Mjerenja. Jedinice

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, pri čemu 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 da se njegova vrijednost pomnoži 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 kvadratnom 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 značajka dizajna ove vrijednosti, 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 fiksirate šum koji generira pojačalo.

Ove bezdimenzijske jedinice moguće je koristiti i za fizičke veličine koje se odnose na drugi red - energiju ili snagu, i za veličine vezane za prvi red - struju ili napon. Decibeli otvaraju mogućnost mjerenja odnosa između svih fizičkih veličina, a uz to se i uspoređuju 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. Zvukovi srednjeg tona će se percipirati kao glasniji unatoč istom intenzitetu.

Uzimajući u obzir neravnomjernu percepciju zvukova različitih frekvencija od strane ljudskog uha, stvoren je frekvencijski filtar na elektroničkoj osnovi, sposoban odašiljati ekvivalentni stupanj zvuka s jedinicom mjere, 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

Korištenjem 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 utvrdila 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. Pri 10 dB postaju vidljivi nejasni zvukovi - 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 od 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 odnosu na dopuštenu razinu 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 razina buke se 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 ekstremne granice glasnog zvuka, takva se razina buke može otkriti u radionici za valjanje 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; osoba koja se nađe u području takvog zvuka dobit 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.

Puknuće kumulativnog projektila na oklopu tenka doseže 150-155 dB, zvuk takve sile dovodi do potresa mozga i ozljeda. Iznad 160 dB javlja se zvučna barijera, zvuk koji prelazi ovu granicu dovodi do pucanja ušnih bubnjića, raspada 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 ultrazvukom. 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 ljudi koji 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 sustave zaštite od požara, na primjer, jačina zvuka signala upozorenja trebala bi biti između 75 dBa i 125 dBa.

Decibel je bezdimenzijska jedinica koja se koristi za mjerenje omjera nekih "energetskih" (snaga, energija, gustoća toka snage itd.) ili "snage" (struja, napon itd.) veličina. Drugim riječima, decibel je relativna vrijednost. Nije apsolutna, kao, na primjer, vati ili volti, već ista relativna kao višestrukost ("trostruka razlika") ili postotak, dizajniran za mjerenje omjera ("omjer razine") dviju drugih veličina, a primjenjuje se logaritamska skala na rezultirajući omjer.

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

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

Sukladno tome, prijelaz s dB na omjer snage provodi se prema formuli:

P 1 / P 0 = 10 0,1 · (vrijednost u dB),

a snaga P 1 može se naći s poznatom referentnom snagom P 0 izrazom

P 1 = P 0 · 10 0,1 · (vrijednost u dB).

Izraz potječe iz Weber-Fechnerovog zakona – empirijskog psihofiziološkog zakona, koji kaže da je intenzitet osjeta proporcionalan logaritmu intenziteta podražaja.

U brojnim pokusima, počevši od 1834. godine, E. Weber je pokazao da se novi podražaj, kako bi se osjetio razlikovao od prethodnog, mora razlikovati od izvornog za količinu proporcionalnu izvornom podražaju. Na temelju zapažanja G. Fechner je 1860. formulirao "osnovni psihofizički zakon" prema kojem je snaga osjeta str proporcionalno logaritmu intenziteta podražaja:

gdje je vrijednost intenziteta podražaja. - donja granična vrijednost intenziteta podražaja: ako, podražaj se uopće ne osjeća. - konstanta koja ovisi o subjektu osjeta.

Dakle, luster s 8 žarulja čini nam se jednako svjetlijim od lustera od 4 žarulje, kao što je luster od 4 žarulje svjetliji od lustera od 2 žarulje. Odnosno, broj žarulja 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 apsolutni porast smanjuje kako raste i sama vrijednost svjetline. Na primjer, ako dodate jednu žarulju lusteru s dva svjetla, očito povećanje svjetline bit će značajno. Ako lusteru od 12 žarulja dodamo jednu žarulju, tada ćemo teško primijetiti povećanje svjetline.

Možemo reći i ovo: omjer minimalnog prirasta snage podražaja, koji prvi put izaziva nove osjete, prema početnoj vrijednosti podražaja je stalna vrijednost.

Sve operacije s decibelima pojednostavljene su ako slijedite pravilo: vrijednost u dB je 10 decimalnih logaritama omjera dviju istoimenih energetskih veličina. Sve ostalo je posljedica ovog pravila.

Decibelske operacije se mogu izvoditi mentalno: umjesto množenja, dijeljenja, eksponencijalnog i izdvajanja korijena, jedinice decibela se zbrajaju i oduzimaju. 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 "složene", dobivamo:

6 dB = 3 dB + 3 dB → 2 2 = 4 puta,

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

12 dB = 4 (3 dB) → 2 4 = 16 puta

itd., kao i:

13 dB = 10 dB + 3dB → 10 2 = 20 puta,

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

30 dB = 3 · (10 dB) → 10³ = 1000 puta.

