Što je decibel. Osnovni metar decibela

ŠTO SU DECIBELI?

Univerzalne logaritamske jedinice decibela imaju široku primjenu u kvantitativnim procjenama parametara različitih audio i video uređaja u našoj zemlji i inozemstvu. U radioelektronici, posebice u žičanoj komunikaciji, tehnologiji za snimanje i reprodukciju informacija, decibeli su univerzalna mjera.

Decibel nije fizička veličina, već matematički koncept

U elektroakustici je decibel u biti jedina jedinica za karakterizaciju različitih razina – intenziteta zvuka, zvučnog tlaka, glasnoće, a također i za ocjenu učinkovitosti sredstava za suzbijanje buke.

Decibel je specifična mjerna jedinica koja nije slična niti jednoj od onih s kojima se moramo susresti u svakodnevnoj praksi. Decibel nije službena jedinica u SI sustavu, 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 sustavu.

Decibel nije fizička veličina, već matematički koncept.

U tom pogledu decibeli imaju neke sličnosti s postocima. Kao i postoci, decibeli su bezdimenzionalni i služe za usporedbu dviju vrijednosti istog imena, u principu vrlo različite, bez obzira na njihovu prirodu. Treba napomenuti da se pojam "decibel" uvijek veže samo za količine energije, najčešće sa snagom i, uz određene rezerve, s naponom i strujom.

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

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

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

Prisjetimo se ukratko što je logaritam. Bilo koji pozitivni broj 2, cijeli i razlomak, može se u određenoj mjeri predstaviti drugim brojem.

Tako, na primjer, ako je 10 2 = 100, tada se 10 zove 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 baze 10 nazivaju se decimalnim logaritmima i najčešće se koriste. Za brojeve djeljive s 10, ovaj logaritam je brojčano jednak broju nula po jedinici, a za ostale brojeve se izračunava na kalkulatoru ili pronalazi iz tablica logaritama.

Logaritmi s bazom e = 2,718 ... nazivaju se prirodni. U računalstvu se obično koriste logaritmi s bazom 2.

Osnovna svojstva logaritma:

Naravno, ova svojstva vrijede i za decimalne i prirodne logaritme. Logaritamski način predstavljanja brojeva često je vrlo zgodan jer vam omogućuje zamjenu množenja zbrajanjem, dijeljenje oduzimanjem, podizanje na stepen množenjem i vađenje 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, tj., na primjer, 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB, itd.

Obično se omjer snage izražava odmah u decibelima pomoću formule:

Operacije s decibelima su iste kao i operacije s 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 izraditi tablicu za negativne decibele. Minus 1 dB karakterizira smanjenje snage za 1 / 0,794 = 1,259 puta, odnosno također za oko 26%.

Zapamti to:

⇒ 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 decibelima pojačanja. 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 npr. odnos 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, t.j. 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 jednaka je nuli, tada je izraz za NdB gubi smisao.

I još jedna značajka: krivulja, koja određuje vrijednosti decibela ovisno o omjerima 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 značajku decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti – ona je jedan od temelja cijelog sustava.

Prednosti sustava decibela uključuju:

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

⇒ velike razlike u preračunatim brojevima - od jedinica do milijuna - prikazane su u decibelima kao brojevi prve stotine;

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

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

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

Nedostaci decibelnog sustava uključuju:

⇒ slaba vidljivost: za pretvaranje decibela u omjere dvaju brojeva ili za izvođenje suprotnih radnji, potrebni su izračuni;

⇒ Omjeri snage i omjeri napona (ili struje) pretvaraju se u decibele pomoću različitih formula, što ponekad dovodi do pogrešaka i zabune;

⇒ decibeli se mogu mjeriti samo u odnosu na razinu koja nije jednaka 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 značajku decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti – ona je jedan od temelja cijelog sustava.

Usporedba dvaju signala uspoređivanjem njihovih snaga nije uvijek zgodna, budući da su potrebni skupi i složeni instrumenti za izravno mjerenje električne snage u audio i radiofrekvencijskim rasponima. U praksi, pri radu s opremom, puno je lakše izmjeriti ne snagu koja se oslobađa pri opterećenju, već pad napona na njoj, au 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 se formule 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 ovisnosti.

Koristeći tehniku ​​koja je korištena za sastavljanje tablice decibela snage, na sličan način možete odrediti koliko je 1 dB jednako omjeru napona i struja. Pozitivan decibel bit će 1,122, a negativan 0,8913, t.j. 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 kuta 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, dane u tablici. jedan.

Stol 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 dobivamo predstavljanjem 36 kao 10 + 10 + 10 + 3 + 3 → 10 * 10 * 10 * 2 * 2 = 4000.

USPOREDBA DECIBELA S POSTOTIMA

Ranije je navedeno da koncept decibela ima neke sličnosti s postotkom. Doista, budući da je postotak omjer broja prema drugom, konvencionalno uzet kao sto posto, omjer ovih brojeva također se 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 postotke omjera:

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

Riža. 1. Pretvaranje decibela u postotke omjera prema nomogramu

Tablica 2. Pretvaranje decibela u postotke

Pogledajmo dva praktična primjera kako bismo ilustrirali pretvorbu postotka u decibele.

Primjer 1. Koja je razina harmonika u decibelima u odnosu na razinu signala osnovne frekvencije odgovara THD-u od 3%?

Poslužimo se sl. 1. Kroz točku presjeka okomite crte od 3% s grafom "napona" povucite vodoravnu liniju dok ne prijeđe okomitu os i dobijemo odgovor: –31 dB.

Primjer 2. Kojem postotku slabljenja napona odgovara promjena –6 dB?

Odgovor. 50% originalne vrijednosti.

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

DECIBELI U RADIO ELEKTRONICI

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

Slabljenje u kabelu

Gubici energije u vodovima i kabelima po jedinici duljine karakterizirani su koeficijentom prigušenja α, koji se, uz jednaki ulazni i izlazni otpor vodova, određuje u decibelima:

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

Riža. 2. Grafikon slabljenja signala u neoklopljenom kabelu s upredenom paricom

Optički kabeli imaju značajno niže vrijednosti prigušenja u rasponu od 0,2 do 3 dB za duljinu kabela od 1000 m. Sva optička vlakna imaju složenu ovisnost prigušenja o valnoj duljini, koja ima tri "prozirna prozora" 850 nm, 1300 nm i 1550 nm ... "Prozor transparentnosti" znači najmanji gubitak na maksimalnoj udaljenosti prijenosa signala. Grafikon slabljenja signala u optičkim kabelima prikazan je na Sl. 3.

Riža. 3. Grafikon slabljenja signala u optičkim kabelima

Primjer 3. Nađite koliki će biti napon na izlazu dijela kabela duljine 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 su usklađeni.

Očito je da je slabljenje uneseno komadom kabela 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 kabela U 2 = 8 V * 0,47 = 3,76 V.

Ovaj primjer ilustrira vrlo važnu točku: gubici u liniji ili kabelu rastu iznimno brzo s povećanjem duljine. Za dio kabela od 1 km, slabljenje će već biti –130 dB, odnosno signal će biti oslabljen više od tristo tisuća puta!

Prigušenje uvelike ovisi o frekvenciji signala - u audio frekvencijskom rasponu bit će puno manje nego u video rasponu, ali će logaritamski zakon prigušenja biti isti, a s velikom duljinom linije, slabljenje će biti značajno .

Audio pojačala

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

gdje je β koeficijent prijenosa povratnog kruga, tj. omjer napona na izlazu povratnog kruga i napona na njegovom ulazu.

Dubina povratne informacije u decibelima može se izračunati pomoću formule:

Stereo uređaji moraju ispunjavati 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 događa se uglavnom kroz čvorove zajedničke za oba kanala. Kvalitetu odvajanja 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 odvajanje kanala odgovara preslušavanju od 60-70 dB, izvrsno –90-100 dB.

Buka i pozadina

Na izlazu bilo kojeg uređaja za prijem-pojačavanje, čak i u nedostatku korisnog ulaznog signala, može se detektirati izmjenični napon, koji je uzrokovan inherentnim šumom uređaja. Razlozi koji uzrokuju intrinzičnu buku mogu biti vanjski - zbog smetnji, lošeg filtriranja napona napajanja, i unutarnji, zbog intrinzične buke radio komponenti. Najviše su pogođeni šum i smetnje koje nastaju u ulaznim krugovima i u prvom stupnju pojačala, budući da ih pojačavaju svi sljedeći stupnjevi. 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, tj. napon šuma na izlazu (u nedostatku ulaznog signala) dijeli se s pojačanjem:

Ovaj napon, izražen u mikrovoltima, mjera je unutarnje buke. Međutim, za ocjenjivanje uređaja sa stajališta smetnji nije važna apsolutna vrijednost šuma, već omjer između korisnog signala i ovog šuma (omjer signal-šum), budući da je korisni signal moraju se pouzdano razlikovati od pozadine smetnji. Omjer signal-šum obično se izražava u decibelima:

gdje R S - specificirana ili nazivna izlazna snaga korisnog signala zajedno sa šumom; R w - izlazna snaga šuma kada je izvor korisnog signala isključen; U c - napon signala i šuma na otporniku opterećenja; U Sh - napon šuma na istom otporniku. Tako ispada tzv. "Neponderirani" omjer signala i šuma.

