APA ITU DESIBEL?
Unit logaritma sejagat desibel digunakan secara meluas dalam penilaian kuantitatif parameter pelbagai peranti audio dan video di negara kita dan di luar negara. Dalam elektronik radio, khususnya dalam komunikasi berwayar, teknologi untuk merekod dan menghasilkan semula maklumat, desibel adalah ukuran universal.
Desibel bukan kuantiti fizikal, tetapi konsep matematik
Dalam elektroakustik, desibel berfungsi pada asasnya sebagai satu-satunya unit untuk mencirikan pelbagai peringkat - keamatan bunyi, tekanan bunyi, kenyaringan, serta untuk menilai keberkesanan langkah kawalan hingar.
Desibel ialah unit ukuran tertentu, tidak serupa dengan mana-mana yang ditemui dalam amalan harian. Desibel bukanlah unit rasmi dalam sistem unit SI, walaupun, menurut keputusan Persidangan Agung mengenai Timbang dan Sukat, ia boleh digunakan tanpa sekatan bersama-sama dengan SI, dan Dewan Timbang dan Sukat Antarabangsa telah mengesyorkan dimasukkan ke dalam sistem ini.
Desibel bukan kuantiti fizikal, tetapi konsep matematik.
Dalam hal ini, desibel mempunyai beberapa persamaan dengan peratusan. Seperti peratusan, desibel tidak berdimensi dan berfungsi untuk membandingkan dua kuantiti dengan nama yang sama, yang, pada dasarnya, sangat berbeza, tanpa mengira sifatnya. Perlu diingatkan bahawa istilah "decibel" selalu dikaitkan hanya dengan kuantiti tenaga, selalunya dengan kuasa dan, dengan beberapa tempahan, dengan voltan dan arus.
Desibel (nama Rusia - dB, antarabangsa - dB) ialah sepersepuluh unit yang lebih besar - bela 1.
Bel ialah logaritma perpuluhan nisbah dua kuasa. Jika dua kuasa diketahui R 1 Dan R 2 , maka nisbahnya, dinyatakan dalam bels, ditentukan oleh formula:
Sifat fizikal kuasa yang dibandingkan boleh menjadi apa sahaja - elektrik, elektromagnet, akustik, mekanikal - hanya penting bahawa kedua-dua kuantiti dinyatakan dalam unit yang sama - watt, miliwatt, dll.
Mari kita ingat secara ringkas apa itu logaritma. Mana-mana nombor 2 positif, kedua-dua integer dan pecahan, boleh diwakili oleh nombor lain pada tahap tertentu.
Jadi, sebagai contoh, jika 10 2 = 100, maka 10 dipanggil asas logaritma, dan nombor 2 ialah logaritma nombor 100 dan dilambangkan log 10 100 = 2 atau log 100 = 2 (baca seperti berikut: “Logaritma seratus hingga asas sepuluh adalah sama dengan dua”).
Logaritma dengan asas 10 dipanggil logaritma perpuluhan dan merupakan yang paling biasa digunakan. Untuk nombor gandaan 10, logaritma ini sama dengan bilangan sifar di belakang unit, dan untuk nombor lain ia dikira pada kalkulator atau ditemui daripada jadual logaritma.
Logaritma dengan asas e = 2.718... dipanggil semula jadi. Dalam pengkomputeran, logaritma dengan asas 2 biasanya digunakan.
Sifat asas logaritma:
Sudah tentu, sifat ini juga benar untuk logaritma perpuluhan dan semula jadi. Kaedah logaritma untuk mewakili nombor sering menjadi sangat mudah, kerana ia membolehkan anda menggantikan pendaraban dengan penambahan, pembahagian dengan penolakan, eksponen dengan pendaraban, dan pengekstrakan akar dengan pembahagian.
Dalam amalan, bel ternyata nilai yang terlalu besar, sebagai contoh, sebarang nisbah kuasa dalam julat dari 100 hingga 1000 sesuai dalam satu bel - dari 2 B hingga 3 B. Oleh itu, untuk lebih jelas, kami memutuskan untuk mendarabkan nombor menunjukkan bilangan bel sebanyak 10 dan mengira penunjuk produk yang terhasil dalam desibel, iaitu, sebagai contoh, 2 B = 20 dB, 4.62 B = 46.2 dB, dsb.
Biasanya, nisbah kuasa dinyatakan secara langsung dalam desibel menggunakan formula:
Operasi dengan desibel tidak berbeza dengan operasi dengan logaritma.
2 dB = 1 dB + 1 dB → 1.259 * 1.259 = 1.585;
3 dB → 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.
Tanda → bermaksud “padan”.
Dengan cara yang sama, anda boleh membuat jadual untuk nilai desibel negatif. Tolak 1 dB mencirikan penurunan kuasa sebanyak 1/0.794 = 1.259 kali, iaitu, juga kira-kira 26%.
Ingat itu:
⇒ Jika R 2 =P 1 i.e. P 2 /P 1 =1 , Itu N dB = 0 , kerana log 1=0 .
⇒ Jika P 2 >P l , maka bilangan desibel adalah positif.
⇒ Jika R 2 < P 1 , maka desibel dinyatakan sebagai nombor negatif.
Desibel positif sering dipanggil desibel keuntungan. Desibel negatif, sebagai peraturan, mencirikan kehilangan tenaga (dalam penapis, pembahagi, garis panjang) dan dipanggil desibel pengecilan atau kehilangan.
Terdapat hubungan mudah antara desibel penguatan dan pengecilan: bilangan desibel yang sama dengan tanda yang berbeza sepadan dengan nombor nisbah songsang. Jika, sebagai contoh, hubungan R 2 /R 1 = 2 → 3 dB , Itu –3 dB → 1/2 , iaitu 1/R 2 /R 1 = P 1 /R 2
⇒ Jika R 2 /R 1 mewakili kuasa sepuluh, i.e. R 2 /R 1 = 10 k , Di mana k - sebarang integer (positif atau negatif), kemudian NdB = 10k , kerana lg 10 k = k .
⇒ Jika R 2 atau R 1 sama dengan sifar, maka ungkapan untuk NdB hilang maknanya.
Dan satu lagi ciri: lengkung yang menentukan nilai desibel bergantung pada nisbah kuasa pada mulanya berkembang dengan cepat, kemudian pertumbuhannya perlahan.
Mengetahui bilangan desibel yang sepadan dengan satu nisbah kuasa, anda boleh mengira semula untuk yang lain - nisbah hampir atau berbilang. Khususnya, untuk nisbah kuasa yang berbeza dengan faktor 10, bilangan desibel berbeza sebanyak 10 dB. Ciri desibel ini harus difahami dan diingati dengan baik - ia adalah salah satu asas kepada keseluruhan sistem
Kelebihan sistem desibel termasuk:
⇒ kesejagatan, iaitu keupayaan untuk digunakan semasa menilai pelbagai parameter dan fenomena;
⇒ perbezaan besar dalam nombor yang ditukar - daripada unit kepada berjuta - dipaparkan dalam desibel dalam bilangan seratus pertama;
⇒ nombor asli yang mewakili kuasa sepuluh dinyatakan dalam desibel sebagai gandaan sepuluh;
⇒ nombor salingan dinyatakan dalam desibel sebagai nombor yang sama, tetapi dengan tanda yang berbeza;
⇒ kedua-dua nombor abstrak dan dinamakan boleh dinyatakan dalam desibel.
Kelemahan sistem desibel termasuk:
⇒ kejelasan kurang: menukar desibel kepada nisbah dua nombor atau melakukan operasi songsang memerlukan pengiraan;
⇒ nisbah kuasa dan nisbah voltan (atau arus) ditukar kepada desibel menggunakan formula berbeza, yang kadangkala membawa kepada ralat dan kekeliruan;
⇒ desibel hanya boleh dikira secara relatif kepada tahap bukan sifar; sifar mutlak, contohnya 0 W, 0 V, tidak dinyatakan dalam desibel.
Mengetahui bilangan desibel yang sepadan dengan satu nisbah kuasa, anda boleh mengira semula untuk yang lain - nisbah hampir atau berbilang. Khususnya, untuk nisbah kuasa yang berbeza dengan faktor 10, bilangan desibel berbeza sebanyak 10 dB. Ciri desibel ini harus difahami dengan baik dan diingati dengan baik - ia adalah salah satu asas kepada keseluruhan sistem.
Membandingkan dua isyarat dengan membandingkan kuasanya tidak selalunya mudah, kerana pengukuran langsung kuasa elektrik dalam julat frekuensi audio dan radio memerlukan instrumen yang mahal dan kompleks. Dalam amalan, apabila bekerja dengan peralatan, lebih mudah untuk mengukur bukan kuasa yang dikeluarkan oleh beban, tetapi penurunan voltan merentasinya, dan dalam beberapa kes, arus mengalir.
Mengetahui voltan atau arus dan rintangan beban, mudah untuk menentukan kuasa. Jika pengukuran dilakukan pada perintang yang sama, maka:
Formula ini sangat kerap digunakan dalam amalan, tetapi ambil perhatian bahawa jika voltan atau arus diukur pada beban yang berbeza, formula ini tidak berfungsi dan perhubungan lain yang lebih kompleks harus digunakan.
Menggunakan teknik yang digunakan untuk menyusun jadual kuasa desibel, anda juga boleh menentukan sama dengan 1 dB nisbah voltan-ke-arus. Satu desibel positif akan bersamaan dengan 1.122, dan desibel negatif akan sama dengan 0.8913, i.e. 1 dB voltan atau arus mencirikan peningkatan atau penurunan parameter ini kira-kira 12% berbanding nilai asal.
Formula diperolehi di bawah andaian bahawa rintangan beban bersifat aktif dan tiada peralihan fasa antara voltan atau arus. Tegasnya, seseorang harus mempertimbangkan kes umum dan mengambil kira voltan (arus) kehadiran sudut peralihan fasa, dan untuk beban bukan sahaja aktif, tetapi jumlah rintangan, termasuk komponen reaktif, tetapi ini penting hanya pada frekuensi tinggi.
Adalah berguna untuk mengingati beberapa nilai desibel yang biasa ditemui dalam amalan dan nisbah kuasa dan voltan (semasa) yang mencirikannya, diberikan dalam Jadual. 1.
Jadual 1. Nilai desibel biasa untuk kuasa dan voltan
Menggunakan jadual ini dan sifat logaritma, mudah untuk mengira nilai logaritma arbitrari yang sepadan dengannya. Sebagai contoh, 36 dB kuasa boleh diwakili sebagai 30+3+3, yang sepadan dengan 1000*2*2 = 4000. Kami mendapat hasil yang sama dengan mewakili 36 sebagai 10+10+10+3+3 → 10*10 *10* 2*2 = 4000.
PERBANDINGAN DESIBEL DENGAN PERATUS
Sebelum ini dinyatakan bahawa konsep desibel mempunyai beberapa persamaan dengan peratusan. Sesungguhnya, kerana peratusan menyatakan nisbah satu nombor kepada nombor lain, diterima secara konvensional sebagai seratus peratus, nisbah nombor ini juga boleh diwakili dalam desibel, dengan syarat kedua-dua nombor mencirikan kuasa, voltan atau arus. Untuk nisbah kuasa:
Untuk nisbah voltan atau arus:
Anda juga boleh memperoleh formula untuk menukar desibel kepada nisbah peratusan:
Dalam jadual 2 menyediakan terjemahan beberapa nilai desibel yang paling biasa ke dalam nisbah peratusan. Pelbagai nilai perantaraan boleh didapati daripada nomogram dalam Rajah. 1.
nasi. 1. Menukar desibel kepada nisbah peratusan mengikut nomogram
Jadual 2. Menukarkan desibel kepada nisbah peratusan
Mari kita lihat dua contoh praktikal untuk menerangkan penukaran peratusan kepada desibel.
Contoh 1. Apakah tahap harmonik dalam desibel berbanding dengan tahap isyarat frekuensi asas yang sepadan dengan faktor herotan harmonik sebanyak 3%?
Mari gunakan ara. 1. Melalui titik persilangan garis menegak 3% dengan graf “voltan”, lukis garis mendatar sehingga ia bersilang dengan paksi menegak dan dapatkan jawapan: –31 dB.