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

smanjenje snage za 40 puta → ovo je 4 10 puta ili za - (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.

Brojni su razlozi za korištenje decibela i rad u logaritmima umjesto postocima ili razlomcima:

priroda prikaza u osjetilnim organima ljudi i životinja promjena u tijeku mnogih fizičkih i bioloških procesa proporcionalna je ne amplitudi ulaznog djelovanja, već logaritmu ulaznog djelovanja (divlji svijet živi prema logaritmu ). Stoga je sasvim prirodno ljestvice instrumenata i općenito ljestvice jedinica postaviti u logaritamskim, uključujući korištenje decibela. Na primjer, glazbena ljestvica jednakog temperamenta jedna je takva logaritamska ljestvica.

pogodnost logaritamske ljestvice u slučajevima kada je u jednom problemu potrebno istovremeno raditi s veličinama koje se ne razlikuju na drugom decimalu, već povremeno i, još više, razlikuju se za mnogo redova veličine (primjeri: problem odabir grafičkog prikaza razine signala, frekvencijskih raspona radio prijemnika, proračun frekvencija za ugađanje klavirske klavijature, izračuni spektra u sintezi i obradi glazbenog i drugog harmonijskog zvuka, svjetlosnih valova, grafički prikazi brzina u astronautici, zrakoplovstvu, u brzom prijevozu, grafički prikaz drugih varijabli, promjene u kojima su u širokom rasponu vrijednosti kritično važne)

praktičnost prikaza i analize vrijednosti koja varira u vrlo širokom rasponu (primjeri su uzorak usmjerenosti antene, frekvencijski odziv električnog filtra)

Decibel se koristi za određivanje omjera dviju veličina. No ne čudi što se decibel također koristi za mjerenje apsolutnih vrijednosti. Da biste to učinili, dovoljno je dogovoriti se koja će se razina mjerene fizičke veličine uzeti kao referentna razina (uvjetno 0 dB).

Strogo govoreći, mora se nedvosmisleno odrediti koja se fizička veličina i koja vrijednost koristi kao referentna razina. Referentna razina je naznačena kao aditiv nakon simbola “dB” (npr. dBm), ili referentna razina mora biti jasna iz konteksta (npr. “dB re 1 mW”).

U praksi su uobičajene sljedeće referentne razine i posebne oznake za njih:

dBm(Ruski dBm) - referentna razina je snaga od 1 mW. Snaga se obično određuje pri nazivnom opterećenju (za profesionalnu opremu - obično 10 kΩ za frekvencije manje od 10 MHz, za radiofrekvencijsku opremu - 50 Ω ili 75 Ω). Na primjer, "izlazna snaga stupnja pojačala je 13 dBm" (to jest, snaga oslobođena pri nazivnom opterećenju za ovaj stupanj pojačala je 20 mW).

dBV(Ruski 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, odnosno 0,316 V u opterećenju od 47 kΩ.

dBuV(Ruski dBμV) - referentni napon 1 μV; na primjer, "osjetljivost radio prijemnika izmjerena na ulazu antene je −10 dBμV ... nominalna impedancija antene je 50 Ohm."

Kompozitne mjerne jedinice formiraju se analogno. Na primjer, razina spektralne gustoće snage dBW / Hz je "decibel" analog mjerne jedinice W / Hz (snaga oslobođena pri nazivnom opterećenju u frekvencijskom pojasu širine 1 Hz sa središtem na određenoj frekvenciji). Referentna razina u ovom primjeru je 1 W/Hz, odnosno fizička veličina "spektralna gustoća snage", njena dimenzija "W/Hz" i vrijednost "1". Dakle, snimanje "-120 dBW / Hz" potpuno je ekvivalentno snimanju "10 −12 W / Hz".

U slučaju poteškoća, kako bi se izbjegla zabuna, dovoljno je eksplicitno navesti referentnu razinu. Na primjer, upisivanje −20 dB (odnosi se na 0,775 V u opterećenje od 50 ohma) eliminira dvosmislenost.

Vrijede sljedeća pravila (posljedica pravila radnji s dimenzionalnim veličinama):

nemoguće je pomnožiti ili podijeliti vrijednosti "decibela" (ovo je besmisleno);

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

zbrajanje ili oduzimanje vrijednosti "decibela" može se izvesti bez obzira na njihovu "izvornu" dimenziju. Na primjer, jednakost 10 dBm + 13 dB = 23 dBm je točna, potpuno ekvivalentna jednakosti 10 mW · 20 = 200 mW i može se tumačiti kao „pojačalo s pojačanjem od 13 dB povećava snagu signala s 10 dBm na 23 dBm”.

Pri pretvaranju razina snage (dBW, dBm) u naponske razine (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) - bezdimenzionalna vrijednost jednaka omjeru korisne snage signala i snage šuma.

gdje P- prosječna snaga, i A je srednja kvadratna vrijednost amplitude. Oba signala se mjere u propusnosti sustava.