Često se omjer signala i šuma navodi u parametrima audio opreme, mjereno težinskim filtrom ("ponderirano"). Filter vam omogućuje da uzmete u obzir različitu osjetljivost sluha osobe na šum na različitim frekvencijama. Najčešće korišteni filtar je tip A, u kojem slučaju oznaka obično označava mjernu jedinicu "dBA" ("dBA"). Korištenje filtera obično daje bolje kvantitativne rezultate nego za neponderiranu buku (obično je omjer signal-šum veći za 6-9 dB), stoga (iz marketinških razloga) proizvođači opreme često navode upravo "ponderiranu" vrijednost. Za više informacija o filterima za vaganje, pogledajte odjeljak Mjerači zvuka u nastavku.

Očito je da za uspješan rad uređaja omjer signal/šum mora biti veći od neke minimalno prihvatljive vrijednosti, što ovisi o namjeni i zahtjevima uređaja. Za Hi-Fi opremu, ovaj parametar treba biti najmanje 75 dB, za Hi-End opremu - najmanje 90 dB.

Ponekad, u praksi, koriste inverzni omjer, karakterizirajući razinu šuma u odnosu na korisni signal. Razina buke izražena je u istim decibelima kao i omjer signal-šum, ali s negativnim predznakom.

U opisima opreme za prijam i pojačanje ponekad se pojavljuje pojam pozadinske razine, koji u decibelima karakterizira omjer komponenti pozadinskog napona prema naponu koji odgovara danoj nazivnoj snazi. Pozadinske komponente su višekratnici mrežne frekvencije (50, 100, 150 i 200 Hz) i tijekom mjerenja su izolirane od ukupnog napona interferencije pomoću propusnih filtara.

Omjer signala i šuma ne dopušta, međutim, prosuditi koji dio šuma je izravno uzrokovan elementima strujnog kruga, a koji je uveden kao rezultat nesavršenosti u dizajnu (prihvatanje, pozadina). Za procjenu svojstava buke radio komponenti uvodi se koncept faktor buke ... Broj buke se ocjenjuje u smislu snage i također se izražava u decibelima. Ovaj parametar se može okarakterizirati na sljedeći način. Ako je na ulazu uređaja (prijemnik, pojačalo) koristan signal s napajanjem R S i snagu buke R w , tada će omjer signal-šum na ulazu biti (R S /R w ) u Nakon jačanja stava (R S /R w ) van bit će manji, budući da će se pojačani unutarnji šum stupnjeva pojačanja također dodati ulaznom šumu.

Broj buke je omjer izražen u decibelima:

gdje DO R je faktor pojačanja snage.

Stoga broj buke predstavlja omjer izlazne snage šuma i pojačane ulazne snage šuma.

Značenje Rsh.in utvrđuje se izračunom; Psh.out izmjereno i DO R obično. poznato iz proračuna ili nakon mjerenja. Idealno pojačalo u smislu šuma treba samo pojačavati korisne signale i ne smije unositi dodatni šum. Kao što slijedi iz jednadžbe, za takvo pojačalo broj šuma je F Sh = 0 dB .

Za tranzistore i IC-ove koji su namijenjeni za rad u prvim stupnjevima pojačala, broj buke je reguliran i dan u priručniku.

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

Dinamički raspon i prilagodbe

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

Što je niža razina buke i veća neiskrivljena izlazna snaga, to je širi dinamički raspon.

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

Učinkovitost ručne kontrole glasnoće provjerava se na dva krajnja položaja kontrole. Prvo, s regulatorom u položaju maksimalne glasnoće, na ulaz pojačala audio frekvencije primjenjuje se napon od 1 kHz, tako da se na izlazu pojačala uspostavlja napon koji odgovara određenoj specificiranoj snazi. Zatim se gumb za kontrolu glasnoće okreće na minimalnu glasnoću, a napon na ulazu pojačala se podiže sve dok izlazni napon ponovno ne postane jednak početnom. Omjer ulaznog napona s gumbom u položaju minimalne glasnoće i ulaznog napona pri maksimalnoj glasnoći, izražen u decibelima, pokazatelj je kako radi kontrola glasnoće.

Navedeni primjeri daleko su od iscrpljenosti praktičnih slučajeva primjene decibela na procjenu parametara radioelektronskih uređaja. Poznavajući opća pravila za primjenu ovih jedinica, može se razumjeti kako se koriste u drugim uvjetima koji se ovdje ne razmatraju. Suočeni s nepoznatim pojmom, definiranim u decibelima, treba jasno zamisliti kojem omjeru dvije veličine odgovara. U nekim slučajevima to je jasno iz same definicije, u drugim slučajevima je odnos između komponenti složeniji, a kada nema jasne jasnoće, treba se pozvati na opis postupka mjerenja kako bi se izbjegle ozbiljne pogreške.

Pri radu s decibelima uvijek treba obratiti pažnju na omjer kojim jedinicama - snaga ili napon - odgovara svaki pojedinačni slučaj, odnosno koji koeficijent - 10 ili 20 - treba biti ispred znaka logaritma.

LOGARITAMSKA SKALA

Logaritamski sustav, uključujući decibele, često se koristi pri konstruiranju amplitudno-frekvencijskih karakteristika (AFC) - krivulja koje prikazuju ovisnost koeficijenta prijenosa različitih uređaja (pojačala, razdjelnika, filtara) o učestalosti vanjskih utjecaja. Za konstruiranje frekvencijskog odziva, proračunom ili eksperimentom određuje se broj točaka koje karakteriziraju izlazni napon ili snagu pri konstantnom ulaznom naponu na različitim frekvencijama. Glatka krivulja koja povezuje ove točke karakterizira frekvencijska svojstva uređaja ili sustava.

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

Frekventne karakteristike se obično iscrtavaju u 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 ishodištu. Vrijednosti su označene uz oznake osi f ... Za izgradnju logaritamskog frekventnog odziva koristi se poseban logaritamski milimetarski papir.

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

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

Na okomitoj osi omjer koeficijenata prijenosa na različitim frekvencijama prema njegovoj maksimalnoj ili prosječnoj vrijednosti ucrtan je u decibelima ili u relativnim brojevima.

Logaritamska ljestvica omogućuje prikaz širokog raspona frekvencija na malom dijelu osi. Na takvoj osi jednaki omjeri dviju frekvencija odgovaraju dijelovima jednake duljine. Interval koji karakterizira deseterostruko povećanje frekvencije naziva se desetljeće ; odgovara dvostruki omjer frekvencija oktava (ovaj je termin posuđen iz glazbene teorije).

Frekvencijski raspon s graničnim frekvencijama f H i f V zauzima traku u desetljećima f B / f H = 10m , gdje m - broj desetljeća, i u oktavama 2 n , gdje n - broj oktava.

Ako je širina pojasa jedne oktave preširoka, tada se mogu koristiti intervali s nižim omjerom frekvencija 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 .

Na ovaj način pronađene frekvencije nazivaju se rms.

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

Na logaritamskim oblicima središnja frekvencija prepolovi oktavni niz.

Na osi frekvencije u logaritamskoj skali, za svaku trećinu oktave nalaze se jednaki segmenti osi, svaka trećina oktave duga.

Prilikom testiranja elektroakustičke opreme i izvođenja akustičkih mjerenja, preporuča se korištenje niza preferiranih frekvencija. Frekvencije ovog niza su članovi geometrijske progresije s nazivnikom 1,122. Radi praktičnosti, neke su frekvencije zaokružene na ± 1%.

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

I još jedno važno svojstvo niza preferiranih frekvencija. U nekim slučajevima se kao glavni frekvencijski interval ne koristi oktava, već dekada. Dakle, preferirani raspon frekvencija može se jednako smatrati binarnim (oktava) i decimalnim (dekada).

Nazivnik progresije na temelju kojeg se gradi preferirani frekvencijski raspon brojčano je 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, a za pretvorbu decibela važno je znati samo njihov omjer, bez obzira na apsolutne vrijednosti.