Contoh 2. Apakah peratusan pengecilan voltan yang sepadan dengan perubahan –6 dB?
Jawab. Pada 50% daripada nilai asal.
Dalam pengiraan praktikal, bahagian pecahan nilai berangka desibel sering dibundarkan kepada nombor bulat, tetapi ini memperkenalkan ralat tambahan ke dalam hasil pengiraan.
DESIBEL DALAM ELEKTRONIK RADIO
Mari lihat beberapa contoh yang menerangkan kaedah penggunaan desibel dalam elektronik radio.
Pengecilan kabel
Kehilangan tenaga dalam talian dan kabel per unit panjang dicirikan oleh pekali pengecilan α, yang, dengan rintangan input dan output yang sama bagi talian, ditentukan dalam desibel:
di mana U 1 - voltan dalam bahagian sewenang-wenangnya talian; U 2 - voltan di bahagian lain, dijarakkan dari yang pertama dengan panjang unit: 1 m, 1 km, dsb. Contohnya, kabel frekuensi tinggi jenis RK-75-4-14 mempunyai pekali pengecilan α pada frekuensi 100 MHz = –0.13 dB /m, kabel pasangan terpiuh kategori 5 pada frekuensi yang sama mempunyai pengecilan kira-kira -0.2 dB/m, dan kabel kategori 6 adalah kurang sedikit. Graf pengecilan isyarat dalam kabel pasangan terpiuh tidak terlindung ditunjukkan dalam Rajah. 2.
nasi. 2. Graf pengecilan isyarat dalam kabel pasangan terpiuh tanpa pelindung
Kabel gentian optik mempunyai nilai pengecilan yang jauh lebih rendah antara 0.2 hingga 3 dB pada panjang kabel 1000 m. Semua gentian optik mempunyai pengecilan kompleks berbanding hubungan panjang gelombang yang mempunyai tiga "tingkap ketelusan" 850 nm, 1300 nm dan 1550 nm . "Tetingkap ketelusan" bermaksud kerugian paling sedikit pada julat penghantaran isyarat maksimum. Graf pengecilan isyarat dalam kabel gentian optik ditunjukkan dalam Rajah. 3.
nasi. 3. Graf pengecilan isyarat dalam kabel gentian optik
Contoh 3. Cari apakah voltan pada output sekeping kabel RK-75-4-14 panjang l = 50 m, jika voltan 8 V dengan frekuensi 100 MHz digunakan pada inputnya. Rintangan beban dan impedans ciri kabel adalah sama, atau, seperti yang mereka katakan, sepadan.
Jelas sekali, pengecilan yang diperkenalkan oleh segmen kabel ialah K = –0.13 dB/m * 50 m = –6.5 dB. Nilai desibel ini kira-kira sepadan dengan nisbah voltan 0.47. Ini bermakna voltan pada hujung keluaran kabel adalah U 2 = 8 V * 0.47 = 3.76 V.
Contoh ini menggambarkan perkara yang sangat penting: kerugian dalam talian atau kabel meningkat dengan cepat apabila panjangnya bertambah. Untuk bahagian kabel sepanjang 1 km, pengecilan akan menjadi –130 dB, iaitu isyarat akan dilemahkan lebih daripada tiga ratus ribu kali!
Pengecilan sebahagian besarnya bergantung pada kekerapan isyarat - dalam julat frekuensi audio ia akan menjadi lebih kurang daripada dalam julat video, tetapi undang-undang pengecilan logaritma akan sama, dan dengan panjang garis yang panjang, pengecilan akan menjadi ketara.
Penguat audio
Maklum balas negatif biasanya dimasukkan ke dalam penguat audio untuk meningkatkan prestasi kualitinya. Jika keuntungan voltan gelung terbuka peranti adalah sama dengan KEPADA , dan dengan maklum balas KE OS nombor itu menunjukkan berapa kali keuntungan berubah di bawah pengaruh maklum balas dipanggil kedalaman maklum balas . Ia biasanya dinyatakan dalam desibel. Dalam penguat kerja, pekali KEPADA Dan KEPADA OS ditentukan secara eksperimen, melainkan penguat didorong dengan gelung maklum balas terbuka. Apabila mereka bentuk penguat, mula-mula mengira KEPADA , dan kemudian tentukan nilainya KE OS dengan cara berikut:
di mana β ialah pekali penghantaran litar maklum balas, iaitu nisbah voltan pada keluaran litar suap balik kepada voltan pada inputnya.
Kedalaman maklum balas dalam desibel boleh dikira menggunakan formula:
Peranti stereo mesti memenuhi keperluan tambahan berbanding peranti mono. Kesan bunyi sekeliling dicapai hanya dengan pemisahan saluran yang baik, iaitu, apabila tiada penembusan isyarat dari satu saluran ke saluran yang lain. Dalam keadaan praktikal, keperluan ini tidak dapat dipenuhi sepenuhnya, dan kebocoran isyarat bersama berlaku terutamanya melalui nod yang biasa kepada kedua-dua saluran. Kualiti pemisahan saluran dicirikan oleh apa yang dipanggil pengecilan sementara a PZ Ukuran pengecilan crosstalk dalam desibel ialah nisbah kuasa keluaran kedua-dua saluran apabila isyarat input digunakan pada satu saluran sahaja:
di mana R D - kuasa keluaran maksimum saluran semasa; R NE - kuasa keluaran saluran percuma.
Pemisahan saluran yang baik sepadan dengan pengecilan peralihan 60-70 dB, cemerlang -90-100 dB.
Kebisingan dan latar belakang
Pada output mana-mana peranti penerima dan penguat, walaupun tanpa isyarat input yang berguna, voltan berselang-seli boleh dikesan, yang disebabkan oleh bunyi peranti itu sendiri. Sebab yang menyebabkan bunyi intrinsik boleh sama ada luaran - disebabkan gangguan, penapisan voltan bekalan yang lemah, atau dalaman, disebabkan oleh bunyi intrinsik komponen radio. Kesan yang paling teruk ialah hingar dan gangguan yang timbul dalam litar input dan pada peringkat penguat pertama, kerana ia dikuatkan oleh semua peringkat berikutnya. Bunyi intrinsik merendahkan sensitiviti sebenar penerima atau penguat.
Kebisingan boleh dikira dalam beberapa cara.
Yang paling mudah ialah semua hingar, tanpa mengira punca dan tempat asalnya, ditukar kepada input, iaitu, voltan hingar pada output (jika tiada isyarat input) dibahagikan dengan keuntungan:
Voltan ini, dinyatakan dalam mikrovolt, berfungsi sebagai ukuran bunyinya sendiri. Walau bagaimanapun, untuk menilai peranti dari sudut gangguan, bukan nilai mutlak hingar yang penting, tetapi nisbah antara isyarat berguna dan hingar ini (nisbah isyarat kepada hingar), kerana isyarat berguna mesti boleh dibezakan dengan pasti daripada gangguan latar belakang. Nisbah isyarat kepada hingar biasanya dinyatakan dalam desibel:
di mana R Dengan - kuasa keluaran yang ditentukan atau dinilai bagi isyarat berguna bersama-sama dengan hingar; R w - kuasa output hingar apabila sumber isyarat berguna dimatikan; U c - voltan isyarat dan bunyi merentasi perintang beban; U Sh - voltan hingar merentasi perintang yang sama. Ini adalah bagaimana yang dipanggil nisbah isyarat-ke-bunyi "tidak berwajaran".
Selalunya, parameter peralatan audio termasuk nisbah isyarat kepada hingar yang diukur dengan penapis berwajaran. Penapis membolehkan anda mengambil kira sensitiviti berbeza pendengaran manusia terhadap bunyi pada frekuensi yang berbeza. Penapis yang paling biasa digunakan ialah jenis A, di mana penetapan biasanya menunjukkan unit ukuran “dBA” (“dBA”). Menggunakan penapis biasanya memberikan hasil kuantitatif yang lebih baik daripada untuk hingar tidak berwajaran (biasanya nisbah isyarat kepada hingar adalah 6-9 dB lebih tinggi), oleh itu (atas sebab pemasaran) pengeluar peralatan sering menunjukkan nilai "berwajaran". Untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang penapis penimbang, lihat bahagian Meter Tahap Bunyi di bawah.
Jelas sekali, untuk kejayaan pengendalian peranti, nisbah isyarat kepada hingar mestilah lebih tinggi daripada nilai minimum tertentu yang dibenarkan, yang bergantung pada tujuan dan keperluan untuk peranti. Untuk peralatan kelas Hi-Fi parameter ini mestilah sekurang-kurangnya 75 dB, untuk peralatan Hi-End - sekurang-kurangnya 90 dB.
Kadangkala dalam amalan mereka menggunakan nisbah songsang, mencirikan tahap hingar berbanding isyarat berguna. Tahap hingar dinyatakan dalam bilangan desibel yang sama dengan nisbah isyarat kepada hingar, tetapi dengan tanda negatif.
Dalam perihalan peralatan menerima dan menguatkan, istilah aras latar belakang kadangkala muncul, yang mencirikan dalam desibel nisbah komponen voltan latar belakang kepada voltan yang sepadan dengan kuasa undian yang diberikan. Komponen latar belakang ialah gandaan frekuensi sesalur (50, 100, 150 dan 200 Hz) dan diukur daripada jumlah voltan hingar menggunakan penapis laluan jalur.
Nisbah isyarat-ke-bunyi, walau bagaimanapun, tidak membenarkan kita menilai bahagian bunyi yang disebabkan secara langsung oleh elemen litar, dan bahagian mana yang diperkenalkan akibat ketidaksempurnaan reka bentuk (gangguan, latar belakang). Untuk menilai sifat hingar komponen radio, konsep ini diperkenalkan faktor bunyi . Angka hingar diukur dengan kuasa dan juga dinyatakan dalam desibel. Parameter ini boleh dicirikan seperti berikut. Jika pada input peranti (penerima, penguat) isyarat berguna dengan kuasa R Dengan dan kuasa bunyi R w , maka nisbah isyarat kepada hingar pada input ialah (R Dengan /R w )dalam Selepas mengukuhkan sikap (R Dengan /R w )keluar akan menjadi kurang, kerana hingar intrinsik yang dikuatkan bagi peringkat penguat akan ditambah pada hingar input.
Angka hingar ialah nisbah yang dinyatakan dalam desibel:
di mana KEPADA R - keuntungan kuasa.
Oleh itu, angka hingar mewakili nisbah kuasa hingar pada output kepada kuasa hingar yang dikuatkan pada input.
Maknanya Rsh.in ditentukan dengan pengiraan; Rsh.out diukur dan KEPADA R selalunya. diketahui daripada pengiraan atau selepas pengukuran. Penguat yang ideal dari sudut pandangan hingar seharusnya hanya menguatkan isyarat yang berguna dan tidak boleh mengeluarkan bunyi tambahan. Seperti berikut dari persamaan, untuk penguat sedemikian angka hingarnya ialah F Sh = 0 dB .
Bagi transistor dan IC yang bertujuan untuk beroperasi pada peringkat pertama peranti penguatan, angka hingar dikawal dan diberikan dalam buku rujukan.
Voltan bunyi sendiri juga menentukan satu lagi parameter penting bagi banyak peranti penguatan - julat dinamik.
Julat dinamik dan pelarasan
Julat dinamik ialah nisbah kuasa keluaran tidak herot maksimum kepada nilai minimumnya, dinyatakan dalam desibel, di mana nisbah isyarat-ke-bunyi yang boleh diterima masih dipastikan:
Lebih rendah lantai hingar dan lebih tinggi kuasa keluaran tidak herot, lebih luas julat dinamik.
Julat dinamik sumber bunyi - orkestra, suara - ditentukan dengan cara yang sama, hanya di sini kuasa bunyi minimum ditentukan oleh bunyi latar belakang. Untuk membolehkan peranti menghantar kedua-dua amplitud minimum dan maksimum isyarat input tanpa herotan, julat dinamiknya mestilah tidak kurang daripada julat dinamik isyarat. Dalam kes di mana julat dinamik isyarat input melebihi julat dinamik peranti, ia dimampatkan secara buatan. Ini dilakukan, sebagai contoh, semasa merakam bunyi.
