با استفاده از مبدل "سطوح در dBm (dBm یا dBmW)، dBV (dBV)، وات و واحدهای دیگر. استانداردهای نویز مجاز یا چند دسی بل در ...

رادیو 1967، 12

دسی بل واحد خاصی از بیان عددی برای تقویت یا تضعیف یک سیگنال است. در دسی بل، ضرایب بهره و تضعیف، گزینش پذیری گیرنده ها، ناهمواری مشخصه های فرکانس، شدت صدا و بسیاری از پارامترهای دستگاه های مختلف مهندسی رادیو، دستگاه ها، خطوط انتقال، آنتن و سایر دستگاه ها ارزیابی می شود. بسیاری از ولت مترها و آوومترها دارای مقیاس دسی بل هستند.

دسی بل چیست؟ اول از همه، دسی بل (نام اختصاری - dB) یک کمیت فیزیکی نیست، مثلاً یک وات، ولت، آمپر، بلکه یک مفهوم ریاضی است. از این نظر، دسی بل شباهت هایی با درصد دارند. مانند درصد، دسی بل یک مقدار نسبی است و برای ارزیابی طیف گسترده ای از پدیده ها، صرف نظر از ماهیت آنها، قابل استفاده است. اما، اگر درصدها مقداری مربوط به کل را بیان می کنند، آنگاه دسی بل بر مفهوم گسترده تری استوار است که نسبت دو کمیت مستقل، اما مشابه را مشخص می کند. با این حال، باید به خاطر داشت که اصطلاح "دسی بل" همیشه فقط با توان و با برخی رزروها با ولتاژ و جریان همراه است. ماهیت فیزیکی قدرت مشخص نشده است و می تواند هر - الکتریکی، صوتی، الکترومغناطیسی باشد.

دسی بل، همانطور که با پیشوند "دسی" نشان داده شده است، یک دهم واحد بزرگتر دیگر - بل است. و بل لگاریتم اعشاری نسبت دو توان است. اگر دو توان P1 و P2 شناخته شده باشند، نسبت آنها، که در دسی بل بیان می شود، به صورت زیر تعریف می شود:

NdB = 10 Lg (P2/P1)

که در آن P1 توان مربوط به سطح سیگنال اولیه و P2 توان مربوط به سطح سیگنال نهایی است.

در اینجا مناسب است یادآوری کنیم که لگاریتم اعشاری یک عدد توانی است که برای بدست آوردن این عدد باید عدد 10 را به آن افزایش داد. به عنوان مثال: Lg(100) = 2، زیرا 10 2 = 10*10 = 100; Lg(1000) = 3 از 10 3 = 10*10*10 = 1000.

اعداد بزرگتر از یک دارای لگاریتم مثبت و اعداد کوچکتر از یک دارای لگاریتم منفی خواهند بود. لگاریتم های منفی قبل از علامت "-" (منهای)، به عنوان مثال: Lg(0,1) = - 1; Lg (0.01) = - 2.

در صورتی که سیگنال اولیه کمتر از سیگنال نهایی باشد، یعنی P2/P1 بزرگتر از 1 باشد که در تقویت کننده ها اتفاق می افتد، عدد دسی بل مثبت خواهد بود و اگر سطح اولیه بیشتر از نهایی باشد، یعنی P2 / P1 کمتر از 1 است، سپس عدد دسی بل منفی خواهد بود. مورد دوم مربوط به تضعیف (تضعیف) سیگنال است. وقتی هر دو توان یکسان باشند و P2/P1=1 باشند، عدد دسی بل صفر است.

یک رابطه ساده بین دسی بل افزایش و تضعیف وجود دارد: برای مثال، اگر نسبت 10 مطابق با 10 دسی بل باشد، 10- دسی بل نسبت معکوس را بیان می کند، یعنی 0.1.

