Mjerenja. Jedinice

Decibel je relativna mjerna jedinica, nije sličan drugim poznatim veličinama, stoga nije uključen u sistem opšteprihvaćenih SI jedinica. Međutim, u mnogim proračunima je dozvoljeno koristiti decibele zajedno s apsolutnim mjernim jedinicama, pa čak i koristiti ih kao referentnu vrijednost.

Decibeli se određuju pripadnosti fizičkim veličinama, tako da se ne mogu pripisati matematičkim pojmovima. To je lako zamisliti ako povučemo paralelu sa procentima, s kojima decibeli imaju mnogo zajedničkog. Nemaju određene dimenzije, ali su u isto vrijeme 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 pojave

Kao što se pokazalo kao rezultat dugih studija, osjetljivost ne ovisi direktno o apsolutnom nivou širenja zvuka. To je mjera snage primijenjene na datu jediničnu površinu, koja se nalazi u zoni uticaja zvučnih talasa, koja se danas mjeri u decibelima. Kao rezultat toga, uspostavljena je neobična proporcija - što više prostora pripada korisnoj površini ljudskog uha, to je bolja percepcija minimalne snage u kojoj se nalazi.

Tako je istraživač Alexander Graham Bell uspio ustanoviti da je granica percepcije ljudskog uha od 10 do 12 vati po kvadratnom metru. Dobijeni podaci pokrivaju suviše 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, bezimena skala je imala 14 vrijednosti - od 0 do 13, gdje je ljudski šapat imao vrijednost "3", a kolokvijalni govor - "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 za 10 puta - tako su formirani 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 moći koja se poredi bira se proizvoljno. 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.

Uprkos velikom području primjene, većina ljudi zna da se decibeli koriste za određivanje stepena glasnoće. Ova vrijednost karakterizira valove po kvadratnom metru. Dakle, povećanje jačine zvuka za 10 decibela je uporedivo sa udvostručavanjem jačine zvuka.

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

Područje primjene

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

Decibel je postao široko rasprostranjen u raznim oblastima moderne tehnologije. Šta se danas mjeri u decibelima? To 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 jačinu zvuka određenog muzičkog instrumenta. Takođe otvara mogućnost izračunavanja prigušenih talasa u trenutku njihovog prolaska kroz apsorbujući medij. Decibeli vam omogućavaju da odredite pojačanje ili fiksirate šum koji generira 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 upoređuju apsolutne vrijednosti.

Jačina zvuka

Fizička komponenta jačine zvuka 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. A zvukovi srednje frekvencije 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 primenu filtera. Ovaj filter, na osnovu rezultata normalizacije merenja, može da modeluje ponderisanu vrednost nivoa zvuka.

Sposobnost različitih ljudi da percipiraju zvukove kreće se u rasponu od 10 do 15 dB, au nekim slučajevima i viša. Uočene granice intenziteta zvuka su frekvencije od 20 do 20 hiljada Herca. Zvukovi koji se najlakše percipiraju nalaze se u frekvencijskom opsegu od 3 do 4 kHz. Ova frekvencija se obično koristi u telefonima, kao iu emitovanju na srednjim i dugim talasima.

Tokom godina, raspon percipiranih zvukova se sužava, posebno u spektru visokih frekvencija, gdje se osjetljivost može smanjiti na 18 kHz. To dovodi do opšteg gubitka sluha koji pogađa mnoge starije osobe.

Dozvoljeni nivoi buke u stambenim prostorijama

Korištenjem 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 u to vrijeme kreirao Alexander Bell. Koristeći ovu skalu, zakonodavna tijela su utvrdila nivo buke čija norma važi u stambenim prostorijama namijenjenim za rekreaciju građana.

Dakle, vrijednost "0" dB znači potpunu tišinu, od koje se čuje zvonjenje u ušima. Sljedeća vrijednost od 5 dB također definira potpunu tišinu u prisustvu male zvučne pozadine koja prigušuje unutrašnje procese u tijelu. Na 10 dB, nejasni zvuci postaju prepoznatljivi - sve vrste šuštanja ili šuštanja lišća.

Vrijednost od 15 dB je u rasponu najtiših zvukova, kao što je kucanje sata, koji se jasno čuju. Sa jačinom zvuka od 20 dB, možete razaznati pažljiv šapat ljudi na udaljenosti od 1 metar. Oznaka od 25 dB omogućava vam da čujete jasnije šaputani razgovor i šuštanje trenja mekih tkiva.

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

Nivo od 40 decibela određuje intenzitet zvuka normalnog razgovora. Ovo je dovoljna jačina zvuka koja vam omogućava da slobodno komunicirate u prostoriji, gledate TV ili slušate muzičke numere. Ova oznaka određuje koliko decibela je dozvoljeno u stanu tokom dana.

Nivo buke dozvoljen u radnim uslovima

U poređenju sa dozvoljenim nivoom buke u decibelima u stanu, u proizvodnji i u kancelarijskim aktivnostima, drugi standardi nivoa zvuka su dozvoljeni tokom radnog vremena. Postoje ograničenja različitog reda, jasno regulisana za svaku vrstu zanimanja. Glavno pravilo u ovim uslovima je izbjegavanje nivoa buke koja može negativno utjecati na zdravlje ljudi.

U kancelarijama

Vrijednost nivoa buke od 45 dB je u granicama lako čujnosti i uporediva je sa bukom bušilice ili elektromotora. Buka od 50 dB također se odlikuje granicama odlične čujnosti i po jačini je jednaka zvuku pisaće mašine.

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

U stočarstvu i kancelarijskom poslu

Nivo buke od 60 dB smatra se visokim, takav nivo buke može se naći u kancelarijama u kojima istovremeno radi više pisaćih mašina. Indikator od 65 dB također se smatra visokim i može se fiksirati tokom rada opreme za štampanje.

Nivo buke, koji dostiže 70 dB, ostaje povišen i nalazi se na stočnim farmama. Vrijednost buke od 75 dB je granična vrijednost povećanog nivoa buke, 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 djelimičnim gubitkom sluha. Stoga se pri radu u takvim uvjetima preporučuje korištenje zaštite za uši. Nivo buke od 85 dB je takođe u okviru nivoa glasnog zvuka, ova očitavanja se mogu uporediti sa radom opreme fabrike za tkanje.

Broj buke od 90 dB održava se u granicama glasnog zvuka, takav nivo buke se može registrovati kada se voz kreće. Nivo buke od 95 dB dostiže krajnje granice glasnog zvuka, takva buka se može snimiti u valjaonici.

Ograničenje buke

Nivo buke od oko 100 dB dostiže granice pretjerano glasnog zvuka, može se uporediti sa grmljavinom. Rad u takvim uslovima smatra se nezdravim i obavlja se u okviru određenog radnog staža, nakon kojeg se lice smatra nesposobnim za opasan rad.