Keberkesanan kawalan kelantangan manual diperiksa pada dua kedudukan ekstrem kawalan. Pertama, dengan pengawal selia dalam kedudukan volum maksimum, voltan dengan frekuensi 1 kHz digunakan pada input penguat audio dengan magnitud sedemikian sehingga voltan sepadan dengan kuasa tertentu tertentu ditubuhkan pada output penguat. Kemudian tombol kawalan kelantangan dihidupkan kepada kelantangan minimum, dan voltan pada input penguat dinaikkan sehingga voltan keluaran semula menjadi sama dengan yang asal. Nisbah voltan masukan dengan kawalan pada kelantangan minimum kepada voltan masukan pada kelantangan maksimum, dinyatakan dalam desibel, adalah penunjuk operasi kawalan kelantangan.
Contoh-contoh yang diberikan tidak kehabisan kes praktikal menggunakan desibel untuk menilai parameter peranti radio-elektronik. Mengetahui peraturan am untuk penggunaan unit ini, anda boleh memahami cara ia digunakan dalam keadaan lain yang tidak dibincangkan di sini. Apabila menemui istilah asing yang ditakrifkan dalam desibel, anda harus membayangkan dengan jelas nisbah dua kuantiti yang sepadan dengannya. Dalam sesetengah kes ini jelas daripada definisi itu sendiri, dalam kes lain hubungan antara komponen adalah lebih kompleks, dan apabila tiada kejelasan yang jelas, anda harus merujuk kepada penerangan teknik pengukuran untuk mengelakkan ralat yang serius.
Apabila berurusan dengan desibel, anda harus sentiasa memberi perhatian kepada nisbah unit mana - kuasa atau voltan - setiap kes tertentu sepadan, iaitu pekali mana - 10 atau 20 - harus muncul sebelum tanda logaritma.
SKALA LOGARITMIK
Sistem logaritma, termasuk desibel, sering digunakan dalam membina ciri frekuensi amplitud (AFC) - lengkung yang menggambarkan pergantungan pekali penghantaran pelbagai peranti (penguat, pembahagi, penapis) pada frekuensi pengaruh luaran. Untuk membina tindak balas frekuensi, beberapa titik ditentukan melalui pengiraan atau eksperimen, mencirikan voltan keluaran atau kuasa pada voltan masukan malar pada frekuensi yang berbeza. Lengkung licin yang menghubungkan titik-titik ini mencirikan sifat frekuensi peranti atau sistem.
Jika nilai berangka diplot di sepanjang paksi frekuensi pada skala linear, iaitu, berkadaran dengan nilai sebenar mereka, maka tindak balas frekuensi sedemikian akan menyusahkan untuk digunakan dan tidak akan jelas: di kawasan frekuensi rendah ia dimampatkan , dan dalam frekuensi yang lebih tinggi ia diregangkan.
Ciri-ciri kekerapan biasanya diplot pada skala logaritma yang dipanggil. Di sepanjang paksi frekuensi, nilai yang tidak berkadar dengan frekuensi itu sendiri diplot pada skala yang sesuai untuk bekerja. f , dan logaritma lgf/f o , Di mana f O - kekerapan yang sepadan dengan titik rujukan. Nilai ditulis melawan tanda pada paksi. f . Untuk membina tindak balas frekuensi logaritma, kertas graf logaritma khas digunakan.
Apabila menjalankan pengiraan teori, mereka biasanya menggunakan bukan sahaja kekerapan f , dan saiz ω = 2πf yang dipanggil frekuensi bulatan.
Kekerapan f O , sepadan dengan asal, boleh sewenang-wenangnya kecil, tetapi tidak boleh sama dengan sifar.
Pada paksi menegak nisbah pekali penghantaran pada pelbagai frekuensi kepada nilai maksimum atau puratanya diplot dalam desibel atau dalam nombor relatif.
Skala logaritma membolehkan anda memaparkan pelbagai frekuensi pada segmen kecil paksi. Pada paksi sedemikian, nisbah yang sama bagi dua frekuensi sepadan dengan bahagian yang sama panjang. Selang yang mencirikan peningkatan sepuluh kali ganda dalam kekerapan dipanggil dekad ; sepadan dengan nisbah frekuensi berganda oktaf (istilah ini dipinjam daripada teori muzik).
Julat frekuensi dengan frekuensi cutoff f H Dan f DALAM menempati jalur dalam beberapa dekad f B /f H = 10m , Di mana m - bilangan dekad, dan dalam oktaf 2 n , Di mana n - bilangan oktaf.
Jika jalur satu oktaf terlalu lebar, maka selang dengan nisbah frekuensi yang lebih kecil iaitu setengah oktaf atau satu pertiga daripada satu oktaf boleh digunakan.
Kekerapan purata oktaf (setengah oktaf) tidak sama dengan min aritmetik bagi frekuensi bawah dan atas oktaf, tetapi adalah sama dengan 0.707 f DALAM .
Kekerapan yang ditemui dengan cara ini dipanggil punca min kuasa dua.
Untuk dua oktaf bersebelahan, frekuensi pertengahan juga membentuk oktaf. Dengan menggunakan sifat ini, seseorang boleh secara pilihan menganggap siri logaritma frekuensi yang sama sama ada sebagai sempadan oktaf atau sebagai frekuensi puratanya.
Pada bentuk dengan grid logaritma, frekuensi tengah membahagikan baris oktaf kepada separuh.
Pada paksi frekuensi pada skala logaritma, untuk setiap pertiga oktaf terdapat segmen yang sama paksi, setiap satu pertiga daripada oktaf panjang.
Apabila menguji peralatan elektroakustik dan menjalankan pengukuran akustik, adalah disyorkan untuk menggunakan beberapa frekuensi pilihan. Kekerapan siri ini ialah sebutan bagi janjang geometri dengan penyebut 1.122. Untuk kemudahan, beberapa frekuensi telah dibundarkan kepada dalam lingkungan ±1%.
Selang antara frekuensi yang disyorkan ialah satu perenam daripada oktaf. Ini tidak dilakukan secara kebetulan: siri ini mengandungi set frekuensi yang agak besar untuk jenis pengukuran yang berbeza dan termasuk siri frekuensi pada selang 1/3, 1/2 dan keseluruhan oktaf.
Dan satu lagi sifat penting bagi beberapa frekuensi pilihan. Dalam sesetengah kes, bukan satu oktaf, tetapi satu dekad digunakan sebagai selang frekuensi utama. Jadi, julat frekuensi pilihan sama-sama boleh dianggap kedua-dua binari (oktaf) dan perpuluhan (dekad).
Penyebut janjang, berdasarkan julat frekuensi pilihan dibina, secara berangka sama dengan 1 dB voltan, atau 1/2 dB kuasa.
PERWAKILAN NOMBOR NAMA DALAM DESIBEL
Sehingga kini, kami mengandaikan bahawa kedua-dua dividen dan pembahagi di bawah tanda logaritma mempunyai nilai arbitrari dan untuk melakukan penukaran desibel adalah penting untuk mengetahui nisbahnya sahaja, tanpa mengira nilai mutlak.
Nilai khusus kuasa, serta voltan dan arus juga boleh dinyatakan dalam desibel. Apabila nilai salah satu sebutan di bawah tanda logaritma dalam formula yang dibincangkan sebelum ini diberikan, sebutan kedua nisbah dan bilangan desibel akan secara unik menentukan satu sama lain. Akibatnya, jika anda menetapkan sebarang kuasa rujukan (voltan, arus) sebagai tahap perbandingan bersyarat, maka kuasa lain (voltan, arus) berbanding dengannya akan sepadan dengan bilangan desibel yang ditetapkan dengan ketat. Dalam kes ini, sifar desibel sepadan dengan kuasa yang sama dengan kuasa tahap perbandingan konvensional, sejak bila N P = 0 R 2 =P 1 oleh itu tahap ini biasanya dipanggil sifar. Jelas sekali, pada tahap sifar yang berbeza, kuasa khusus yang sama (voltan, arus) akan dinyatakan dalam bilangan desibel yang berbeza.
di mana R - kuasa untuk ditukar kepada desibel, dan R 0 - tahap kuasa sifar. Magnitud R 0 diletakkan dalam penyebut, manakala kuasa dinyatakan dalam desibel positif P > P 0 .
Tahap kuasa bersyarat yang mana perbandingan dibuat, pada dasarnya, boleh menjadi apa-apa, tetapi tidak semua orang akan mudah untuk kegunaan praktikal. Selalunya, tahap sifar ditetapkan kepada 1 mW kuasa yang hilang dalam perintang 600 Ohm. Pilihan parameter ini berlaku mengikut sejarah: pada mulanya, desibel sebagai unit ukuran muncul dalam teknologi komunikasi telefon. Galangan ciri talian kuprum dua wayar atas kepala adalah hampir 600 Ohms, dan kuasa 1 mW dibangunkan tanpa amplifikasi oleh mikrofon telefon karbon berkualiti tinggi pada galangan beban yang sepadan.
Untuk kes apabila R 0 = 1 mW=10 –3 Sel:P R = 10 log P + 30
Fakta bahawa desibel parameter yang diwakili dilaporkan relatif kepada tahap tertentu ditekankan oleh istilah "tahap": tahap gangguan, tahap kuasa, tahap kelantangan
Menggunakan formula ini, adalah mudah untuk mencari bahawa relatif kepada tahap sifar 1 mW, kuasa 1 W ditakrifkan sebagai 30 dB, 1 kW sebagai 60 dB, dan 1 MW ialah 90 dB, iaitu, hampir semua kuasa yang dihadapi. masuk ke dalam dalam seratus desibel pertama. Kuasa kurang daripada 1 mW akan dinyatakan dalam nombor desibel negatif.
Desibel yang ditakrifkan secara relatif kepada aras 1 mW dipanggil desibel miliwatt dan dilambangkan dengan dBm atau dBm. Nilai yang paling biasa untuk tahap sifar diringkaskan dalam Jadual 3.
Dengan cara yang sama, kita boleh membentangkan formula untuk menyatakan voltan dan arus dalam desibel:
di mana U Dan saya - voltan atau arus yang hendak ditukar, a U 0 Dan saya 0 - tahap sifar parameter ini.
Fakta bahawa desibel parameter yang diwakili dilaporkan secara relatif kepada tahap tertentu ditekankan oleh istilah "tahap": tahap gangguan, tahap kuasa, tahap kelantangan.
Kepekaan mikrofon , iaitu nisbah isyarat keluaran elektrik kepada tekanan bunyi yang bertindak pada diafragma, selalunya dinyatakan dalam desibel, membandingkan kuasa yang dibangunkan oleh mikrofon pada galangan beban nominal dengan aras kuasa sifar standard P 0 =1 mW . Tetapan mikrofon ini dipanggil tahap sensitiviti mikrofon standard . Keadaan ujian biasa dianggap sebagai tekanan bunyi 1 Pa dengan frekuensi 1 kHz, dan rintangan beban untuk mikrofon dinamik 250 Ohm.
