DIY » Статьи » Теория, Обзоры, Размышления » Разговор о децибелах (Souding off on the “dB”)

Разговор о децибелах (Souding off on the “dB”)

При измерениях чего-то (например, напряжения) мы обычно думаем в прямых единицах (в вольтах). Но иногда более предпочтительно использовать относительную шкалу. В этом случае, наиболее часто используемой единицой измерений является децибел (дБ) – мощный инструмент, приводящий в замешательство начинающих. При знании происхождения этого термина и одного простого правила, затруднения могут быть исключены, а значение величины, выраженной в децибелах, может быть понято.

Александр Грехэм Белл стал известен благодаря изобретению телефона. Менее известны его работы по определению порога слышимости. В 1890 году он основал Ассоциацию глухих и плохо слышащих, которая действует до сих пор. Он был первым ученым, который количественно определил чувство слуха и установил, что слуховая восприимчивость зависит не от реального уровня мощности звуковой волны, достигающей нашего уха, а от ее логарифма.

Белл обнаружил, что порог слышимости ребенка составляет около 10-12 Вт/м2, а уровень, при котором возникают болевые ощущения – около 10 Вт/м2. Таким образом, диапазон громкости, нормально воспринимаемой человеком, составляет 13 порядков!

Исходя из полученных значений, Белл определил шкалу звуковой мощности от 0 до 13. Единицы громкости этой шкалы называются белами (последнее «л» от его фамилии было отброшено). Уровень звука тихого шепота составляет около 3 белов, а нормальной речи – около 6 белов.

Поскольку ощущение громкости базируется на логарифмической шкале уровня мощности, то преобразование между мощностью и громкостью по шкале Белла выглядит следующим образом: громкость (в белах) = log(P1/P0), где P0 – порог слышимости звука.

Следовательно, уровень звука в 4 бела соответствует звуковой мощности, равной 104•P0.

Бел стал фактически стандартной единицей измерения логарифма отношения двух энергетических уровней: отношение, выраженное в белах, есть log(P1/P0), т.е. увеличение на 3 бела соответствует увеличению в 1000 раз. Если новое значение убывает, то логарифм отношения становится отрицательным. Чтобы сделать обратное преобразование необходимо 10 возвести в степень, равную белам.

Важнейшая особенность белов состоит в том, что они относятся только к отношению двух мощностей или двух энергий. Если же есть необходимость описания отношения двух амплитудных сигналов, например, напряжений, то возможно лишь опираться на отношение мощностей, ассоциированных с этими напряжениями. Мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока: V2 и I2.

Отношение двух напряжений, выраженное в белах, связано с отношением их мощностей: log(P1/P0) = 2log(V1/V0). Следовательно, отношение напряжений равно V1/V0 = 10(белы/2).

Стало достаточно общим выражать отношение в десятых долях бела или в децибелах (дБ). Отношение двух мощностей в дБ равняется 10log(P1/P0), а напряжений – 10•2log(V1/V0). Для получения отношения напряжений необходимо выполнить преобразование V1/V0 = 10(дБ/20).

Порой достаточно мудрено определить, что считать амплитудной величиной, а что энергетической. Напряжение, ток, импеданс, напряженности электрического или магнитного полей и размахи любых волновых процессов считаются амплитудными величинами. Когда происходит измерение в децибелах, то вычисляется логарифм отношения квадратов этих величин. Энергия, мощность и интенсивность являются энергетическими величинами, и в отношении логарифма они используются непосредственно.

Например, 5% напряжения одной цепи передается в другую цепь. Отношение напряжений в этом случае равно 0,05. Для измерения в децибелах необходимо взять логарифм отношения напряжений, умножить его на 2, чтобы получить отношение в белах, а затем умножить на 10 для получения отношения в дБ: 20log(0,05) = -26 дБ связи между сигналами.

В таблице приведены некоторые, часто используемые значения в децибелах и отношения амплитуд и мощностей.

Отношение амплитуд

Отношение мощностей

Значение в дБ

0,7

0,5

-3

0,5

0,25

-6

0,3

0,1

-10

0,1

0,01

-20

0,05

0,003

-25

0,01

10-4

-40

0,001

10-6

-60

 

Eric Bogatin

Printed Circuit Design & Manufacture, 2004

 

 

Источник

48, 1

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Смотрите также:

  • 35B5 Пентод — Электронная лампа, Радиолампа35B5 Пентод — Электронная лампа, Радиолампа
      35B5 Пентод (Beam Power Tube) ^Нажмите для увеличения^ ^Нажмите для увеличения^   Схема соединения электродов лампы 35B5 с выводами: f-f — подогреватель катода; k, g3 — катод, защитная сетка; a — анод; g2 — экранирующая сетка; g1 — управляющая сетка;  Общие данные Производство: Год выпуска: Аналоги: Возможная замена: 35F4; …
  • 1 ГД-1 VEF1 ГД-1 VEF
    Изготовитель: электротехнический завод «ВЭФ», г. Рига, Латвия. Назначение: применение во встроенных открытых акустических системах переносной и стационарной малогабаритной бытовой радиоаппаратуры для работы в помещениях и на открытом воздухе. ^Нажмите для увеличения^ ^Нажмите для увеличения^ Технические характеристики: Эффективный рабочий диапазон частот: 200 – 4000 Гц Неравномерность АЧХ: 17 дБ Чувствительность: 91 дБ …
  • «Согдиана» акустическая система «КинАп»«Согдиана» акустическая система «КинАп»
    Изготовитель: завод кинотеатральной аппаратуры “Кинап”. ^Нажмите для увеличения^ ^Нажмите для увеличения^ Характеристики: 2-х полосная АС с фазоинвертором Диапазон воспроизводимых частот: 50 – 16000 Гц Сопротивление: 8 Ом Паспортная мощность: 50 Вт Установленные динамики: НЧ: 50 ГДН-1 “КинАп” ВЧ: 1 A-20 “КинАп” Внешние размеры (ВхШхГ): 600х400х320 мм Цена: 225 руб ^Нажмите для увеличения^ …
  • 10 АС-22510 АС-225
    ^Нажмите для увеличения^ Изготовитель: МЗРИП, г. Муром Технические характеристики: 2-х полосная АС с фазоинвертором Диапазон частот: 63 – 18000 Гц Чувствительность: 84 дБ Характеристическая чувствительность: 0,26 Па/√Вт Неравномерность АЧХ в диапазоне частот 100 — 8000 Гц: ±5 дБ Сопротивление: 4 Ом Рекомендуемая мощность усилителя: 15 — 25 Вт Номинальная мощность: …
  • Лампа ГУ-45А — генераторный триодЛампа ГУ-45А — генераторный триод
        ^Нажмите для увеличения^ Схема соединения электродов лампы ГУ-45А ^Нажмите для увеличения^ Корпус лампы ГУ-45А Описание Мощный генераторный триод для работы в качестве генератора и усилителя высокочастотных колебаний в телевизионных приемниках и промышленных генераторах для высокочастотного нагрева. Оформление — металлостеклянное. Рабочее положение — вертикальное, анодом вниз. Охлаждение — принудительное: …