مقایسه دو سیگنال با مقایسه قدرت آنها همیشه راحت نیست. در بسیاری از موارد، اندازه گیری نه قدرت بار، بلکه افت ولتاژ در آن یا جریان جاری آسان تر است. اما در عین حال، یک شرط اجباری باید رعایت شود: مقاومت بارهایی که ولتاژهای U1 و U2 بر روی آنها اندازه گیری می شود یا جریان های اندازه گیری شده I1 و I2 از طریق آنها جریان می یابد باید یکسان باشد. فرمول های محاسبه دسی بل در این مورد به شرح زیر است:

N dB = 20 Lg (P2/P1)؛ NdB = 20 Lg (I2/I1)

دسی بل نه تنها برای مقایسه دو کمیت استفاده می شود. آنها همچنین برای تخمین مقادیر خاص توان و همچنین ولتاژها و جریانها مناسب هستند، اگر فرض کنیم که مقدار یکی از شرایط نسبت موجود در فرمولهای فوق بدون تغییر است. سپس هر مقدار دیگری در مقایسه با آن با تعداد معینی دسی بل مشخص می شود. در این حالت، صفر دسی بل مربوط به توانی برابر با اول است که اغلب به آن صفر می گویند. برای سطح صفر مشروط سیگنال الکتریکی، توان P = 1 مگاوات (0.001 وات)، آزاد شده بر روی مقاومت فعال R = 600 اهم، گرفته می شود - همانطور که هنگام اندازه گیری دما، دمای ذوب یخ در فشار اتمسفر معمولی است. به صورت صفر درجه گرفته می شود. در این توان، افت ولتاژ در مقاومت مشخص شده به صورت زیر است:

U \u003d (PR) 0.5 \u003d (0.001 * 600) 0.5 \u003d 0.775 ولت،

و جریان جاری:

I = (P/R) 0.5 = (0.001/600) 0.5 = 1.29 میلی آمپر.

این مقادیر - 0.775 ولت و 1.29 میلی آمپر به عنوان صفر دسی بل ولتاژ و جریان الکتریکی در نظر گرفته می شوند.

اگر بیش از 1 مگاوات برق در مداری با مقاومت فعال 600 اهم آزاد شود، یعنی افت ولتاژ بیش از 0.775 ولت و جریان بیش از 1.29 میلی آمپر، سطوح مثبت خواهند بود. هنگامی که توان، ولتاژ یا جریان کمتر از این مقادیر باشد، سطوح منفی هستند.

دسی بل و نسبت های مربوط به توان، ولتاژ و جریان آنها در جدول آورده شده است. 1.

فرض کنید در نتیجه بهبود مرحله نهایی تقویت کننده فرکانس پایین، توان خروجی آن از 10 به 20 وات افزایش یافته است. بنابراین افزایش قدرت به صورت زیر خواهد بود:

P2/P1 = 20/10 = 2

طبق جدول ستون «نسبت توان» نزدیکترین عدد به 2 1.99 خواهد بود. در ستون "دسی بل" این عدد برابر با 3 دسی بل است. بنابراین، دو برابر شدن توان خروجی مربوط به افزایش 3 دسی بل در بهره است. اگر به دلایلی قدرت خروجی تقویت کننده از 20 وات به 10 وات کاهش یافته باشد، نسبت توان جدید P2 / P1 \u003d 10/20 \u003d 0.5 خواهد بود. اما اکنون تغییر توان به معنای تضعیف است و به صورت -3 دسی بل بیان خواهد شد.

هنگام انجام اقدامات با دسی بل، باید به خاطر داشت که مجموع دو عدد در دسی بل معادل حاصلضرب مقادیر مطلق آن اعدادی است که با آنها مطابقت دارد، بنابراین، برای نشان دادن افزایش (یا کاهش) ) در توان، به عنوان مثال، با ضریب دو، سه یا چهار، لازم است به تعداد دسی بل اصلی به ترتیب 3 دسی بل، 4.8 دسی بل یا 6 دسی بل اضافه شود (یا کم شود).

