. 1 dB napona ili struje karakterizira povećanje ili smanjenje ovog parametra za oko 12% u odnosu na početnu vrijednost.

Formule su izvedene pod pretpostavkom da su otpori opterećenja aktivni i da nema faznog pomaka između napona ili struja. Strogo govoreći, treba razmotriti opći slučaj i uzeti u obzir prisutnost faznog ugla za napone (struje), i za opterećenja ne samo aktivne, već i impedanciju, uključujući reaktivne komponente, ali to je značajno samo na visokim frekvencijama.

Korisno je zapamtiti neke od vrijednosti decibela koje se često susreću u praksi i omjere snaga i napona (struja) koji ih karakteriziraju, date u tabeli. 1.

Tabela 1.Česte vrijednosti decibela snage i napona

Koristeći ovu tablicu i svojstva logaritama, lako je izračunati kojima odgovaraju proizvoljne vrijednosti logaritama. Na primjer, 36 dB snage može se predstaviti kao 30 + 3 + 3, što odgovara 1000 * 2 * 2 = 4000. Isti rezultat dobijamo predstavljanjem 36 kao 10 + 10 + 10 + 3 + 3 → 10 * 10 * 10 * 2 * 2 = 4000.

POREĐENJE DECIBELA SA PROCENTAMA

Ranije je napomenuto da koncept decibela ima neke sličnosti sa procentima. Zaista, budući da je postotak omjer broja prema drugom, konvencionalno uzet kao sto posto, omjer ovih brojeva se također može predstaviti u decibelima, pod uvjetom da oba broja karakteriziraju snagu, napon ili struju. Za omjer snage:

Za omjer napona ili struja:

Također možete izvesti formule za pretvaranje decibela u procente omjera:

Table 2 je prijevod nekih od najčešćih vrijednosti decibela u postocima omjera. Različite međuvrijednosti mogu se naći na nomogramu na Sl. 1.

Rice. 1. Pretvaranje decibela u procente omjera prema nomogramu

Tabela 2. Pretvaranje decibela u procente

Pogledajmo dva praktična primjera kako bismo ilustrirali konverziju procenta u decibele.

Primjer 1. Koliki je nivo harmonika u decibelima u odnosu na nivo signala osnovne frekvencije odgovara THD od 3%?

Koristimo sl. 1. Kroz tačku preseka vertikalne linije od 3% sa grafikom "napona" povucite horizontalnu liniju dok ne pređe okomitu osu i dobijemo odgovor: –31 dB.

Primjer 2. Kolikom procentu slabljenja napona odgovara promjena –6 dB?

Odgovori. 50% originalne vrijednosti.

U praktičnim proračunima, razlomački dio numeričke vrijednosti decibela često se zaokružuje na cijeli broj, međutim, u rezultate proračuna se unosi dodatna greška.

DECIBELI U RADIO ELEKTRONICI

Razmotrimo nekoliko primjera koji objašnjavaju tehniku ​​korištenja decibela u elektronici.

Slabljenje u kablu

Gubici energije u vodovima i kablovima po jedinici dužine karakteriziraju se koeficijentom slabljenja α, koji se, uz jednaki ulazni i izlazni otpor vodova, određuje u decibelima:

gdje U 1 - napon u proizvoljnom dijelu vodova; U 2 - napon u drugom dijelu, udaljen od prvog za jedinicu dužine: 1 m, 1 km, itd. Na primjer, visokofrekventni kabel tipa RK-75-4-14 na frekvenciji od 100 MHz ima koeficijent slabljenja α = –0,13 dB/m, kabel upredene parice kategorije 5 na istoj frekvenciji ima slabljenje reda –0,2 dB/m, a za kabel kategorije 6 je nešto manje. Dijagram slabljenja signala u neoklopljenom kablu sa upredenom paricom prikazan je na Sl. 2.

Rice. 2. Grafikon slabljenja signala u neoklopljenom kablu sa upredenom paricom

Optički kablovi imaju značajno niže vrijednosti prigušenja u rasponu od 0,2 do 3 dB pri dužini kabla od 1000 m. Sva optička vlakna imaju složenu zavisnost prigušenja od talasne dužine, koja ima tri „providnost prozora“ 850 nm, 1300 nm i 1550 nm ... "Prozor transparentnosti" znači najmanji gubitak na maksimalnoj udaljenosti prijenosa signala. Grafikon slabljenja signala u optičkim kablovima prikazan je na Sl. 3.

Rice. 3. Grafikon slabljenja signala u optičkim kablovima

Primjer 3. Nađite koliki će biti napon na izlazu komada dužine kabla RK-75-4-14 l = 50 m, ako se na njegov ulaz dovede napon od 8 V na frekvenciji od 100 MHz. Otpor opterećenja i karakteristična impedancija kabela su jednaki, ili, kako kažu, međusobno usklađeni.

Očigledno, slabljenje koje unosi komad kabla jeste K = –0,13 dB / m * 50 m = –6,5 dB. Ova vrijednost decibela otprilike odgovara omjeru napona od 0,47. To znači da je napon na izlaznom kraju kabla U 2 = 8V * 0,47 = 3,76V.

Ovaj primjer ilustruje veoma važnu tačku: gubici u liniji ili kablu rastu izuzetno brzo sa povećanjem dužine. Za dio kabla od 1 km, slabljenje će već biti –130 dB, odnosno signal će biti oslabljen više od tri stotine hiljada puta!

Prigušenje u velikoj mjeri ovisi o frekvenciji signala - u audio frekvencijskom opsegu bit će mnogo manje nego u video opsegu, ali će logaritamski zakon slabljenja biti isti, a s velikom dužinom linije, slabljenje će biti značajno .

Audio pojačala

Da bi se poboljšali njihovi pokazatelji kvaliteta, negativna povratna sprega se obično uvodi u audio pojačala. Ako je pojačanje napona otvorene petlje uređaja TO , i sa povratnim informacijama Za OS tada se poziva broj koji pokazuje koliko se puta mijenja pojačanje pod djelovanjem povratne sprege dubina povratnih informacija ... Obično se izražava u decibelima. U radnom pojačalu, koeficijenti TO i TO OS određeno eksperimentalno, osim ako je pojačalo uzbuđeno otvorenom povratnom spregom. Kada dizajnirate pojačalo, prvo izračunajte TO a zatim odredite vrijednost Za OS na sljedeći način:

gdje je β koeficijent prijenosa povratnog kola, tj. odnos napona na izlazu povratnog kola i napona na njegovom ulazu.

Dubina povratne informacije u decibelima može se izračunati pomoću formule:

Stereo uređaji moraju ispuniti dodatne zahtjeve u odnosu na mono. Efekt surround zvuka je osiguran samo uz dobro odvajanje kanala, odnosno bez prodora signala s jednog kanala na drugi. U praktičnom smislu, ovaj zahtjev se ne može u potpunosti zadovoljiti, a međusobno curenje signala se dešava uglavnom kroz čvorove zajedničke za oba kanala. Kvalitet separacije kanala karakterizira tzv prigušivanje preslušavanja a PZ Mjera preslušavanja u decibelima je omjer izlaznih snaga oba kanala kada se ulazni signal primjenjuje samo na jedan kanal:

gdje R D - maksimalna izlazna snaga radnog kanala; R SV je izlazna snaga slobodnog kanala.

Dobro razdvajanje kanala odgovara preslušavanju od 60-70 dB, odlično -90-100 dB.

Buka i pozadina

Na izlazu bilo kojeg uređaja za prijem-pojačavanje, čak iu nedostatku korisnog ulaznog signala, može se detektirati naizmjenični napon, koji je uzrokovan inherentnim šumom uređaja. Razlozi koji uzrokuju intrinzičnu buku mogu biti kako eksterni - zbog smetnji, lošeg filtriranja napona napajanja, tako i unutrašnji, zbog unutrašnjeg šuma radio komponenti. Najviše su pogođeni šum i smetnje koje nastaju u ulaznim kolima i u prvom stepenu pojačala, jer se pojačavaju svim narednim stepenicama. Intrinzična buka degradira stvarnu osjetljivost prijemnika ili pojačala.

Buka se kvantificira na nekoliko načina.

Najjednostavniji je da se svi šumovi, bez obzira na uzrok i mjesto njihovog nastanka, preračunavaju na ulaz, odnosno napon šuma na izlazu (u nedostatku ulaznog signala) dijeli se sa pojačanjem:

Ovaj napon, izražen u mikrovoltima, je mjera unutrašnje buke. Međutim, za procjenu uređaja sa stanovišta smetnji nije bitna apsolutna vrijednost šuma, već odnos između korisnog signala i ovog šuma (odnos signal-šum), budući da je korisni signal moraju se pouzdano razlikovati od pozadine smetnji. Odnos signal-šum obično se izražava u decibelima:

gdje R sa - specificirana ili nazivna izlazna snaga korisnog signala zajedno sa šumom; R NS - izlazna snaga šuma kada je izvor korisnog signala isključen; U c - napon signala i šuma na otporniku opterećenja; U NS - napon šuma na istom otporniku. Tako ispada tzv. "Neponderisani" odnos signal-šum.

Često je omjer signal-šum dat u parametrima audio opreme, mjereno težinskim filterom ("ponderisan"). Filter vam omogućava da uzmete u obzir različitu osjetljivost sluha osobe na šum na različitim frekvencijama. Najčešće korišteni filter je tip A, u kom slučaju oznaka obično označava mjernu jedinicu "dBA" ("dBA"). Upotreba filtera obično daje bolje kvantitativne rezultate nego za neponderisanu buku (obično je omjer signal-šum veći 6-9 dB), stoga (iz marketinških razloga) proizvođači opreme često navode upravo "ponderisanu" vrijednost. Za više informacija o filterima za vaganje, pogledajte odjeljak Sound Meters u nastavku.

Očigledno, za uspješan rad uređaja, odnos signal/šum mora biti veći od neke minimalno prihvatljive vrijednosti, što ovisi o namjeni i zahtjevima uređaja. Za Hi-Fi opremu, ovaj parametar bi trebao biti najmanje 75 dB, za Hi-End opremu - najmanje 90 dB.

Ponekad, u praksi, koriste inverzni omjer, karakterizirajući nivo šuma u odnosu na korisni signal. Nivo buke je izražen u istim decibelima kao i odnos signal-šum, ali sa negativnim predznakom.

U opisima opreme za prijem i pojačanje ponekad se pojavljuje pojam pozadinskog nivoa, koji u decibelima karakteriše odnos komponenti pozadinskog napona prema naponu koji odgovara datoj nazivnoj snazi. Pozadinske komponente su višestruke frekvencije mreže (50, 100, 150 i 200 Hz) i tokom mjerenja su izolovane od ukupnog napona interferencije pomoću propusnih filtera.

Odnos signal-šum ne dozvoljava, međutim, da se proceni koji je deo šuma direktno uzrokovan elementima kola, a koji je uveden kao rezultat nesavršenosti u dizajnu (prihvatanje, pozadina). Za procjenu svojstava buke radio komponenti, uveden je koncept faktor buke ... Broj buke je ocijenjen u smislu snage i također je izražen u decibelima. Ovaj parametar se može okarakterisati na sljedeći način. Ako je na ulazu uređaja (prijemnik, pojačalo) koristan signal sa napajanjem R sa i snagu buke R NS , tada će odnos signal-šum na ulazu biti (R sa /R NS ) u Nakon jačanja stava (R sa /R NS ) van će biti manji, budući da će se pojačani unutrašnji šum stepena za pojačavanje takođe dodati ulaznom šumu.