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

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

Kritični nivo buke

Jačina buke od oko 135 dB smatra se neprihvatljivom, osoba koja se nađe u zoni djelovanja zvuka takve jačine dobija udar granate. Nivo buke od 140 dB takođe dovodi do udara granate, zvuka poletanja mlaznog aviona. Pri nivou buke od 145 dB eksplodira fragmentirana granata.

Razmak kumulativnog projektila na oklopu tenka doseže 150-155 dB, zvuk takve sile dovodi do potresa mozga i ozljeda. Nakon oznake od 160 dB nastaje zvučna barijera, zvuk prekoračenje ove granice dovodi do pucanja bubnjića, raspadanja pluća i višestrukih ozljeda uzrokovanih udarnim valom, što uzrokuje trenutnu smrt.

Utjecaj na tijelo nečujnih zvukova

Zvuk čija je frekvencija ispod 16 Hz naziva se infracrveni, a ako njegova frekvencija prelazi 20 hiljada Hz, onda se takav zvuk naziva ultrazvukom. Bubne opne ljudskog uha nisu sposobne da percipiraju 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 utiče na koštano tkivo, izazivajući bolove u zglobovima kod osoba koje pate od raznih bolesti ili povreda.

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

Za javna radna mjesta koja imaju nečujni domet također postoje određena ograničenja. Maksimalni intenzitet infracrvenog zvuka mora biti unutar 110 dBa, a intenzitet ultrazvuka je ograničen na 125 dBa. Strogo je zabranjen čak i na kratko vrijeme u područjima gdje zvučni pritisak prelazi 135 dB bilo koje frekvencije.

Utjecaj buke iz uredske opreme i metode 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. Bučne jedinice preporučuje se postavljanje izvan prostorije u kojoj se nalaze ljudi.

Za smanjenje razine buke u završnim radovima koriste se materijali sa svojstvima upijanja buke. Osim toga, možete koristiti zavjese od guste tkanine ili, u ekstremnim slučajevima, čepiće za uši koji prekrivaju bubne opne od izlaganja.

Danas u izgradnji modernih zgrada postoji novi standard koji određuje stepen zvučne izolacije prostorija. Zidovi i plafoni zgrada stambenih zgrada testiraju 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.

Decibel je bezdimenzionalna jedinica koja se koristi za mjerenje odnosa neke "energije" (snaga, energija, gustina toka snage, itd.) ili "snage" (struja, napon, itd.) veličina. Drugim riječima, decibel je relativna vrijednost. Nije apsolutna, kao, na primjer, vat ili volt, već relativna kao višestrukost („trostruka razlika“) ili procenti, dizajnirani za mjerenje omjera („omjer nivoa“) dvije druge veličine, a logaritamska skala je primijenjen na rezultirajući omjer.

Prvo korištena za mjerenje intenziteta zvuka, jedinica decibela je dobila ime po Alexanderu Grahamu Bellu. U početku je dB korišten za procjenu omjera snaga, a u kanonskom, poznatom smislu, vrijednost izražena u dB pretpostavlja logaritam omjera dva stepena i izračunava se po formuli:

gdje je P 1 /P 0 omjer vrijednosti dvije snage: izmjerenog P 1 prema takozvanom referentnom P 0, odnosno osnovnom, uzetom kao nulti nivo (što znači nulti nivo u jedinicama dB, budući da je u slučaju jednakosti snaga P 1 = P 0 logaritam njihovog odnosa lg(P 1 /P 0) = 0).

U skladu s tim, prijelaz s dB na omjer snage vrši se prema formuli:

P 1 /P 0 \u003d 10 0,1 (vrijednost u dB),

a snaga P 1 može se naći sa poznatom referentnom snagom P 0 pomoću izraza

P 1 \u003d P 0 10 0,1 (vrijednost u dB).

Izraz potiče iz Weber-Fechnerovog zakona - empirijskog psihofiziološkog zakona, koji kaže da je intenzitet osjeta proporcionalan logaritmu intenziteta stimulusa.

U nizu eksperimenata, počevši od 1834. godine, E. Weber je pokazao da se novi stimulus, da bi se osjetio razlikovao od prethodnog, mora razlikovati od prvobitnog za količinu proporcionalnu prvobitnom stimulusu. Na osnovu zapažanja, G. Fechner je 1860. godine formulisao “osnovni psihofizički zakon”, prema kojem je snaga osjeta str proporcionalno logaritmu intenziteta stimulusa:

gdje je vrijednost intenziteta stimulusa. - donja granična vrijednost intenziteta stimulusa: ako je , stimulus se uopće ne osjeća. - konstanta u zavisnosti od predmeta senzacije.

Dakle, luster sa 8 svjetala nam se čini svjetlijim od lustera s 4 svjetla kao što je luster s 4 svjetla svjetliji od lustera s 2 svjetla. Odnosno, broj sijalica se mora povećati za isti broj puta, tako da nam se čini da je povećanje svjetline konstantno. Suprotno tome, ako je apsolutno povećanje svjetline (razlika u svjetlini "poslije" i "prije") konstantno, tada će nam se činiti da se apsolutno povećanje smanjuje kako se sama vrijednost svjetline povećava. Na primjer, ako dodate jednu sijalicu lusteru s dvije sijalice, tada će očigledno povećanje svjetline biti značajno. Ako dodate jednu žarulju lusteru od 12 sijalica, teško da ćemo primijetiti povećanje svjetline.

Možemo reći i ovo: odnos minimalnog povećanja snage stimulusa, koji prvi put izaziva nove senzacije, prema početnoj vrijednosti stimulusa je konstantna vrijednost.

Sve operacije s decibelima su pojednostavljene ako slijedite pravilo: vrijednost u dB je 10 decimalnih logaritama omjera dvije istoimene količine energije. Sve ostalo je posledica ovog pravila.

Operacije s decibelima se mogu izvoditi mentalno: umjesto množenja, dijeljenja, eksponencijalnog i izvlačenja korijena, koriste se sabiranje i oduzimanje jedinica decibela. Da biste to učinili, možete koristiti tablice omjera (prve 2 su približne):

1 dB → 1,25 puta,

3 dB → 2 puta,

10 dB → 10 puta.

Proširujući "složenije vrijednosti" u "kompozitne", dobijamo:

6 dB = 3 dB + 3 dB → 2 2 = 4 puta,

9 dB = 3 dB + 3 dB + 3 dB → 2 2 2 = 8 puta,

12 dB = 4 (3 dB) → 2 4 = 16 puta

itd., kao i:

13 dB = 10 dB + 3 dB → 10 2 = 20 puta,

20 dB = 10 dB + 10 dB → 10 10 = 100 puta,

30 dB = 3 (10 dB) → 10³ = 1000 puta.

Dodavanje (oduzimanje) vrijednosti u dB odgovara množenju (dijeljenju) samih omjera. Negativne vrijednosti dB odgovaraju inverznim omjerima. Na primjer:

40 puta smanjenje snage → ovo je 4 10 puta ili −(6 dB + 10 dB) = −16 dB;

povećanje snage od 128 puta je 2 7 ili 7 (3 dB) = 21 dB;

smanjenje napona za 4 puta je ekvivalentno smanjenju snage (vrijednosti drugog reda) za 4² = 16 puta; oba pri R 1 = R 0 su ekvivalentna redukciji od 4·(−3 dB) = −12 dB.