Jadual 3. Aras sifar untuk mengukur nombor yang dinamakan
| Jawatan | Penerangan | |
| antarabangsa | bahasa Rusia | |
| dBс | dBc | rujukan ialah tahap frekuensi pembawa (pembawa Inggeris) atau harmonik asas dalam spektrum; sebagai contoh, "tahap herotan ialah –60 dBc." |
| dBu | dBu | voltan rujukan 0.775 V, sepadan dengan kuasa 1 mW ke dalam beban 600 Ohm; contohnya, tahap isyarat piawai untuk peralatan audio profesional ialah +4 dBu, iaitu 1.23 V. |
| dBV | dBV | voltan rujukan 1 V pada beban terkadar (untuk perkakas rumah biasanya 47 kOhm); sebagai contoh, tahap isyarat piawai untuk peralatan audio pengguna ialah –10 dBV, iaitu 0.316 V |
| dBμV | dBµV | voltan rujukan 1 µV; sebagai contoh, "kepekaan penerima ialah –10 dBµV." |
| dBm | dBm | kuasa rujukan 1 mW, sepadan dengan kuasa 1 milliwatt pada beban berkadar (dalam telefon 600 Ohm, untuk peralatan profesional biasanya 10 kOhms untuk frekuensi kurang daripada 10 MHz, 50 Ohm untuk isyarat frekuensi tinggi, 75 Ohm untuk isyarat televisyen) ; sebagai contoh, "kepekaan telefon bimbit ialah –110 dBm" |
| dBm0 | dBm0 | kuasa rujukan dalam dBm pada titik aras relatif sifar. dBm - voltan rujukan sepadan dengan bunyi terma perintang 50 ohm yang ideal pada suhu bilik dalam jalur 1 Hz. Sebagai contoh, "paras hingar penguat ialah 6 dBm0" |
| dBFS |
|
(Bahasa Inggeris Skala Penuh - "skala penuh") voltan rujukan sepadan dengan skala penuh peranti; sebagai contoh, "tahap rakaman ialah –6 dBfs" |
| dBSPL |
|
(Tahap Tekanan Bunyi Bahasa Inggeris - "tahap tekanan bunyi") - tekanan bunyi rujukan 20 μPa, sepadan dengan ambang kebolehdengaran; contohnya, "volume 100 dBSPL." dBPa - tekanan bunyi rujukan 1 Pa atau 94 dB skala volum bunyi dBSPL; contohnya, "untuk volum 6 dBPa, pengadun ditetapkan kepada +4 dBu, dan kawalan rakaman ditetapkan kepada -3 dBFS, herotan ialah -70 dBc." |
|
dBA, dBB, dBC, dBD |
|
tahap rujukan dipilih untuk memadankan tindak balas kekerapan bagi jenis "penapis pemberat" standard A, B, C atau D masing-masing (penapis mencerminkan lengkung kenyaringan yang sama untuk keadaan berbeza, lihat di bawah dalam bahagian "Meter Aras Bunyi") |
Kuasa yang dibangunkan oleh mikrofon dinamik secara semula jadi sangat rendah, lebih kurang daripada 1 mW, dan oleh itu tahap sensitiviti mikrofon dinyatakan dalam desibel negatif. Mengetahui tahap sensitiviti standard mikrofon (ia diberikan dalam data pasport), anda boleh mengira kepekaannya dalam unit voltan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, untuk mencirikan parameter elektrik peralatan radio, nilai lain telah mula digunakan sebagai tahap sifar, khususnya 1 pW, 1 μV, 1 μV/m (yang terakhir untuk menganggar kekuatan medan).
Kadangkala ia menjadi perlu untuk mengira semula tahap kuasa yang diketahui P R atau voltan P U , ditentukan relatif kepada satu tahap sifar R 01 (atau U 01 ) yang lain R 02 (atau U 02 ). Ini boleh dilakukan menggunakan formula berikut:
Keupayaan untuk mewakili kedua-dua nombor abstrak dan dinamakan dalam desibel membawa kepada fakta bahawa peranti yang sama boleh dicirikan oleh nombor desibel yang berbeza. Dualitas desibel ini mesti diingat. Pemahaman yang jelas tentang sifat parameter yang ditentukan boleh berfungsi sebagai perlindungan terhadap ralat.
Untuk mengelakkan kekeliruan, adalah dinasihatkan untuk menentukan tahap rujukan secara eksplisit, contohnya –20 dB (berbanding dengan 0.775 V).
Apabila menukar tahap kuasa ke tahap voltan dan sebaliknya, adalah perlu untuk mengambil kira rintangan, yang merupakan standard untuk tugas ini. Khususnya, dBV untuk litar TV 75 ohm ialah (dBm–11dB); dBµV untuk litar TV 75-ohm sepadan dengan (dBm+109dB).
DESIBEL DALAM AKUSTIK
Sehingga kini, apabila bercakap tentang desibel, kita telah menggunakan istilah elektrik - kuasa, voltan, arus, rintangan. Sementara itu, unit logaritma digunakan secara meluas dalam akustik, di mana ia adalah unit yang paling kerap digunakan dalam penilaian kuantitatif kuantiti bunyi.
Tekanan bunyi R mewakili tekanan berlebihan dalam medium berbanding dengan tekanan malar yang wujud di sana sebelum gelombang bunyi muncul (unit ialah pascal (Pa)).
Contoh penerima tekanan bunyi (atau kecerunan tekanan bunyi) ialah kebanyakan jenis mikrofon moden, yang menukarkan tekanan ini kepada isyarat elektrik berkadar.
Keamatan bunyi berkaitan dengan tekanan bunyi dan kelajuan getaran zarah udara melalui hubungan mudah:
J=pv
Jika gelombang bunyi merambat di ruang bebas di mana tiada pantulan bunyi, maka
v=p/(ρc)
di sini ρ ialah ketumpatan medium, kg/m3; Dengan - kelajuan bunyi dalam medium, m/s. Produk ρ c mencirikan persekitaran di mana tenaga bunyi merambat dan dipanggil rintangan akustik tertentu . Untuk udara pada tekanan atmosfera normal dan suhu 20°C ρ c =420 kg/m2*s; untuk air ρ c = 1.5*106 kg/m2*s.
Kita boleh menulis bahawa:
J=p 2 / (ρс)
semua yang telah diperkatakan tentang penukaran kuantiti elektrik kepada desibel terpakai sama untuk fenomena akustik
Jika kita membandingkan formula ini dengan formula yang diperoleh sebelum ini untuk kuasa. arus, voltan dan rintangan, maka mudah untuk mengesan analogi antara konsep individu yang mencirikan fenomena elektrik dan akustik dan persamaan yang menerangkan kebergantungan kuantitatif antara mereka.
Jadual 4. Hubungan antara ciri elektrik dan akustik
Analog kuasa elektrik ialah kuasa akustik dan keamatan bunyi; Analog voltan ialah tekanan bunyi; arus elektrik sepadan dengan halaju ayunan, dan rintangan elektrik sepadan dengan impedans akustik tertentu. Dengan analogi dengan hukum Ohm untuk litar elektrik, kita boleh bercakap tentang hukum akustik Ohm. Akibatnya, semua yang telah dikatakan tentang penukaran kuantiti elektrik kepada desibel terpakai sama untuk fenomena akustik.
Penggunaan desibel dalam akustik adalah sangat mudah. Keamatan bunyi yang ditemui dalam keadaan moden boleh berbeza-beza ratusan juta kali. Pelbagai perubahan dalam kuantiti akustik sedemikian menimbulkan kesulitan besar apabila membandingkan nilai mutlaknya, tetapi apabila menggunakan unit logaritma masalah ini dihapuskan. Di samping itu, telah ditetapkan bahawa kenyaringan bunyi, apabila dinilai oleh telinga, meningkat lebih kurang berkadar dengan logaritma keamatan bunyi. Oleh itu, tahap kuantiti ini, dinyatakan dalam desibel, sepadan dengan agak rapat dengan isipadu yang dirasakan oleh telinga. Bagi kebanyakan orang yang mempunyai pendengaran normal, perubahan dalam volum bunyi 1 kHz dianggap sebagai perubahan dalam keamatan bunyi kira-kira 26%, iaitu, 1 dB.
Dalam akustik, dengan analogi dengan kejuruteraan elektrik, takrifan desibel adalah berdasarkan nisbah dua kuasa:
di mana J 2 Dan J 1 - kuasa akustik dua sumber bunyi sewenang-wenangnya.
Begitu juga, nisbah dua keamatan bunyi dinyatakan dalam desibel:
Persamaan terakhir adalah sah hanya jika rintangan akustik adalah sama, dengan kata lain, parameter fizikal medium di mana gelombang bunyi merambat adalah malar.
Desibel yang ditentukan oleh formula di atas tidak berkaitan dengan nilai mutlak kuantiti akustik dan digunakan untuk menilai pengecilan bunyi, contohnya, keberkesanan penebat bunyi dan sistem penindasan hingar dan pengecilan. Ciri frekuensi yang tidak sekata dinyatakan dengan cara yang sama, iaitu perbezaan antara nilai maksimum dan minimum dalam julat frekuensi tertentu bagi pelbagai pemancar dan penerima bunyi: mikrofon, pembesar suara, dll. Dalam kes ini, pengiraan biasanya dilakukan dari nilai purata nilai yang sedang dipertimbangkan, atau (apabila bekerja dalam julat bunyi) berbanding dengan nilai pada frekuensi 1 kHz.
Dalam amalan pengukuran akustik, bagaimanapun, sebagai peraturan, seseorang harus berurusan dengan bunyi, yang nilainya mesti dinyatakan dalam nombor tertentu. Peralatan untuk menjalankan pengukuran akustik adalah lebih kompleks daripada peralatan untuk pengukuran elektrik, dan jauh lebih rendah dari segi ketepatan. Untuk memudahkan teknik pengukuran dan mengurangkan ralat dalam akustik, keutamaan diberikan kepada pengukuran berbanding rujukan, tahap yang ditentukur, yang nilainya diketahui. Untuk tujuan yang sama, untuk mengukur dan mengkaji isyarat akustik, ia ditukar kepada isyarat elektrik.
Nilai mutlak kuasa, keamatan bunyi dan tekanan bunyi juga boleh dinyatakan dalam desibel jika dalam formula di atas ia ditentukan oleh nilai salah satu istilah di bawah tanda logaritma. Mengikut perjanjian antarabangsa, tahap rujukan intensiti bunyi (tahap sifar) dianggap sebagai J 0 = 10 –12 S/m 2 . Keamatan yang tidak ketara ini, di bawah pengaruh yang mana amplitud getaran gegendang telinga adalah kurang daripada saiz atom, secara konvensional dianggap sebagai ambang pendengaran telinga dalam julat frekuensi sensitiviti pendengaran yang paling besar. Adalah jelas bahawa semua bunyi yang boleh didengar dinyatakan relatif kepada tahap ini hanya dalam desibel positif. Ambang pendengaran sebenar untuk orang yang mempunyai pendengaran normal adalah lebih tinggi sedikit dan ialah 5-10 dB.
Untuk mewakili keamatan bunyi dalam desibel berbanding tahap tertentu, gunakan formula:
Nilai keamatan yang dikira menggunakan formula ini biasanya dipanggil tahap keamatan bunyi .
Tahap tekanan bunyi boleh dinyatakan dengan cara yang sama:
Agar keamatan bunyi dan tahap tekanan bunyi dalam desibel dinyatakan secara berangka sebagai satu nilai, tahap tekanan bunyi sifar (ambang tekanan bunyi) mesti diambil sebagai:
Contoh. Mari kita tentukan tahap keamatan dalam desibel yang dicipta oleh orkestra dengan kuasa bunyi 10 W pada jarak r = 15 m.
Keamatan bunyi pada jarak r = 15 m dari punca ialah:
Tahap keamatan dalam desibel:
Keputusan yang sama akan diperoleh jika anda menukar bukan tahap keamatan kepada desibel, tetapi tahap tekanan bunyi.
Oleh kerana di tempat bunyi diterima, tahap keamatan bunyi dan tahap tekanan bunyi dinyatakan dengan bilangan desibel yang sama, dalam praktiknya istilah "paras desibel" sering digunakan tanpa menunjukkan parameter yang dirujuk oleh desibel ini.
Dengan menentukan tahap keamatan dalam desibel pada mana-mana titik dalam ruang pada satu jarak r 1 daripada sumber bunyi (dikira atau secara eksperimen), adalah mudah untuk mengira tahap keamatan pada jarak jauh r 2 :
Jika penerima bunyi secara serentak dipengaruhi oleh dua atau lebih sumber bunyi dan keamatan bunyi dalam desibel yang dicipta oleh setiap satu daripadanya diketahui, maka untuk menentukan nilai desibel yang terhasil, desibel harus ditukar kepada nilai intensiti mutlak (W/m2). ), ditambah, dan jumlah ini sekali lagi ditukar kepada desibel. Dalam kes ini, adalah mustahil untuk menambah desibel sekaligus, kerana ini akan sepadan dengan produk nilai mutlak intensiti.
Jika ada n beberapa sumber bunyi yang sama dengan tahap setiap satu L J , maka jumlah tahap mereka ialah:
Jika tahap keamatan satu sumber bunyi melebihi tahap yang lain sebanyak 8-10 dB atau lebih, hanya satu sumber ini boleh diambil kira dan kesan yang lain boleh diabaikan.