U decibelima možete izraziti i određene vrijednosti snaga, kao i napone i struje. Kada se zada vrijednost jednog od članova pod predznakom logaritma u prethodno razmatranim formulama, drugi član omjera i broj decibela jednoznačno će se međusobno odrediti. Stoga, ako postavite bilo koju referentnu snagu (napon, struju) kao uvjetnu razinu usporedbe, tada će druga snaga (napon, struja), u usporedbi s njom, odgovarati strogo definiranom broju decibela. U ovom slučaju, snaga jednaka snazi ​​razine uvjetne usporedbe odgovara nula decibela, budući da at N P = 0 R 2 = P 1 stoga se ova razina obično naziva nula. Očito, na različitim nultim razinama, ista specifična snaga (napon, struja) bit će izražena u različitim decibelima.

gdje R je snaga koju treba pretvoriti u decibele, i R 0 - nulta razina snage. Veličina R 0 stavlja se u nazivnik, dok se snaga izražava u pozitivnim decibelima P> P 0 .

Uvjetna razina snage s kojom se uspoređuje, u principu, može biti bilo koja, ali ne bi svi bili prikladni za praktičnu upotrebu. Najčešće se kao nulta razina odabire snaga od 1 mW, koja se raspršuje preko otpornika od 600 ohma. Izbor ovih parametara dogodio se povijesno: u početku se decibel kao mjerna jedinica pojavio u tehnologiji telefonske komunikacije. Karakteristična impedancija nadzemnih dvožičnih bakrenih vodova je blizu 600 ohma, a snaga od 1 mW razvija se bez pojačanja visokokvalitetnim ugljičnim telefonskim mikrofonom na usklađenoj impedanciji opterećenja.

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

Činjenica da su decibeli prikazanog parametra iskazani u odnosu na određenu razinu naglašena je pojmom "razina": razina buke, razina snage, razina glasnoće

Koristeći ovu formulu, lako je utvrditi da je u odnosu na nultu razinu od 1 mW snaga 1 W definirana kao 30 dB, 1 kW kao 60 dB, a 1 MW je 90 dB, tj. gotovo sve snage koje morate zadovoljiti spadaju unutar prvih sto decibela. Snage manje od 1 mW bit će izražene u negativnim decibelima.

Decibeli, specificirani s obzirom na razinu od 1 mW, nazivaju se decibel-milivati ​​i označavaju dBm ili dBm. Najčešće vrijednosti za nulte razine sažete su u tablici 3.

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

gdje U i ja - napon ili struja koju treba pretvoriti, a U 0 i ja 0 - nulte razine ovih parametara.

Činjenica da su decibeli prikazanog parametra iskazani u odnosu na određenu razinu naglašena je pojmom "razina": razina buke, razina snage, razina glasnoće.

Osjetljivost mikrofona , tj. omjer električnog izlaza i zvučnog tlaka koji djeluje na dijafragmu, često se izražava u decibelima uspoređivanjem snage koju isporučuje mikrofon pri njegovoj nazivnoj impedanciji opterećenja sa standardnom nultom razinom snage P 0 = 1 mW ... Ovaj parametar mikrofona se zove standardna osjetljivost mikrofona ... Tipični uvjeti ispitivanja smatraju se zvučnim tlakom od 1 Pa s frekvencijom od 1 kHz, otpornošću opterećenja za dinamički mikrofon - 250 Ohm.

Tablica 3. Nulte razine za mjerenje imenovanih brojeva

Oznaka		Opis
int.	ruski
dBc	dBc	referenca je razina nositelja ili temeljnog 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 ohma; na primjer, standardizirana razina signala za profesionalnu audio opremu je +4 dBu, tj. 1,23 V.
dBV	dBV	referentni napon 1 V pri nazivnom opterećenju (za kućanske aparate obično 47 kOhm); na primjer, standardizirana razina 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 miliwatt pri nazivnom 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 točki. dBm - Referentni napon odgovara toplinskom šumu idealnog otpornika od 50 ohma na sobnoj temperaturi u širini pojasa od 1 Hz. Na primjer, "razina buke pojačala je 6 dBm0"
dBFS		(engleski Full Scale - "puna skala") referentni napon odgovara punoj skali uređaja; na primjer, "razina snimanja je –6 dBfs"
dBSPL		(engleski Sound Pressure Level - "razina zvučnog tlaka") - referentni zvučni tlak od 20 μPa, što odgovara pragu čujnosti; na primjer, "glasnoća 100 dBSPL". dBPa - referentni zvučni tlak 1 Pa ili 94 dB zvučna skala dBSPL; na primjer, "za glasnoću od 6 dBPa, mikser je bio postavljen na +4 dBu, a kontrola snimanja bila je -3 dBFS, izobličenje je bilo -70 dBc".
dBA, dBB, dBC, dBD		referentne razine odabrane su u skladu s frekvencijskim karakteristikama standardnih "težinskih filtara" tipa A, B, C ili D, redom (filtri odražavaju krivulje jednake glasnoće za različite uvjete, vidi dolje u odjeljku "Mjerači razine zvuka")

Snaga koju isporučuje dinamički mikrofon prirodno je iznimno niska, mnogo manja od 1 mW, pa se razina osjetljivosti mikrofona stoga izražava u negativnim decibelima. Poznavajući standardnu ​​razinu osjetljivosti mikrofona (navedena je u podacima putovnice), možete izračunati njegovu osjetljivost u naponskim jedinicama.

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

Ponekad je potrebno ponovno izračunati poznatu razinu snage P R ili napon P U dano u odnosu na jednu nultu razinu 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 dvojnost decibela treba imati na umu. Jasno razumijevanje prirode parametra koji se utvrđuje može poslužiti kao zaštita od pogrešaka.

Kako biste izbjegli zabunu, preporučljivo je eksplicitno navesti referentnu razinu, npr. –20 dB (u odnosu na 0,775 V).

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

Decibeli u akustici

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

Zvučni tlak R predstavlja višak tlaka u mediju u odnosu na konstantni tlak koji tamo postoji prije pojave zvučnih valova (mjerna jedinica – pascal (Pa)).

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

Intenzitet zvuka povezan je sa zvučnim tlakom 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 je ρ gustoća medija, kg / m3; S - brzina zvuka u mediju, m / s. Proizvod ρ c karakterizira okolinu u kojoj dolazi do širenja zvučne energije, a naziva se specifični akustički otpor ... Za zrak pri normalnom atmosferskom tlaku 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 = str 2 / (ρs)

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

Usporedite li ove formule s prethodno izvedenim formulama za kardinalnost. struja, napon i otpor, lako je pronaći analogiju između pojedinačnih pojmova koji karakteriziraju električne i akustičke pojave i jednadžbi koje opisuju kvantitativne odnose među njima.

Tablica 4. Odnos između električnih i akustičkih performansi

Analog električne energije je akustična snaga i intenzitet zvuka; analog napona je zvučni tlak; električna struja odgovara brzini vibracije, a električni otpor - specifičnom akustičkom otporu. Po analogiji s Ohmovim zakonom za električni krug, možemo govoriti o akustičkom Ohmovom zakonu. Posljedično, sve što je rečeno o pretvorbi električnih veličina u decibele jednako vrijedi i za akustičke pojave.

Upotreba decibela u akustici je vrlo zgodna. Intenzitet zvukova s ​​kojim se treba nositi u suvremenim uvjetima može se razlikovati stotine milijuna puta. Takav ogroman raspon promjena akustičkih veličina stvara velike neugodnosti pri usporedbi njihovih apsolutnih vrijednosti, a kada se koriste logaritamske jedinice, ovaj problem je otklonjen. Osim toga, utvrđeno je da se glasnoća zvuka kada se procijeni uhu povećava približno proporcionalno logaritmu intenziteta zvuka. Dakle, razine tih veličina, izražene u decibelima, prilično odgovaraju glasnoći koju percipira uho. Kod većine ljudi s normalnim sluhom promjena glasnoće zvuka od 1 kHz osjeti se kada se intenzitet zvuka promijeni za oko 26%, odnosno za 1 dB.

U akustici, po analogiji s elektrotehnikom, definicija decibela temelji se na omjeru dviju snaga:

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

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

Posljednja jednadžba vrijedi samo ako su akustičke impedancije 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, učinkovitosti zvučne izolacije i sustava za suzbijanje i suzbijanje buke. Na sličan način izražava se i neujednačenost frekvencijskih karakteristika, odnosno razlika između maksimalnih i minimalnih vrijednosti u datom frekvencijskom rasponu različitih odašiljača i prijamnika zvuka: mikrofona, zvučnika i sl. raspona) 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 provođenje akustičkih mjerenja složenija je od opreme za električna mjerenja, a po točnosti je znatno inferiornija od nje. Kako bi se pojednostavila tehnika mjerenja i smanjila pogreška u akustici, prednost se daje mjerenjima u odnosu na referentne, kalibrirane razine, čije su vrijednosti poznate. U istu svrhu, za mjerenje i proučavanje akustičkih signala, oni se pretvaraju u električne.