Obično se omjer signal-šum izražava u decibelima (dB). Što je taj omjer veći, to manje buke utječe na performanse sustava.

U audiotehnici, omjer signala i šuma određuje se mjerenjem napona buke i signala na izlazu pojačala ili drugog uređaja za reprodukciju zvuka s rms milivoltmetrom ili analizatorom spektra. Moderna pojačala i druga visokokvalitetna audio oprema imaju omjer signala i šuma od oko 100-120 dB.

Bel (kratica: B) je bezdimenzionalna mjerna jedinica omjera (razlika u razinama) nekih veličina na logaritamskoj skali. Prema GOST 8.417-2002, bel je definiran kao decimalni logaritam bezdimenzijskog omjera fizičke veličine i fizičke veličine istog imena, uzet kao početna:

at za istoimene količine energije;

at za iste količine "snage";

Bel nije uključen u SI sustav jedinica, međutim, prema odluci Generalne konferencije za utege i mjere, može se koristiti bez ograničenja u sprezi sa SI. Uglavnom se koristi u akustici (gdje se glasnoća zvuka mjeri u belima) i elektronici. Ruska oznaka - B; međunarodni - B.

Vrlo često se u popularnoj radiotehničkoj literaturi u opisu elektroničkih sklopova koristi mjerna jedinica - decibel (dB ili dB).

Prilikom proučavanja elektronike, početnik radio-amater navikao je na takve apsolutne mjerne jedinice kao što su Amper (jačina struje), Volt (napon i EMF), Ohm (električni otpor) i mnoge druge, uz pomoć kojih jedan ili drugi električni parametar ( kapacitet, induktivnost, frekvencija).

Za početnika radio-amatera, u pravilu, nije teško shvatiti što je amper ili volt. Ovdje je sve jasno, postoji električni parametar ili veličina koju treba izmjeriti. Postoji početna razina brojanja, koja je standardno prihvaćena u formulaciji dane mjerne jedinice. Za ovaj parametar ili vrijednost postoji simbol (A, V). Doista, čim pročitamo natpis 12 V, onda razumijemo da govorimo o naponu sličnom, na primjer, naponu akumulatora automobila.

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

Praksa pokazuje da malo radioamatera početnika razumije što je decibel. Pokušajmo rastjerati neprobojnu maglu nad tako tajanstvenom mjernom jedinicom kao što je decibel.

Imenovana mjerna jedinica Bel Prvo su korišteni Bellovi telefonski laboratorijski inženjeri. Decibel je desetina Bela (1 decibel = 0,1 Bel). U praksi se naširoko koristi decibel.

Kao što je već spomenuto, decibel je posebna mjerna jedinica. Vrijedi napomenuti da decibel nije dio službenog SI sustava jedinica. No, unatoč tome, decibel je stekao priznanje i zauzeo čvrsto mjesto zajedno s drugim mjernim jedinicama.

Zapamtite, kada želimo objasniti promjenu, kažemo da je, na primjer, postala 2 puta svjetlija. Ili, na primjer, napon je pao 10 puta. Istodobno smo postavili određeni prag odbrojavanja, u odnosu na koji je došlo do promjene 10 ili 2 puta. Uz pomoć decibela mjere se i ta "vremena", samo u logaritamska skala.

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

Ali zašto se toliko zamarati decibelima kada se odnosi ponekad mogu izmjeriti? Ne postoji jedinstven odgovor na ovo pitanje. Ali budući da se decibeli aktivno koriste, onda je to vjerojatno opravdano.

Još uvijek postoje razlozi za korištenje decibela. Nabrojimo ih.

Dio odgovora na ovo pitanje leži u tzv Weber-Fechnerov zakon... Ovo je empirijski psihofiziološki zakon, odnosno temelji se na rezultatima stvarnih, a ne teorijskih eksperimenata. Njegova bit leži u činjenici da sve promjene u bilo kojoj količini (svjetlina, glasnoća, težina) osjetimo, pod uvjetom da su te promjene logaritamske prirode.

Grafikon ovisnosti osjeta glasnoće o jačini (snazi) zvuka. Weber-Fechnerov zakon

Na primjer, osjetljivost ljudskog uha opada s povećanjem glasnoće audio signala. Zato, pri odabiru promjenjivog otpornika koji se planira koristiti u kontroli glasnoće audio pojačala, vrijedi uzeti s eksponencijalnom ovisnošću otpora o kutu rotacije kontrolnog gumba. U tom slučaju, kada okrenete klizač za kontrolu glasnoće, zvuk u zvučniku će rasti glatko. Regulacija glasnoće će biti linearna, budući da eksponencijalna ovisnost kontrole glasnoće kompenzira logaritamsku ovisnost našeg sluha i postat će ukupno linearna. To će postati jasnije ako pogledate crtež.