Selain tahap akustik yang dipertimbangkan, anda kadangkala boleh menemui konsep tahap kuasa bunyi sumber bunyi, yang ditentukan oleh formula:
di mana R - kuasa bunyi sumber bunyi sewenang-wenang yang dicirikan, W; R 0 - kuasa bunyi awal (ambang), nilai yang biasanya diambil sama dengan P 0 = 10 –12 W.
TAHAP ISI padu
Kepekaan telinga kepada bunyi frekuensi yang berbeza berbeza-beza. Pergantungan ini agak kompleks. Pada tahap keamatan bunyi yang rendah (sehingga lebih kurang 70 dB), kepekaan maksimum ialah 2-5 kHz dan berkurangan dengan peningkatan dan penurunan frekuensi. Oleh itu, bunyi dengan keamatan yang sama tetapi frekuensi yang berbeza akan bunyi yang berbeza dalam kelantangan. Apabila keamatan bunyi meningkat, tindak balas frekuensi paras telinga keluar dan pada tahap keamatan tinggi (80 dB dan ke atas), telinga bertindak balas lebih kurang sama kepada bunyi frekuensi yang berbeza dalam julat audio. Ia berikutan daripada ini bahawa keamatan bunyi, yang diukur oleh peranti jalur lebar khas, dan kelantangan, yang dirakam oleh telinga, bukanlah konsep yang setara.
Tahap kelantangan bunyi bagi sebarang frekuensi dicirikan oleh nilai tahap bunyi yang sama dalam kelantangan dengan frekuensi 1 kHz
Tahap kelantangan bunyi bagi sebarang frekuensi dicirikan oleh tahap bunyi yang sama dalam kelantangan dengan frekuensi 1 kHz. Tahap kenyaringan dicirikan oleh apa yang dipanggil keluk kenyaringan yang sama, setiap satunya menunjukkan tahap keamatan pada frekuensi yang berbeza yang mesti dibangunkan oleh sumber bunyi untuk memberikan gambaran kenyaringan yang sama kepada nada 1 kHz bagi keamatan tertentu (Rajah 4).
nasi. 4. Lengkung Kenyaringan Sama
Lengkung kenyaringan yang sama pada asasnya mewakili keluarga tindak balas frekuensi telinga pada skala desibel untuk tahap keamatan yang berbeza. Perbezaan antara mereka dan tindak balas frekuensi konvensional hanya terletak pada kaedah pembinaan: "sekatan" ciri, iaitu, penurunan dalam pekali penghantaran, diwakili di sini dengan peningkatan dan bukannya penurunan dalam bahagian lengkung yang sepadan. .
Unit yang mencirikan tahap kelantangan, untuk mengelakkan kekeliruan dengan keamatan dan desibel tekanan bunyi, telah diberi nama khas - latar belakang .
Tahap kelantangan bunyi di latar belakang secara berangka sama dengan tahap tekanan bunyi dalam desibel nada tulen dengan frekuensi 1 kHz, sama dengan kelantangan.
Dalam erti kata lain, satu dengungan ialah 1 dB SPL daripada nada 1 kHz yang diperbetulkan untuk tindak balas frekuensi telinga. Tiada hubungan tetap antara kedua-dua unit ini: ia berubah bergantung pada tahap volum isyarat dan kekerapannya. Hanya untuk arus dengan frekuensi 1 kHz, nilai berangka untuk tahap kelantangan di latar belakang dan tahap keamatan dalam desibel adalah sama.
Jika kita merujuk kepada Rajah. 4 dan jejaki laluan salah satu lengkung, sebagai contoh, untuk tahap 60 von, adalah mudah untuk menentukan bahawa untuk memastikan kelantangan yang sama dengan nada 1 kHz pada frekuensi 63 Hz, keamatan bunyi 75 dB adalah diperlukan, dan pada frekuensi 125 Hz hanya 65 dB.
Penguat audio berkualiti tinggi menggunakan kawalan kelantangan manual dengan pampasan kenyaringan, atau, sebagaimana ia juga dipanggil, kawalan pampasan. Pengawal selia sedemikian, serentak dengan melaraskan nilai isyarat input ke bawah, memberikan peningkatan dalam tindak balas frekuensi di kawasan frekuensi yang lebih rendah, yang menyebabkan timbre bunyi tetap dicipta untuk telinga pada volum main balik bunyi yang berbeza.
Penyelidikan juga telah menetapkan bahawa perubahan dalam kelantangan bunyi sebanyak separuh (seperti yang dinilai oleh pendengaran) adalah lebih kurang bersamaan dengan perubahan dalam tahap kelantangan sebanyak 10 latar belakang. Pergantungan ini adalah asas untuk menganggar kelantangan bunyi. Per unit kenyaringan, dipanggil mimpi , tahap volum secara konvensional diandaikan sebagai 40 latar belakang. Isipadu berganda bersamaan dengan dua anak lelaki sepadan dengan 50 latar belakang, empat anak lelaki sepadan dengan 60 latar belakang, dsb. Penukaran tahap kelantangan kepada unit kelantangan dipermudahkan oleh graf dalam Rajah. 5.
nasi. 5. Hubungan antara kenyaringan dan tahap kenyaringan
Kebanyakan bunyi yang kita temui dalam kehidupan seharian adalah bunyi bising. Mencirikan kenyaringan bunyi berdasarkan perbandingan dengan nada tulen 1 kHz adalah mudah, tetapi membawa kepada fakta bahawa penilaian bunyi oleh telinga mungkin menyimpang daripada bacaan alat pengukur. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa pada tahap kelantangan bunyi yang sama (di latar belakang), kesan yang paling menjengkelkan pada seseorang dikenakan oleh komponen bunyi dalam julat 3-5 kHz. Bunyi boleh dianggap sama tidak menyenangkan walaupun tahap kelantangannya tidak sama.
Kesan merengsa bunyi bising dinilai dengan lebih tepat oleh parameter lain, yang dipanggil tahap bunyi yang dirasakan . Ukuran hingar yang dirasakan ialah tahap bunyi hingar seragam dalam jalur oktaf dengan frekuensi purata 1 kHz, yang, dalam keadaan tertentu, dinilai oleh pendengar sebagai sama tidak menyenangkan dengan hingar yang diukur. Tahap hingar yang dirasakan dicirikan oleh unit PNdB atau PNdB. Mereka dikira menggunakan kaedah khas.
Perkembangan selanjutnya sistem penilaian hingar ialah tahap bunyi yang dirasakan berkesan, dinyatakan dalam EPNdB. Sistem EPNdB membolehkan anda menilai secara menyeluruh sifat impak hingar: komposisi frekuensi, komponen diskret dalam spektrumnya, serta tempoh pendedahan hingar.
Dengan analogi dengan tidur unit kenyaringan, unit bunyi telah diperkenalkan - Nuh .
Dalam satu Nuh Tahap hingar bunyi seragam dalam jalur 910-1090 Hz pada tahap tekanan bunyi 40 dB diandaikan. Dalam aspek lain, noi adalah serupa dengan anak lelaki: tahap hingar dua kali ganda sepadan dengan peningkatan tahap bunyi yang dirasakan sebanyak 10 PNdB, iaitu 2 noi = 50 PNdB, 4 noi = 60 PNdB, dsb.
Apabila bekerja dengan konsep akustik, perlu diingat bahawa keamatan bunyi mewakili fenomena fizikal objektif yang boleh ditakrifkan dan diukur dengan tepat. Ia benar-benar wujud sama ada sesiapa mendengarnya atau tidak. Kenyaringan bunyi menentukan kesan yang dihasilkan oleh bunyi pada pendengar, dan oleh itu merupakan konsep subjektif semata-mata, kerana ia bergantung pada keadaan organ pendengaran seseorang dan kebolehan peribadinya untuk melihat bunyi.
LANGKAH BUNYI
Untuk mengukur semua jenis ciri bunyi, peranti khas digunakan - meter aras bunyi. Meter aras bunyi ialah peranti mudah alih serba lengkap yang membolehkan anda mengukur tahap keamatan bunyi secara terus dalam desibel dalam julat yang luas berbanding dengan tahap standard.
Meter aras bunyi (Rajah 6) terdiri daripada mikrofon berkualiti tinggi, penguat jarak lebar, suis kepekaan yang mengubah keuntungan dalam langkah 10 dB, suis tindak balas frekuensi dan penunjuk grafik, yang biasanya menyediakan beberapa pilihan untuk mempersembahkan data yang diukur - daripada nombor dan jadual kepada graf.
nasi. 6. Meter aras bunyi digital mudah alih
Meter aras bunyi moden sangat padat, yang membolehkan pengukuran diambil di tempat yang sukar dicapai. Antara meter aras bunyi domestik, seseorang boleh menamakan peranti syarikat Octava-Electrodesign "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).
Meter aras bunyi boleh menentukan kedua-dua tahap keamatan bunyi umum apabila mengukur dengan tindak balas frekuensi linear dan tahap bunyi latar belakang apabila mengukur dengan ciri frekuensi yang serupa dengan telinga manusia. Julat ukuran tahap tekanan bunyi biasanya dalam julat dari 20-30 hingga 130-140 dB berbanding dengan tahap tekanan bunyi standard 2 * 10-5 Pa. Menggunakan mikrofon boleh tukar ganti, tahap pengukuran boleh dikembangkan sehingga 180 dB.
Bergantung pada parameter metrologi dan ciri teknikal, meter paras bunyi domestik dibahagikan kepada kelas pertama dan kedua.
Ciri kekerapan keseluruhan laluan meter aras bunyi, termasuk mikrofon, adalah diseragamkan. Terdapat lima respons frekuensi secara keseluruhan. Salah satunya adalah linear dalam keseluruhan julat frekuensi operasi (simbol Lin), empat yang lain menganggarkan ciri-ciri telinga manusia untuk nada tulen pada tahap volum yang berbeza. Mereka dinamakan dengan huruf pertama abjad Latin A, B, C Dan D . Penampilan ciri-ciri ini ditunjukkan dalam Rajah. 7. Suis tindak balas frekuensi adalah bebas daripada suis julat pengukuran. Untuk meter aras bunyi kelas 1, ciri-ciri yang diperlukan ialah: A, B, C Dan Lin . Tindak balas kekerapan D - tambahan. Meter aras bunyi kelas kedua mesti mempunyai ciri-ciri A Dan DENGAN ; selebihnya dibenarkan.
nasi. 7. Ciri frekuensi piawai meter aras bunyi
Ciri A meniru telinga pada kira-kira 40 latar belakang. Ciri ini digunakan apabila mengukur bunyi lemah - sehingga 55 dB dan semasa mengukur tahap kelantangan. Dalam keadaan praktikal, tindak balas frekuensi dengan pembetulan paling kerap digunakan A . Ini dijelaskan oleh fakta bahawa, walaupun persepsi manusia terhadap bunyi jauh lebih kompleks daripada pergantungan frekuensi mudah yang menentukan ciri A , dalam banyak kes, hasil pengukuran peranti adalah sesuai dengan penilaian bunyi pendengaran pada tahap volum yang rendah. Banyak piawaian - domestik dan asing - mengesyorkan agar penilaian hingar dijalankan mengikut ciri-ciri A tanpa mengira tahap keamatan bunyi sebenar.
Ciri DALAM mengulangi ciri telinga pada latar belakang tahap 70. Ia digunakan apabila mengukur hingar dalam julat 55-85 dB.
Ciri DENGAN seragam dalam julat 40-8000 Hz. Ciri ini digunakan apabila mengukur tahap volum yang ketara - daripada 85 von dan ke atas, apabila mengukur tahap tekanan bunyi - tanpa mengira had pengukuran, serta semasa menyambungkan peranti ke meter aras bunyi untuk mengukur komposisi spektrum bunyi dalam kes di mana meter aras bunyi tidak mempunyai tindak balas frekuensi Lin .
Ciri D - bantu. Ia mewakili tindak balas purata telinga pada kira-kira 80 von, dengan mengambil kira peningkatan sensitivitinya dalam jalur dari 1.5 hingga 8 kHz. Apabila menggunakan ciri ini, bacaan meter aras bunyi sepadan dengan lebih tepat daripada ciri lain dengan tahap bunyi yang dirasakan oleh seseorang. Ciri ini digunakan terutamanya apabila menilai kesan kerengsaan bunyi intensiti tinggi (kapal terbang, kereta berkelajuan tinggi, dsb.).