Apsolutne vrijednosti snaga, intenziteta zvukova i zvučnih tlakova također se mogu izraziti u decibelima, ako u gornjim formulama navedete vrijednosti jednog od pojmova pod znakom logaritma. Prema međunarodnom sporazumu, referentna razina intenziteta zvuka (nulta razina) smatra se J 0 = 10 –12 W/m 2 ... Ovaj zanemariv intenzitet, pod utjecajem kojeg je amplituda vibracija bubnjića manja od veličine atoma, konvencionalno se smatra pragom sluha uha u frekvencijskom području najveće osjetljivosti sluha. Jasno je da su svi čujni zvukovi izraženi s obzirom na ovu razinu samo u pozitivnim decibelima. Stvarni prag sluha za osobe s normalnim sluhom nešto je viši i iznosi 5-10 dB.

Da biste predstavili intenzitet zvuka u decibelima u odnosu na zadanu razinu, koristite formulu:

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

Razina zvučnog tlaka može se izraziti na sličan način:

Da bi se razine intenziteta zvuka i zvučnog tlaka u decibelima numerički izrazile u jednoj količini, vrijednost se mora uzeti kao nulta razina zvučnog tlaka (prag zvučnog tlaka):

Primjer. Odredimo koju razinu intenziteta u decibelima stvara orkestar zvučne snage 10 W na udaljenosti r = 15 m.

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

Razina intenziteta u decibelima:

Isti rezultat dobit će se ako ne pretvorite razinu intenziteta u decibele, već razinu zvučnog tlaka.

Budući da se razina intenziteta zvuka i razina zvučnog tlaka izražavaju u istom broju decibela na mjestu prijema zvuka, u praksi se često koristi izraz “razina u decibelima” bez navođenja na koji se parametar ti decibeli odnose.

Odredivši razinu intenziteta u decibelima u bilo kojoj točki prostora na udaljenosti r 1 iz izvora zvuka (izračunom ili eksperimentom) lako je izračunati razinu intenziteta na udaljenosti r 2 :

Ako je na 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), zbrojio ih i ovaj zbroj ponovno pretvoren u decibele. U ovom slučaju nemoguće je dodati decibele odjednom, jer bi to odgovaralo umnošku apsolutnih vrijednosti intenziteta.

Ako ima n nekoliko identičnih izvora zvuka s razinom svakog od njih L J , tada će njihova ukupna razina biti:

Ako razina intenziteta jednog izvora zvuka premašuje razine ostalih za 8-10 dB ili više, može se uzeti u obzir samo ovaj izvor, a učinak ostalih može se zanemariti.

Osim razmatranih akustičkih razina, ponekad možete pronaći i pojam razine zvučne snage izvora zvuka, određen formulom:

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

RAZINE VOLUME

Osjetljivost uha na zvukove različitih frekvencija je različita. Ova ovisnost je prilično složena. Pri niskim razinama intenziteta zvuka (do oko 70 dB), maksimalna osjetljivost je 2-5 kHz i opada s povećanjem i smanjenjem frekvencije. Stoga će se uhu činiti da su zvukovi istog intenziteta, ali različite frekvencije, različitog glasnoće. S povećanjem zvučne snage, frekvencijski odziv uha se izravnava i pri visokim razinama intenziteta (80 dB i više) uho približno jednako reagira na zvukove različitih frekvencija zvučnog raspona. Iz toga proizlazi da intenzitet zvuka koji se mjeri posebnim širokopojasnim uređajima i glasnoća koju bilježi uho nisu ekvivalentni pojmovi.

Razinu glasnoće zvuka bilo koje frekvencije karakterizira vrijednost razine koja je po glasnoći jednaka zvuku frekvencije od 1 kHz

Razinu glasnoće zvuka bilo koje frekvencije karakterizira vrijednost razine koja je po glasnoći jednaka zvuku frekvencije od 1 kHz. Razine glasnoće karakteriziraju takozvane krivulje jednake glasnoće, od kojih svaka pokazuje koju razinu intenziteta na različitim frekvencijama izvor zvuka mora razviti da bi dao dojam jednake glasnoće s tonom od 1 kHz zadanog intenziteta (Sl. 4).

Riža. 4. Krivulje jednake glasnoće

Jednake krivulje glasnoće u biti predstavljaju obitelj frekvencijskih odziva uha na ljestvici decibela za različite razine 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 karakterizira razinu glasnoće, kako bi se izbjegla zabuna s decibelima intenziteta i zvučnog tlaka, dodijeljen je poseban naziv - pozadini .

Razina glasnoće zvuka u pozadini numerički je jednaka razini zvučnog tlaka u decibelima čistog tona s frekvencijom od 1 kHz, jednakoj glasnoći.

Drugim riječima, jedno brujanje je 1 dB SPL tona od 1 kHz, korigirano za frekvencijski odziv uha. Ne postoji stalan odnos između te dvije, te jedinice: mijenja se ovisno o glasnoći signala i njegovoj frekvenciji. Samo za struje s frekvencijom od 1 kHz, numeričke vrijednosti za razinu glasnoće u pozadini i razinu intenziteta u decibelima podudaraju se.

Pozivajući se na sl. 4 i pratiti tijek jedne od krivulja, na primjer, za razinu pozadine od 60, lako je odrediti da bi se osigurala jednaka glasnoća s 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 glasnoće s glasnoćom ili, kako se još nazivaju, kompenzirane kontrole. Takve kontrole, istodobno s prilagodbom vrijednosti ulaznog signala u smjeru smanjenja, osiguravaju povećanje frekvencijskog odziva u niskofrekventnom području, zbog čega se stvara stalan zvuk zvuka za sluh pri različitim glasnoćama reprodukcije zvuka.

Studije su također otkrile da je dvostruka promjena glasnoće zvuka (procijenjena sluhom) približno jednaka promjeni razine glasnoće za 10 phon. Ova se ovisnost koristi kao osnova za procjenu glasnoće zvuka. Za jedinicu glasnoće tzv san , konvencionalno je usvojio razinu glasnoće od 40 pozadine. Udvostručena glasnoća, jednaka dva spavanja, odgovara 50 phon, četiri spavanja - 60 phon, itd. Pretvorbu razina glasnoće u jedinice glasnoće olakšava graf na sl. 5.

Riža. 5. Odnos volumena i volumena

Većina zvukova s ​​kojima se morate nositi u svakodnevnom životu su bučne prirode. Karakteriziranje glasnoće šuma na temelju usporedbe s čistim tonovima od 1 kHz je jednostavno, ali rezultati u percipiranim šumovima uha mogu biti u suprotnosti s očitanjima mjernih instrumenata. To se objašnjava činjenicom da pri jednakim razinama glasnoće buke (u pozadini) najneugodniji učinak na osobu proizvode komponente buke u rasponu od 3-5 kHz. Šumovi se mogu percipirati kao jednako neugodni, iako njihove razine glasnoće nisu jednake.

Neugodan učinak buke točnije se procjenjuje drugim parametrom, tzv percipirana razina buke ... Mjera percipirane buke je razina zvuka ujednačene buke u oktavnom pojasu prosječne frekvencije od 1 kHz, koju slušatelj, pod datim uvjetima, smatra jednako neugodnom s bukom koja se mjeri. Uočene razine buke izražene su u PNdB ili PNdB jedinicama. Njihov se izračun provodi posebnom metodom.

Daljnji razvoj sustava procjene buke je takozvana efektivna razina percipirane buke, izražena u EPNdB. Sustav EPNdB omogućuje sveobuhvatnu procjenu prirode utjecajne buke: frekvencijskog sastava, diskretnih komponenti u njegovom spektru, kao i trajanja izloženosti buci.

Po analogiji s jedinicom glasnoće spavanje, uvedena je jedinica buke - Noa .

Za jednog Noa usvojena razina buke ujednačene buke u pojasu 910-1090 Hz pri razini zvučnog tlaka od 40 dB. U ostalim 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 s akustičkim konceptima treba imati na umu da je intenzitet zvuka objektivna fizička pojava koja se može točno odrediti i izmjeriti. Ona stvarno postoji bez obzira čuje li je netko ili ne. Jačina zvuka određuje učinak koji zvuk proizvodi na slušatelja, te je stoga čisto subjektivan pojam, budući da ovisi o stanju ljudskih slušnih organa i njegovim osobnim svojstvima za percepciju zvuka.