Ovisnost otpora promjenjivog otpornika o kutu rotacije motora (A-linearni, B-logaritamski, B-eksponencijalni)

Ovdje su prikazani grafikoni ovisnosti otpora varijabilnih otpornika različitih tipova: A - linearni, B - logaritamski, C - eksponencijalni. U pravilu, na varijabilnim otpornicima domaće proizvodnje naznačeno je kakvu ovisnost ima varijabilni otpornik. Digitalne i elektroničke kontrole glasnoće temelje se na istim principima.

Također je vrijedno napomenuti da ljudsko uho percipira zvukove čija se snaga razlikuje za kolosalnu količinu od 10.000.000.000.000 puta! Tako se najglasniji zvuk razlikuje od najtišeg koji naš sluh može čuti za 130 dB (10.000.000.000.000 puta).

Drugi razlog raširene uporabe decibela je jednostavnost izračuna.

Slažete se da je mnogo lakše pri izračunavanju koristiti male brojeve kao što su 10, 20, 60,80,100,130 (najčešće korišteni brojevi pri izračunavanju u decibelima) u usporedbi s 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 jednostavno zbrajaju. Ako povremeno izvodite izračune, tada se brojevi moraju pomnožiti.

Na primjer, 30 dB + 30 dB = 60 dB (povremeno: 1000 * 1000 = 1000 000). Mislim da je s ovim sve jasno.

Također decibeli su vrlo zgodni za grafičko iscrtavanje raznih ovisnosti. Svi grafikoni kao što su dijagrami zračenja antene, amplitudno-frekventne karakteristike pojačala izvode se pomoću decibela.

Decibel je bezdimenzionalna jedinica... Već smo saznali da decibel zapravo pokazuje koliko se puta vrijednost (struja, napon, snaga) povećala ili smanjila. Razlika između decibela i vremena leži samo u činjenici da se mjerenje odvija na logaritamskoj skali. Da to nekako označimo i dodijelimo oznaku dB ... Ovako ili onako, pri ocjenjivanju morate ići od decibela do vremena. Bilo koje mjerne jedinice (ne samo struja, napon, itd.) mogu se usporediti pomoću decibela, budući da je decibel relativna, bezdimenzionalna veličina.

Ako je označen znak "-", npr. -1 dB, tada se vrijednost mjerene veličine, na primjer, snage, smanjila za 1,26 puta. Ako se ispred decibela ne stavlja znak, onda govorimo o povećanju, povećanju vrijednosti. Ovo vrijedi razmotriti. Ponekad umjesto znaka "-" govore o slabljenju, smanjenju pojačanja.

Od decibela do vremena.

U praksi najčešće morate ići od decibela do vremena. Za to postoji jednostavna formula:

Pažnja! Ove formule se koriste za takozvane “energetske” količine. Kao što su energija i moć.

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

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

Također,

pri 20 dB: 10 (20 dB / 10) = 100 (povećanje vrijednosti 100 puta)

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

No, nije sve tako jednostavno. Postoje i zamke. Na primjer, slabljenje signala je -10 dB. Zatim:

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

Ako se snaga smanjila s 5 W na 0,5 W, tada je smanjenje snage -10 dB (smanjenje za 10 puta).

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

Ovdje je slično. Sa smanjenjem snage s 5 W na 0,05 W, u decibelima, pad snage će biti -20 dB (smanjenje za faktor 100).

Dakle, na -10 dB snaga signala se smanjila 10 puta! Štoviše, ako početnu vrijednost signala pomnožimo s 0,1, tada ćemo dobiti vrijednost snage signala s prigušenjem od -10 dB. Zato je vrijednost 0,1 naznačena bez "puta", kao u prethodnim primjerima. Razmotrite ovu značajku kada se vrijednosti decibela zamjenjuju znakom "-" u podacima formule.

Od vremena prelazi na decibele može se izvesti pomoću sljedeće formule:

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

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

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

Pažnja! Za ponovno izračunavanje omjera takvih količina kao napon i amperaža postoje malo drugačije formule:

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

Za pretvaranje u decibele: n = 20 * log 10 (m)

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

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

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

] 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.

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. To 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) vata po kvadratnom metru odgovara otprilike 80 decibela, što je otprilike glasnoća 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 trebamo nadmašiti razinu 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 podatke, 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) da 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 s 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 dvaput 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 prikladnije koristiti decibele, koji su svojevrsna jednostavna kratica za jednostavnu svakodnevnu upotrebu.

Čudno je da zvukovi izvan čujnosti ljudskog uha igraju veliku ulogu u raznim područjima znanja. Znanstvenici, naoružani metodama moderne računalne tehnologije i elektronike, uspjeli su ne samo dešifrirati takve prirodne zvukove, već ih i staviti u službu čovječanstva.