Broj buke je omjer izražen u decibelima:

gdje TO R je faktor pojačanja snage.

Dakle, broj buke predstavlja omjer izlazne snage šuma i pojačane ulazne snage šuma.

Značenje Rsh.in utvrđuje se proračunom; Psh.out izmjereno i TO R obično. poznato iz proračuna ili nakon mjerenja. Idealno pojačalo u smislu šuma treba samo da pojača korisne signale i ne bi trebalo da unosi dodatni šum. Kao što slijedi iz jednadžbe, za takvo pojačalo, cifra šuma je F NS = 0 dB .

Za tranzistore i IC-ove koji su namijenjeni za rad u prvim stupnjevima pojačala, cifra šuma je regulirana i data u priručniku.

Napon vlastite buke također određuje još jedan važan parametar mnogih uređaja za pojačavanje - dinamički raspon.

Dinamički raspon i podešavanja

Dinamički raspon je omjer maksimalne neiskrivljene izlazne snage i njene minimalne vrijednosti, izražene u decibelima, pri kojoj je i dalje osiguran dopušteni omjer signal-šum:

Što je niži nivo buke i veća neiskrivljena izlazna snaga, to je širi dinamički opseg.

Dinamički raspon izvora zvuka - orkestar, glas, određen je na sličan način, samo što je ovdje minimalna zvučna snaga određena pozadinskom bukom. Da bi uređaj mogao prenositi i minimalne i maksimalne amplitude ulaznog signala bez izobličenja, njegov dinamički raspon ne smije biti manji od dinamičkog raspona signala. U slučajevima kada dinamički opseg ulaznog signala prelazi dinamički opseg uređaja, on se umjetno komprimuje. To se radi, na primjer, prilikom snimanja.

Efikasnost ručne kontrole jačine zvuka se provjerava na dva ekstremna položaja kontrole. Prvo, kada je regulator u poziciji maksimalne jačine zvuka, na ulaz pojačala audio frekvencije se primjenjuje napon od 1 kHz, tako da se na izlazu pojačala uspostavlja napon koji odgovara određenoj specificiranoj snazi. Zatim se dugme za kontrolu jačine zvuka okreće na minimalnu jačinu, a napon na ulazu pojačala se povećava sve dok izlazni napon ponovo ne postane jednak početnom. Odnos ulaznog napona sa dugmetom u položaju minimalne jačine zvuka i ulaznog napona pri maksimalnoj jačini, izražen u decibelima, pokazuje kako funkcioniše kontrola jačine zvuka.

Navedeni primjeri su daleko od toga da su iscrpljeni praktični slučajevi primjene decibela na procjenu parametara radioelektronskih uređaja. Poznavajući opšta pravila za primjenu ovih jedinica, može se razumjeti kako se koriste u drugim uvjetima koji ovdje nisu razmatrani. Suočeni sa nepoznatim pojmom, definisanim u decibelima, treba jasno zamisliti čiji odnos dveju veličina on odgovara. U nekim slučajevima je to jasno iz same definicije, u drugim slučajevima je odnos između komponenti složeniji, a kada nema jasne jasnoće, treba se obratiti na opis postupka mjerenja kako bi se izbjegle ozbiljne greške.

Kada radite sa decibelima, uvijek treba obratiti pažnju na to kojem omjeru jedinica - snaga ili napon - odgovara svaki pojedinačni slučaj, odnosno koji koeficijent - 10 ili 20 - treba da bude ispred znaka logaritma.

LOGARITAMSKA SKALA

Logaritamski sistem, uključujući decibele, često se koristi pri konstruisanju amplitudno-frekventnih karakteristika (AFC) - krivulja koje prikazuju zavisnost koeficijenta prenosa različitih uređaja (pojačala, razdelnika, filtera) o frekvenciji spoljašnjih uticaja. Da bi se konstruisao frekventni odziv, broj tačaka koje karakterišu izlazni napon ili snagu pri konstantnom ulaznom naponu na različitim frekvencijama određuju se proračunom ili eksperimentom. Glatka kriva koja povezuje ove tačke karakteriše karakteristike frekvencije uređaja ili sistema.

Ako se numeričke vrijednosti nacrtaju duž ose frekvencije u linearnoj skali, tj. proporcionalno njihovim stvarnim vrijednostima, tada će takav frekvencijski odziv biti nezgodan za upotrebu i neće biti vizualan: u području nižih frekvencija on je komprimiran , a u području viših frekvencija je rastegnut.

Karakteristike frekvencije se obično iscrtavaju na takozvanoj logaritamskoj skali. Na osi frekvencije, u skali prikladnoj za rad, ucrtane su vrijednosti koje nisu proporcionalne samoj frekvenciji f , i logaritam lgf / f o , gdje f O - frekvencija koja odgovara poreklu. Vrijednosti su označene uz oznake osi f ... Za izgradnju logaritamskog frekventnog odziva koristi se poseban logaritamski milimetarski papir.

Prilikom izvođenja teoretskih proračuna obično koriste više od frekvencije f , i vrijednost ω = 2πf koja se naziva kružna frekvencija.

Frekvencija f O , koji odgovara ishodištu, može biti proizvoljno mali, ali ne može biti jednak nuli.

Na vertikalnoj osi je u decibelima ili u relativnim brojevima ucrtan odnos koeficijenata prenosa na različitim frekvencijama prema njegovoj maksimalnoj ili prosečnoj vrednosti.

Logaritamska skala omogućava prikazivanje širokog raspona frekvencija na malom dijelu ose. Na takvoj osi jednaki omjeri dviju frekvencija odgovaraju dijelovima jednake dužine. Interval koji karakterizira desetostruko povećanje frekvencije naziva se decenija ; dvostruki odnos frekvencija odgovara oktava (ovaj termin je pozajmljen iz teorije muzike).

Frekvencijski opseg sa graničnim frekvencijama f H i f V decenijama zauzima traku f B / f H = 10m , gdje m - broj decenija i u oktavama 2 n , gdje n - broj oktava.

Ako je širina pojasa jedne oktave preširoka, tada se mogu koristiti intervali s nižim omjerom frekvencije od pola oktave ili trećine oktave.

Prosječna frekvencija oktave (pola oktave) nije jednaka aritmetičkoj sredini niže i više frekvencije oktave, već je jednaka 0,707 f V .

Frekvencije koje se nalaze na ovaj način nazivaju se rms.

Za dvije susjedne oktave, srednje frekvencije također formiraju oktave. Koristeći ovo svojstvo, jedan te isti logaritamski niz frekvencija može se smatrati ili granicama oktava ili njihovim prosječnim frekvencijama, ako se želi.

Na logaritamskim oblicima, središnja frekvencija prepolovi oktavnu seriju.

Na osi frekvencije u logaritamskoj skali, za svaku trećinu oktave postoje jednaki segmenti ose, dužine svake trećine oktave.

Prilikom testiranja elektroakustičke opreme i izvođenja akustičkih mjerenja, preporučuje se korištenje više željenih frekvencija. Frekvencije ove serije su članovi geometrijske progresije sa nazivnikom 1,122. Radi praktičnosti, neke frekvencije su zaokružene na ± 1%.

Interval između preporučenih frekvencija je jedna šestina oktave. To nije učinjeno slučajno: serija sadrži dovoljno veliki skup frekvencija za različite vrste mjerenja i preuzima seriju frekvencija u intervalima od 1/3, 1/2 i cijele oktave.

I još jedno važno svojstvo brojnih preferiranih frekvencija. U nekim slučajevima se kao glavni frekvencijski interval koristi ne oktava, već dekada. Dakle, preferirani opseg frekvencija se može smatrati podjednako kao binarni (oktava) i decimalni (dekada).

Imenilac progresije na osnovu kojeg se gradi preferirani frekvencijski opseg je numerički jednak 1 dB napona, odnosno 1/2 dB snage.

PREDSTAVLJANJE IMOVANIH BROJEVA U DECIBELIMA

Do sada smo pretpostavljali da i dividenda i djelitelj pod znakom logaritma imaju proizvoljnu vrijednost i da bi se izvršila konverzija decibela važno je znati samo njihov omjer, bez obzira na apsolutne vrijednosti.

U decibelima možete izraziti i određene vrijednosti snaga, kao i napona i struje. Kada se u prethodno razmatranim formulama navede vrijednost jednog od članova pod predznakom logaritma, drugi član omjera i broj decibela će se jednoznačno odrediti. Stoga, ako postavite bilo koju referentnu snagu (napon, struju) kao uslovni nivo poređenja, tada će druga snaga (napon, struja), u poređenju s njom, odgovarati strogo definiranom broju decibela. U ovom slučaju, snaga jednaka snazi ​​nivoa uslovnog poređenja odgovara nuli decibela, jer at N P = 0 R 2 = P 1 stoga se ovaj nivo obično naziva nula. Očigledno, na različitim nultim nivoima, ista specifična snaga (napon, struja) će biti izražena u različitim decibelima.

gdje R je snaga koja se pretvara u decibele, i R 0 - nulti nivo snage. Magnituda R 0 stavlja se u nazivnik, dok se snaga izražava u pozitivnim decibelima P> P 0 .

Uslovni nivo snage s kojim se vrši poređenje, u principu, može biti bilo koji, ali ne bi svi bili zgodni za praktičnu upotrebu. Najčešće se kao nulti nivo bira snaga od 1 mW, koja se raspršuje preko otpornika od 600 oma. Izbor ovih parametara dogodio se istorijski: u početku se decibel kao mjerna jedinica pojavio u tehnologiji telefonske komunikacije. Karakteristična impedansa nadzemnih dvožičnih bakrenih vodova je blizu 600 oma, a snaga od 1 mW se razvija bez pojačanja visokokvalitetnim karbonskim telefonskim mikrofonom na usklađenoj impedanciji opterećenja.

Za slučaj kada R 0 = 1 mW = 10 –3 W: P R = 10 lg P + 30

Činjenica da se decibeli prikazanog parametra navode u odnosu na određeni nivo naglašena je terminom "nivo": nivo buke, nivo snage, nivo glasnoće

Koristeći ovu formulu, lako je pronaći da je u odnosu na nulti nivo od 1 mW, snaga 1 W definisana kao 30 dB, 1 kW kao 60 dB, a 1 MW je 90 dB, odnosno skoro sve snage koje morate zadovoljiti pad unutar prvih sto decibela. Snage manje od 1 mW bit će izražene u negativnim decibelima.

Decibeli, specificirani u odnosu na nivo od 1 mW, nazivaju se decibel-milivati ​​i označavaju dBm ili dBm. Najčešće vrijednosti za nulte nivoe su sažete u tabeli 3.

Slično, možete predstaviti formule za izražavanje napona i struja u decibelima:

gdje U i I - napon ili struja koja se pretvara, a U 0 i I 0 - nulti nivoi ovih parametara.

Činjenica da su decibeli prikazanog parametra iskazani u odnosu na određeni nivo je naglašena terminom "nivo": nivo buke, nivo snage, nivo glasnoće.