Postoji nekoliko razloga za korištenje decibela i rad s logaritmima umjesto postocima ili razlomcima:

priroda odraza promjena u osjetilnim organima ljudi i životinja u toku mnogih fizičkih i bioloških procesa nije proporcionalna amplitudi ulaznog efekta, već logaritmu ulaznog efekta (divlji svijet živi prema logaritmu ). Stoga je sasvim prirodno postaviti skale instrumenta i jedinične skale općenito na logaritamske, uključujući korištenje decibela. Na primjer, skala frekvencije jednakog temperamenta muzike je jedna takva logaritamska skala.

pogodnost logaritamske skale u onim slučajevima kada je u jednom zadatku potrebno raditi istovremeno s vrijednostima koje se ne razlikuju na drugom decimalnom mjestu, već s vremena na vrijeme i, osim toga, razlikuju se za mnogo redova veličine (primjeri: zadatak odabira grafičkog prikaza nivoa signala, frekvencijskih opsega radio prijemnika, proračuna frekvencija za podešavanje klavirske klavijature, proračuna spektra u sintezi i obradi muzičkog i drugog harmonijskog zvuka, svjetlosnih valova, grafičkih prikaza brzina u astronautici, avijaciji , u brzom transportu, grafički prikazi drugih varijabli, promjene u kojima su u širokom rasponu vrijednosti kritične)

pogodnost prikazivanja i analize veličine koja varira u vrlo širokom rasponu (primjeri - dijagram antene, frekvencijski odziv električnog filtera)

Decibel se koristi za određivanje omjera dvije veličine. Ali nema ništa iznenađujuće u činjenici da se decibel koristi i za mjerenje apsolutnih vrijednosti. Da bi se to uradilo, dovoljno je da se dogovorimo koji nivo merene fizičke veličine će se uzeti kao referentni nivo (uslovno 0 dB).

Strogo govoreći, mora se nedvosmisleno definirati koja se fizička veličina i koja njena vrijednost koristi kao referentni nivo. Referentni nivo je specificiran kao aditiv nakon simbola "dB" (npr. dBm), ili referentni nivo treba da bude jasan iz konteksta (npr. "dB re 1 mW").

U praksi su uobičajeni sljedeći referentni nivoi i posebne oznake za njih:

dBm(ruski dBm) - referentni nivo je snaga od 1 mW. Snaga se obično određuje pri nazivnom opterećenju (za profesionalnu opremu - obično 10 kOhm za frekvencije manje od 10 MHz, za radiofrekventnu opremu - 50 Ohm ili 75 Ohm). Na primjer, "izlazna snaga stepena pojačala je 13 dBm" (to jest, snaga rasipana pri nominalnom opterećenju za ovaj stepen pojačala je 20 mW).

dBV(ruski 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, ili 0,316 V u opterećenju od 47 kΩ.

dBuV(ruski dBuV) - referentni napon 1 μV; na primjer, "osjetljivost radio prijemnika mjerena na ulazu antene je -10 dBuV ... nominalna impedansa antene je 50 oma."

Kompozitne mjerne jedinice formiraju se analogno. Na primjer, nivo spektralne gustine snage dBW/Hz je “decibel” ekvivalent jedinice W/Hz (snaga koja se raspršuje pri nominalnom opterećenju u opsegu od 1 Hz sa središtem na određenoj frekvenciji). Referentni nivo u ovom primjeru je 1 W/Hz, odnosno fizička veličina “spektralna gustina snage”, njena dimenzija je “W/Hz”, a vrijednost je “1”. Dakle, unos "-120 dBW / Hz" je potpuno ekvivalentan unosu "10 −12 W / Hz".

U slučaju poteškoća, kako bi se izbjegla zabuna, dovoljno je eksplicitno navesti referentni nivo. Na primjer, zapis od -20 dB (u odnosu na 0,775 V u opterećenju od 50 Ω) eliminira dvosmislenost.

Važe sljedeća pravila (posledica pravila za rad sa dimenzionalnim veličinama):

ne možete množiti ili dijeliti vrijednosti "decibela"​​(ovo je besmisleno);

zbrajanje vrijednosti "decibela" odgovara množenju apsolutnih vrijednosti, oduzimanje vrijednosti "decibela" odgovara podjeli apsolutnih vrijednosti;

zbrajanje ili oduzimanje "dcibel" vrijednosti može se izvesti bez obzira na njihovu "originalnu" dimenziju. Na primjer, jednadžba 10 dBm + 13 dB = 23 dBm je tačna, potpuno ekvivalentna 10 mW 20 = 200 mW, i može se tumačiti kao "pojačalo sa pojačanjem od 13 dB povećava snagu signala sa 10 dBm na 23 dBm ".

Prilikom pretvaranja nivoa snage (dBW, dBm) u naponske nivoe (dBV, dBμV) i obrnuto, potrebno je uzeti u obzir otpor pri kojem se određuju snaga i napon.

U radiotehnici se često koristi omjer signal-šum (SNR; engleski omjer signal-šum) - bezdimenzionalna vrijednost jednaka omjeru korisne snage signala i snage šuma.

gdje P je prosječna snaga, i A- RMS vrijednost amplitude. Oba signala se mjere u propusnom opsegu sistema.

Obično se odnos signal-šum izražava u decibelima (dB). Što je ovaj odnos veći, to manje buke utiče na performanse sistema.

U audio inženjerstvu, omjer signal-šum se određuje mjerenjem napona šuma i signala na izlazu pojačala ili drugog uređaja za reprodukciju zvuka pomoću RMS milivoltmetra ili analizatora spektra. Moderna pojačala i druga visokokvalitetna audio oprema imaju omjer signala i šuma od oko 100-120 dB.

Bel (skraćenica: B) je bezdimenzionalna mjerna jedinica omjera (razlike nivoa) nekih veličina na logaritamskoj skali. Prema GOST 8.417-2002, bel je definiran kao decimalni logaritam bezdimenzionalnog omjera fizičke veličine prema istoimenoj fizičkoj veličini, uzetoj kao početna:

at za slične količine energije;

at za slične "snage" veličine;

Bel nije uključen u SI sistem jedinica, međutim, odlukom Generalne konferencije za utege i mere, njegova upotreba je dozvoljena bez ograničenja u vezi sa SI. Uglavnom se koristi u akustici (gdje se jačina zvuka mjeri u zvonima) i elektronici. Ruska oznaka - B; međunarodni - B.

Često se u popularnoj radiotehničkoj literaturi, u opisu elektronskih kola, koristi jedinica mjere - decibel (dB ili dB).

Prilikom proučavanja elektronike, početnik radio-amater koristi takve apsolutne mjerne jedinice kao što su Amper (struja), Volt (napon i EMF), Ohm (električni otpor) i mnoge druge, uz pomoć kojih se kvantificira jedan ili drugi električni parametar. (kapacitivnost, induktivnost, frekvencija).