MJERILACI BUKE

Za mjerenje svih vrsta karakteristika buke koriste se posebni uređaji - mjerači razine zvuka. Mjerač razine zvuka je samostalni prijenosni uređaj koji vam omogućuje izravno mjerenje razina intenziteta zvuka u decibelima u širokom rasponu u odnosu na standardne razine.

Mjerač razine 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 nudi nekoliko opcija za prikaz izmjereni podaci - od brojeva i tablica do grafikona.

Riža. 6. Prijenosni digitalni mjerač razine zvuka

Moderni mjerači razine zvuka vrlo su kompaktni, što omogućuje mjerenja na teško dostupnim mjestima. Od domaćih mjerača razine zvuka može se nazvati uređaj tvrtke "Octava-Electrodesign" "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Mjerači razine zvuka omogućuju određivanje općih razina intenziteta zvuka u mjerenjima s linearnim frekvencijskim odzivom i razine zvuka u pozadini kada se mjere s frekvencijskim odzivima sličnim onima u ljudskom uhu. Raspon mjerenja razine zvučnog tlaka obično je u rasponu od 20-30 do 130-140 dB u odnosu na standardnu ​​razinu zvučnog tlaka od 2 * 10-5 Pa. S izmjenjivim mikrofonima, razina mjerenja može se proširiti do 180 dB.

Ovisno o mjeriteljskim parametrima i tehničkim karakteristikama, domaći mjerači razine zvuka dijele se u prvi i drugi razred.

Frekventne karakteristike cijelog puta mjerača razine zvuka, uključujući mikrofon, su standardizirane. Ukupno je pet frekvencijskih karakteristika. Jedan od njih je linearan u cijelom radnom frekvencijskom rasponu (simbol Lin), četiri druga otprilike ponavljaju karakteristike ljudskog uha za čiste tonove na različitim razinama glasnoće. Imena su dobila po prvim slovima latinice. A, B, C i D ... Oblik ovih karakteristika prikazan je na Sl. 7. Prekidač frekvencijskog odziva je neovisan o prekidaču raspona. Za mjerenje razine zvuka prve klase potrebne su karakteristike A, B, C i Lin ... Frekvencijski odziv D - dodatni. Mjerila razine zvuka druge klase moraju imati karakteristike A i S ; ostalo je dopušteno.

Riža. 7. Standardne frekvencijske karakteristike mjerača razine zvuka

Karakteristično A simulira uho na oko 40 fon. Ova karakteristika se koristi pri mjerenju slabe buke - do 55 dB i pri mjerenju razine glasnoće. U praktičnim uvjetima najčešće se koristi frekvencijski odziv s korekcijom. A ... To se objašnjava činjenicom da, iako je percepcija zvuka od strane osobe mnogo kompliciranija od jednostavne ovisnosti o frekvenciji koja određuje karakteristiku A , u mnogim slučajevima mjerenja instrumenta dobro se slažu s procjenama buke sluha pri niskim razinama glasnoće. Mnogi standardi - domaći i strani - preporučuju procjenu buke prema svojstvu A bez obzira na stvarnu razinu intenziteta zvuka.

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

Karakteristično S ujednačen u rasponu 40-8000 Hz. Ova karakteristika se koristi pri mjerenju značajnih razina glasnoće - od 85 phon i više, pri mjerenju razina zvučnog tlaka - bez obzira na granice mjerenja, kao i pri spajanju uređaja na mjerač razine zvuka za mjerenje spektralnog sastava buke u slučajevima kada mjerač razine zvuka nema frekvencijski odziv Lin .

Karakteristično D - pomoćni. Predstavlja prosjek uha na oko 80 fona, uzimajući u obzir povećanje njegove osjetljivosti u pojasu od 1,5 do 8 kHz. Kada koristite ovu karakteristiku, očitanja mjerača razine zvuka točnije nego prema drugim karakteristikama odgovaraju razini percipirane buke od strane osobe. Ova se karakteristika uglavnom koristi kada se procjenjuje iritirajući učinak buke visokog intenziteta (zrakoplovi, brzi automobili itd.).

Mjerač razine zvuka također uključuje prekidač Brzo - Sporo - Puls , koji kontrolira vremenske karakteristike uređaja. Kada je prekidač u položaju Brzo , uređaj uspijeva pratiti brze promjene razine zvuka, u položaju Polako instrument pokazuje prosječnu vrijednost izmjerene buke. Vremenska karakteristika Puls služi za snimanje kratkih zvučnih impulsa. Neki tipovi mjerača razine zvuka također sadrže integrator s vremenskom konstantom od 35 ms, koji simulira inerciju ljudske percepcije zvuka.

Kada koristite mjerač razine zvuka, rezultati mjerenja će se razlikovati ovisno o postavljenom frekvencijskom odzivu. Stoga se prilikom snimanja očitanja, kako bi se izbjegla zabuna, također naznačuje vrsta karakteristike na kojoj su mjerenja izvršena: dB ( A ), dB ( V ), dB ( S ) ili dB ( D ).

Za kalibraciju cijelog puta mikrofona - mjerača, komplet za mjerenje razine zvuka obično uključuje akustični kalibrator čija je svrha stvaranje ujednačene buke određene razine.

Prema trenutno važećem naputku "Sanitarni standardi za dopuštenu buku u stambenim i javnim zgradama i na području stambene izgradnje", normalizirani parametri stalne ili povremene buke su razine zvučnog tlaka (u decibelima) u oktavnim frekvencijskim pojasevima s prosječnim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za isprekidanu buku, kao što je buka vozila u prolazu, standardizirani parametar je razina zvuka u dB ( A ).

Utvrđene su sljedeće ukupne razine buke mjerene na A-ljestvici glasnomjera: stambeni prostori - 30 dB, učionice i učionice obrazovnih ustanova - 40 dB, stambeni prostori i prostori za rekreaciju - 45 dB, radni prostori uprav. zgrade - 50 dB ( A ).

Za sanitarnu procjenu razine buke vrše se korekcije očitanja mjerača razine buke od –5 dB do +10 dB, koje uzimaju u obzir prirodu buke, ukupno vrijeme njenog djelovanja, doba dana i mjesto objekta. Na primjer, danju, dopuštena norma buke u stambenim prostorijama, uzimajući u obzir amandman, iznosi 40 dB.

Ovisno o spektralnom sastavu buke, približnu normu maksimalno dopuštenih razina, 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 mjerača razine zvuka, približna procjena razina glasnoće različitih zvukova može se provesti pomoću tablice. 5.

Tablica 5.Šumovi i njihova procjena

Ocjena glasnoće slušno	Razina buka, dB	Izvor i mjesto 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	Grmljavina iznad glave.
	110	Snažni motori velike brzine (2-3 m); stroj za zakivanje (2-3 m); vrlo bučna radionica.
Jako glasno	100	Simfonijski orkestar (vrhunci glasnoće); strojevi za obradu drva (na radnom mjestu)
	90	Vanjski zvučnik; bučna ulica; strojevi za rezanje metala (na radnom mjestu).
	80	Radio prijemnik glasno (2m)
Glasno	70	Autobusni salon; vrisak; policijska zviždaljka (15 m); srednje bučna ulica; bučan ured; velika hala trgovine
Umjereno	60	Miran razgovor (1 m).
	50	Laki automobil (10-15 m); miran ured; stambene prostorije.
Slab	40	Šapat; soba za citanje.
	60	Šuštanje papira.
	20	Bolnički odjel.
Vrlo slaba	10	Miran vrt; radio centar studio.
	0	Prag sluha

1 A. Bell je američki znanstvenik, izumitelj i poslovni čovjek škotskog podrijetla, utemeljitelj telefonije, osnivač tvrtke 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 ljestvica i logaritamske jedinice često se koriste kada je potrebno izmjeriti određenu količinu koja varira u velikom rasponu. Primjeri takvih veličina su zvučni tlak, magnituda potresa, svjetlosni tok, različite frekvencije ovisne veličine koje se koriste u glazbi (glazbeni intervali), antenski feederi, elektronika i akustika. Logaritamske jedinice omogućuju vam 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 vata ili 200 dB SWL. Istodobno, snaga zvuka vrlo tihog razgovora iznosi 0,000000001 W ili 30 dB SWL (mjereno u decibelima u odnosu na snagu zvuka od 10⁻¹² vata, vidi dolje).

Zgodne jedinice, zar ne? Ali, kako se ispostavilo, nisu prikladni za svakoga! 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 logaritamske vrijednosti ne pripadaju modernoj digitalnoj tehnologiji, već danima kada se klizač koristio za inženjerske izračune!