Osetljivost mikrofona , tj. omjer električnog izlaza i zvučnog pritiska koji djeluje na dijafragmu, često se izražava u decibelima upoređivanjem snage mikrofona pri nominalnoj impedanciji opterećenja sa standardnim nultim nivoom snage P 0 = 1 mW ... Ovaj parametar mikrofona se zove standardna osetljivost mikrofona ... Tipični uvjeti ispitivanja smatraju se zvučnim pritiskom od 1 Pa sa frekvencijom od 1 kHz, otpornošću opterećenja za dinamički mikrofon - 250 Ohm.

Tabela 3. Nulti nivoi za mjerenje imenovanih brojeva

Oznaka		Opis
int.	ruski
dBc	dBc	referenca je nivo nosioca ili osnovnog harmonika u spektru; na primjer, "izobličenje je -60 dBc".
dBu	dBu	referentni napon od 0,775 V, što odgovara snazi ​​od 1 mW pri opterećenju od 600 oma; na primjer, standardizirani nivo signala za profesionalnu audio opremu je +4 dBu, odnosno 1,23 V.
dBV	dBV	referentni napon 1 V pri nazivnom opterećenju (za kućne aparate obično 47 kOhm); na primjer, standardizirani nivo signala za potrošačku audio opremu je –10 dBV, tj. 0,316 V
dBμV	dBμV	referentni napon 1mkV; na primjer, “osjetljivost prijemnika je –10dBμV”.
dBm	dBm	referentna snaga od 1 mW, što odgovara snazi ​​od 1 milivata pri nominalnom opterećenju (u telefoniji 600 Ohm, za profesionalnu opremu obično 10 kOhm za frekvencije manje od 10 MHz, 50 Ohm za visokofrekventne signale, 75 Ohm za televizijske signale) ; na primjer, "osjetljivost mobilnog telefona je -110 dBm"
dBm0	dBm0	referentna snaga u dBm u referentnoj tački. dBm - Referentni napon odgovara termalnom šumu idealnog otpornika od 50 oma na sobnoj temperaturi u opsegu od 1 Hz. Na primjer, "nivo buke pojačala je 6 dBm0"
dBFS		(Engleski Full Scale - "puna skala") referentni napon odgovara punoj skali uređaja; na primjer, "nivo snimanja je –6 dBfs"
dBSPL		(engleski Sound Pressure Level - "nivo zvučnog pritiska") - referentni zvučni pritisak od 20 μPa, što odgovara pragu čujnosti; na primjer, "volumen 100 dBSPL". dBPa - referentni zvučni pritisak 1 Pa ili 94 dB zvučna skala dBSPL; na primjer, „za jačinu zvuka od 6 dBPa, mikser je postavljen na +4 dBu, a kontrola snimanja je bila –3 dBFS, izobličenje je bilo –70 dBc“.
dBA, dBB, dBC, dBD		referentni nivoi se biraju u skladu sa frekvencijskim karakteristikama standardnih "težinskih filtera" tipa A, B, C ili D, respektivno (filtri odražavaju krivulje jednake glasnoće za različite uslove, vidi ispod u odjeljku "Mjerači nivoa zvuka")

Snaga koju isporučuje dinamički mikrofon je prirodno izuzetno niska, mnogo manja od 1 mW, pa se nivo osjetljivosti mikrofona stoga izražava u negativnim decibelima. Poznavajući standardni nivo osjetljivosti mikrofona (naveden je u podacima pasoša), možete izračunati njegovu osjetljivost u naponskim jedinicama.

Posljednjih godina, za karakterizaciju električnih parametara radio opreme, počele su se koristiti i druge veličine kao nulte razine, posebno 1 pW, 1 μV, 1 μV / m (potonji se koristi za procjenu jačine polja).

Ponekad je potrebno ponovo izračunati poznati nivo snage P R ili napon P U dati u odnosu na jedan nulti nivo R 01 (ili U 01 ) drugi R 02 (ili U 02 ). To se može učiniti pomoću sljedeće formule:

Mogućnost predstavljanja i apstraktnih i imenovanih brojeva u decibelima dovodi do činjenice da se isti uređaj može okarakterizirati različitim brojevima decibela. Ovu dualnost decibela treba imati na umu. Jasno razumijevanje prirode parametra koji se određuje može poslužiti kao zaštita od grešaka.

Da bi se izbjegla zabuna, preporučljivo je eksplicitno navesti referentni nivo, npr. –20 dB (u odnosu na 0,775 V).

Prilikom pretvaranja nivoa snage u nivoe napona i obrnuto, neophodno je uzeti u obzir otpor koji je standardan za ovaj zadatak. Konkretno, dBV za TV kolo od 75 oma je (dBm – 11dB); dBμV za TV kolo od 75 ohma odgovara (dBm + 109dB).

Decibeli u akustici

Do sada smo, kada smo kod decibela, poslovali u električnom smislu - snaga, napon, struja, otpor. U međuvremenu, logaritamske jedinice se široko koriste u akustici, gdje su one najčešće korištene jedinice u kvantitativnim procjenama zvučnih veličina.

Zvučni pritisak R predstavlja višak pritiska u medijumu u odnosu na konstantni pritisak koji tamo postoji pre pojave zvučnih talasa (merna jedinica - paskal (Pa)).

Primjer prijemnika zvučnog pritiska (ili gradijenta zvučnog pritiska) je većina tipova modernih mikrofona koji ovaj pritisak pretvaraju u proporcionalne električne signale.

Intenzitet zvuka povezan je sa zvučnim pritiskom i brzinom vibracije čestica zraka jednostavnim odnosom:

J = pv

Ako se zvučni val širi u slobodnom prostoru, gdje nema refleksije zvuka, onda

v = p / (ρc)

ovdje ρ je gustina medija, kg/m3; sa - brzina zvuka u mediju, m/s. Proizvod ρ c karakteriše okolinu u kojoj dolazi do širenja zvučne energije, a naziva se specifičan akustički otpor ... Za vazduh pri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi od 20°C ρ c = 420 kg / m2 * s; za vodu ρ c = 1,5 * 106 kg / m2 * s.

Možete napisati to:

J = p 2 / (ρs)

sve što je rečeno o pretvaranju električnih veličina u decibele jednako važi i za akustične pojave

Ako uporedite ove formule sa prethodno izvedenim formulama za kardinalnost. struje, napona i otpora, lako je pronaći analogiju između pojedinačnih koncepata koji karakteriziraju električne i akustičke pojave, i jednadžbi koje opisuju kvantitativne odnose između njih.

Tabela 4. Odnos između električnih i akustičkih performansi

Analog električne energije je akustična snaga i intenzitet zvuka; analog napona je zvučni pritisak; električna struja odgovara brzini vibracije, a električni otpor - specifičnom akustičkom otporu. Po analogiji sa Ohmovim zakonom za električno kolo, možemo govoriti o akustičkom Ohmovom zakonu. Shodno tome, sve što je rečeno o pretvaranju električnih veličina u decibele jednako važi i za akustične pojave.

Upotreba decibela u akustici je vrlo zgodna. Intenzitet zvukova koji se mora nositi u savremenim uslovima može se razlikovati stotine miliona puta. Ovako ogroman raspon promjena akustičkih veličina stvara veliku neugodnost pri upoređivanju njihovih apsolutnih vrijednosti, a kada se koriste logaritamske jedinice, ovaj problem je otklonjen. Osim toga, utvrđeno je da se glasnoća zvuka kada se procijeni sluhom povećava približno proporcionalno logaritmu intenziteta zvuka. Dakle, nivoi ovih veličina, izraženi u decibelima, prilično odgovaraju glasnoći koju percipira uho. Za većinu ljudi sa normalnim sluhom, promjena jačine zvuka od 1 kHz se osjeti kada se intenzitet zvuka promijeni za oko 26%, odnosno za 1 dB.

U akustici, po analogiji s elektrotehnikom, definicija decibela se zasniva na omjeru dvije snage:

gdje J 2 i J 1 - akustičke snage dva proizvoljna izvora zvuka.

Isto tako, omjer dva intenziteta zvuka izražava se u decibelima:

Posljednja jednadžba vrijedi samo ako su akustičke impedanse jednake, drugim riječima, konstantnost fizičkih parametara medija u kojem se šire zvučni valovi.

Decibeli određeni gornjim formulama nisu povezani s apsolutnim vrijednostima akustičkih vrijednosti i koriste se za procjenu prigušenja zvuka, na primjer, efikasnost zvučne izolacije i sistema za suzbijanje i suzbijanje buke. Na sličan način se izražava i neujednačenost frekvencijskih karakteristika, odnosno razlika između maksimalnih i minimalnih vrijednosti u datom frekventnom opsegu različitih emitera i prijemnika zvuka: mikrofona, zvučnika i sl. opsega) u odnosu na vrijednost na frekvencija od 1 kHz.

U praksi akustičkih mjerenja, međutim, u pravilu se mora nositi sa zvukovima, čije vrijednosti moraju biti izražene određenim brojevima. Oprema za izvođenje akustičkih mjerenja je složenija od opreme za električna mjerenja, a po preciznosti je znatno inferiornija od nje. Kako bi se pojednostavila tehnika mjerenja i smanjila greška u akustici, prednost se daje mjerenjima u odnosu na referentne, kalibrirane razine, čije su vrijednosti poznate. U istu svrhu, za mjerenje i proučavanje akustičnih signala, oni se pretvaraju u električne.

Apsolutne vrijednosti snaga, intenziteta zvukova i zvučnih pritisaka također se mogu izraziti u decibelima, ako u gornjim formulama navedete vrijednosti jednog od pojmova pod znakom logaritma. Prema međunarodnom sporazumu, referentni nivo intenziteta zvuka (nulti nivo) se smatra J 0 = 10 –12 W/m 2 ... Ovaj zanemariv intenzitet, pod čijim je utjecajem amplituda vibracija bubne opne manja od veličine atoma, konvencionalno se smatra pragom čujnosti uha u frekvencijskom području najveće slušne osjetljivosti. Jasno je da su svi čujni zvukovi izraženi u odnosu na ovaj nivo samo u pozitivnim decibelima. Stvarni prag sluha za osobe sa normalnim sluhom je nešto viši i iznosi 5-10 dB.

Da biste predstavili intenzitet zvuka u decibelima u odnosu na dati nivo, koristite formulu:

Vrijednost intenziteta izračunata ovom formulom se obično naziva nivo intenziteta zvuka .

Nivo zvučnog pritiska može se izraziti na sličan način:

Da bi nivoi intenziteta zvuka i zvučnog pritiska u decibelima bili numerički izraženi u jednoj količini, vrednost se mora uzeti kao nulti nivo zvučnog pritiska (prag zvučnog pritiska):

Primjer. Odredimo koji nivo intenziteta u decibelima stvara orkestar zvučne snage 10 W na udaljenosti od r = 15 m.

Intenzitet zvuka na udaljenosti r = 15 m od izvora će biti:

Nivo intenziteta u decibelima:

Isti rezultat će se dobiti ako ne pretvorite nivo intenziteta u decibele, već nivo zvučnog pritiska.

Budući da se nivo intenziteta zvuka i nivo zvučnog pritiska izražavaju u istom broju decibela na mestu prijema zvuka, u praksi se često koristi termin „nivo u decibelima“ bez preciziranja na koji parametar se ti decibeli odnose.