Radio-amateru početniku u pravilu nije teško shvatiti što je amper ili volt. Ovdje je sve jasno, postoji električni parametar ili veličina koju treba izmjeriti. Postoji početni referentni nivo, koji se podrazumevano uzima u formulaciji date jedinice mere. Za ovaj parametar ili vrijednost postoji simbol (A, V). Zaista, čim pročitamo natpis 12 V, razumijemo da govorimo o naponu sličnom, na primjer, naponu akumulatora automobila.

Ali čim se pojavi natpis, na primjer: napon se povećao za 3 dB ili je snaga signala 10 dBm (10 dBm), onda su mnogi ljudi zbunjeni. Volim ovo? Zašto se spominje napon ili snaga, a vrijednost je naznačena u nekim decibelima?

Praksa pokazuje da malo radio-amatera početnika razumije šta je decibel. Pokušajmo rastjerati neprobojnu maglu nad tako misterioznom jedinicom mjere kao što je decibel.

Jedinica mjere tzv Bel su prvi put koristili inženjeri u Bell telefonskoj laboratoriji. Decibel je desetina Bela (1 decibel = 0,1 Bel). U praksi se decibel široko koristi.

Kao što je već spomenuto, decibel je posebna jedinica mjere. Vrijedi napomenuti da decibel nije dio službenog SI sistema jedinica. No, uprkos tome, decibel je dobio priznanje i zauzeo snažno mjesto zajedno s drugim mjernim jedinicama.

Zapamtite, kada želimo da objasnimo bilo koju promjenu, kažemo da je, na primjer, postala 2 puta svjetlija. Ili, na primjer, napon je pao 10 puta. Istovremeno, postavljamo određeni referentni prag, u odnosu na koji se promjena dogodila 10 ili 2 puta. Uz pomoć decibela mjere se i ova „vremena“, samo u logaritamska skala.

Na primjer, promjena od 1 dB odgovara promjeni energetske vrijednosti od 1,26 puta. Promjena od 3 dB odgovara 2-strukoj promjeni količine energije.

Ali zašto se zamarati decibelima kada se omjeri mogu mjeriti u vremenima? Ne postoji definitivan odgovor na ovo pitanje. Ali, budući da se decibeli aktivno koriste, to je svakako opravdano.

Još uvijek postoje razlozi za korištenje decibela. Hajde da ih navedemo.

Dio odgovora na ovo pitanje leži u tzv Weber-Fechner zakon. Ovo je empirijski psihofiziološki zakon, odnosno zasnovan je na rezultatima stvarnih, a ne teorijskih eksperimenata. Njegova suština leži u činjenici da sve promjene u bilo kojoj količini (svjetlina, volumen, težina) osjetimo, pod uslovom da su te promjene logaritamske prirode.

Grafikon zavisnosti osjeta glasnoće od jačine (snage) zvuka. Weber-Fechner zakon

Tako se, na primjer, osjetljivost ljudskog uha smanjuje s povećanjem jačine zvuka. Zbog toga, pri odabiru promjenjivog otpornika, koji se planira koristiti u kontroli jačine zvuka audio pojačala, vrijedi uzeti s eksponencijalnom ovisnošću otpora o kutu rotacije kontrolnog gumba. U tom slučaju, kada okrenete klizač za kontrolu jačine zvuka, zvuk u zvučniku će se glatko pojačati. Kontrola jačine zvuka će biti linearna, jer eksponencijalna zavisnost kontrole jačine zvuka kompenzuje logaritamsku zavisnost našeg sluha i ukupno će postati linearna. Kada pogledate sliku, ovo će vam biti jasnije.

Ovisnost otpora promjenjivog otpornika od kuta rotacije motora (A-linearni, B-logaritamski, V-eksponencijalni)

Evo grafikona zavisnosti otpora varijabilnih otpornika različitih tipova: A - linearni, B - logaritamski, C - eksponencijalni. Po pravilu, promjenjivi otpornici domaće proizvodnje pokazuju kakvu ovisnost ima varijabilni otpornik. Digitalne i elektronske kontrole jačine zvuka su zasnovane na istim principima.

Vrijedi napomenuti i da ljudsko uho percipira zvukove čija se snaga razlikuje čak 10.000.000.000.000 puta! Tako se najglasniji zvuk razlikuje od najtišeg zvuka koji naše uši mogu čuti za 130 dB (10.000.000.000.000 puta).

Drugi razlog za široku upotrebu decibela je lakoća izračunavanja.

Slažete se da je mnogo lakše koristiti male brojeve kao što su 10, 20, 60,80,100,130 (najčešće korišćeni brojevi pri računanju u decibelima) u proračunima u poređenju sa brojevima 100 (20 dB), 1000 (30 dB), 1000 000 ( 60 dB), 100.000.000 (80 dB), 10.000.000.000 (100 dB), 10.000.000.000.000 (130 dB). Još jedna prednost decibela je što se oni jednostavno zbrajaju. Ako računate u vremenima, onda se brojevi moraju pomnožiti.

Na primjer, 30 dB + 30 dB = 60 dB (u vremenima: 1000 * 1000 = 1000 000). Mislim da je ovo jasno.

Takođe, decibeli su veoma zgodni za grafičko crtanje različitih zavisnosti. Svi grafikoni poput dijagrama antena, amplitudno-frekvencijskih karakteristika pojačala izvode se pomoću decibela.

decibel je bezdimenzionalna jedinica mjerenja. Već smo saznali da decibel zapravo pokazuje koliko se puta bilo koja vrijednost (struja, napon, snaga) povećala ili smanjila. Razlika između decibela i vremena je samo u tome što se mjerenje odvija na logaritamskoj skali. Da bi to nekako označili i pripisali oznaku dB . Na ovaj ili onaj način, kada procjenjujete, morate preći sa decibela na vremena. Možete uporediti korištenje decibela sa bilo kojom mjernom jedinicom (ne samo sa strujom, naponom, itd.), budući da je decibel relativna, bezdimenzionalna veličina.

Ako je naveden znak "-", npr. -1 dB, tada se vrijednost mjerene veličine, na primjer, snage, smanjila za 1,26 puta. Ako se ispred decibela ne stavi znak, onda govorimo o povećanju, povećanju magnitude. Ovo je vrijedno razmatranja. Ponekad, umjesto znaka "-", govore o slabljenju, smanjenju pojačanja.

Prijelaz sa decibela na vremena.

U praksi, najčešće morate preći sa decibela na vremena. Za to postoji jednostavna formula:

Pažnja! Ove formule se koriste za takozvane "energetske" količine. kao što su energija i snaga.

m = 10 (n / 10), gdje je m omjer u vremenima, n je omjer u decibelima.

Na primjer, 1dB je jednak 10 (1dB / 10) = 1,258925…= 1,26 puta.