Malo povijesti

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

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

Definicija

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

ako se poštuje ravnopravnost

Drugim riječima, logaritam zadanog broja je eksponent na koji se broj, nazvan baza, mora podići da bi se dobio zadani broj. Može se jednostavno reći. Logaritam je odgovor na pitanje "Koliko puta trebate pomnožiti jedan broj sam po sebi 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 znanosti, tehnologiji, pa čak iu svakodnevnim aktivnostima kao što su fotografija i glazba. Postoje apsolutne i relativne logaritamske jedinice.

Preko apsolutne logaritamske jedinice izraziti fizičke veličine koje se uspoređuju s određenom fiksnom vrijednošću. Na primjer, dBm (decibel miliwatts) je apsolutna logaritamska jedinica snage, koja uspoređuje snagu s 1 mW. Imajte na umu da je 0 dBm = 1 mW. Apsolutne jedinice su odlične za opisivanje pojedinačna vrijednost a ne omjer dviju veličina. Apsolutne logaritamske mjerne jedinice fizikalnih veličina uvijek se mogu pretvoriti u druge, uobičajene mjerne jedinice tih veličina. Na primjer, 20 dBm = 100 mW ili 40 dBV = 100 V.

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

Treba napomenuti da su sve relativne logaritamske jedinice bezdimenzionalne. Decibeli, neperi i drugi nazivi samo su posebni nazivi koji se koriste u sprezi s bezdimenzijskim jedinicama. Također imajte na umu da se decibel često koristi s raznim sufiksima, koji se obično dodaju uz kraticu dB crticom, na primjer 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 tim jedinicama ćemo govoriti kasnije u ovom članku.

Također treba napomenuti da pretvaranje logaritamskih jedinica u uobičajene jedinice često nije moguće. Međutim, to se događa samo kada ljudi govore o vezama. Na primjer, koeficijent prijenosa napona pojačala od 20 dB može se pretvoriti samo u "puta", odnosno u bezdimenzionalnu vrijednost - bit će jednak 10. U isto vrijeme, zvučni tlak mjeren u decibelima može biti preračunati u paskali, budući da se zvučni tlak 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 zbrka! Ali pokušat ćemo to shvatiti.

Logaritamske jedinice amplitude i snage

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

10 log₁₀ (P₁ / P₂) dB

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

20 log₁₀ (P₁ / P₂) dB.

Primjeri relativnih logaritamskih vrijednosti i jedinica

• Uobičajene jedinice



• dB (decibel)- logaritamska bezdimenzija koja se koristi za izražavanje omjera dviju proizvoljnih vrijednosti iste fizičke veličine. Na primjer, u elektronici se decibeli koriste za opisivanje pojačanja signala u pojačalima ili slabljenja signala u kabelima. Decibel je brojčano jednak decimalnom logaritmu omjera dviju fizičkih veličina, pomnoženom s deset za omjer snaga i pomnoženom s 20 za omjer amplitude.
• B (bel)- rijetko korištena logaritamska bezdimenzionalna mjerna jedinica omjera dviju istoimenih fizičkih veličina, jednaka 10 decibela.
• N (neper)- bezdimenzionalna logaritamska mjerna jedinica omjera dviju vrijednosti iste fizičke veličine. Za razliku od decibela, neper je definiran kao prirodni logaritam za izražavanje razlike između dviju veličina x₁ i x₂ formulom:
  

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

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





s = 1000 ∙ log₁₀ (f₂ / f₁)

• Antenska tehnologija. Logaritamska ljestvica se koristi u mnogim relativnim bezdimenzijskim jedinicama za mjerenje različitih fizičkih veličina u antenskoj tehnologiji. U tim se jedinicama izmjereni parametar obično uspoređuje s odgovarajućim parametrom standardnog tipa antene.




• Komunikacija i prijenos podataka



• dBc ili dBc(noseći decibel, omjer snage) je bezdimenzionalna snaga radio signala (razina zračenja) u odnosu na razinu zračenja na frekvenciji nosača, izražena u decibelima. Definirano kao S dBc = 10 log₁₀ (P nositelj / 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.
• Elektronička oprema za reprodukciju i snimanje zvuka




• Ostale jedinice i količine

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

• Snaga, razina signala (apsolutna)

• napon (apsolutni)

• Električni otpor (apsolutni)
• dBΩ, dBohm ili dBΩ(decibel ohma, omjer amplitude) - apsolutni otpor u decibelima u odnosu na 1 ohm. Ova mjerna jedinica je prikladna 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 Ω0, dakle 0,000 Ω0,0 Ω0,
• Akustika (apsolutna razina zvuka, zvučni tlak ili intenzitet zvuka)

• Radar... Apsolutne vrijednosti logaritamske ljestvice 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 volumena i koriste je meteorološke radarske stanice (meteorološki radari). Podaci dobiveni mjerenjima u kombinaciji s drugim podacima, posebice rezultati analize polarizacije i Dopplerovog pomaka, omogućuju vam da procijenite što se događa u atmosferi: pada li kiša, snijeg, tuča ili jato insekata ili ptice 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 je vrijednost prikladna ako trebate izmjeriti radarsku refleksiju letećih bioloških objekata, kao što su ptice i šišmiši. Za praćenje takvih bioloških objekata često se koriste vremenski radari.
• 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. Kukci i mete s niskim odsjajem imaju negativnu efektivnu površinu raspršenja, dok veliki putnički zrakoplovi imaju pozitivnu.
• Komunikacija i prijenos podataka. Apsolutne logaritamske jedinice koriste se 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, razina snage buke u dBrn može se pretvoriti izravno u milivate.

• Ostale apsolutne logaritamske jedinice. U različitim granama znanosti i tehnologije postoji mnogo takvih jedinica, a ovdje ćemo navesti samo nekoliko primjera.
• Richterova skala magnitude potresa sadrži konvencionalne logaritamske jedinice (koristi se decimalni logaritam) koje se koriste za procjenu jačine potresa. Prema ovoj skali, magnituda potresa definira se kao decimalni logaritam omjera amplitude seizmičkih valova prema proizvoljno odabranoj vrlo maloj amplitudi, koja predstavlja magnitudu od 0. Svaki korak Richterove ljestvice odgovara povećanju u amplitudi vibracije za 10 puta.
• dBr(decibel u odnosu na referentnu razinu, omjer amplitude ili snage, je eksplicitno specificiran) - logaritamska apsolutna mjerna jedinica bilo koje fizičke veličine navedene u kontekstu.
• dBSVL- brzina vibracije čestica u decibelima u odnosu na referentnu razinu 5 ∙ 10⁻⁸ m / s. Ime dolazi od engleskog. sound velocity level - razina brzine zvuka. Brzina vibracija čestica medija inače se naziva akustična brzina i određuje brzinu kojom se gibaju čestice medija 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, pojačanje stupnja u naponu, struji ili snazi, gubitak prijenosa ili slabljenje signala itd.

Decibel je univerzalna logaritamska jedinica. Široka upotreba prikaza vrijednosti u dB povezana je s praktičnošću logaritamske ljestvice, a pri izračunavanju decibela pridržavajte se zakona aritmetike - mogu se zbrajati 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 dvostrukoj razini od U1, tada je taj omjer +6 dB (Ig2 = 0,301). Ako je U2> U1 10 puta, tada je omjer 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 stupnjevati u dB. U ovom slučaju, za pretvaranje vrijednosti 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 može se koristiti za pretvaranje decibela prigušenja atenuatora u razinu izlaznog napona. Za praktičnost korištenja tablice bit će potrebno postaviti razinu napona od 1 V (efektivna ili amplituda) na izlazu generatora u nedostatku slabljenja (0 dB na prigušivaču). U ovom slučaju, odgovarajuća željena vrijednost izlaznog napona nakon postavljanja prigušenja je na sjecištu vodoravnog i okomitog grafikona (vrijednosti u decibelima se zbrajaju aritmetički).

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

Pomoću ove tablice nije teško riješiti inverzni problem - po traženom naponu odrediti koliko prigušenja signala treba postaviti na atenuatoru u decibelima. Na primjer, kako bi se dobio napon od 5 μV na izlazu generatora, kao što se vidi iz tablice, trebat će se postaviti prigušenje od 100 + 6 = 106 dB na atenuatoru. Omjer snage dvaju signala u decibelima izračunava se pomoću formule:

Formula za snagu vrijedi pod uvjetom da su ulazna i izlazna impedancija 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 omjera dviju veličina, t.j. koliko je puta napon ili snaga na izlazu veći nego na ulazu (ili obrnuto). Ako je omjer dviju veličina označen: K = U2 / U1 ili K = P2 / P1, 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 sheme za radioamatere, knjiga 3.