Odredivši nivo intenziteta u decibelima u bilo kojoj tački prostora na udaljenosti r 1 iz izvora zvuka (proračunom ili eksperimentom), lako je izračunati nivo intenziteta na udaljenosti r 2 :

Ako je prijemnik zvuka istovremeno pod utjecajem dva ili više izvora zvuka i poznat je intenzitet zvuka u decibelima koji proizvodi svaki od njih, tada za određivanje rezultirajuće vrijednosti decibela treba pretvoriti u apsolutne vrijednosti intenziteta (W/ m2), dodali ih, i ovaj zbroj se ponovo pretvorio u decibele. U ovom slučaju, nemoguće je dodati decibele odjednom, jer bi to odgovaralo proizvodu apsolutnih vrijednosti intenziteta.

Ako ima n nekoliko identičnih izvora zvuka sa nivoom svakog od njih L J , tada će njihov ukupni nivo biti:

Ako nivo intenziteta jednog izvora zvuka premašuje nivoe ostalih za 8-10 dB ili više, može se uzeti u obzir samo ovaj jedan izvor, a efekat ostalih može se zanemariti.

Pored razmatranih akustičkih nivoa, ponekad možete pronaći i koncept nivoa zvučne snage izvora zvuka, određen formulom:

gdje R - zvučna snaga karakterisanog proizvoljnog izvora zvuka, W; R 0 - početna (granična) zvučna snaga, čija se vrijednost obično uzima jednakom P 0 = 10 –12 W.

VOLUME LEVELS

Osetljivost uha na zvukove različitih frekvencija je različita. Ova zavisnost je prilično složena. Na niskim nivoima intenziteta zvuka (do oko 70 dB), maksimalna osjetljivost je 2-5 kHz i opada sa povećanjem i opadanjem frekvencije. Stoga će se uhu činiti da su zvukovi istog intenziteta, ali različite frekvencije, različite jačine. Sa povećanjem zvučne snage, frekvencijski odziv uha se izravnava i na visokim nivoima intenziteta (80 dB i više) uho reaguje približno jednako na zvukove različitih frekvencija zvučnog opsega. Iz ovoga proizilazi da intenzitet zvuka, koji se mjeri posebnim širokopojasnim uređajima, i glasnoća koju bilježi uvo, nisu ekvivalentni pojmovi.

Nivo glasnoće zvuka bilo koje frekvencije karakterizira vrijednost nivoa jednake po glasnoći zvuku frekvencije od 1 kHz

Nivo jačine zvuka bilo koje frekvencije karakterizira vrijednost nivoa koji je po jačini jednak zvuku frekvencije od 1 kHz. Nivoe glasnoće karakteriziraju takozvane krive jednake glasnoće, od kojih svaka pokazuje koji nivo intenziteta na različitim frekvencijama izvor zvuka mora razviti da bi dao utisak jednake glasnoće sa tonom od 1 kHz datog intenziteta (Sl. 4).

Rice. 4. Krivulje jednake glasnoće

Krive jednake glasnoće predstavljaju u suštini familiju frekventnih odziva uha na skali decibela za različite nivoe intenziteta. Njihova razlika od uobičajenog frekvencijskog odziva je samo u načinu konstrukcije: "blokada" karakteristike, odnosno smanjenje koeficijenta prijenosa, ovdje je prikazano povećanjem, a ne smanjenjem odgovarajućeg dijela krivulje. .

Jedinici koja karakteriše nivo glasnoće, kako bi se izbegla zabuna sa decibelima intenziteta i zvučnog pritiska, dodeljen je poseban naziv - pozadini .

Nivo jačine zvuka u pozadini numerički je jednak nivou zvučnog pritiska u decibelima čistog tona sa frekvencijom od 1 kHz, jednakom mu po jačini.

Drugim riječima, jedno brujanje je 1 dB SPL tona od 1 kHz, korigirano za frekvencijski odziv uha. Ne postoji konstantan odnos između ove dvije, ove jedinice: mijenja se ovisno o jačini signala i njegovoj frekvenciji. Samo za struje frekvencije od 1 kHz, numeričke vrijednosti za nivo glasnoće u pozadini i nivo intenziteta u decibelima se poklapaju.

Pozivajući se na sl. 4 i pratiti tok jedne od krivulja, na primjer, za nivo pozadine od 60, lako je odrediti da bi se osigurala jednaka glasnoća sa tonom od 1 kHz na frekvenciji od 63 Hz, intenzitetom zvuka od 75 dB potrebno je, a na frekvenciji od 125 Hz, samo 65 dB.

Visokokvalitetna audio pojačala koriste ručne kontrole jačine zvuka sa glasnoćom, ili, kako ih još zovu, kompenzovane kontrole. Takve kontrole, istovremeno s podešavanjem vrijednosti ulaznog signala u smjeru smanjenja, osiguravaju povećanje frekventnog odziva u niskofrekventnom području, zbog čega se stvara stalan tembar zvuka za sluh pri različitim jačinama reprodukcije zvuka.

Studije su takođe otkrile da je dvostruka promjena jačine zvuka (procijenjena sluhom) približno jednaka promjeni jačine zvuka za 10 phon. Ova zavisnost se koristi kao osnova za procenu jačine zvuka. Za jedinicu glasnoće koja se zove san , konvencionalno usvojen nivo jačine zvuka od 40 pozadine. Udvostručena glasnoća, jednaka dva spavanja, odgovara 50 phon, četiri spavanja - 60 phon, itd. Pretvaranje nivoa glasnoće u jedinice glasnoće je olakšano grafikom na Sl. 5.

Rice. 5. Odnos između zapremine i zapremine

Većina zvukova s ​​kojima se morate nositi u svakodnevnom životu su bučne prirode. Karakterizacija glasnoće šuma na osnovu poređenja sa čistim tonovima od 1 kHz je jednostavna, ali rezultati percipirane buke uhu mogu biti u suprotnosti sa očitanjima mernih instrumenata. Ovo se objašnjava činjenicom da pri jednakim nivoima glasnoće buke (u pozadini), najneugodniji efekat na osobu proizvode komponente buke u opsegu od 3-5 kHz. Šumovi se mogu percipirati kao podjednako neprijatni, iako nivoi njihove glasnoće nisu jednaki.

Iritantni efekat buke preciznije se procenjuje drugim parametrom, tzv percipirani nivo buke ... Mera percipirane buke je nivo zvuka ujednačenog šuma u oktavnom opsegu sa prosečnom frekvencijom od 1 kHz, koji slušalac, pod datim uslovima, ocenjuje kao podjednako neprijatan sa bukom koja se meri. Opaženi nivoi buke izraženi su u PNdB ili PNdB jedinicama. Njihov proračun se vrši prema posebnoj metodi.

Dalji razvoj sistema za procjenu buke je takozvani efektivni nivoi percipirane buke, izraženi u EPNdB. EPNdB sistem omogućava sveobuhvatnu procjenu prirode uticajne buke: frekventnog sastava, diskretnih komponenti u njegovom spektru, kao i trajanja izloženosti buci.

Po analogiji sa jedinicom glasnoće spavanje, uvedena je jedinica buke - Noah .

Za jedan Noah usvojen nivo buke ujednačenog šuma u opsegu 910-1090 Hz pri nivou zvučnog pritiska od 40 dB. U drugim aspektima, buka je slična snovima: dvostruko povećanje buke odgovara povećanju percipirane razine buke za 10 RNdB, tj. 2 noi = 50 RNdB, 4 noi = 60 RNdB, itd.

Pri radu sa akustičkim konceptima treba imati na umu da je intenzitet zvuka objektivna fizička pojava koja se može precizno odrediti i izmjeriti. Zaista postoji bez obzira da li ga neko čuje ili ne. Jačina zvuka određuje učinak koji zvuk proizvodi na slušaoca, te je stoga čisto subjektivan pojam, jer ovisi o stanju ljudskih slušnih organa i njegovim ličnim svojstvima za percepciju zvuka.

MJERICI BUKE

Za mjerenje svih vrsta karakteristika buke koriste se posebni uređaji - mjerači nivoa zvuka. Mjerač nivoa zvuka je samostalni prijenosni uređaj koji vam omogućava direktno mjerenje jačine zvuka u decibelima u širokom rasponu u odnosu na standardne nivoe.

Mjerač nivoa zvuka (slika 6) sastoji se od visokokvalitetnog mikrofona, širokopojasnog pojačala, prekidača osjetljivosti koji mijenja pojačanje u koracima od 10 dB, prekidača frekvencijskog odziva i grafičkog indikatora, koji obično pruža nekoliko opcija za prikazivanje izmjereni podaci - od brojeva i tabela do grafikona.

Rice. 6. Prijenosni digitalni mjerač nivoa zvuka

Savremeni mjerači nivoa zvuka su veoma kompaktni, što omogućava mjerenja na teško dostupnim mjestima. Od domaćih mjerača zvuka može se nazvati uređaj kompanije "Octava-Electrodesign" "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Mjerači nivoa zvuka omogućavaju određivanje i općih nivoa intenziteta zvuka u mjerenjima s linearnim frekvencijskim odzivom i nivoa zvuka u pozadini kada se mjere sa frekvencijskim odzivima sličnim onima u ljudskom uhu. Raspon mjerenja nivoa zvučnog pritiska obično je u rasponu od 20-30 do 130-140 dB u odnosu na standardni nivo zvučnog pritiska od 2 * 10-5 Pa. Sa izmjenjivim mikrofonima, nivo mjerenja se može proširiti do 180 dB.

Ovisno o metrološkim parametrima i tehničkim karakteristikama, domaći mjerači zvuka dijele se na prvu i drugu klasu.

Frekventne karakteristike čitavog puta merača nivoa zvuka, uključujući mikrofon, su standardizovane. Ukupno postoji pet frekvencijskih karakteristika. Jedan od njih je linearan u cijelom opsegu radne frekvencije (simbol Lin), četiri druga otprilike ponavljaju karakteristike ljudskog uha za čiste tonove na različitim nivoima jačine zvuka. Nazivaju se prvim slovima latinice. A, B, C i D ... Oblik ovih karakteristika prikazan je na Sl. 7. Prekidač frekvencijskog odziva je nezavisan od prekidača opsega. Za mjerenje nivoa zvuka prve klase potrebne su karakteristike A, B, C i Lin ... Frekvencijski odziv D - dodatno. Merači nivoa zvuka druge klase moraju imati karakteristike A i WITH ; ostalo je dozvoljeno.

Rice. 7. Standardne frekvencijske karakteristike mjerača nivoa zvuka

Karakteristično A simulira uho na oko 40 fon. Ova karakteristika se koristi pri mjerenju slabe buke - do 55 dB i pri mjerenju nivoa glasnoće. U praktičnim uslovima najčešće se koristi frekventni odziv sa korekcijom. A ... To se objašnjava činjenicom da, iako je percepcija zvuka od strane osobe mnogo složenija od jednostavne ovisnosti o frekvenciji koja određuje karakteristiku A , u mnogim slučajevima se mjerenja instrumenta dobro slažu sa procjenama buke sluha pri niskim nivoima jačine zvuka. Mnogi standardi - domaći i strani - preporučuju procjenu buke po karakteristikama A bez obzira na stvarni nivo intenziteta zvuka.