Meter aras bunyi juga termasuk suis Cepat - Perlahan - Impuls , yang mengawal ciri pemasaan peranti. Apabila suis ditetapkan kepada Cepat , peranti berjaya memantau perubahan pantas dalam tahap bunyi dalam kedudukan Perlahan-lahan peranti menunjukkan nilai purata bunyi yang diukur. Ciri masa nadi digunakan semasa merakam denyutan bunyi pendek. Sesetengah jenis meter aras bunyi juga mengandungi penyepadu dengan pemalar masa 35 ms, mensimulasikan inersia persepsi bunyi manusia.
Apabila menggunakan meter aras bunyi, hasil pengukuran akan berbeza-beza bergantung pada tindak balas frekuensi yang ditetapkan. Oleh itu, apabila merekod bacaan, untuk mengelakkan kekeliruan, jenis ciri di mana pengukuran dibuat juga ditunjukkan: dB ( A ), dB ( DALAM ), dB ( DENGAN ) atau dB ( D ).
Untuk menentukur keseluruhan laluan meter mikrofon, meter aras bunyi biasanya termasuk penentukuran akustik, yang tujuannya adalah untuk mencipta bunyi seragam pada tahap tertentu.
Mengikut arahan yang sah pada masa ini "Piawaian kebersihan untuk bunyi yang dibenarkan di premis kediaman dan bangunan awam dan di kawasan kediaman", parameter piawai bunyi berterusan atau sekejap ialah tahap tekanan bunyi (dalam desibel) dalam jalur frekuensi oktaf dengan frekuensi purata 63 , 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Untuk hingar terputus-putus, contohnya bunyi dari kenderaan yang lalu-lalang, parameter yang dinormalkan ialah tahap bunyi dalam dB( A ).
Jumlah aras bunyi berikut, diukur pada skala A meter aras bunyi, telah ditetapkan: premis kediaman - 30 dB, bilik darjah dan bilik darjah institusi pendidikan - 40 dB, kawasan kediaman dan kawasan rekreasi - 45 dB, premis kerja pentadbiran bangunan - 50 dB ( A ).
Untuk penilaian kebersihan tahap hingar, pembetulan dibuat pada bacaan meter aras bunyi dari –5 dB hingga +10 dB, yang mengambil kira sifat bunyi, jumlah masa tindakannya, masa hari dan lokasi objek. Sebagai contoh, pada waktu siang, standard bunyi yang dibenarkan di premis kediaman, dengan mengambil kira pindaan, ialah 40 dB.
Bergantung pada komposisi spektrum bunyi, norma anggaran tahap maksimum yang dibenarkan, dB, dicirikan oleh angka berikut:
| Frekuensi tinggi dari 800 Hz dan ke atas | 75-85 |
| Frekuensi pertengahan 300-800 Hz | 85-90 |
| Frekuensi rendah di bawah 300 Hz | 90-100 |
Sekiranya tiada meter aras bunyi, anggaran anggaran tahap volum pelbagai bunyi boleh dibuat menggunakan jadual. 5.
Jadual 5. Kebisingan dan penilaiannya
| Penilaian kelantangan secara pendengaran |
Tahap bunyi bising, dB |
Sumber dan lokasi pengukuran hingar |
| Memekakkan | 160 | Kerosakan pada gegendang telinga. |
| 140-170 | Enjin jet (tutup). | |
| 140 | Had toleransi bunyi. | |
| 130 | Ambang kesakitan (bunyi dianggap sebagai kesakitan); enjin pesawat omboh (2-3 m). | |
| 120 | Guruh di atas kepala. | |
| 110 | Enjin berkuasa berkelajuan tinggi (2-3 m); mesin rivet (2-3 m); bengkel yang sangat bising. | |
| Sangat kuat | 100 | Orkestra simfoni (muncak kenyaringan); mesin kerja kayu (di tempat kerja) |
| 90 | Pembesar suara luar; jalan bising; mesin pemotong logam (di tempat kerja). | |
| 80 | Radio kuat (2 m) | |
| Kuat | 70 | Dalaman bas; menjerit; wisel anggota polis (15 m); jalan bising sederhana; pejabat bising; dewan sebuah kedai besar |
| Sederhana | 60 | Perbualan tenang (1 m). |
| 50 | Kereta penumpang (10-15 m); pejabat yang tenang; ruang hidup. | |
| Lemah | 40 | Bisikan; bilik bacaan. |
| 60 | Desir kertas. | |
| 20 | Wad hospital. | |
| Sangat lemah |
10 | Taman yang tenang; studio pusat radio. |
| 0 | Ambang pendengaran |
2 Logaritma nombor negatif ialah nombor kompleks dan tidak akan dipertimbangkan lagi.
Skala logaritma dan unit logaritma sering digunakan dalam kes di mana perlu untuk mengukur beberapa kuantiti yang berbeza-beza dalam julat yang besar. Contoh kuantiti tersebut ialah tekanan bunyi, magnitud gempa bumi, fluks bercahaya, pelbagai kuantiti bergantung kepada frekuensi yang digunakan dalam muzik (selang muzik), peranti penyuap antena, elektronik dan akustik. Unit logaritma membolehkan anda menyatakan nisbah kuantiti yang berbeza dalam julat yang sangat besar dalam nombor kecil yang mudah, sama seperti tatatanda eksponen, di mana mana-mana nombor yang sangat besar atau sangat kecil boleh diwakili dalam bentuk pendek oleh mantissa dan eksponennya. Sebagai contoh, kuasa bunyi yang dikeluarkan semasa pelancaran roket Zuhal ialah 100,000,000 W atau 200 dB SWL. Pada masa yang sama, kuasa bunyi perbualan yang sangat senyap ialah 0.000000001 W atau 30 dB SWL (diukur dalam desibel berbanding kuasa bunyi 10⁻¹² watt, lihat di bawah).
Betul, unit yang mudah? Tetapi, ternyata, mereka tidak sesuai untuk semua orang! Boleh dikatakan kebanyakan orang yang kurang mahir dalam bidang fizik, matematik dan kejuruteraan tidak memahami unit logaritma seperti desibel. Ada juga yang percaya bahawa nilai logaritma bukan milik teknologi digital moden, tetapi pada masa apabila peraturan slaid digunakan untuk pengiraan kejuruteraan!
Sedikit sejarah
.jpg)
Penciptaan logaritma memudahkan pengiraan kerana ia memungkinkan untuk menggantikan pendaraban dengan penambahan, yang jauh lebih cepat daripada pendaraban. Antara saintis yang memberi sumbangan besar kepada pembangunan teori logaritma, seseorang boleh perhatikan ahli matematik, fizik dan astronomi Scotland John Napier, yang menerbitkan sebuah esei pada tahun 1619 yang menerangkan logaritma semula jadi, yang sangat memudahkan pengiraan.
Alat penting untuk kegunaan praktikal logaritma ialah jadual logaritma. Jadual pertama sedemikian telah disusun oleh ahli matematik Inggeris Henry Briggs pada tahun 1617. Berdasarkan hasil kerja John Napier dan lain-lain, ahli matematik Inggeris dan paderi Gereja England William Oughtred mencipta peraturan slaid, yang digunakan oleh jurutera dan saintis (termasuk pengarang ini) untuk 350 tahun akan datang sehingga ia digantikan oleh kalkulator poket dalam pertengahan 1970-an. .
Definisi
Logaritma ialah operasi songsang untuk menaikkan kepada kuasa. Nombor y ialah logaritma bagi nombor x kepada asas b
jika kesaksamaan dikekalkan
Dalam erti kata lain, logaritma nombor yang diberikan ialah penunjuk kuasa yang mana nombor, yang dipanggil asas, mesti dinaikkan untuk mendapatkan nombor yang diberikan. Ia boleh dikatakan lebih ringkas. Logaritma ialah jawapan kepada soalan "Berapa kali satu nombor mesti didarab dengan sendirinya untuk mendapatkan nombor lain." Sebagai contoh, berapa kali anda mesti mendarabkan nombor 5 dengan sendiri untuk mendapatkan 25? Jawapannya ialah 2, iaitu
Mengikut definisi di atas
Pengelasan unit logaritma
Unit logaritma digunakan secara meluas dalam sains, teknologi, dan juga dalam aktiviti harian seperti fotografi dan muzik. Terdapat unit logaritma mutlak dan relatif.
Dengan menggunakan unit logaritma mutlak menyatakan kuantiti fizik yang dibandingkan dengan nilai tetap tertentu. Contohnya, dBm (decibel milliwatt) ialah unit kuasa logaritma mutlak yang membandingkan kuasa kepada 1 mW. Ambil perhatian bahawa 0 dBm = 1 mW. Unit mutlak bagus untuk diterangkan saiz tunggal, dan bukan nisbah dua kuantiti. Unit logaritma mutlak ukuran kuantiti fizik sentiasa boleh ditukar kepada unit ukuran biasa yang lain bagi kuantiti ini. Contohnya, 20 dBm = 100 mW atau 40 dBV = 100 V.
Di sebelah sana, unit logaritma relatif digunakan untuk menyatakan kuantiti fizik dalam bentuk nisbah atau perkadaran kuantiti fizik lain, contohnya dalam elektronik, di mana desibel (dB) digunakan. Unit logaritma sangat sesuai untuk menerangkan, sebagai contoh, keuntungan sistem elektronik, iaitu, hubungan antara isyarat output dan input.
Perlu diingatkan bahawa semua unit logaritma relatif tidak berdimensi. Desibel, neper dan nama lain hanyalah nama khas yang digunakan bersama dengan unit tanpa dimensi. Perhatikan juga bahawa desibel sering digunakan dengan pelbagai akhiran, yang biasanya dicantumkan kepada singkatan dB oleh tanda sempang, seperti dB-Hz, ruang, seperti dalam dB SPL, tanpa sebarang simbol antara dB dan akhiran, seperti dalam dBm, atau disimpulkan dalam tanda petikan, seperti dalam unit dB(m²). Kami akan bercakap tentang semua unit ini kemudian dalam artikel ini.
Perlu diingatkan juga bahawa menukar unit logaritma kepada unit biasa selalunya tidak boleh dilakukan. Walau bagaimanapun, ini hanya berlaku dalam kes di mana mereka bercakap tentang hubungan. Sebagai contoh, keuntungan voltan penguat 20 dB hanya boleh ditukar menjadi "lipatan", iaitu, menjadi nilai tanpa dimensi - ia akan bersamaan dengan 10. Pada masa yang sama, tekanan bunyi yang diukur dalam desibel boleh ditukar menjadi pascal, kerana tekanan bunyi diukur dalam unit logaritma mutlak, iaitu, berbanding dengan nilai rujukan. Ambil perhatian bahawa pekali penghantaran dalam desibel juga merupakan kuantiti tanpa dimensi, walaupun ia mempunyai nama. Ia benar-benar huru-hara! Tetapi kami akan cuba memikirkannya.
Amplitud logaritma dan unit kuasa
Kuasa. Adalah diketahui bahawa kuasa adalah berkadar dengan kuasa dua amplitud. Contohnya, kuasa elektrik yang diberikan oleh P = U²/R. Iaitu, perubahan amplitud sebanyak 10 kali disertai dengan perubahan kuasa sebanyak 100 kali. Nisbah dua nilai kuasa dalam desibel diberikan oleh ungkapan
10 log₁₀(P₁/P₂) dB
Amplitud. Oleh kerana kuasa adalah berkadar dengan kuasa dua amplitud, nisbah dua nilai amplitud dalam desibel diterangkan oleh ungkapan
20 log₁₀(P₁/P₂) dB.
Contoh kuantiti dan unit logaritma relatif
- Unit biasa
- dB (desibel)- unit tanpa dimensi logaritma yang digunakan untuk menyatakan nisbah dua nilai arbitrari kuantiti fizik yang sama. Sebagai contoh, dalam elektronik, desibel digunakan untuk menerangkan penguatan isyarat dalam penguat atau pengecilan isyarat dalam kabel. Satu desibel secara berangka sama dengan logaritma perpuluhan nisbah dua kuantiti fizik, didarab dengan sepuluh untuk nisbah kuasa dan didarab dengan 20 untuk nisbah amplitud.