Isto tako,

pri 20dB: 10 (20dB / 10) = 100 (uvećanje 100x)

pri 10dB: 10 (10dB / 10) = 10 (10x povećanje)

Ali, nije sve tako jednostavno. Postoje i zamke. Na primjer, slabljenje signala je -10 dB. onda:

na -10dB: 10 (-10dB / 10) = 0,1

Ako se snaga smanji sa 5 W na 0,5 W, tada je smanjenje snage -10 dB (10 puta smanjenje).

pri -20dB: 10 (-20dB / 10) = 0,01

Slično je i ovdje. Kada se snaga smanji sa 5 W na 0,05 W, u decibelima, pad snage će biti -20 dB (smanjenje 100 puta).

Tako je na -10 dB snaga signala smanjena za 10 puta! Štaviše, ako početnu vrijednost signala pomnožimo sa 0,1, onda ćemo dobiti vrijednost snage signala pri slabljenju od -10 dB. Zbog toga je vrijednost 0,1 naznačena bez "puta", kao u prethodnim primjerima. Razmotrite ovu funkciju kada se vrijednosti decibela zamjenjuju znakom "-" u ove formule.

Prijelaz sa vremena na decibele može se uraditi korištenjem sljedeće formule:

n = 10 * log 10 (m), gdje je n vrijednost u decibelima, m je omjer u vremenima.

Na primjer, povećanje snage od 4 puta odgovaralo bi vrijednosti od 6,021 dB.

10 * log 10 (4) = 6,021 dB.

Pažnja! Preračunati omjere takvih količina kao voltaža i jačina struje postoje malo drugačije formule:

(Struja i napon su takozvane veličine „snage“. Stoga su formule različite.)

Za prelazak na decibele: n = 20 * log 10 (m)

Za prijelaz od decibela do vremena: m = 10 (n / 20)

n je vrijednost u decibelima, m je omjer u vremenima.

Ako ste uspješno došli do ovih linija, smatrajte da ste napravili još jedan značajan korak u savladavanju elektronike!

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

Koraci

Uporedna tabela nivoa buke u decibelima

Tabela ispod opisuje nivoe decibela u rastućem redoslijedu i primjere njihovih odgovarajućih izvora zvuka. Takođe su date informacije o štetnim efektima na sluh u odnosu na svaki nivo buke.

Merenje nivoa zvuka instrumentima

Koristite svoj računar. Uz posebne programe i opremu, lako je izmjeriti nivo buke u decibelima direktno na računaru. U nastavku su navedeni samo neki od načina na koje se to može učiniti. Imajte na umu da će korištenje bolje opreme za snimanje uvijek dati bolje rezultate; drugim riječima, ugrađeni mikrofon vašeg laptopa može biti dovoljan za neke zadatke, ali visokokvalitetni vanjski mikrofon će dati preciznije rezultate.

1. Koristite mobilnu aplikaciju. Za mjerenje nivoa zvuka na bilo kojem mjestu dobro će doći mobilne aplikacije. Mikrofon na vašem mobilnom uređaju vjerovatno neće raditi jednako dobro kao vanjski mikrofon povezan s vašim računalom, ali može biti iznenađujuće precizan. Na primjer, preciznost čitanja 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: mjerač zvuka, mjerač decibela, mjerač buke, decibel
   • Za Windows telefone: Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

2. Koristite profesionalni decibel metar. Obično nije jeftin, ali je vjerovatno najlakši način da dobijete tačna mjerenja nivoa zvuka koji vas zanima. Također se naziva i "mjerač nivoa zvuka", ovo je specijalizirani uređaj (dostupan na mreži ili u specijaliziranim trgovinama) koji koristi osjetljivi mikrofon za mjerenje nivoa buke okolo i daje tačnu vrijednost u decibelima. Budući da ovi uređaji nisu u velikoj potražnji, mogu biti prilično skupi, često počevši od 200 dolara čak i za uređaje početnog nivoa.

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

   Matematički proračun decibela

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

      • Imajte na umu da je za normalne zvukove vrijednost intenziteta vrlo niska. Na primjer, zvuk intenziteta od 5 × 10 -5 (ili 0,00005) vati po kvadratnom metru odgovara približno 80 decibela, što je otprilike jačina zvuka blendera ili procesora hrane.
      • Da bismo bolje razumjeli odnos između intenziteta i nivoa decibela, riješimo jedan problem. Uzmimo ovo kao primjer: pretpostavimo da smo mi inženjeri zvuka i da trebamo biti ispred nivoa pozadinske buke u studiju za snimanje kako bismo poboljšali kvalitet snimljenog zvuka. Nakon ugradnje opreme, fiksirali smo pozadinsku buku sa intenzitetom 1 × 10 -11 (0,00000000001) vat/kvadratni metar. Koristeći ove informacije, onda 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/metar na kvadrat) da biste dobili vrijednost u decibelima. Za početak, podijelite 10 -12 (0,000000000001). 10 -12 prikazuje intenzitet zvuka sa ocenom 0 na skali decibela, upoređujući vaš intenzitet zvuka sa ovim brojem, naći ćete njegov odnos sa početnom vrednošću.

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

   3. Izračunajte Log 10 iz ovog broja i pomnožite ga sa 10. Da biste dovršili rješenje, sve što trebate učiniti je uzeti osnovni 10 logaritam rezultirajućeg broja i zatim ga konačno pomnožiti sa 10. Ovo potvrđuje da su decibeli logaritamski prema bazi 10—drugim riječima, povećanje nivoa buke za 10 decibela znači 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 kvalitetnije snimke.

   4. Razumijevanje logaritamske prirode decibela. Kao što je gore navedeno, decibeli su logaritamske vrijednosti prema bazi 10. Za bilo koju datu vrijednost decibela, buka od 10 decibela veća je dvostruko glasnija, buka od 20 decibela je četiri puta glasnija, i tako dalje. Ovo omogućava određivanje širokog raspona intenziteta zvuka koje ljudsko uho može percipirati. Najglasniji zvuk koji osoba može čuti bez bola je milijardu puta jači od najtišeg zvuka koji osoba može čuti. Upotrebom decibela izbjegavamo korištenje ogromnih brojeva za opisivanje običnih zvukova – umjesto toga, dovoljne su nam 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 dijela broja), mnogo je zgodnije koristiti decibele, koji su neka vrsta jednostavne stenografije za jednostavnu svakodnevnu upotrebu.

Koliko god čudno izgledalo, zvuci izvan dometa ljudskog uha igraju ogromnu ulogu u različitim oblastima znanja. Naučnici, naoružani metodama moderne kompjuterske tehnologije i elektronike, uspjeli su ne samo da dešifruju takve prirodne zvukove, već i da ih stave u službu čovječanstva.