Na primjer, u zemljama koje prolaze kroz razorne tsunamije (Japan, Filipini, Malezija, Tajland i Indonezija i druge), raspoređena je cijela mreža stanica za rano upozoravanje na takve događaje. Uz obalne stacionarne seizmičke postaje koje bilježe infrazvuk podvodnih potresa, raspoređena je cijela mreža autonomnih senzora koji su u slobodnom plutanju i povezani s centrima za obradu informacija putem satelitskih komunikacija. I postoji nada da se tragedije poput tragedije iz 2004. godine, kada su stotine tisuća ljudi u južnoj Aziji bile pogođene tsunamijem, kao i tragedija u Fukushimi 2011. godine, neće ponoviti. Iako još nismo u stanju kontrolirati podzemne snage i ne možemo izbjeći materijalne gubitke u bliskoj doglednoj budućnosti, moramo i možemo barem minimizirati broj ljudskih žrtava.

Infrazvuk uspješno koriste geofizičari u proučavanju svojstava i karakteristika Zemlje i njenih pojedinačnih komponenti - kore, plašta i jezgre. Seizmička istraživanja su vrlo ekonomična metoda u potrazi za mineralima, među kojima je potrebno istaknuti posebno vrijedna nalazišta nafte i prirodnog plina. Budući da se danas trećina proizvedene nafte proizvodi iz mora, a neotkrivene rezerve na moru premašuju one na kopnu, sve se više pažnje pridaje istraživanju podmorja. Uz pomoć suvremenih računalnih tehnologija za obradu reflektiranih i lomljenih infrazvučnih signala moguće je dobiti 2D i 3D slike ležišta i procijeniti izglede za njihov daljnji razvoj.

Infrazvučni nadzor sastavni je dio cjelokupnog praćenja poštivanja Ugovora o sveobuhvatnoj zabrani nuklearnih pokusa, uz seizmički, kemijski i radiološki nadzor. Praćenje infrazvuka pogodno je za otkrivanje nuklearnih eksplozija zbog činjenice da infrazvuk može prijeći velike udaljenosti praktički bez raspršivanja.

I dok rušenje zidina Jerihona uslijed zvuka trube ostaje biblijski mit (što je sa stajališta moderne znanosti sasvim moguće, dovoljno je samo postići punu rezonancu na infrazvuku), povijesna znanost ne stoji ipak, sasvim je moguće da ćemo uspjeti pronaći materijalnu potvrdu znanja starih ljudi.

Povijesna referenca

Prvo službeno opažanje infrazvuka izvršeno je tijekom snažne erupcije vulkana Krakatoa u Sundskom tjesnacu 1883. godine. Snaga eksplozije vulkana bila je ekvivalentna eksploziji atomske bombe od 200 megatona, što je četiri puta više od snage sovjetskog testa hidrogenske bombe AN602 imena Car Bomba, po analogiji s Car Topom i Car Bell) 30. listopada 1961. na nuklearnom poligonu otoka Novaja Zemlja. Udarni val od eksplozije vulkana tri puta je obišao globus, pod njegovim utjecajem, stakleni prozori su se razbili u radijusu od stotina kilometara, zvukovi erupcije čuli su se u gradu Perthu (zapadna Australija, udaljenost preko 3000 kilometara ) i na otoku Rodriguez, u blizini otoka Mauricijusa (udaljenost preko 4800 kilometara).

Zanimanje za zvukove koji se nalaze izvan čujnosti ljudskog uha, te za fizičke i psihofizičke pojave povezane s njima, počeo se očitovati kao nastanak i razvoj takvih znanosti kao što su radiotehnika i elektronika. Paradoksalno, rad fizičara iz različitih zemalja s kraja 19. i početka 20. stoljeća smjestio ih je u potpuno drugačiji raspon valnih duljina – radio raspon. Među njih su zasluženo uključeni takvi izvanredni znanstvenici kao što su Heinrich Rudolf Hertz, Alexander Stepanovič Popov i Guglielmo Marconi.

Ključni trenutak u istraživanju i stvaranju audio zvuka i infrazvuka i ultrazvuka bio je izum elektroničkih pojačala. U početku su postojali sklopovi bazirani na elektroničkim cijevima, čiji razvoj dugujemo cijeloj galaksiji izvanrednih izumitelja. Davne 1883. T.A. Edison je prvi otkrio učinak vodljivosti u vakuumu. Zatim je 1904. D.A. Fleming prvi praktički upotrijebio Edisonov efekt za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu (ispravljačku) pomoću svjetiljke s dvije elektrode (diode). Godine 1906. Lee de Forest je u svjetiljku uveo treću elektrodu - kontrolnu rešetku, nakon što je dobio triodni pojačalni element. Godine 1912. na njegovoj je osnovi stvoren prvi autogenerator. Kasnije su na temelju izuma tranzistora, a potom i integriranih sklopova stvoreni napredniji i ekonomičniji sklopovi za pojačavanje i generiranje električnih signala niskofrekventnog područja. Vrhunac ovog procesa može se smatrati razvojem digitalnih metoda za analizu i sintetizaciju zvuka bilo kojeg zamislivog raspona korištenjem suvremenih računalnih tehnologija, kojima su pogodne čak i metode vizualizacije zvuka.