Karakteristično V ponavlja karakteristike uha na nivou 70 pozadine. Koristi se pri mjerenju buke u rasponu od 55-85 dB.

Karakteristično WITH ravnomerno u opsegu 40-8000 Hz. Ova karakteristika se koristi pri mjerenju značajnih nivoa glasnoće - od 85 phon i više, pri mjerenju nivoa zvučnog pritiska - bez obzira na granice mjerenja, kao i pri povezivanju uređaja na mjerač nivoa zvuka za mjerenje spektralnog sastava buke u slučajevima kada se mjerač nivoa zvuka nema frekvencijski odziv Lin .

Karakteristično D - pomoćni. Predstavlja prosek uha na oko 80 fona, uzimajući u obzir povećanje njegove osetljivosti u opsegu od 1,5 do 8 kHz. Kada koristite ovu karakteristiku, očitavanja mjerača razine zvuka preciznije nego prema drugim karakteristikama odgovaraju nivou percipirane buke od strane osobe. Ova karakteristika se uglavnom koristi kada se procjenjuje iritirajući učinak buke visokog intenziteta (avioni, brzi automobili, itd.).

Mjerač nivoa zvuka također uključuje prekidač Brzo - Sporo - Puls , koji kontroliše vremenske karakteristike uređaja. Kada je prekidač u položaju Brzo , uređaj uspeva da prati brze promene nivoa zvuka, u položaju Polako instrument pokazuje prosječnu vrijednost izmjerene buke. Vremenska karakteristika Puls koristi se za snimanje kratkih zvučnih impulsa. Neki tipovi merača nivoa zvuka sadrže i integrator sa vremenskom konstantom od 35 ms, koji simulira inerciju ljudske percepcije zvuka.

Kada koristite merač nivoa zvuka, rezultati merenja će se razlikovati u zavisnosti od podešenog frekvencijskog odziva. Stoga, prilikom snimanja očitavanja, da ne bi došlo do zabune, naznačuje se i vrsta karakteristike na kojoj su izvršena mjerenja: dB ( A ), dB ( V ), dB ( WITH ) ili dB ( D ).

Za kalibraciju cijele putanje mikrofona - mjerača, komplet mjerača zvuka obično uključuje akustični kalibrator, čija je svrha stvaranje ujednačene buke određenog nivoa.

Prema trenutno važećem Uputstvu „Sanitarni standardi za dozvoljenu buku u stambenim i javnim zgradama i na teritoriji stambene izgradnje“, normalizovani parametri stalne ili povremene buke su nivoi zvučnog pritiska (u decibelima) u oktavnim frekvencijskim opsezima sa prosečnim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za isprekidanu buku, kao što je buka vozila u prolazu, standardizovani parametar je nivo zvuka u dB ( A ).

Utvrđeni su sljedeći ukupni nivoi buke, mjereni na A-skali bumomjera: stambeni prostori - 30 dB, učionice i učionice obrazovnih ustanova - 40 dB, stambeni i rekreacijski prostori - 45 dB, radne prostorije uprav. zgrade - 50 dB ( A ).

Za sanitarnu procjenu nivoa buke, u očitavanja mjerača buke unose se korekcije od –5 dB do +10 dB, koje uzimaju u obzir prirodu buke, ukupno vrijeme njenog djelovanja, doba dana i lokacija objekta. Na primjer, danju, dozvoljena norma buke u stambenim prostorijama, uzimajući u obzir izmjenu, iznosi 40 dB.

Ovisno o spektralnom sastavu buke, približnu normu maksimalno dozvoljenih nivoa, dB, karakteriziraju sljedeće brojke:

Visoka frekvencija od 800 Hz i više	75-85
Srednja frekvencija 300-800 Hz	85-90
Niska frekvencija ispod 300 Hz	90-100

U nedostatku merača nivoa zvuka, približna procena nivoa glasnoće različitih zvukova može se izvršiti pomoću tabele. 5.

Tabela 5.Šumovi i njihova procjena

Ocena glasnoće slušno	Nivo buka, dB	Izvor i lokacija mjerenja buke
Zaglušujući	160	Oštećenje bubne opne.
	140-170	Mlazni motori (izbliza).
	140	Granica tolerancije buke.
	130	Prag boli (zvuk se percipira kao bol); klipni avionski motori (2-3 m).
	120	Grom iznad glave.
	110	Snažni motori velike brzine (2-3 m); mašina za zakivanje (2-3 m); veoma bučna radionica.
Veoma glasno	100	Simfonijski orkestar (vrhunci glasnoće); mašine za obradu drveta (na radnom mestu)
	90	Outdoor loudspeaker; bučna ulica; mašine za rezanje metala (na radnom mestu).
	80	Radio prijemnik glasno (2m)
Glasno	70	Autobusni salon; vrisak; policijska zviždaljka (15 m); srednje bučna ulica; bučna kancelarija; velika hala prodavnice
Umjereno	60	Miran razgovor (1 m).
	50	Laki automobil (10-15 m); mirna kancelarija; stambene prostorije.
Slabo	40	Whisper; čitaonica.
	60	Šuštanje papira.
	20	Odeljenje bolnice.
Vrlo slaba	10	Mirna bašta; radio centar studio.
	0	Prag sluha

1 A. Bell je američki naučnik, pronalazač i biznismen škotskog porijekla, osnivač telefonije, osnivač kompanije Bell Telephone Company, koja je odredila razvoj telekomunikacijske industrije u Sjedinjenim Državama.
2 Logaritmi negativnih brojeva su kompleksni brojevi i neće se dalje razmatrati.

Logaritamska skala i logaritamske jedinice se često koriste kada je potrebno izmjeriti određenu količinu koja varira u velikom rasponu. Primjeri takvih veličina su zvučni pritisak, magnituda zemljotresa, svjetlosni tok, različite frekvencije zavisne veličine koje se koriste u muzici (muzički intervali), antenski fideri, elektronika i akustika. Logaritamske jedinice vam omogućavaju da izrazite omjere veličina koje variraju u vrlo velikom rasponu koristeći prikladne male brojeve, slično kao što se radi s eksponencijalnim zapisom brojeva, kada se bilo koji vrlo veliki ili vrlo mali broj može predstaviti u kratkom obliku u obliku mantise i reda. Na primjer, snaga zvuka lansirne rakete Saturn bila je 100.000.000 vati ili 200 dB SWL. Istovremeno, snaga zvuka vrlo tihog razgovora iznosi 0,000000001 W ili 30 dB SWL (mjereno u decibelima u odnosu na snagu zvuka od 10⁻¹² vati, vidi dolje).

Zgodne jedinice, zar ne? Ali, kako se ispostavilo, nisu pogodni za sve! Može se reći da većina ljudi koji su slabo upućeni u fiziku, matematiku i inženjerstvo ne razumiju logaritamske jedinice poput decibela. Neki čak vjeruju da se logaritamske vrijednosti ne odnose na modernu digitalnu tehnologiju, već na dane kada se klizač koristio za inženjerske proračune!

Malo istorije

Izum logaritama pojednostavio je računanje, jer su omogućili zamjenu množenja sabiranjem, što je mnogo brže od množenja. Među naučnicima koji su dali značajan doprinos razvoju teorije logaritama, može se primijetiti škotski matematičar, fizičar i astronom John Napier, koji je 1619. godine objavio esej koji opisuje prirodne logaritme, koji je uvelike pojednostavio proračune.

Važan alat za praktičnu upotrebu logaritama bile su tablice logaritama. Prvu takvu tabelu sastavio je engleski matematičar Henry Briggs 1617. godine. Na osnovu rada Johna Napiera i drugih, engleski matematičar i svećenik Engleske crkve William Oughtred izumio je klizač, koji su koristili inženjeri i naučnici (uključujući i autora ovog članka) sljedećih 350 godina, sve dok nije zamijenjen džepnim kalkulatorima sredinom sedamdesetih godina prošlog veka...

Definicija

Logaritam je inverzna operacija eksponencijaciji. Broj y je logaritam od x prema bazi b

ako se poštuje ravnopravnost

Drugim riječima, logaritam datog broja je eksponent na koji se broj, nazvan baza, mora podići da bi se dobio dati broj. Može se jednostavno reći. Logaritam je odgovor na pitanje "Koliko puta trebate pomnožiti jedan broj sam sa sobom da biste dobili drugi broj." Na primjer, koliko puta morate pomnožiti 5 sa sobom da biste dobili 25? Odgovor je 2, tj.

Prema gornjoj definiciji

Klasifikacija logaritamskih jedinica

Logaritamske jedinice se široko koriste u nauci, tehnologiji, pa čak iu svakodnevnim aktivnostima kao što su fotografija i muzika. Postoje apsolutne i relativne logaritamske jedinice.

Korišćenjem apsolutne logaritamske jedinice izražavaju fizičke veličine koje se porede sa određenom fiksnom vrednošću. Na primjer, dBm (decibel miliwatts) je apsolutna logaritamska jedinica snage, koja uspoređuje snagu sa 1 mW. Imajte na umu da je 0 dBm = 1 mW. Apsolutne jedinice su odlične za opisivanje pojedinačna vrijednost a ne odnos dve veličine. Apsolutne logaritamske jedinice mjerenja fizičkih veličina uvijek se mogu pretvoriti u druge, uobičajene mjerne jedinice ovih veličina. Na primjer, 20 dBm = 100 mW ili 40 dBV = 100 V.

Na drugoj strani, relativne logaritamske jedinice se koriste za izražavanje fizičke veličine u obliku omjera ili proporcije drugih fizičkih veličina, na primjer, u elektronici, gdje se za to koristi decibel (dB). Logaritamske jedinice su vrlo pogodne za opisivanje, na primjer, omjera prijenosa elektronskih sistema, odnosno odnosa između izlaznih i ulaznih signala.

Treba napomenuti da su sve relativne logaritamske jedinice bezdimenzionalne. Decibeli, neperi i druga imena su samo posebna imena koja se koriste u sprezi s bezdimenzionalnim jedinicama. Imajte na umu da se decibel često koristi s različitim sufiksima, koji se obično dodaju uz kraticu dB crticom, kao što je dB-Hz, razmak kao u dB SPL, bez ikakvog simbola između dB i sufiksa, kao u dBm, ili u navodnicima kao u jedinicama dB (m²). O svim ovim jedinicama ćemo govoriti kasnije u ovom članku.

Također treba napomenuti da pretvaranje logaritamskih jedinica u uobičajene jedinice često nije moguće. Međutim, to se dešava samo kada ljudi pričaju o vezama. Na primjer, koeficijent prijenosa napona pojačala od 20 dB može se pretvoriti samo "puta", odnosno u bezdimenzijsku vrijednost - bit će jednak 10. U isto vrijeme, zvučni pritisak mjeren u decibelima može se pretvoriti u paskali, budući da se zvučni pritisak mjeri u apsolutnim logaritamskim jedinicama, odnosno u odnosu na referentnu vrijednost. Imajte na umu da je koeficijent prijenosa u decibelima također bezdimenzionalna veličina, iako ima ime. Ispada potpuna zabuna! Ali pokušaćemo da to shvatimo.