- B (putih)- unit pengukuran tanpa dimensi logaritma yang jarang digunakan bagi nisbah dua kuantiti fizik dengan nama yang sama, bersamaan dengan 10 desibel.
- N (neper)- unit pengukuran logaritma tanpa dimensi nisbah dua nilai kuantiti fizik yang sama. Tidak seperti desibel, neper ditakrifkan sebagai logaritma semula jadi untuk menyatakan perbezaan antara dua kuantiti x₁ dan x₂ menggunakan formula:
R = ln(x₁/x₂) = ln(x₁) – ln(x₂)
Anda boleh menukar N, B dan dB pada halaman "Penukar Bunyi". - Muzik, akustik dan elektronik
- Teknologi antena. Skala logaritma digunakan dalam banyak unit tanpa dimensi relatif untuk mengukur pelbagai kuantiti fizikal dalam teknologi antena. Dalam unit ukuran sedemikian, parameter yang diukur biasanya dibandingkan dengan parameter sepadan jenis antena standard.
- Komunikasi dan pemindahan data
- dBc atau dBc(pembawa desibel, nisbah kuasa) - kuasa tanpa dimensi isyarat radio (tahap pelepasan) berhubung dengan tahap sinaran pada frekuensi pembawa, dinyatakan dalam desibel. Ditakrifkan sebagai S dBc = 10 log₁₀(pembawa P / modulasi P). Jika nilai dBc adalah positif, maka kuasa isyarat termodulat adalah lebih besar daripada kuasa pembawa tidak termodulat. Jika nilai dBc adalah negatif, maka kuasa isyarat termodulat adalah kurang daripada kuasa pembawa tidak termodulat.
- Peralatan pembiakan dan rakaman bunyi elektronik
- Unit dan kuantiti lain
s = 1000 ∙ log₁₀(f₂/f₁)
Contoh unit logaritma mutlak dan nilai desibel dengan peringkat akhiran dan rujukan
- Kuasa, tahap isyarat (mutlak)
- Voltan (mutlak)
- Rintangan elektrik (mutlak)
- dBohm, dBohm atau dBΩ(desibel ohm, nisbah amplitud) - rintangan mutlak dalam desibel berbanding 1 ohm. Unit ukuran ini mudah apabila mempertimbangkan julat rintangan yang besar. Contohnya, 0 dBΩ = 1 Ω, 6 dBΩ = 2 Ω, 10 dBΩ = 3.16 Ω, 20 dBΩ = 10 Ω, 40 dBΩ = 100 Ω, 100 dBΩ = 100,000 Ω Ω, 100,000 Ω, dan pada Selanjutnya.
- Akustik (paras bunyi mutlak, tekanan bunyi atau keamatan bunyi)
- Radar. Nilai mutlak pada skala logaritma digunakan untuk mengukur pemantulan radar berbanding dengan beberapa nilai rujukan.
- dBZ atau dB(Z)(nisbah amplitud) - pekali mutlak pemantulan radar dalam desibel berbanding dengan awan minimum Z = 1 mm⁶ m⁻³. 1 dBZ = 10 log (z/1 mm⁶ m³). Unit ini menunjukkan bilangan titisan per unit isipadu dan digunakan oleh stesen radar cuaca (meteo-radar). Maklumat yang diperoleh daripada pengukuran dalam kombinasi dengan data lain, khususnya, hasil polarisasi dan analisis anjakan Doppler, memungkinkan untuk menganggarkan apa yang berlaku di atmosfera: sama ada hujan, salji, hujan batu, atau sekumpulan serangga atau burung terbang. Sebagai contoh, 30 dBZ sepadan dengan hujan ringan, dan 40 dBZ sepadan dengan hujan sederhana.
- dBη(nisbah amplitud) - faktor mutlak pemantulan radar objek dalam desibel berbanding 1 cm²/km³. Nilai ini mudah jika anda perlu mengukur pemantulan radar objek biologi terbang, seperti burung dan kelawar. Radar cuaca sering digunakan untuk memantau objek biologi tersebut.
- dB(m²), dBsm atau dB(m²)(meter persegi desibel, nisbah amplitud) - unit pengukuran mutlak kawasan serakan berkesan sasaran (ER, keratan rentas radar, RCS) berhubung dengan meter persegi. Serangga dan sasaran reflektif yang lemah mempunyai keratan rentas negatif, manakala pesawat penumpang besar mempunyai keratan rentas positif.
- Komunikasi dan pemindahan data. Unit logaritma mutlak digunakan untuk mengukur pelbagai parameter yang berkaitan dengan frekuensi, amplitud, dan kuasa isyarat yang dihantar dan diterima. Semua nilai mutlak dalam desibel boleh ditukar kepada unit biasa yang sepadan dengan nilai yang diukur. Sebagai contoh, tahap kuasa hingar dalam dBrn boleh ditukar terus kepada miliwatt.
- Unit logaritma mutlak lain. Terdapat banyak unit sedemikian dalam pelbagai cabang sains dan teknologi, dan di sini kami akan memberikan beberapa contoh sahaja.
- Skala magnitud gempa bumi Richter mengandungi unit logaritma konvensional (logaritma perpuluhan digunakan) digunakan untuk menganggar kekuatan gempa bumi. Menurut skala ini, magnitud gempa bumi ditakrifkan sebagai logaritma perpuluhan nisbah amplitud gelombang seismik kepada amplitud sangat kecil yang dipilih secara sewenang-wenangnya yang mewakili magnitud 0. Setiap langkah skala Richter sepadan dengan peningkatan amplitud. daripada getaran dengan faktor 10.
- dBr(desibel relatif kepada tahap rujukan, amplitud atau nisbah kuasa, ditetapkan secara eksplisit) - unit pengukuran mutlak logaritma bagi sebarang kuantiti fizik yang dinyatakan dalam konteks.
- dBSVL- halaju getaran zarah dalam desibel berbanding tahap rujukan 5∙10⁻⁸ m/s. Nama itu berasal dari bahasa Inggeris. aras halaju bunyi - aras kelajuan bunyi. Kelajuan ayunan zarah medium sebaliknya dipanggil kelajuan akustik dan menentukan kelajuan zarah medium bergerak apabila ia berayun berbanding kedudukan keseimbangan. Nilai rujukan 5∙10⁻⁸ m/s sepadan dengan halaju getaran zarah untuk bunyi dalam udara.
Persoalan menukar dB kepada dBm dan sebaliknya sering didengari daripada pelanggan dan ditemui di forum khusus. Walau bagaimanapun, tidak kira berapa banyak yang anda mahu, adalah mustahil untuk menukar kuasa kepada pengecilan.
Jika kuasa isyarat optik diukur dalam dBm, maka untuk menentukan pengecilan A (dB), adalah perlu untuk menolak kuasa isyarat pada output talian daripada kuasa isyarat pada input ke talian. Tetapi mari kita bercakap tentang semua ini mengikut urutan.
Kuasa optik, atau kuasa sinaran optik, ialah parameter asas bagi isyarat optik. Ia boleh dinyatakan dalam unit ukuran biasa kami - watt (W), milliwatt (mW), microwatt (μW). Dan juga dalam unit logaritma - dBm.
Pengecilan isyarat optik (A) ialah nilai yang menunjukkan berapa kali kuasa isyarat pada output talian komunikasi (P out) kurang daripada kuasa isyarat pada input talian ini (Pin). Pengecilan dinyatakan dalam dB (deciBell) dan boleh ditentukan dengan formula berikut:
Rajah 1 - formula untuk mengira pengecilan optik jika kuasa optik dinyatakan dalam W
Sedikit luar biasa, bukan? Peraturan dan jadual slaid sudah lama; sekurang-kurangnya untuk pemasang muda, mereka telah lama digantikan dengan kalkulator. Dan walaupun mengambil kira penggunaan kalkulator, formula ini tidak begitu mudah. Oleh itu, untuk memudahkan pengiraan, ia telah memutuskan untuk menukar unit kuasa ke dalam format logaritma dan dengan itu menyingkirkan logaritma dalam formula:
.jpg)
Rajah 2 - penukaran kuasa daripada mW kepada dBm
Untuk menukar dBm kepada W dan sebaliknya, anda juga boleh menggunakan jadual:
| dBm | Millivat |
| 0 | 1,0 |
| 1 | 1,3 |
| 2 | 1,6 |
| 3 | 2,0 |
| 4 | 2,5 |
| 5 | 3,2 |
| 6 | 4 |
| 7 | 5 |
| 8 | 6 |
| 9 | 8 |
| 10 | 10 |
| 11 | 13 |
| 12 | 16 |
| 13 | 20 |
| 14 | 25 |
| 15 | 32 |
Hasil daripada pengiraan semula, formula untuk mengira pengecilan optik (Rajah 1) bertukar menjadi:
Rajah 3 - penukaran dBm kepada dB (dBm kepada dB), hubungan antara kuasa dan pengecilan
Memandangkan fakta bahawa semua meter kuasa optik yang diketahui penulis menggunakan dBm sebagai unit pengukuran utama, menggunakan formula dalam Rajah 3, seorang jurutera boleh menentukan tahap pengecilan walaupun di kepalanya. Di samping itu, banyak peranti mempunyai fungsi untuk menetapkan tahap rujukan, yang menyebabkan pengguna diberikan nilai kerugian serta-merta dalam dB.
Dalam kes ini, mengukur pengecilan garis optik adalah sangat dipermudahkan, seperti yang ditunjukkan dalam video berikut.
Pengukuran pengecilan garis optik
Selalunya nilai pengecilan yang diukur dalam dB adalah mencukupi. Walau bagaimanapun, untuk membayangkan berapa kali isyarat input telah menurun, anda boleh menggunakan formula:
m = 10 (n/10)
di mana m ialah nisbah dalam masa, n ialah nisbah dalam desibel
Anda juga boleh menggunakan jadual berikut:
Jadual 1 - penukaran dB kepada masa
| dB | sekali | dB | sekali | dB | sekali |
| 0 | 1,000 | 0,9 | 1,109 | 9 | 2,82 |
| 0,1 | 1,012 | 1 | 1,122 | 10 | 3,16 |
| 0,2 | 1,023 | 2 | 1,26 | 11 | 3,55 |
| 0,3 | 1,035 | 3 | 1,41 | 12 | 3,98 |
| 0,4 | 1,047 | 4 | 1,58 | 13 | 4,47 |
| 0,5 | 1,059 | 5 | 1,78 | 14 | 5,01 |
| 0,6 | 1,072 | 6 | 2,00 | 15 | 5,62 |
| 0,7 | 1,084 | 7 | 2,24 | 16 | 6,31 |
| 0,8 | 1,096 | 8 | 2,51 | 17 | 7,08 |
Terdapat berita baik mengenai aktiviti satelit. Tanda panggilan khas stesen Rusia di tugu peringatan Yuri Gagarin telah diketahui - http://www.qrz.ru/news/13188.html Yang utama - RQ55YG Saya sudah bekerja pada FO-29 pagi ini. CPP akan mengeluarkan plak untuk sambungan ini.
Segar dari angkasa
Saya menerima penyulitan daripada AO73. Jika ada yang ingin menghuraikannya sendiri, tulislah. Saya akan menghantar anda bunyi.
05/07/2014 18:06:33, 121331, FM9, o 2 d * V ^E & & " & e395m 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e062c541c 94e 973e 94e 973e 94e 973e e73e062c541c 94e73e 94e73e 94e73e
05/07/2014 18:06:10, 121331, FM6,
05/07/2014 18:06:04, 121331, FM5,
2014/05/07 18:05:58, 121331, FM4, Jika anda boleh membaca ini, anda menerima FUNcube dengan baik. Sila daftar dengan gudang data FUNcube di http://api.funcube.org.uk/
05/07/2014 18:05:47, 121331, FM3, FUNcube kini diterangkan di Wikipedia di https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=FUNcube-1
05/07/2014 18:05:41, 121331, FM2, Kolokium AMSAT-UK tahunan akan berlangsung pada 25 - 27 Julai 2014 di Holiday Inn, Guildford, UK. Lihat amsat-uk.org/colloquium/colloquium-2014 untuk maklumat lanjut.