Kao i uvijek, vojni inženjeri su na ovom području ispred ostatka planete. Ne samo da su naučili odrediti mjesto neprijateljskih topničkih baterija infrazvukom iz svojih hitaca sa zatvorenih položaja, već su naučili otkrivati ​​objekte skrivene pod vodom u obliku nove vrste oružja (podmornice), koristeći, osim infrazvuka, zvuk i ultrazvuk (hidroeholokacija). Specijalnost inženjera akustike postala je sastavni dio i pomorskih i kopnenih snaga.

Infrazvuk. definicija i fizika pojava

Infrazvuk uključuje zvukove s frekvencijama ispod frekvencija koje percipira ljudski sluh, odnosno s frekvencijom ispod 20 Hz; donja granica infrazvuka konvencionalno se uzima jednakom 1 milihercu, međutim, u praksi se često uzima u obzir donja granica od 0,1 Hz.

Kada se širi u različitim medijima, infrazvuk se općenito pokorava zakonima akustike, odnosno može prigušiti, reflektirati i lomiti. Ali postoje neke razlike:

• za ljudsku percepciju kroz tjelesne vibracije, infrazvuk bi trebao imati veću amplitudu vibracija u usporedbi sa zvučnim valovima u čujnom rasponu;
• infrazvuk se širi mnogo dalje u zraku, budući da ga atmosfera slabo apsorbira;
• Zbog velikih valnih duljina, za infrazvuk su u većoj mjeri karakteristične pojave difrakcije (izbjegavanje prepreka) nego obični zvuk.

U prirodi se infrazvuk javlja tijekom potresa, udara groma, vulkanskih erupcija, uz jake vjetrove, za vrijeme oluja i uragana. Na moru je povećanje infrazvučne pozadine siguran znak nadolazeće oluje; isto vrijedi 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 s vlastitom vrstom, a domet takve komunikacije na kopnu može doseći stotine kilometara pod povoljnim uvjetima za širenje infrazvuka. Na taj način grabežljivci štite svoj lovni teritorij od zadiranja u njega stranaca vlastite vrste, iako stanište ponosa ne prelazi radijus od 10 kilometara. U slučaju kitova, domet komunikacije može biti i nekoliko tisuća kilometara! Možda se na otvorenom oceanu koristi učinak prijenosa na velike udaljenosti zbog stvaranja svojevrsnog kanala za širenje infrazvuka zbog temperaturne razlike, razlike u hidrostatskom tlaku i razlike u salinitetu površinskih i dubokih voda. Princip rada ovog kanala sličan je principu prijenosa informacija preko optičkog kabela, u kojem se svjetlosne zrake također šire zbog ukupne unutarnje refleksije.

Tehnogena generacija infrazvuka

Od izgradnje prvih megalitskih građevina (sjetite se Stonehengea!), čovječanstvo je nesvjesno postalo tehnogeni generator infrazvuka, gradeći razne građevine za gospodarske, stambene i vjerske potrebe, čije su odaje (sobe, hodniki, peći i kamini s dimnjacima) služili kao svojevrsni infrazvučni rezonatori i pasivni generatori za izlaganje vjetru. S razvojem prirodnih sila ljudi su postali sve aktivniji generator infrazvuka. Prvi uređaji bili su vodene i vjetrenjače, iako njihov infrazvučni intenzitet nije bio tako velik, ipak su proizvodili određeni mistični učinak. Nije uzalud u svim legendama raznih naroda zanimanje mlinara, kao i zanimanje kovača, koji je svojim jednoličnim udarcima čekića prisiljen da izazove infrazvuk, okružen legendama s negativnim konotacijama. Izravni potomci ovih uređaja danas su tlačni vodovi hidroelektrana, vjetrogeneratori i mehanički čekići titanskih dimenzija.

U proizvodnji su izvor infrazvuka i teški alatni strojevi, gdje dolazi do povratnog kretanja velikih masa (npr. klipnih kompresora), ventilatora i klimatizacijskih sustava, turbina i vibracijskih platformi i druge opreme. Mlazni motori zrakoplova također emitiraju infrazvučne valove. S razvojem parne energije i masovnim uvođenjem elektrana na brodove, počeli smo generirati infrazvuk ne samo na kopnu, već i na moru.

Trenutno su glavni izvori onečišćenja oceana antropogenom bukom brodovi, pneumatski topovi za seizmičko istraživanje minerala na morskom dnu i oceanima, platforme za bušenje na moru i proizvodne platforme za proizvodnju nafte i plina, kao i sonari, vojni i civilni. Nuklearne eksplozije također su izvori infrazvuka, a infrazvuk iz njih može se širiti kroz atmosferski valovod tisućama kilometara.