Logaritamske jedinice amplitude i snage

Snaga... Poznato je da je snaga proporcionalna kvadratu amplitude. Na primjer, električna snaga, definirana izrazom P = U² / R. To jest, 10-struka promjena amplitude je praćena 100-strukom promjenom snage. Odnos dvije vrijednosti snage u decibelima određen je izrazom

10 log₁₀ (P₁ / P₂) dB

Amplituda... Zbog činjenice da je snaga proporcionalna kvadratu amplitude, omjer dvije vrijednosti amplitude u decibelima opisuje se izrazom

20 log₁₀ (P₁ / P₂) dB.

Primjeri relativnih logaritamskih vrijednosti i jedinica

• Uobičajene jedinice



• dB (decibel)- logaritamska jedinica bez dimenzija koja se koristi za izražavanje omjera dvije proizvoljne vrijednosti iste fizičke veličine. Na primjer, u elektronici se decibeli koriste za opisivanje pojačanja signala u pojačalima ili slabljenja signala u kablovima. Decibel je numerički jednak decimalnom logaritmu omjera dvije fizičke veličine, pomnoženom sa deset za omjer snaga i pomnoženim sa 20 za omjer amplituda.
• B (bel)- rijetko korištena logaritamska bezdimenzionalna mjerna jedinica omjera dvije istoimene fizičke veličine, jednake 10 decibela.
• N (neper)- bezdimenzionalna logaritamska mjerna jedinica omjera dvije vrijednosti iste fizičke veličine. Za razliku od decibela, neper je definiran kao prirodni logaritam za izražavanje razlike između dvije veličine x₁ i x₂ formulom:
  

  R = ln (x₁ / x₂) = ln (x₁) - ln (x₂)

  
  Možete pretvoriti H, B i dB na stranici "Sound Converter".
• Muzika, akustika i elektronika





s = 1000 ∙ log₁₀ (f₂ / f₁)

• Antenska tehnologija. Logaritamska skala se koristi u mnogim relativnim bezdimenzionalnim jedinicama za mjerenje različitih fizičkih veličina u antenskoj tehnologiji. U ovim jedinicama, izmjereni parametar se obično poredi sa odgovarajućim parametrom standardnog tipa antene.




• Komunikacija i prijenos podataka



• dBc ili dBc(noseći decibel, omjer snage) je bezdimenzionalna snaga radio signala (nivo zračenja) u odnosu na nivo zračenja na frekvenciji nosioca, izražena u decibelima. Definirano kao S dBc = 10 log₁₀ (P nosilac / P modulacija). Ako je dBc vrijednost pozitivna, tada je snaga moduliranog signala veća od snage nemoduliranog nosioca. Ako je dBc vrijednost negativna, tada je snaga moduliranog signala manja od snage nemoduliranog nosioca.
• Elektronska oprema za reprodukciju i snimanje zvuka




• Ostale jedinice i količine

Primjeri apsolutnih logaritamskih jedinica i vrijednosti decibela sa sufiksima i referentnim nivoima

• Snaga, nivo signala (apsolutni)

• napon (apsolutni)

• Električni otpor (apsolutni)
• dBΩ, dBohm ili dBΩ(decibel ohma, odnos amplitude) - apsolutni otpor u decibelima u odnosu na 1 ohm. Ova jedinica mjere je zgodna kada se uzme u obzir veliki raspon otpora. Na primjer, 0 dBΩ = 1 Ω, 6 dBΩ = 2 Ω, 10 dBΩ = 3,16 Ω, 20 dBΩ = 10 Ω, 40 dBΩ = 100 Ω, 100 dBΩ = 100,000 Ω = 100,000 60 Ω i tako na 0,000 60 Ω0,00 dB0,
• Akustika (apsolutni nivo zvuka, zvučni pritisak ili intenzitet zvuka)

• Radar... Apsolutne vrijednosti logičke skale koriste se za mjerenje radarske refleksije u odnosu na referentnu vrijednost.



• dBZ ili dB (Z)(omjer amplitude) - apsolutni koeficijent radarske refleksije u decibelima u odnosu na minimalni oblak Z = 1 mm⁶ m⁻³. 1 dBZ = 10 log (z / 1 mm⁶ m³). Ova jedinica označava broj kapljica po jedinici zapremine i koriste je meteorološke radarske stanice (meteorološki radari). Informacije dobivene mjerenjima u kombinaciji s drugim podacima, posebno rezultatima analize polarizacije i Doplerovog pomaka, omogućavaju procjenu onoga što se događa u atmosferi: pada li kiša, snijeg, grad ili jato insekata ili ptica koje lete. Na primjer, 30 dBZ odgovara slaboj kiši, a 40 dBZ umjerenoj kiši.
• dBη(omjer amplitude) - apsolutni faktor radarske refleksije objekata u decibelima u odnosu na 1 cm² / km³. Ova vrijednost je zgodna ako trebate izmjeriti radarsku refleksiju letećih bioloških objekata, kao što su ptice i slepi miševi. Vremenski radari se često koriste za praćenje takvih bioloških objekata.
• dB (m²), dBsm ili dB (m²)(decibel kvadratni metar, omjer amplitude) je apsolutna jedinica mjerenja efektivne površine raspršenja cilja (RCS, engleski radarski presjek, RCS) u odnosu na kvadratni metar. Insekti i mete niske refleksije imaju negativnu efektivnu površinu raspršenja, dok veliki putnički avioni imaju pozitivnu.
• Komunikacija i prijenos podataka. Apsolutne logaritamske jedinice se koriste za mjerenje različitih parametara koji se odnose na frekvenciju, amplitudu i snagu odašiljanih i primljenih signala. Sve apsolutne vrijednosti u decibelima mogu se pretvoriti u uobičajene jedinice koje odgovaraju izmjerenoj vrijednosti. Na primjer, nivo snage buke u dBrn može se pretvoriti direktno u milivate.

• Ostale apsolutne logaritamske jedinice. U različitim granama nauke i tehnologije postoji mnogo takvih jedinica, a ovdje ćemo navesti samo nekoliko primjera.
• Richterova skala magnitude zemljotresa sadrži konvencionalne logaritamske jedinice (koristi se decimalni logaritam) koje se koriste za procjenu jačine potresa. Prema ovoj skali, magnituda potresa se definira kao decimalni logaritam omjera amplitude seizmičkih valova i proizvoljno odabrane vrlo male amplitude, koja predstavlja magnitudu od 0. Svaki korak Rihterove skale odgovara povećanju u amplitudi vibracije za 10 puta.
• dBr(decibel u odnosu na referentni nivo, odnos u amplitudi ili u snazi, je eksplicitno specificiran) - logaritamska apsolutna jedinica mjerenja bilo koje fizičke veličine specificirane u kontekstu.
• dBSVL- brzina vibracija čestica u decibelima u odnosu na referentni nivo 5 ∙ 10⁻⁸ m/s. Ime dolazi od engleskog. nivo brzine zvuka - nivo brzine zvuka. Brzina vibracija čestica medija se inače naziva akustična brzina i određuje brzinu kojom se čestice medija kreću kada vibriraju u odnosu na ravnotežni položaj. Referentna vrijednost 5 ∙ ​​10⁻⁸ m/s odgovara brzini vibracijskih čestica za zvuk u zraku.

Prilikom mjerenja parametara radio opreme često je potrebno pozabaviti se relativnim vrijednostima izraženim u decibelima [dB]. U decibelima se izražava intenzitet zvuka, povećanje stupnja napona, struje ili snage, gubitak u prijenosu ili slabljenje signala, itd.

Decibel je univerzalna logaritamska jedinica. Široka upotreba reprezentacije veličina u dB povezana je sa praktičnošću logaritamske skale, a pri izračunavanju decibela pridržavajte se zakona aritmetike - mogu se sabirati i oduzimati ako signali imaju isti oblik.

Postoji formula za pretvaranje omjera dva napona u broj decibela (slična formula vrijedi i za struje):

Na primjer, ako je izlaz U2 na dvostruko većem nivou od U1, onda je ovaj omjer +6 dB (Ig2 = 0,301). Ako je U2> U1 10 puta, onda je odnos signala 20 dB (Ig10 = 1). Ako je U1> U2, tada se predznak omjera mijenja za minus 20 dB.

Na primjer, za mjerni generator, atenuator za prigušivanje izlaznog signala može se graduirati u dB. U ovom slučaju, da biste pretvorili vrijednost iz decibela u apsolutnu vrijednost, rezultat će se dobiti brže ako koristite već izračunatu tablicu. 6; 1. Ima diskretnost od 1 dB (što je sasvim dovoljno u većini slučajeva) i raspon vrijednosti 0 ...- 119 dB.

Tab. 6.1 se može koristiti za pretvaranje decibela slabljenja atenuatora u nivo izlaznog napona. Za praktičnost korištenja tablice, bit će potrebno postaviti nivo napona od 1 V (efektivni ili amplituda) na izlazu generatora u odsustvu slabljenja (0 dB na atenuatoru). U ovom slučaju, odgovarajuća željena vrijednost izlaznog napona nakon podešavanja prigušenja je na sjecištu horizontalnog i vertikalnog grafikona (vrijednosti u decibelima se zbrajaju aritmetički).

Vrijednost izlaznog napona u tabeli je naznačena u mikrovoltima (1 μV = 10-6 V). I

Koristeći ovu tablicu, nije teško riješiti inverzni problem - po traženom naponu odrediti koliko prigušenja signala treba postaviti na atenuatoru u decibelima. Na primjer, da bi se dobio napon od 5 μV na izlazu generatora, kao što se može vidjeti iz tabele, na atenuatoru će biti potrebno postaviti prigušenje od 100 + 6 = 106 dB. Odnos snage dva signala u decibelima izračunava se pomoću formule:

Formula za snagu je važeća pod uslovom da su ulazna i izlazna impedansa uređaja iste, što se često radi u visokofrekventnim uređajima kako bi se olakšalo njihovo međusobno usklađivanje.

Da biste odredili snagu, možete koristiti izračunatu tablicu. 6.2

Često je u praktičnoj upotrebi dB važno znati apsolutnu vrijednost odnosa dvije veličine, tj. koliko je puta napon ili snaga na izlazu veći nego na ulazu (ili obrnuto). Ako je omjer dvije veličine označen: K = U2 / U1 ili K = P2 / P1, tada možete koristiti tablicu. 6.3 za pretvaranje vrijednosti iz dB u puta (K) i obrnuto.

Tako, na primjer, antensko pojačalo daje pojačanje snage signala od 28 dB. Sa stola. 6.3 može se vidjeti da je signal pojačan za faktor 631.

Literatura: I.P. Shelestov - Korisne šeme za radio amatere, knjiga 3.

] Obično se decibeli koriste za mjerenje glasnoće zvuka. Decibel je decimalni logaritam. To znači da povećanje jačine zvuka od 10 decibela ukazuje da je zvuk postao duplo glasniji od originala. Jačina zvuka u decibelima obično se opisuje formulom 10 Dnevnik 10 (I / 10 -12) gdje je I intenzitet zvuka u vatima / kvadratnom metru.

Steps

Uporedna tabela nivoa buke u decibelima

Tabela ispod opisuje nivoe decibela u rastućem redoslijedu i odgovarajuće primjere izvora zvuka. Takođe pruža informacije o negativnim efektima na sluh ispred svakog nivoa buke.