Na primjer, u zemljama izloženim destruktivnim cunamijima (Japan, Filipini, Malezija, Tajland i Indonezija i druge), raspoređena je čitava mreža stanica za rano upozoravanje na takve događaje. Pored stacionarnih obalnih seizmičkih stanica koje bilježe infrazvuke podvodnih potresa, raspoređena je čitava mreža autonomnih senzora koji su u slobodnom plutanju i povezani sa centrima za obradu informacija putem satelitskih komunikacija. I postoji nada da se tragedije poput cunamija 2004. koji je pogodio stotine hiljada ljudi u Južnoj Aziji, kao i tragedije u Fukušimi 2011., neće ponoviti. Iako još nismo u mogućnosti da kontrolišemo podzemne snage i ne možemo izbjeći materijalne gubitke u bliskoj budućnosti, moramo i možemo barem minimizirati broj ljudskih žrtava.

Infrazvuk se uspješno koristi od strane geofizičara u proučavanju svojstava i karakteristika Zemlje i njenih pojedinačnih komponenti - kore, plašta i jezgra. Visoko ekonomična metoda u potrazi za mineralima, među kojima je potrebno izdvojiti posebno vrijedna nalazišta nafte i prirodnog plina, jesu seizmička istraživanja. Budući da jedna trećina proizvedene nafte sada dolazi iz offshore proizvodnje, a neotkrivene rezerve na moru premašuju one na kopnu, u posljednje vrijeme sve se više pažnje poklanja istraživanju morskog dna. Uz pomoć savremenih kompjuterskih tehnologija za obradu reflektovanog i prelomljenog infrazvučnog signala moguće je dobiti 2D i 3D slike ležišta i proceniti izglede za njihov dalji razvoj.

Infrazvučni monitoring je sastavni dio ukupnog praćenja usklađenosti sa implementacijom Sporazuma o sveobuhvatnoj zabrani nuklearnih proba, zajedno sa seizmičkim, hemijskim i radiološkim monitoringom. Praćenje infrazvuka je pogodno za otkrivanje nuklearnih eksplozija zbog činjenice da infrazvuk može putovati na velike udaljenosti sa malo ili bez raspršivanja.

I dok rušenje zidina Jerihona usled zvuka trube ostaje biblijski mit (koji je, sa stanovišta moderne nauke, sasvim moguć, dovoljno je samo postići punu rezonancu na infrazvuku), istorijska nauka čini ne stajati mirno, sasvim je moguće da ćemo moći pronaći materijalne dokaze znanja drevnih ljudi.

Istorijat

Prvo službeno zapažanje infrazvuka izvršeno je tokom masivne erupcije vulkana Krakatoa u moreuzu Sunda 1883. Snaga eksplozije vulkana bila je ekvivalentna eksploziji atomske bombe od 200 megatona, što je četiri puta više od snage koju je Sovjetski Savez testirao hidrogenske vazdušne bombe AN602 (ruski naziv - proizvod 202, engleska oznaka -RDS-202, nadimak "Veliki Ivan") kapaciteta više od 50 megatona (rusko uobičajeno ime Car Bomba, po analogiji sa Car Topom i Car-zvonom) 30. oktobra 1961. na nuklearnom poligonu ostrva Nova Zemlja. Udarni val od eksplozije vulkana tri puta je obišao globus, pod njegovim utjecajem razbijeni su stakleni prozori u radijusu od stotina kilometara, zvuci erupcije čuli su se u Perthu (zapadna Australija, udaljenost od preko 3000 kilometara) i na ostrvu Rodrigues, koje se nalazi u blizini ostrva Mauricijus (udaljenost od preko 4800 kilometara).

Zanimanje za zvukove izvan dometa ljudskog uha i fizičke i psihofizičke pojave povezane s njima, počelo se manifestirati pojavom i razvojem takvih znanosti kao što su radiotehnika i elektronika. Paradoksalno, računali su ih radovi fizičara iz različitih zemalja s kraja 19. i početka 20. vijeka u potpuno drugačijem opsegu talasnih dužina - radio opsegu. Među njima su zasluženo istaknuti naučnici kao što su Heinrich Rudolf Hertz, Alexander Stepanovič Popov i Guglielmo Marconi.

Ključni trenutak u proučavanju i stvaranju audio zvuka i infrazvuka i ultrazvuka bio je pronalazak elektronskih pojačala. U početku su se pojavila kola bazirana na vakuumskim cijevima, čiji razvoj dugujemo cijeloj galaksiji izuzetnih izumitelja. Davne 1883. T. A. Edison je prvi otkrio efekat provodljivosti u vakuumu. Zatim, 1904. godine, D. A. Fleming je bio prvi koji je praktično koristio Edisonov efekat za pretvaranje naizmenične struje u jednosmernu (ispravljanje struje) pomoću lampe sa dve elektrode (diode). Godine 1906. Lee de Forest je u lampu uveo treću elektrodu - kontrolnu mrežu, nakon što je dobio triodni pojačavajući element. Na njegovoj osnovi je 1912. godine stvoren prvi autooscilator. Kasnije, na osnovu pronalaska tranzistora, a potom i integrisanih kola, stvorena su naprednija i ekonomičnija kola za pojačavanje i generisanje niskofrekventnih električnih signala. Vrhom ovog procesa može se smatrati razvoj digitalnih metoda za analizu i sintetizaciju zvuka bilo kojeg zamislivog opsega uz pomoć modernih kompjuterskih tehnologija, kojima su pogodne čak i metode vizualizacije zvuka.

Kao i uvijek, vojni inženjeri su u ovom dijelu bili ispred ostalih. Oni ne samo da su naučili da infrazvukom utvrđuju lokaciju neprijateljskih artiljerijskih baterija iz svojih hitaca sa zatvorenih položaja, već su naučili da otkrivaju objekte skrivene pod vodom u vidu nove vrste oružja (podmornice), koristeći, osim infrazvuka, zvuk i ultrazvuk (hidroeholokacija). Specijalnost inženjera akustike postala je nezamjenjiv atribut kako u pomorskim tako i u kopnenim snagama.

infrazvuk. definicija i fizika pojava

Infrazvuk uključuje zvukove sa frekvencijama ispod frekvencija koje percipira ljudski sluh, odnosno sa frekvencijom ispod 20 Hz; konvencionalno se pretpostavlja da je donja granica infrazvuka 1 miliherc, međutim, u praksi se češće razmatra donja granica od 0,1 Hz.

Kada se širi u različitim medijima, infrazvuk uglavnom poštuje zakone akustike, odnosno u stanju je da priguši, reflektira i prelama. Ali postoje neke razlike:

• za ljudsku percepciju preko tjelesnih vibracija, infrazvuk mora imati veću amplitudu oscilacija u odnosu na zvučne valove u čujnom opsegu;
• infrazvuk putuje mnogo dalje u vazduhu, jer ga atmosfera slabo apsorbuje;
• zbog velike talasne dužine, infrazvuk, u većoj meri od običnog zvuka, karakterišu fenomeni difrakcije (prepreke koje okružuju).

U prirodi se infrazvuk javlja tokom zemljotresa, udara groma, vulkanskih erupcija, jakih vjetrova, tokom oluja i uragana. Na moru, povećanje infrazvučne pozadine je siguran znak predstojeće oluje; isto važi i za lavine.