Biolozi alarmiraju s dobrim razlogom, pripisujući masovno ispuštanje kitova na kopno zbog antropogenog infrazvuka, zvukova i ultrazvuka koje mi stvaramo. Po njihovom mišljenju, mi svojim zvukom jednostavno izbacujemo životinje s kursa, uzrokujući kvarove njihovih navigacijskih sustava. Sada bučno onečišćenje mora u infrazvučnom frekvencijskom pojasu doseže svoj maksimalni intenzitet, premašujući akustičko onečišćenje na drugim frekvencijama za faktor tisuća.

Izloženost ljudi infrazvuku

Ljudsko tijelo i njegova psiha podložni su utjecaju infrazvuka iz razloga što stimulira vestibularni aparat, a također i zbog činjenice da gotovo svi ljudski organi imaju rezonantne frekvencije unutar 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 (rezonancija crijeva);
• 6-8 Hz (rezonancija bubrega);
• 2-5 Hz (rezonancija ruke).

Raspršivanje vrijednosti objašnjava se raspršivanjem antropometrijskih podataka među predstavnicima čovječanstva.

Vjeruje se da infrazvučne vibracije, čak i slabog intenziteta, uzrokuju simptome slične potresu mozga (mučnina, tinitus, oštećenje vida). Fluktuacije umjerenog intenziteta mogu uzrokovati „neprehrambeni“ proljev i moždane disfunkcije s neočekivanim posljedicama. Vjeruje se da infrazvuk visokog intenziteta, koji podrazumijeva rezonanciju, dovodi do poremećaja rada gotovo svih unutarnjih organa, što može biti smrtonosno zbog zastoja srca ili pucanja krvnih žila.

Još zanimljivije učinke infrazvuk proizvodi na psihoemocionalno stanje ljudi koji su mu izloženi. U tom smislu indikativan je eksperiment velikih razmjera koji je skupina engleskih istraživača provela nad 700-tinjak ljudi u londonskoj Purcell Room, koji su bili pozvani poslušati glazbeni koncert u dva dijela. Svaka se sekcija sastojala od četiri dijela, od kojih je u dva u originalnu izvedbu umiješan infrazvuk frekvencije 17 Hz niskog intenziteta, u drugom dijelu infrazvuk je umiješan u druga dva dijela. Slušatelji su bili zamoljeni da opišu svoje osjećaje, a značajan dio ispitanika (22%) zabilježio je neobična iskustva: anksioznost, anksioznost, izrazitu tugu, osjećaj gađenja i straha, zimicu duž kralježnice i osjećaj pritiska u prsima samo kod u trenutku kada je dat infrazvučni signal.

Iznimno znatiželjan učinak infrazvuka frekvencije 18,98 Hz na ljude bilo je otkriće vizualnog efekta engleskog inženjera istraživanja Vica Tandyja početkom 80-ih godina prošlog stoljeća. Sjedeći do kasno u svom laboratoriju, Tandy je više puta primijetio pojavu bezoblične sive mrlje s perifernim vidom, koja je nestala kada bi se glava okrenula u njegovom smjeru. Kao strastveni mačevalac, primijetio je i da mu je pri poliranju rapira s hvatom u škripcu osjetno podrhtavao vrh. Pretpostavljajući po vibracijama rapira (oštrica rapira je imala ulogu prijemnika-rekordera) prisutnost infrazvuka u prostoriji, istražio je laboratorijske prostore i ustanovio da je infrazvuk doista prisutan – izvor mu je nedavno postavljeni ispušni ventilator. Maksimalni infrazvučni signal zabilježen je neposredno iznad Tandyjevog stola i njegova frekvencija je bila blizu rezonancije očne jabučice od 18 Hz, koju je odredila NASA. Radove u tom smjeru sažeo je W. Tandy u članku "Ghosts from the Machine" objavljenom 1998. godine. Nakon toga, na poziv istraživača paranormalnog, bio je uključen u radne skupine na istraživanju podruma turističkog centra u Coventryju 2001. i dvorca Warwick 2004. godine. U oba slučaja zabilježena je visoka razina infrazvuka. Dakle, pojava duhova u engleskim dvorcima ima potpuno materijalnu osnovu!

"Fantomski" infrazvuk

Što je još više iznenađujuće, na osobu utječe "fantomski" infrazvuk. Činjenica je da zbog binauralnog učinka sluha koji je svojstven ljudima i većini viših životinja, ljudski mozak procjenjuje izvor zvuka po frekvenciji, fazi i intenzitetu signala, izračunavajući smjer prema izvoru zvuka prema tim znakovima, uključujući fazna razlika zvučnih vibracija koje ulaze u desno i lijevo uho. Kao rezultat toga, kada su desni i lijevi slušni kanal izloženi bliskim frekvencijama s razlikom koja leži unutar raspona percepcije zvuka, pojavljuju se "fantomski" osjećaji percepcije zvuka "temeljnog" tona pri slušanju viših frekvencija (harmonika) . U tom slučaju nastaje "fantomska" percepcija osnovne frekvencije, iako ona uopće nije prisutna u izvornom signalu. Na primjer, ako jedno uho čuje signal s frekvencijom od 550 Hz, a drugo s frekvencijom od 570 Hz, tada mozak percipira (to jest, kao da čuje) dodatnu frekvenciju od 20 Hz, što je razlika između ovih dvije frekvencije. Valja napomenuti da ovo nije uobičajeni zbroj dvaju sinusoidnih signala različitih frekvencija, zbog čega se opažaju otkucaji. Zbrajanje se odvija u mozgu, a ne u zraku! A zvuk se ne stvara u zraku, već u mozgu slušatelja.