05/07/2014 18:05:35, 121331, FM1, Pasukan teknologi FUNcube utama ialah: Dave G4DPZ, David G0MRF, Duncan M6UCK, Gerard Aalbers, Graham G3VZV, Jason G7OCD, Jim G3WGM, Howard G6XLVB, W Philo M6XLVB PA3WEG & Wouter Jan PE4WJ
Tukang Masak Selatan
Di sinilah tempat orang asli memakannya..... Penduduk Rarotonga Andy Duncan E51AND akan mengelilingi Kepulauan Cook Muda sepanjang musim panas bersama isterinya, dan pada bulan Ogos mereka juga akan mengambil alih Kepulauan Utara (Palmerstone Attol). Inilah jadualnya, seperti yang mereka katakan secara langsung. Bagi mereka yang tidak menghidupkan transceiver setiap hari, buat nota pada kalendar anda.
Kerana saya kadang-kadang mengembara bersama isteri ketika dia bekerja di Outer Islands, saya beroperasi dari pulau lain dalam kumpulan South atau North Cooks:
PULAU MITIARO (IOTA OC -083) 15 - 18 Julai 2014 (Kepulauan Cook SELATAN)
PULAU MAUKE (IOTA OC -083) 10 - 13 Jun, 2014 (Kepulauan Cook SELATAN)
PULAU MANGAIA (IOTA OC -159) 16 - 19 Julai 2013 (Kepulauan Cook SELATAN)
ATOLL PALMERSTON (IOTA OC - 124) 21 Ogos - 19 Sept, 2012 (Kepulauan Cook Utara)
Tidak hairanlah jika anda melihat foto pasangan romantis ini (QRZ.COM:-) Well, sama seperti saya dan Ira :-) Benar, kami mempunyai antena yang lebih rendah dan kolam yang lebih kecil.... :-) Dalam secara umum, idea memasang antena di sebelah kolam ia sangat produktif - kerana air, rintangan "tanah" jatuh dengan mendadak :-)
Laluan 20->Jun
Tiada lagi komen dengan harapan mereka yang datang ke sini kerap membaca dan menonton ini
lapangan terbang antarabangsa HAM
Entah bagaimana ternyata ramai orang membantu saya dalam apa cara sekalipun dari segi bahan tentang radio di Internet. Ini ialah artikel, berita, gambar rajah, gambar dan video hebat tentang radio amatur, pendapat tentang masalah radio amatur tertentu, dsb. Khususnya, sudah berada di dua tapak saya menerima bantuan berterusan daripada UR5RP, UT9UR, UR8RF, UN7FGO, UR5XMM, UR7RA dan kadangkala banyak lagi. Lawan tetap UT4RZ, yang juga berguna. Nikolay Pershin UX5UF banyak membantu dengan maklumat satelit. Dengan mengambil kira semua ini, satu percubaan telah diterbitkan untuk mencipta platform yang cukup berkuasa di mana amatur radio, tanpa mengira negara tempat tinggal mereka, boleh secara bebas menyiarkan bukan sahaja bahan, artikel, berita dan gambar mereka, tetapi juga perkhidmatan kecil. Sebagai contoh, saya menyambungkan semua penerima dalam talian saya, Sasha UR8RF menyediakan Kalendar DX lanjutan (bulanan), UY2RA menerbitkan ramalan mingguan untuk HF, VHF, Tropo dan Aurora. Laman web ini mempunyai peluang untuk menyiarkan artikel, bahan, berita, serta galeri foto dan forum anda. Dalam satu perkataan, ia ternyata menjadi sejenis alat kecerdasan kolektif :-) Tapak ini dipanggil " " kerana semua orang diterima untuk mendarat :-) Sertai kami dan kami akan mempunyai lapangan terbang radio amatur antarabangsa yang baharu :-) Soalan , jika ada, UY2RA uy2ra @ i.ua
Duchifat: Adakah ia benar-benar 9 miliwatt?
Dengan antena baharu, penerimaan Duchifat-1 Israel telah menjadi lebih baik. Ia sentiasa boleh didengari dengan samar-samar, tetapi nampaknya lebih baik dengan timbunan dua antena 7 elemen. Menerima beberapa bingkai telemetri. Ia agak jarang, saya takut dekoder saya tidak betul. Atau "terjemahan" nombor paket yang tidak tepat ke dalam parameter daripada DK3WN. Dalam pakej, kuasa dari sensor (ke hadapan) hanya 7.2 miliwatt. Tetapi jika dia bercakap benar, maka 10 miliwatt kuasanya di Bumi dapat didengari dengan sempurna :-)
12hb April
Pada bulan April, saya, mungkin seperti ramai radio amatur lain, cuba memenuhi syarat diploma "50 tahun penerbangan pertama manusia ke angkasa lepas" dalam kategori hanya melalui satelit. Yalah, diploma tu macam nak habiskan melalui angkasa lepas. Dalam hal ini, saya mencari di Internet untuk semua yang boleh membantu saya menjaringkan bilangan mata yang diperlukan. Saya baru saja menjumpai gambar-gambar yang sangat menarik tentang "kuda" berawak pertama yang Yuri Alekseevich terbang.
Unit Bel tidak menyatakan kuantiti itu sendiri, tetapi nisbah satu kuantiti kepada kuantiti yang lain. Bel ialah unit logaritma. Lebih kerap unit ini digunakan dengan awalan perpuluhan “ memutuskan", iaitu. "bahagian kesepuluh" Adalah mudah untuk mengukur pengecilan dan pekali perolehan dalam desibel:
Mengapa logaritma? Jadi, selepas semua, persepsi manusia adalah logaritma! Bayangkan beg membeli-belah seberat 1 kg. Jika anda menambah satu liter kilogram kepada jisim ini, perubahan jisim akan menjadi sangat ketara. Jika kilogram yang sama ditambah kepada jisim, katakan, 15 kg, maka kenaikan berat badan akan ketara, tetapi tidak akan dirasai. Dan jika kilogram ini ditambah kepada satu tan keseluruhan, maka kenaikan itu akan sama sekali tidak dapat dilihat. Untuk menolak kereta dengan dan tanpa satu liter jus, jumlah daya yang sama diperlukan.
Di samping itu, kami mengingat semula matematik logaritma dan melihat bagaimana beberapa pengiraan dipermudahkan.
Ini sudah menjadikan hidup lebih mudah. Mari selesaikan masalah mudah:Kuasa isyarat dilemahkan dalam talian sebanyak 6.3 kali; pada bahagian penerima, penguat meningkatkan kuasa sebanyak 25 kali. Berapa kali kuasa isyarat pada keluaran penguat lebih besar atau kurang daripada keluaran penjana?
Kami baru sahaja mengira berapa kali kuasa isyarat pada output laluan berbeza daripada yang dibekalkan kepada laluan. Pastinya saya ingin mengetahui besarnya kuasa ini. Adakah mungkin untuk menyatakan nilai itu sendiri dalam desibel? Sudah tentu anda boleh! Untuk melakukan ini, anda perlu membahagikan nilai dengan satu.
Sekarang hitung kuasa isyarat pada output laluan, dinyatakan dalam dBW, tidak sukar. Sebagai contoh, jika kuasa input ialah 0.25 W (-6 dBW), maka kuasa isyarat pada output laluan
Kira-kira 1 W, seperti yang anda rasa. Mari tukar kepada watt: 
Sekarang ingat beberapa kenyataan:
- Perubahan kuasa 2 kali- Ini 3 dB
- Perubahan kuasa 3 kali- Ini 4.8 dB
- Perubahan kuasa 10 kali- Ini 10 dB
- Perubahan kuasa 100 kali ganda- Ini 20 dB
...perubahan kuasa...
Saya sengaja menulis di atas hanya tentang kapasiti. Kuasa mempunyai pergantungan kuadratik pada voltan dan arus, dan perubahan 3 desibel sentiasa dan dalam semua kes perubahan kuasa 2 kali. Seperti yang kita ingat, kuasa bergantung pada kuasa dua voltan atau kuasa dua arus:
Ingat bahawa logaritma eksponen ialah hasil darab eksponen dan logaritma asas. Eksponen ialah dua, dan anda perlu mendarab bukan dengan 10, tetapi dengan 20. Mari kita ungkapkan 2 Volt dalam desibel-volt, dan 3 desibel-volt dalam Volt: 
Mudah dan tidak menakutkan!
- Dalam pengiraan kuantiti tenaga (kuasa) nombor 10 muncul
- Dalam pengiraan kuantiti kuasa (voltan, arus) nombor 20 muncul
Beberapa pengiraan
Mari kita selesaikan beberapa masalah pengiraan supaya kita boleh menavigasi desibel dengan yakin.
1. Kelantangan bunyi
Isipadu bunyi juga diukur dalam desibel. Mengingati bahawa desibel ialah ukuran nisbah dua kuantiti, kita Semestinya Kami sentiasa menjelaskan berhubung dengan apa desibel ini diukur, i.e. di manakah asal usul kira detik? Dan dalam kes ini - berhubung dengan ambang pendengaran manusia: 2×10 -5 N/m 2. Newton ialah unit sistem daya, i.e. Ia jelas merupakan kuantiti daya, jadi nombor 20 muncul dalam pengiraan. Mari kita hitung daya yang dikenakan tekanan bunyi pada gegendang telinga di telinga kita, apabila pesawat jet berlepas dan semasa perbualan yang tenang.
Apa yang kita tahu:
- Nilai dalam desibel dinyatakan relatif kepada 2×10 -5 N/m 2
- Luas gegendang telinga manusia adalah kira-kira 55 mm 2, atau 5.5 × 10 -5 m 2
- Jadual isipadu pesawat jet - 120 dB pada jarak 5 m
- Jadual isipadu perbualan senyap - 50 dB pada jarak 1 m
Einstein, Newton dan Pascal bermain sorok-sorok. Ia jatuh kepada Einstein untuk memandu. Pascal berlari ke dalam semak, menyamar, lelaki itu tidak kelihatan sama sekali, tetapi Newton hanya berdiri di sana. Dia melukis petak di sekeliling dirinya dan berdiri di sana. Einstein mengira hingga seratus, berpaling, melihat Newton dan menjerit:
- Hooray! Saya jumpa Newton!
Newton menjawab dengan senyuman licik:
- Salah, lelaki pintar! Itulah Newton setiap meter persegi! ANDA JUMPA PASCAL!!!
Mari kita hitung tekanan bunyi dalam Pascals, atau Newton per meter persegi:
Kami mendarabkan tekanan dalam Pascals dengan luas dalam meter persegi untuk mendapatkan daya dalam Newton:
Mari kita tukar Newton kepada daya gram yang lebih ketara:
- Pesawat jet memberikan tekanan
0.0011 N × 102 gf/N = 0.1122 gf - Bunyi perbualan yang tenang menekan gegendang telinga dengan silo
0.0000003479 N × 102 gf/N = 0.000035 gf
Seperti yang mereka katakan, rasai perbezaannya! Dan jangan lupa bahawa mekanisme pendengaran lebih kompleks, dan kami melihat bunyi bukan sahaja melalui gegendang telinga di kedalaman telinga!
2. Menukar paras voltan kepada kuasa isyarat
Di tempat kerja, kami sering mengukur tahap isyarat radio pada input antena penerima pengukur. Dan penerima pengukur dalam sifat metrologinya adalah hampir dengan voltmeter terpilih, dan nilai yang diukur dikira dalam desibel-mikrovolt ( dBµV). Pada masa yang sama, pengukuran radio sering beroperasi pada kuasa isyarat pada titik penerimaan, selalunya dinyatakan dalam desibel-milliwatts ( dBm). Mari kita mengira satu sama lain!
Dan untuk kebahagiaan yang lebih besar, saya membuat kalkulator dalam talian yang menukar voltan dalam desibel-mikrovolt kepada kuasa dalam desibel-milliwatt dan sebaliknya (saya tahu, saya tahu, terdapat banyak daripada mereka di Internet tanpa saya! :))
Kalkulator desibel dalam talian
Syarat penggunaan sederhana seperti neraka. Tukar nilai mana-mana nilai, dan semua nilai lain akan dikira semula secara automatik.
| Voltan, mV: | ||
| Voltan, dBμV: | ||
| Kuasa, dBm: | ||
| Kuasa, mW: |