Percepcija infrazvuka od strane životinja

Sasvim je prirodno da su u divljini najosjetljivije na djelovanje infrazvuka velike životinje: kitovi, slonovi, nilski konji, nosorozi, žirafe, okapi, krokodili, lavovi i tigrovi. Oni ne samo da percipiraju infrazvuk, već ga i savršeno generiraju zbog veličine svojih organa. Kitovi i slonovi uspješno koriste infrazvučne signale za komunikaciju sa svojom vrstom, a domet takve komunikacije na kopnu može doseći stotine kilometara pod povoljnim uvjetima za širenje infrazvuka. Predatori tako štite svoj lovni teritorij od zadiranja stranaca svoje vrste, iako stanište ponosa ne prelazi radijus od 10 kilometara. U slučaju kitova, domet komunikacije može biti i nekoliko hiljada kilometara! Moguće je da se na otvorenom okeanu koristi efekat dalekosežnog prolaza zbog formiranja svojevrsnog kanala za širenje infrazvuka zbog temperaturne razlike, razlike u hidrostatičkom pritisku i razlike u salinitetu površinskih i dubokih voda. Princip rada ovog kanala je sličan principu prenosa informacija preko optičkog kabla, u kojem se zraci svetlosti takođe šire usled totalne unutrašnje refleksije.

Tehnogena generacija infrazvuka

Od izgradnje prvih megalitskih građevina (sjetite se Stonehengea!) čovječanstvo je nesvjesno postalo umjetni generator infrazvuka, gradeći razne građevine za ekonomske, stambene i vjerske potrebe, čije odaje (sobe, hodnici, peći i kamini sa dimnjacima) služili su kao svojevrsni infrazvučni rezonatori i pasivni generatori pod uticajem vjetra. Sa razvojem prirodnih sila, ljudi su postali sve aktivniji generator infrazvuka. Prvi uređaji su bile vodene i vjetrenjače, iako njihov infrazvučni intenzitet nije bio tako velik, ipak je proizvodio određeni mistični efekat. Ne bez razloga, u svim legendama raznih naroda, zanimanje mlinara, kao i zanimanje kovača, primorano svojim jednoličnim udarcima čekića da izazove infrazvuk, okruženo je legendama s negativnim konotacijama. Direktni potomci ovih uređaja danas su tlačni vodovi hidroelektrana, vjetrogeneratori i mehanički čekići titanskih dimenzija.

U proizvodnji su izvor infrazvuka i teške mašine, gde dolazi do povratnog kretanja velikih masa (npr. klipni kompresori), ventilatori i klima uređaji, turbine i vibracione platforme i druga oprema. Mlazni motori aviona takođe emituju infrazvučne talase. S razvojem parne energije i masovnim uvođenjem elektrana na brodove, počeli smo generirati infrazvuk ne samo na kopnu, već i na moru.

Danas su glavni izvori zagađenja okeana antropogenim bukom brodovi, vazdušne puške za seizmičko istraživanje minerala na dnu mora i okeana, platforme za bušenje na moru i proizvodne platforme za proizvodnju nafte i gasa, kao i sonari, vojni i civil. Nuklearne eksplozije su također izvori infrazvuka, a infrazvuk iz njih može se širiti duž atmosferskog talasovoda hiljadama kilometara.

Biolozi alarmiraju, ne bezrazložno, pripisujući masovno ispuštanje kitova na kopno zbog antropogenih infrazvuka, zvukova i ultrazvuka koje proizvodimo. Po njihovom mišljenju, mi jednostavno izbacimo životinje sa kursa svojim zvukom, uzrokujući kvarove u njihovim navigacijskim sistemima. Sada zagađenje mora bukom u infrazvučnom frekvencijskom opsegu dostiže svoj maksimalni intenzitet, hiljadu puta premašujući akustičko zagađenje na drugim frekvencijama.

Uticaj infrazvuka na ljude

Ljudsko tijelo i njegova psiha su pod utjecajem infrazvuka zbog činjenice da stimulira vestibularni aparat, a također i zbog činjenice da gotovo svi ljudski organi imaju rezonantne frekvencije u rasponu od 8-20 Hz:

• 20–30 Hz (rezonanca glave);
• 18 Hz i 40–100 Hz (rezonancija oka);
• 0,5–13 Hz (rezonanca vestibularnog aparata);
• 4–6 Hz (rezonancija srca);
• 2–3 Hz (rezonanca želuca);
• 2–4 Hz (intestinalna rezonanca);
• 6–8 Hz (rezonancija bubrega);
• 2–5 Hz (rezonancija ruke).

Raspršivanje vrijednosti objašnjava se rasipanjem antropometrijskih podataka među predstavnicima čovječanstva.

Smatra se da infrazvučne vibracije čak i niskog intenziteta izazivaju simptome slične potresu mozga (mučnina, tinitus, smetnje vida). Fluktuacije u prosječnom intenzitetu mogu uzrokovati "neprehrambene" dijareje i moždane disfunkcije s najneočekivanijim posljedicama. Vjeruje se da infrazvuk visokog intenziteta, koji podrazumijeva rezonanciju, dovodi do poremećaja gotovo svih unutrašnjih organa, a smrt je moguća zbog zastoja srca ili pucanja krvnih žila.

Još zanimljivije efekte infrazvuk proizvodi na psihoemocionalno stanje ljudi koji su mu bili izloženi. U tom smislu indikativan je eksperiment velikih razmjera koji je grupa engleskih istraživača provela nad publikom od 700 ljudi u londonskoj koncertnoj dvorani Purcell Room (Purcell Room), koji su bili pozvani da slušaju muzički koncert u dva dijela. Svaki od odsjeka se sastojao od po četiri rada, od kojih su dva miksana sa infrazvukom frekvencije 17 Hz niskog intenziteta u originalnoj izvedbi, u drugom dijelu infrazvuk je miksovan u dva druga rada. Od slušalaca je zatraženo da opišu svoja osjećanja, a značajan dio ispitanika (22%) je zabilježio neobična iskustva: anksioznost, nemir, izrazitu tugu, osjećaj gađenja i straha, jezu duž kičme i osjećaj pritiska u grudima. u trenutku infrazvuka.

Izuzetno zanimljiv efekat infrazvuka na frekvenciji od 18,98 Hz na osobu bilo je otkriće vizuelnog efekta engleskog istraživača Vika Tandija ranih 80-ih godina prošlog veka. Sjedeći do kasno u svojoj laboratoriji, Tandy je perifernim vidom više puta primijetio pojavu bezoblične sive mrlje, koja je nestala kada bi se glava okrenula u njegovom smjeru. Budući da je bio strastveni mačevalac, također je primijetio da je prilikom poliranja rapira koji je bio u škripcu njegov vrh primjetno podrhtavao. Pretpostavljajući na osnovu vibracija rapira (oštrica rapira je igrala ulogu prijemnika-rekordera) prisutnost infrazvuka u prostoriji, pregledao je laboratorijsku prostoriju i ustanovio da je infrazvuk zaista bio prisutan - njegov izvor bio je nedavno postavljen auspuh fan. Maksimalni infrazvučni signal primijećen je neposredno iznad Tandyjevog radnog stola i njegova frekvencija je bila blizu rezonantne frekvencije očne jabučice od 18 Hz, koju je odredila NASA. Radove u ovom pravcu sumirao je V. Tandy u članku "Duhovi iz mašine", objavljenom 1998. godine. Nakon toga, na poziv istraživača paranormalnog, bio je uključen u radne grupe za ispitivanje podruma turističkog centra u Coventryju 2001. i Warwick Castlea 2004. godine. U oba slučaja uočen je visok nivo infrazvuka. Dakle, pojava duhova u engleskim dvorcima ima potpuno materijalnu osnovu!