Nivoi decibela za različite izvore buke

Decibeli	Primjer izvora	Utjecaj na zdravlje
0	Tišina	Odsutan
10	Dah	Odsutan
20	Šapni	Odsutan
30	Tiha pozadinska buka u prirodi	Odsutan
40	Zvukovi u biblioteci, tiha pozadinska buka u gradu	Odsutan
50	Miran razgovor, normalna prigradska pozadinska buka	Odsutan
60	Buka u kancelariji ili restoranu, glasan razgovor	Odsutan
70	TV, buka na autoputu sa 15,2 metara (50 stopa)	The note; neke su neprijatne
80	Buka iz fabrike, procesor hrane, autopraonica sa udaljenosti od 6,1 metara (20 stopa)	Potencijalno oštećenje sluha pri produženom izlaganju
90	Kosilica, motocikl od 7,62 m (25 stopa)	Velika vjerovatnoća oštećenja sluha od dužeg izlaganja
100	Vanbrodski motor, čekić	Ozbiljno oštećenje sluha je vrlo vjerovatno uz produženo izlaganje
110	Glasan rok koncert, čeličana	Može da boli odmah; vrlo vjerovatno da će uzrokovati ozbiljno oštećenje sluha pri produženom izlaganju
120	Lančana pila, grom	Obično postoji trenutni bol
130-150	Polijetanje lovca sa nosača aviona	Može doći do trenutnog gubitka sluha ili pucanja bubne opne.

Merenje nivoa zvuka instrumentima

Koristite svoj računar. Uz poseban softver i hardver, lako je izmjeriti nivo buke u decibelima direktno na vašem računaru. U nastavku su samo neki od načina na koje to možete učiniti. Imajte na umu da će korištenje kvalitetnije opreme za snimanje uvijek dati bolje rezultate; drugim riječima, mikrofon ugrađen u vaš laptop može biti dovoljan za neke zadatke, ali visokokvalitetni vanjski mikrofon će dati preciznije rezultate.

1. Koristite mobilnu aplikaciju. Za mjerenje nivoa zvuka bilo gdje, dobro će doći mobilne aplikacije. Mikrofon na vašem mobilnom uređaju možda nije tako dobar kao vanjski mikrofon spojen na vaš računar, ali može biti iznenađujuće precizan. Na primjer, tačnost očitavanja na mobilnom telefonu može se razlikovati za 5 decibela od profesionalne opreme. Ispod je lista programa za očitavanje nivoa zvuka u decibelima za različite mobilne platforme:

   • Za Apple uređaje: Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
   • Za Android uređaje: Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
   • Za Windows telefone: Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

2. Koristite profesionalni decibel metar. Ovo obično nije jeftino, ali je možda najlakši način da dobijete tačna mjerenja nivoa zvuka koji vas zanima. Također se naziva i "mjerač nivoa zvuka", ovo je specijalizirani uređaj (dostupan u online prodavnici ili specijaliziranoj prodavnici) koji koristi osjetljivi mikrofon za mjerenje nivoa buke oko sebe i daje precizno očitavanje decibela. Budući da takvi uređaji nisu u velikoj potražnji, mogu biti prilično skupi, često već od 200 dolara, čak i za uređaje ulazne klase.

   • Imajte na umu da ga mjerač decibela / nivoa zvuka može nazvati malo drugačije. Na primjer, drugi sličan uređaj nazvan "mjerač buke" radi istu stvar kao mjerač razine zvuka.

   Izračunavanje decibela

   1. Saznajte jačinu zvuka u vatima / kvadratnom metru. U svakodnevnom životu decibeli se koriste kao jednostavna mjera glasnoće. Međutim, stvari nisu tako jednostavne. U fizici se decibeli često smatraju pogodnim načinom za izražavanje "intenziteta" zvučnog talasa. Što je veća amplituda zvučnog vala, to više energije prenosi, više čestica zraka vibrira na svom putu, a sam zvuk je intenzivniji. Zbog direktnog odnosa između intenziteta zvučnog vala i glasnoće u decibelima, moguće je pronaći vrijednost decibela, znajući samo intenzitet nivoa zvuka (koji se obično mjeri u vatima/kvadratnom metru)

      • Imajte na umu da je vrijednost intenziteta vrlo niska za normalne zvukove. Na primjer, zvuk intenziteta od 5 × 10 -5 (ili 0,00005) watt / kvadratni metar odgovara otprilike 80 decibela, što je otprilike jačina zvuka blendera ili procesora hrane.
      • Za bolje razumijevanje odnosa između intenziteta i nivoa decibela, riješimo jedan problem. Na primjer, uzmimo ovo: pretpostavimo da smo inženjeri zvuka i da trebamo biti ispred pozadinske buke u studiju za snimanje kako bismo poboljšali kvalitetu snimljenog zvuka. Nakon ugradnje opreme, snimili smo intenzitet pozadinske buke 1 × 10 -11 (0,00000000001) vat / kvadratni metar... Zatim, koristeći ove informacije, možemo izračunati nivo pozadinske buke studija u decibelima.

   2. Podijelite sa 10 -12. Ako znate intenzitet vašeg zvuka, možete ga lako uključiti u formulu 10Log 10 (I / 10 -12) (gdje je "I" intenzitet u vatima / kvadratnom metru) da biste dobili vrijednost decibela. Prvo, podijelite 10 -12 (0,000000000001). 10 -12 prikazuje intenzitet zvuka sa rezultatom 0 na skali decibela, upoređujući intenzitet vašeg zvuka sa ovim brojem, naći ćete njegov odnos prema početnoj vrijednosti.

      • U našem primjeru, podijelili smo vrijednost intenziteta 10 -11 sa 10 -12 i dobili smo 10 -11 / 10 -12 = 10 .

   3. Izračunajmo Log 10 ovog broja i pomnožimo ga sa 10. Da biste dovršili rješenje, sve što treba da uradite je da uzmete logaritam osnove 10 rezultujućeg broja i na kraju ga pomnožite sa 10. Ovo potvrđuje da su decibeli log baze 10 - drugim rečima, povećanje nivoa buke za 10 decibela je udvostručavanje jačine zvuka.

      • Naš primjer je lako riješiti. Log 10 (10) = 1,1 × 10 = 10. Dakle, vrijednost pozadinske buke u našem studiju je 10 decibela... Dovoljno je tih, ali ga i dalje hvata naša visokokvalitetna oprema za snimanje, tako da vjerovatno moramo eliminirati izvor šuma kako bismo postigli viši kvalitet snimanja.

   4. Razumijevanje logaritamske prirode decibela. Kao što je gore spomenuto, decibeli su logaritamske vrijednosti sa bazom 10. Za bilo koju datu vrijednost decibela, šum od 10 decibela je dvostruko glasniji od originalnog, a šum od 20 decibela je četiri puta glasniji, i tako dalje. Ovo omogućava određivanje širokog raspona intenziteta zvuka koje ljudsko uho može percipirati. Najglasniji zvuk koji osoba može čuti a da ne osjeti bol je milijardu puta jači od najtišeg zvuka koji osoba može čuti. Korištenjem decibela izbjegavamo korištenje ogromnih brojeva za opisivanje običnih zvukova – umjesto toga, potrebne su nam samo tri cifre.

      • Razmislite o tome što je lakše koristiti: 55 decibela ili 3 × 10 -7 vati / kvadratni metar? Obje vrijednosti su jednake, ali umjesto korištenja znanstvene notacije (kao vrlo malog djelića broja), mnogo je zgodnije koristiti decibele, koji su svojevrsna jednostavna skraćenica za jednostavnu svakodnevnu upotrebu.

Decibel je relativna mjerna jedinica, nije kao druge poznate veličine, stoga nije uključen u SI sistem opšteprihvaćenih mjernih jedinica. Međutim, mnoga izračunavanja dozvoljavaju korištenje decibela uporedo s apsolutnim mjernim jedinicama, pa čak i koriste ih kao referentnu vrijednost.

Decibeli se određuju pripadnosti fizičkim veličinama, stoga se ne mogu pripisati matematičkim pojmovima. To je lako zamisliti ako povučemo paralelu sa procentima, s kojima decibeli imaju dosta zajedničkog. Nemaju određene dimenzije, ali su istovremeno vrlo zgodne kada se uspoređuju 2 vrijednosti istog imena, čak i ako su različite prirode. Dakle, nije teško zamisliti šta se mjeri u decibelima.

Istorija porekla

Kako se pokazalo kao rezultat dugotrajnog istraživanja, osjetljivost nije direktno povezana s apsolutnim nivoom širenja zvuka. To je mjera snage primijenjene na datu jedinicu površine koja se nalazi u zoni izloženosti zvučnim talasima, a koja se danas mjeri u decibelima. Kao rezultat toga, uspostavljena je neobična proporcija - što više prostora pripada korisnoj površini ljudskog uha, to je bolje za percepciju minimalnih moći.

Tako je istraživač Alexander Graham Bell uspio ustanoviti da je granica percepcije ljudskog uha 10 do 12 vati po kvadratnom metru. Dobijeni podaci pokrivaju vrlo širok raspon, koji je predstavljen sa samo nekoliko vrijednosti. To je stvorilo određene neugodnosti i istraživač je morao kreirati vlastitu mjernu skalu.

U originalnoj verziji, neimenovana skala je imala 14 vrijednosti - od 0 do 13, pri čemu je ljudski šapat imao vrijednost "3", a govorni jezik - "6". Kasnije je ova ljestvica bila naširoko korištena, a njene jedinice su nazvane bels. Da bi se dobili precizniji podaci na logaritamskoj skali, originalna jedinica je povećana 10 puta - tako su nastali decibeli.

Opće informacije

Prije svega, treba napomenuti da je decibel jedna desetina Bela, što je decimalni oblik logaritma koji određuje omjer između 2 stepena. Priroda kapaciteta koji se porede je proizvoljna. Glavna stvar je da se poštuje pravilo, koje predstavlja upoređene snage u jednakim jedinicama, na primjer, u vatima. Zbog ove karakteristike, oznake decibela se koriste u različitim područjima:

• mehanički;
• električni;
• akustični;
• elektromagnetna.

Budući da je praktična primjena pokazala da se Bel pokazao kao prilično velika jedinica, radi bolje jasnoće, predloženo je da se njegova vrijednost pomnoži sa deset. Tako se pojavila općeprihvaćena jedinica - decibel, u kojoj se danas mjeri zvuk.

Unatoč širokom području primjene, većina ljudi zna da se decibeli koriste za određivanje stepena glasnoće. Ova vrijednost karakterizira valove po kvadratnom metru. Dakle, povećanje jačine zvuka od 10 decibela je uporedivo sa udvostručenjem intenziteta zvuka.

U zakonodavstvu je decibel priznat kao izračunata vrijednost nivoa buke u prostoriji. To je bila odlučujuća karakteristika za izračunavanje dozvoljene snage buke u stambenim zgradama. Ova vrijednost omogućava mjerenje dozvoljenog nivoa buke u decibelima u stanu i otkrivanje činjenica kršenja, ako je potrebno.

Područje primjene

Dizajneri telekomunikacija danas koriste decibel kao osnovnu jedinicu za poređenje performansi uređaja na log skali. Takve mogućnosti pruža karakteristika dizajna ove vrijednosti, koja je logaritamska jedinica različitih nivoa koja se koristi za slabljenje ili, obrnuto, pojačanje snage.