] Obično se decibeli koriste za mjerenje glasnoće zvuka. Decibel je decimalni logaritam. To znači da povećanje glasnoće od 10 decibela ukazuje da je zvuk postao dvostruko 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.

Koraci

Usporedna tablica razina buke u decibelima

Tablica u nastavku opisuje razine decibela u rastućem redoslijedu i odgovarajuće primjere izvora zvuka. Također pruža informacije o negativnim učincima na sluh ispred svake razine buke.

Razine decibela za različite izvore buke

decibela	Primjer izvora	Utjecaj na zdravlje
0	Tišina	Odsutan
10	Dah	Odsutan
20	Šapat	Odsutan
30	Tiha pozadinska buka u prirodi	Odsutan
40	Zvukovi u knjižnici, tiha pozadinska buka u gradu	Odsutan
50	Miran razgovor, normalna prigradska pozadinska buka	Odsutan
60	Buka u uredu ili restoranu, glasan razgovor	Odsutan
70	TV, buka s autoceste od 15,2 metara (50 stopa)	Bilješka; neki su neugodni
80	Buka iz tvornice, procesor hrane, autopraonica s udaljenosti od 6,1 metara (20 stopa)	Potencijalno oštećenje sluha s produljenom izloženošću
90	Kosilica, motocikl od 7,62 m (25 stopa)	Velika vjerojatnost oštećenja sluha od dugotrajnog izlaganja
100	Vanbrodski motor, čekić	Ozbiljno oštećenje sluha vrlo je vjerojatno kod produljenog izlaganja
110	Glasan rock koncert, čeličana	Može odmah boljeti; vrlo vjerojatno prouzročiti ozbiljno oštećenje sluha uz produljeno izlaganje
120	Lančana pila, grom	Obično postoji trenutna bol
130-150	Polijetanje lovca s nosača zrakoplova	Može doći do trenutnog gubitka sluha ili puknuća bubnjića.

Mjerenje razine zvuka instrumentima

Koristite svoje računalo. Uz poseban softver i hardver, lako je izmjeriti razinu buke u decibelima izravno na vašem računalu. 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 prijenosno računalo može biti dovoljan za neke zadatke, ali visokokvalitetni vanjski mikrofon će dati točnije rezultate.

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

   • Za Apple uređaje: Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Mjerač razine zvuka
   • 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 mjerač decibela. Ovo obično nije jeftino, ali je možda najlakši način da dobijete točna mjerenja razine zvuka koja vas zanima. Također se naziva i "mjerač razine zvuka", ovo je specijalizirani uređaj (dostupan u online trgovini ili specijaliziranoj trgovini) koji koristi osjetljivi mikrofon za mjerenje razine buke oko sebe i daje točno očitanje decibela. Budući da takvi uređaji nisu u velikoj potražnji, mogu biti prilično skupi, često počevši od 200 dolara, čak i za uređaje ulazne klase.

   • Imajte na umu da ga mjerač decibela/razine 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/četvornom metru. U svakodnevnom životu decibeli se koriste kao jednostavna mjera glasnoće. Međutim, stvari nisu tako jednostavne. U fizici se na decibele često gleda kao na prikladan način izražavanja "intenziteta" zvučnog vala. Što je veća amplituda zvučnog vala, to više energije prenosi, više čestica zraka vibrira na svom putu, a sam zvuk je intenzivniji. Zbog izravnog odnosa između intenziteta zvučnog vala i glasnoće u decibelima, moguće je pronaći vrijednost decibela, znajući samo intenzitet razine zvuka (koji se obično mjeri u vatima / kvadratnom metru)

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

   2. Podijelite sa 10 -12. Ako znate intenzitet svog zvuka, možete ga jednostavno uključiti u formulu 10Log 10 (I / 10 -12) (gdje je "I" intenzitet u vatima / kvadratnom metru) kako biste dobili vrijednost decibela. Prvo podijelite 10 -12 (0,000000000001). 10 -12 prikazuje intenzitet zvuka s ocjenom 0 na skali decibela, uspoređujući intenzitet vašeg zvuka s ovim brojem, pronaći ćete njegov omjer 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 s 10. Da biste dovršili rješenje, sve što trebate učiniti je uzeti logaritam s osnovicom 10 rezultirajućeg broja i zatim ga konačno pomnožiti s 10. Ovo potvrđuje da su decibeli log baze 10 - drugim riječima, povećanje razine buke za 10 decibela je udvostručavanje glasnoće zvuka.

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

   4. Razumijevanje logaritamske prirode decibela. Kao što je gore spomenuto, decibeli su logaritamske vrijednosti s bazom 10. Za bilo koju vrijednost decibela, buka od 10 decibela je dvostruko glasnija od izvorne, a buka od 20 decibela je četiri puta glasnija, i tako dalje. To omogućuje označavanje širokog raspona intenziteta zvuka koje ljudsko uho može percipirati. Najglasniji zvuk koji osoba može čuti bez boli je milijardu puta glasniji od najtišeg zvuka koji osoba može čuti. Korištenjem decibela izbjegavamo korištenje ogromnih brojeva za opisivanje običnih zvukova – umjesto toga, potrebne su nam samo tri znamenke.

      • Razmislite što je lakše koristiti: 55 decibela ili 3 × 10 -7 vata / četvorni metar? Obje vrijednosti su jednake, ali umjesto znanstvenog zapisa (kao vrlo malog djelića broja), mnogo je praktičnije koristiti decibele, koji su svojevrsna jednostavna kratica za jednostavnu svakodnevnu upotrebu.

Decibel je relativna mjerna jedinica, nije kao druge poznate veličine, stoga nije bio uključen u SI sustav općeprihvaćenih mjernih jedinica. Međutim, mnogi izračuni dopuštaju korištenje decibela u usporedbi 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 s postocima, 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. Stoga nije teško zamisliti što se mjeri u decibelima.

Povijest nastanka

Kao što se pokazalo kao rezultat dugotrajnog istraživanja, osjetljivost nije izravno povezana s apsolutnom razinom širenja zvuka. To je mjera snage primijenjene na danu jedinicu površine koja se nalazi u zoni izloženosti zvučnim valovima, a koja se danas mjeri u decibelima. Kao rezultat toga, uspostavljen je neobičan omjer - 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 vata po četvornom metru. Dobiveni podaci pokrivali su vrlo širok raspon, koji je predstavljao samo nekoliko vrijednosti. To je stvaralo određene neugodnosti i istraživač je morao izraditi vlastitu mjernu skalu.

U izvornoj verziji, neimenovana ljestvica imala je 14 vrijednosti - od 0 do 13, gdje je ljudski šapat imao vrijednost "3", a govorni jezik - "6". Kasnije je ova ljestvica bila naširoko korištena, a njezine su jedinice nazvane bels. Za dobivanje točnijih podataka u logaritamskoj skali, izvorna 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 uspoređuju je proizvoljna. Glavna stvar je da se poštuje pravilo koje predstavlja uspoređene snage u jednakim jedinicama, na primjer, u vatima. Zbog ove značajke, oznake decibela koriste se u različitim područjima:

• mehanički;
• električni;
• akustični;
• elektromagnetski.

Budući da je praktična primjena pokazala da se Bel pokazao prilično velikom jedinicom, radi bolje jasnoće, predloženo je pomnožiti njegovu vrijednost s 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 stupnja glasnoće. Ova vrijednost karakterizira valove po četvornom metru. Dakle, povećanje glasnoće od 10 decibela usporedivo je s udvostručenjem intenziteta zvuka.

U zakonodavstvu je decibel priznat kao izračunata vrijednost razine buke u prostoriji. To je bila odlučujuća karakteristika za izračun dopuštene snage buke u stambenim zgradama. Ova vrijednost omogućuje mjerenje dopuštene razine buke u decibelima u stanu i otkrivanje činjenica kršenja, ako je potrebno.

Područje primjene

Telekomunikacijski dizajneri danas koriste decibel kao osnovnu jedinicu za usporedbu performansi uređaja na log skali. Takve mogućnosti pruža dizajnerska značajka ove veličine, koja je logaritamska jedinica različitih razina koja se koristi za prigušenje ili, obrnuto, pojačanje snage.

Decibel se široko koristi u raznim područjima moderne tehnologije. Što se danas mjeri u decibelima? To su različite vrijednosti koje variraju u širokom rasponu koji se može primijeniti:

• u sustavima koji se odnose na prijenos informacija;
• radiotehnika;
• optika;
• antenska tehnologija;
• akustika.