"Fantomski" infrazvuk

Na još iznenađujući način, "fantomski" infrazvuk utiče na osobu. Činjenica je da zbog binauralnog efekta sluha svojstvenog ljudima i većini viših životinja, ljudski mozak procjenjuje izvor zvuka po frekvenciji, fazi i intenzitetu signala, računajući smjer prema izvoru zvuka prema ovim karakteristikama, uključujući faznu razliku zvučne vibracije ulaze u desno i lijevo uho. Kao rezultat toga, kada su desni i lijevi slušni kanali izloženi bliskim frekvencijama s razlikom koja leži u granicama percepcije zvuka, pri slušanju viših frekvencija nastaju "fantomski" osjećaji percepcije zvuka "glavnog" tona ( harmonici). U ovom slučaju javlja se “fantomska” percepcija osnovne frekvencije, iako ona uopće nije prisutna u izvornom signalu. Na primjer, ako jedno uho čuje signal frekvencije od 550 Hz, a drugo sa frekvencijom od 570 Hz, tada mozak percipira (to jest, kao da čuje) dodatnu frekvenciju od 20 Hz, što je razlika između ove dve frekvencije. Treba napomenuti da ovo nije uobičajena suma dva sinusna signala različitih frekvencija, zbog čega se uočavaju otkucaji. Sumiranje se dešava u mozgu, a ne u vazduhu! A zvuk se ne formira u vazduhu, već u mozgu slušaoca.

Ponekad osoba čuje zvukove niske frekvencije koji u stvarnosti ne postoje. To je zbog činjenice da mozak podvrgava zvuk ozbiljnoj obradi, dodajući frekvencije koje nisu u zvukovima. Ovaj fenomen se široko koristi u tehnologiji. Primjer je telefonski kanal ograničen na opseg od 300-3000 Hz. Ipak, svi pouzdano određujemo spol glasa na telefonu, iako je za predstavnike "jakog" pola karakteristična frekvencija glasa 150 Hz. Naš mozak, ovaj najnapredniji kompjuter u ovom trenutku, nas vara!

Situacija je još gora (a možda i bolja) kada dva signala sa malom frekvencijskom razlikom koja leže u infrazvučnom opsegu dolaze do desnog i lijevog uha. To može biti zbog činjenice da električna aktivnost ljudskog mozga ima nekoliko bioritma povezanih s njegovim stanjem. Neki od ovih EEG ritmova su razmotreni u nastavku.

• Beta talasi: najbrži, karakteristični za stanje budnosti, koncentracije i spoznaje. Njihov višak je praćen anksioznošću, strahom i panikom. U zavisnosti od stepena stanja, može varirati unutar 14–42 Hz. Slab nivo beta talasa statistički je u korelaciji sa depresijom, slabom selektivnom pažnjom i lošim pamćenjem.
• Alfa talasi: Bioritmovi mozga se usporavaju na frekvencije od 8-13 Hz. Njihova dominanta odgovara stanju mira, sposobnosti percepcije novih informacija. U tom stanju mozak proizvodi najveću količinu endorfina i enkefalina - "lijekova" vlastite proizvodnje.
• Theta talasi: signali elektroencefalograma u opsegu 4-8 Hz. U studijama na životinjama, theta valovi se snimaju pomoću elektroda ugrađenih u mozak. Za ljudska istraživanja, elektrode se lijepe na glavu. Studije na ljudima pokazuju da su theta talasi povezani sa REM spavanjem i prelaskom iz sna u buđenje, kao i sa mirnim stanjem budnosti.
• Delta valovi: prijelaz u pospano ili nesvjesno stanje, električna aktivnost mozga usporava se na frekvencije ispod 4 Hz i ima veliku amplitudu. Povezano sa dubokim snom.
• Postoje i gama moždani valovi koji se javljaju prilikom rješavanja zadataka koji zahtijevaju maksimalnu pažnju. Budući da je njihova tipična frekvencija (40 Hz) izvan razmatranog opsega, ograničićemo se na njihovo pominjanje. Imajte na umu da je ova lista daleko od iscrpne.

Grleno pjevanje tibetanskih monaha i gregorijansko horsko pjevanje temelje se na ovim efektima. Zbog gotovo neprimjetnih taktova u izvedbi, kod zahvalnih slušalaca izazivaju stanje oduševljenja do ekstaze. A sada ih medicinski šarlatani reklamiraju kao lijek za ublažavanje anksioznih stanja psihe, nudeći "umirujuću" muziku bez ikakve medicinske kontrole.

Sa stanovišta autora ovog članka, radio-inženjera, informatičara, ozloglašenog ateiste i materijaliste, ljudski mozak je visoko selektivan prijemnik sa mnogo ulaznih tačaka, štoviše, povezan sa superkompjuterom sa sopstvenim programima za obradu ulaznog signala. , čiji algoritmi ne odražavaju sasvim adekvatno objektivnu stvarnost.

Iskustvo detekcije infrazvuka

Oprema

U našem svakodnevnom životu uvijek postoje infrazvuci, čiji su glavni generator ventilatori i kanali za klimatizaciju. U principu, za demonstraciju infrazvuka dovoljan je ventilator male brzine kao generator infrazvuka. Kao prijemnik infrazvuka možete koristiti zvučnik sabvufera u invertiranom načinu rada, spojen na diktafon preko pretpojačala s niskim nivoom šuma i visokofrekventnim graničnim filterom, jer svi tipični akustični mikrofoni slabo reagiraju na infrazvuk zbog svoje male veličine. Kao infrazvučni snimač možete koristiti digitalni ili analogni osciloskop ili uređaj za snimanje zvuka. Rezultati snimanja zvuka prozorskog klima uređaja i podnog ventilatora prikazani su na grafikonima.

Ova dva grafikona prikazuju snimljeni zvuk podnog ventilatora. Donji grafikon prikazuje spektrogram (frekvencijski spektar - frekvencija vs. vrijeme vs. frekvencija vs. frekvencija vs. frekvencija u određenom trenutku). Desno od ovog grafikona je kako se boja mijenja od crne do bijele u zavisnosti od amplitude signala. Amplituda je u decibelima u odnosu na punu skalu. 0 dBFS odgovara maksimalnom mogućem nivou signala za ovaj sistem snimanja.