Decibel se široko koristi u raznim oblastima moderne tehnologije. Šta se danas mjeri u decibelima? Ovo su različite vrijednosti koje variraju u širokom rasponu koji se mogu primijeniti:

• u sistemima koji se odnose na prenos informacija;
• radiotehnika;
• optika;
• antenska tehnologija;
• akustika.

Tako se decibeli koriste za mjerenje karakteristika dinamičkog raspona, na primjer, mogu mjeriti glasnoću određenog muzičkog instrumenta. Takođe postaje moguće izračunati prigušene talase u trenutku njihovog prolaska kroz apsorbujući medij. Decibeli vam omogućavaju da odredite pojačanje ili fiksirate cifru šuma koju stvara pojačalo.

Moguće je koristiti ove bezdimenzionalne jedinice kako za fizičke veličine koje se odnose na drugi red - energiju ili snagu, tako i za veličine koje se odnose na prvi red - struju ili napon. Decibeli otvaraju mogućnost mjerenja odnosa između svih fizičkih veličina, a osim toga, uz njihovu pomoć, uspoređuju se apsolutne vrijednosti.

Jačina zvuka

Fizička komponenta jačine zvučnog udara određena je nivoom raspoloživog zvučnog pritiska koji deluje na jedinicu kontaktne površine, a koji se meri u decibelima. Nivo buke nastaje haotičnom fuzijom zvukova. Osoba reagira na niske frekvencije ili, obrnuto, na zvukove visoke frekvencije kao na tiše zvukove. Zvukovi srednjeg tona će se percipirati kao glasniji uprkos istom intenzitetu.

Uzimajući u obzir neujednačenu percepciju zvukova različitih frekvencija od strane ljudskog uha, kreiran je frekventni filter na elektronskoj osnovi, sposoban da prenosi ekvivalentni stepen zvuka sa jedinicom mere, koja se izražava u dBa - gde je "a" označava upotrebu filtera. Ovaj filter, zasnovan na normalizaciji merenja, može da simulira ponderisanu vrednost nivoa zvuka.

Sposobnost različitih ljudi da percipiraju zvukove je u rasponu glasnoće od 10 do 15 dB, au nekim slučajevima i više. Uočene granice intenziteta zvuka su frekvencije od 20 do 20 hiljada Herca. Najlakši zvuci za percepciju nalaze se u frekvencijskom opsegu od 3 do 4 kHz. Uobičajeno je da se ova frekvencija koristi u telefonima, kao iu radio emisijama na srednjim i dugim talasima.

Tokom godina, opseg percipiranih zvukova se sužava, posebno u visokofrekventnom spektru, gde se osetljivost može smanjiti na 18 kHz. To dovodi do opšteg oštećenja sluha koje pogađa mnoge starije osobe.

Prihvatljiv nivo buke u stambenim prostorijama

Uz korištenje decibela, postalo je moguće odrediti precizniju skalu buke za ambijentalne zvukove. Odražava karakteristike koje su superiornije u preciznosti u odnosu na originalnu skalu koju je svojevremeno kreirao Alexander Bell. Koristeći ovu skalu, zakonodavna vlast je utvrdila nivo buke, čija norma važi u stambenim prostorijama namenjenim za rekreaciju građana.

Dakle, vrijednost "0" dB znači potpunu tišinu, od koje se čuje zvonjenje u ušima. Sljedeća vrijednost od 5 dB također određuje potpunu tišinu u prisustvu malog pozadinskog zvuka koji prigušuje unutrašnje procese u tijelu. Na 10 dB postaju vidljivi nejasni zvukovi - sve vrste šuštanja ili šuštanja lišća.

Vrijednost od 15 dB je u čistom opsegu najtiših zvukova, kao što je kucanje ručnog sata. Sa snagom zvuka od 20 dB, možete razaznati oprezno šaputanje ljudi na udaljenosti od 1 metar. Oznaka od 25 dB vam omogućava da jasnije čujete razgovor šapatom i šuštanje od trenja mekih tkiva.

30 dB definiše koliko decibela je dozvoljeno u stanu noću i upoređuje se sa tihim razgovorom ili otkucavanjem zidnog sata. Pri 35 dB, prigušen govor se može jasno čuti.

Nivo od 40 decibela određuje intenzitet zvuka normalnog razgovora. Dovoljno je glasan da slobodno komunicira u prostoriji, gleda TV ili sluša muzičke numere. Ova oznaka određuje koliko decibela je dozvoljeno u stanu tokom dana.

Nivo radne buke

U poređenju sa dozvoljenim nivoom buke u decibelima u stanu, u proizvodnji i u kancelarijskim aktivnostima, drugi nivoi buke su dozvoljeni tokom radnog vremena. Ovdje vrijede ograničenja različitog reda, jasno prilagođena za svaku vrstu zanimanja. Osnovno pravilo u ovim uslovima je izbegavanje nivoa buke koja može štetno uticati na zdravlje ljudi.

U kancelarijama

Vrednost nivoa buke od 45 dB je u granicama dobre čujnosti i uporediva je sa bukom bušilice ili elektromotora. Buku od 50 dB takođe karakterišu odlične granice čujnosti i iste je jačine kao i zvuk pisaće mašine.

Nivo buke od 55 decibela ostaje u odličnoj čujnosti, može se predstaviti na primjeru istovremenog zvučnog razgovora između nekoliko ljudi odjednom. Ovaj indikator se uzima kao gornja ocjena prihvatljiva za poslovni prostor.

U stočarstvu i činovničkim poslovima

Nivo buke od 60 dB smatra se povišenim, ovaj nivo buke se može naći u kancelarijama u kojima istovremeno radi više pisaćih mašina. Indikator od 65 dB se takođe smatra povećanim i može se fiksirati kada štamparska oprema radi.

Nivo buke, koji dostiže 70 dB, ostaje povišen i nalazi se na stočnim farmama. Vrijednost buke od 75 dB je ekstremni nivo buke i može se primijetiti na farmama peradi.

U proizvodnji i transportu

Sa oznakom od 80 dB, javlja se glasan nivo zvuka, produženo izlaganje kojem će rezultirati delimičnim gubitkom sluha. Stoga se pri radu u takvim uslovima preporučuje upotreba štitnika za uši. Nivo buke od 85 dB je takođe u okviru nivoa glasnog zvuka, što se može porediti sa radom opreme tkaonice.

Broj buke od 90 dB ostaje unutar opsega glasnog zvuka, takav nivo buke se može registrovati kada se voz kreće. Nivo buke od 95 dB dostiže ekstremne granice glasnog zvuka, takav nivo buke se može detektovati u radionici za valjanje metala.

Ograničite nivo buke

Nivo buke od oko 100 dB dostiže granice preglasnog zvuka, može se uporediti sa udarima grmljavine. Rad u takvim uslovima smatra se štetnim po zdravlje i obavlja se u okviru određenog radnog staža, nakon kojeg se lice smatra nesposobnim za štetne poslove.

Vrijednost buke od 105 dB također je u granicama pretjerano glasnog zvuka, buku takve sile stvara plinski rezač prilikom rezanja metala. Nivo buke od 110 dB ostaje u granicama pretjerano glasnog zvuka, takav indikator se snima prilikom polijetanja helikoptera. Nivo buke od 115 dB smatra se granicom za granice pretjerano glasnog zvuka, takvu buku emituje pjeskara.

Nivo buke od 120 dB smatra se nepodnošljivim i može se uporediti s radom udarnog čekića. Nivo buke od 125 dB karakteriše i nepodnošljiv nivo buke, koji avion dostiže na startu. Maksimalni nivo buke u dB smatra se granicom na oko 130, nakon čega se postavlja prag bola, koji nisu svi u stanju da izdrže.

Kritični nivo buke

Nivo buke od oko 135 dB smatra se neprihvatljivim; osoba koja se nađe u području takvog zvuka će dobiti potres mozga. Nivo buke od 140 dB takođe dovodi do potresa mozga, takav zvuk prati lansiranje mlaznog aviona. Na nivou buke od 145 dB eksplodira fragmentarna granata.

Puknuće kumulativnog projektila na oklopu tenka doseže 150-155 dB, zvuk takve sile dovodi do potresa mozga i ozljeda. Iznad 160 dB javlja se zvučna barijera, zvuk prekoračenje ove granice dovodi do pucanja bubne opne, raspada pluća i višestrukih ozljeda udarnim valovima, što rezultira trenutnom smrću.

Utjecaj na tijelo nečujnih zvukova

Zvuk s frekvencijom ispod 16 Hz naziva se infracrveni, a ako njegova frekvencija prelazi 20 hiljada Hz, onda se takav zvuk naziva ultrazvuk. Bubne opne ljudskog uha nisu u stanju uhvatiti zvukove ove frekvencije, pa su izvan dometa ljudskog sluha. Decibeli, u kojima se danas mjeri zvuk, određuju i značenje nečujnih zvukova.

Ljudsko tijelo loše podnosi zvukove niske frekvencije, u rasponu od 5 do 10 Hz. Takav utjecaj može aktivirati kvarove u radu unutrašnjih organa i utjecati na moždanu aktivnost. Osim toga, intenzitet niskih frekvencija utječe na koštano tkivo, izazivajući bolove u zglobovima kod osoba koje pate od raznih bolesti ili ozlijeđenih.

Svakodnevni izvori ultrazvuka su različita vozila, a mogu biti i udari groma ili rad elektronske opreme. Takvi uticaji se izražavaju u zagrevanju tkiva, a jačina njihovog uticaja zavisi od udaljenosti do aktivnog izvora i od stepena zvuka.

Postoje i određena ograničenja za javna radna mjesta sa nečujnim dometom. Maksimalna infracrvena zvučna snaga treba da bude unutar 110 dBa, a snaga ultrazvuka je ograničena na 125 dBa. Strogo je zabranjen čak i kratkotrajni boravak u područjima gdje zvučni pritisak prelazi 135 dB bilo koje frekvencije.

Utjecaj buke iz uredske opreme i načini zaštite

Buka koju emituje računar i druga organizaciona oprema može biti veća od 70 dB. S tim u vezi, stručnjaci ne preporučuju ugradnju velikog broja ove opreme u jednu prostoriju, pogotovo ako nije velika. Preporučljivo je instalirati bučne jedinice izvan prostorija u kojima ima ljudi.

Da bi se smanjio nivo buke u završnim radovima, koriste se materijali sa svojstvima upijanja zvuka. Osim toga, možete koristiti zavjese od debele tkanine ili, u ekstremnim slučajevima, medvjeda, koji pokrivaju bubne opne od udara.

Danas u izgradnji modernih zgrada postoji novi standard koji određuje stepen zvučne izolacije prostorija. Zidovi i stropovi zgrada stambenih zgrada provjeravaju se na otpornost na buku. Ako je nivo zvučne izolacije ispod prihvatljive granice, zgrada se ne može pustiti u rad dok se problemi ne otklone.

Osim toga, danas postavljaju ograničenja jačine zvuka za različite uređaje za signalizaciju i upozorenje. Za sisteme zaštite od požara, na primjer, jačina zvuka signala upozorenja trebala bi biti između 75 dBa i 125 dBa.