Ponekad osoba čuje niskofrekventne zvukove 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 inženjerstvu. Primjer je telefonski kanal ograničen na propusni opseg od 300-3000 Hz. Ipak, svi pouzdano određujemo spol glasa preko telefona, iako je za predstavnike "jačeg" spola karakteristična frekvencija glasa 150 Hz. Naš mozak, ovo najsavršenije računalo u ovom trenutku, vara nas!

Situacija je još gora (a možda i bolja) kada na desno i lijevo uho dolaze dva signala s malom frekvencijskom razlikom, koja leže u infrazvuku. To je vjerojatno zbog činjenice da električna aktivnost ljudskog mozga ima nekoliko bioritma povezanih s njegovim stanjem. Neki od ovih EEG ritmova su opisani u nastavku.

• Beta valovi: najbrži, karakteristični za stanje budnosti, koncentracije i spoznaje. Njihov višak prati tjeskoba, strah i panika. Ovisno o stupnju stanja, može varirati u rasponu od 14-42 Hz. Slabe razine beta valova statistički su povezane s depresijom, slabom selektivnom pažnjom i lošim pamćenjem.
• Alfa valovi: bioritmovi mozga usporavaju se na frekvencije od 8-13 Hz. Njihova dominacija odgovara stanju vedrine, sposobnosti percipiranja novih informacija. U tom stanju mozak proizvodi najveću količinu endorfina i enkefalina – “droga” vlastite proizvodnje.
• Theta valovi: EEG signali u rasponu od 4-8 Hz. U studijama na životinjama, theta valovi se bilježe pomoću elektroda ugrađenih u mozak. Za ljudske studije, elektrode se lijepe na glavu. Studije na ljudima pokazuju da su theta valovi povezani s REM spavanjem i prijelazom iz sna u budnost, 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. Povezan s dubokim snom.
• Postoje i gama moždani valovi koji se javljaju pri rješavanju zadataka koji zahtijevaju maksimalnu pažnju. Budući da se njihova tipična frekvencija (40 Hz) nalazi izvan granica razmatranog raspona, ograničit ćemo se samo na njihovo spominjanje. Napominjemo samo da je ovaj popis daleko od iscrpnog.

Grleno pjevanje tibetanskih redovnika i pjevanje u gregorijanskom zboru temelje se na tim efektima. Zbog gotovo neprimjetnih otkucaja u izvedbi, kod zahvalnih slušatelja izazivaju stanje ekstaze do ekstaze. A sada ih medicinski šarlatani reklamiraju kao lijek za ublažavanje anksioznih stanja psihe, nudeći "umirujuću" glazbu bez ikakvog liječničkog nadzora.

Sa stajališta autora ovog članka - radioinženjera, informatičara, ozloglašenog ateista i materijalista, ljudski mozak je visoko selektivan prijemnik s mnogo ulaznih točaka, štoviše, povezan s superračunalom s vlastitim programima za obradu ulaznih podataka. signale, čiji algoritmi ne odražavaju sasvim adekvatno objektivnu stvarnost.

Iskustvo u otkrivanju infrazvuka

Oprema

U našem svakodnevnom životu uvijek postoje infrazvuci, čiji su glavni generator ventilatori i zračni kanali klimatizacijskih sustava. U principu, ventilator male brzine kao generator infrazvuka dovoljan je za demonstraciju infrazvuka. Kao prijemnik infrazvuka možete koristiti zvučnik subwoofera u inverznom načinu rada, spojen na snimač preko pretpojačala s niskom razinom šuma i visokofrekventnim filterom za izrezivanje, budući da svi tipični akustični mikrofoni slabo reagiraju na infrazvuk zbog svoje male veličine . Kao snimač infrazvuka može se koristiti digitalni ili analogni osciloskop ili snimač zvuka. Rezultati zvučnog snimanja prozorskog klima uređaja i podnog ventilatora prikazani su na grafikonima.

Ova dva grafikona prikazuju snimljeni zvuk podnog ventilatora. Donji grafikon prikazuje spektrogram (frekvencijski spektar - ovisnost frekvencije o vremenu i ovisnost amplitude signala o frekvenciji u određenom trenutku). Desno od ovog grafikona prikazano je kako se boja mijenja iz crne u bijelu ovisno o amplitudi signala. Amplituda je naznačena u decibelima u odnosu na punu skalu. 0 dBFS odgovara maksimalnoj mogućoj razini signala za ovaj sustav snimanja.