Tako se decibeli koriste za mjerenje karakteristika dinamičkog raspona, na primjer, mogu mjeriti glasnoću određenog glazbenog instrumenta. Također postaje moguće izračunati prigušene valove u trenutku njihovog prolaska kroz apsorbirajući medij. Decibeli vam omogućuju da odredite pojačanje ili popravite broj buke 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 vezane za 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 glasnoće zvučnog udara određena je razinom raspoloživog zvučnog tlaka koji djeluje na jedinicu kontaktne površine, a koji se mjeri u decibelima. Razina buke nastaje kaotičnom fuzijom zvukova. Osoba reagira na niske frekvencije ili, obrnuto, na zvukove visoke frekvencije kao na tiše zvukove. Srednjotonski zvukovi će se percipirati kao glasniji unatoč istom intenzitetu.

Uzimajući u obzir neravnomjernu percepciju zvukova različitih frekvencija od strane ljudskog uha, stvoren je frekventni filtar na elektroničkoj osnovi, sposoban odašiljati ekvivalentni stupanj zvuka s mjernom jedinicom, koji se izražava u dBa - gdje je "a" označava korištenje filtera. Ovaj filtar, na temelju normalizacije mjerenja, može simulirati ponderiranu vrijednost razine 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 tisuća Herca. Najlakši zvukovi za percepciju nalaze se u frekvencijskom području od 3 do 4 kHz. Uobičajeno je koristiti ovu frekvenciju u telefonima, kao iu radijskom emitiranju na srednjim i dugim valovima.

S godinama se raspon percipiranih zvukova sužava, posebno u visokofrekventnom spektru, gdje se osjetljivost može smanjiti na 18 kHz. To dovodi do općeg oštećenja sluha koje pogađa mnoge starije osobe.

Prihvatljiva razina buke u stambenim prostorijama

Uz korištenje decibela postalo je moguće odrediti točniju skalu buke za zvukove iz okoline. Odražava karakteristike koje su superiornije u preciznosti u odnosu na originalnu ljestvicu koju je svojedobno stvorio Alexander Bell. Koristeći ovu ljestvicu, zakonodavna tijela su odredila razinu buke, čija norma vrijedi u stambenim prostorima namijenjenim rekreaciji 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 prisutnosti malog pozadinskog zvuka koji prigušuje unutarnje procese u tijelu. Na 10 dB, nejasni zvukovi postaju prepoznatljivi - sve vrste šuštanja ili šuštanja lišća.

Vrijednost od 15 dB je u čistom rasponu najtiših zvukova, poput otkucaja ručnog sata. Sa snagom zvuka od 20 dB, možete razabrati oprezno šaputanje ljudi na udaljenosti od 1 metar. Oznaka od 25 dB omogućuje vam da jasnije čujete razgovor šaptom i šuštanje zbog trenja mekih tkiva.

30 dB definira koliko je decibela dopušteno u stanu noću i uspoređuje se s tihim razgovorom ili otkucavanjem zidnog sata. Pri 35 dB jasno se čuje prigušen govor.

Razina od 40 decibela određuje intenzitet zvuka normalnog razgovora. Dovoljno je glasan za slobodnu komunikaciju unutar sobe, gledanje televizije ili slušanje glazbenih zapisa. Ova oznaka određuje koliko je decibela dopušteno u stanu tijekom dana.

Razina radne buke

U usporedbi s dopuštenom razinom buke u decibelima u stanu, u proizvodnji i uredskim djelatnostima, tijekom radnog vremena dopuštene su druge razine buke. Ovdje vrijede ograničenja različitog reda, jasno prilagođena za svaku vrstu zanimanja. Osnovno pravilo u tim uvjetima je izbjegavanje razine buke koja može štetno utjecati na zdravlje ljudi.

U uredima

Vrijednost razine buke od 45 dB je u granicama dobre čujnosti i usporediva je s bukom bušilice ili elektromotora. Buku od 50 dB također karakteriziraju izvrsne granice čujnosti i iste je jačine kao i zvuk pisaćeg stroja.

Razina buke od 55 decibela ostaje unutar izvrsne čujnosti, može se prikazati na primjeru istovremenog zvučnog razgovora između nekoliko ljudi odjednom. Ovaj pokazatelj se uzima kao gornja ocjena prihvatljiva za uredski prostor.

U stočarstvu i činovničkoj djelatnosti

Razina buke od 60 dB smatra se povišenom, ova se razina buke može naći u uredima u kojima istovremeno radi više pisaćih strojeva. Pokazatelj od 65 dB također se smatra povećanim i može se fiksirati kada oprema za ispis radi.

Razina buke, koja doseže 70 dB, ostaje povišena i nalazi se na stočnim farmama. Vrijednost buke od 75 dB je ekstremna razina buke i može se primijetiti na farmama peradi.

U proizvodnji i transportu

Uz oznaku od 80 dB, javlja se glasna razina zvuka, dulja izloženost kojoj će rezultirati djelomičnim gubitkom sluha. Stoga se pri radu u takvim uvjetima preporuča korištenje štitnika za uši. Razina buke od 85 dB također je unutar razine glasnog zvuka, što se može usporediti s radom opreme tkaonice.

Broj buke od 90 dB ostaje unutar raspona glasnog zvuka, takva se razina buke može registrirati kada se vlak kreće. Razina buke od 95 dB doseže krajnje granice glasnog zvuka, takva se razina buke može detektirati u valjaonici metala.

Ograničite razinu buke

Razina buke od oko 100 dB dostiže granice pretjerano glasnog zvuka, može se usporediti s udarom grmljavine. Rad u takvim uvjetima smatra se štetnim za zdravlje i obavlja se u okviru određenog radnog staža nakon kojeg se osoba smatra nesposobnom za štetni rad.

Vrijednost buke od 105 dB također je u granicama pretjerano glasnog zvuka, buku takve sile stvara plinski rezač prilikom rezanja metala. Razina buke od 110 dB ostaje u granicama pretjerano glasnog zvuka, takav se pokazatelj bilježi tijekom polijetanja helikoptera. Razina buke od 115 dB smatra se granicom za granice pretjerano glasnog zvuka, takvu buku emitira pješčanik.

Razina buke od 120 dB smatra se nepodnošljivom i može se usporediti s radom udarnog čekića. Razinu buke od 125 dB karakterizira i nepodnošljiva razina buke koju zrakoplov postiže na startu. Maksimalna razina buke u dB smatra se granicom na oko 130, nakon čega se postavlja prag boli, što nije svatko u stanju izdržati.

Kritična razina buke

Razina buke od oko 135 dB smatra se neprihvatljivom, a osoba koja se nađe u području takvog zvuka doživjet će potres mozga. Razina buke od 140 dB također dovodi do potresa mozga, takav zvuk prati lansiranje mlaznog aviona. Pri razini buke od 145 dB eksplodira fragmentirana granata.

Rafal kumulativnog projektila na oklop tenkova doseže razinu od 150-155 dB, zvuk takve sile dovodi do potresa mozga i ozljeda. Iznad 160 dB javlja se zvučna barijera, zvuk koji prelazi ovu granicu dovodi do pucanja bubnjića, raspadanja pluća i višestrukih ozljeda udarnim valom, što rezultira trenutnom smrću.

Utjecaj na tijelo nečujnih zvukova

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

Ljudsko tijelo slabo podnosi zvukove niske frekvencije, u rasponu od 5 do 10 Hz. Takav utjecaj može aktivirati kvarove u radu unutarnjih organa i utjecati na aktivnost mozga. 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 elektroničke opreme. Takvi utjecaji se izražavaju u zagrijavanju tkiva, a jačina njihovog utjecaja ovisi o udaljenosti do aktivnog izvora i o stupnju zvuka.

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

Utjecaj buke uredske opreme i načini zaštite

Buka koju emitira računalo i druga organizacijska 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. Preporuča se instalirati bučne jedinice izvan prostorija u kojima ima ljudi.

Za smanjenje razine buke u završnim radovima koriste se materijali sa svojstvima upijanja zvuka. Osim toga, možete koristiti zavjese od guste tkanine ili, u ekstremnim slučajevima, medvjeda, koji pokrivaju bubnjiće od udara.

Danas, u izgradnji modernih zgrada, postoji novi standard koji određuje stupanj zvučne izolacije prostora. Zidovi i stropovi zgrada višestambenih zgrada provjeravaju se na otpornost na buku. Ako je razina zvučne izolacije ispod prihvatljive granice, zgrada se ne može pustiti u pogon dok se problemi ne otklone.

Osim toga, danas postavljaju ograničenja jačine zvuka za razne uređaje za signalizaciju i upozorenje. Za protupožarne sustave, na primjer, jačina zvuka signala upozorenja trebala bi biti između 75 dBa i 125 dBa.