دسی بل اغلب برای بیان حساسیت میکروفون ها استفاده می شود و توان خروجی آنها را در طول تست کارخانه با سطح صفر استاندارد فوق 1 مگاوات مقایسه می کند. فرض کنید یک میکروفون MD-44 با سطح خروجی 78 دسی بل به تقویت کننده ای متصل است که می تواند 40 وات قدرت بدون اعوجاج تولید کند. با این حال، در کار مشخص شد که تقویت کننده با چنین میکروفونی تنها 10 وات تولید می کند. سوال اینجاست که میکروفون باید چه حساسیتی داشته باشد تا آمپلی فایر قدرت کامل بدهد؟ نسبت حداکثر توان (40 وات) تقویت کننده به دریافتی (10 وات) 40/10 \u003d 4 است. این نسبت (طبق جدول - 3.98) مطابق با 6 دسی بل است. بنابراین، شما به یک میکروفون با سطح بازگشتی 72 دسی بل نیاز دارید، یعنی 6 دسی بل بیشتر از میکروفون MD-44 (-78 دسی بل)، زیرا: - 78 دسی بل + 6 دسی بل = -72 دسی بل. این الزام برای مثال توسط میکروفون MD-41 برآورده می شود.

جدول 1. دسی بل و نسبت متناظر آنها از توان، ولتاژ و جریان

مثالی دیگر. ولتاژ 8 ولت با فرکانس 100 مگاهرتز به یک قطعه کابل از نوع RK-1 به طول 50 متر اعمال می شود. اگر مشخص شود (از کتاب مرجع) که کابل در این فرکانس تضعیف 0.096 دسی بل بر متر را وارد می کند، ولتاژ در خروجی سگمنت چقدر خواهد بود؟ منبع تغذیه و بار دارای مقاومت یکسانی برابر با موج هستند. بدیهی است که میرایی معرفی شده توسط کابل: 0.096 * 50 = 4.8 دسی بل است. روی میز. 1 برای این تضعیف (-4.8 dB) مقدار نسبت ولتاژ مشخص نشده است. بیایید از این واقعیت استفاده کنیم که جدول نسبت +4.8 دسی بل را نشان می دهد که برابر با 1.74 است. این بدان معنی است که در انتهای بخش، سیگنال 1 / 1.74 ≈ 0.57 ورودی، یعنی 8 * 0.57 ≈ 4.6 ولت خواهد بود.

در صورت نیاز به تعیین مقادیر دسی بل یا نسبت هایی که در جدول وجود ندارد، باید به صورت زیر عمل کرد. فرض کنید می خواهید یک نسبت توان مربوط به 24 دسی بل پیدا کنید. با نمایش 24 دسی بل به صورت مجموع 10 + 14 دسی بل، در جدول نسبت های توان هر یک از عبارت ها را می یابیم، آنها برابر با 10 و 25.12 هستند. با ضرب این نسبت ها، دریافت می کنیم که 24 دسی بل مربوط به نسبت توان 251.2 است.

ولتاژ U1 = 30 ولت در خروجی تقویت کننده در فرکانس های میان برد و ولتاژ U2 = 21 ولت در لبه های باند عبور ایجاد می شود. بنابراین تقویت کننده اعوجاج فرکانس را ایجاد می کند - صدای بالا و پایین را تقویت می کند. فرکانس ها بدتر از حد متوسط ​​("پر می شود"). نسبت این مقادیر خواهد بود

U2/U1 = 21/30 = 0.7

با توجه به جدول متوجه می شویم که اعوجاج فرکانس این تقویت کننده در لبه های باند عبور 3- دسی بل است.

دسی بل همچنین به طور گسترده ای در آکوستیک استفاده می شود، جایی که در واقع واحد اصلی برای اندازه گیری شدت صدا هستند. این با خاصیت گوش ما برای پاسخ دادن به صداها توضیح داده می شود که شدت آنها میلیون ها بار متفاوت است. اما حساسیت گوش به صداهای با قدرت های مختلف یکسان نیست - در سکوت و با شدت کم (زمزمه، خش خش) حداکثر است و در شدت بالا (غرش هواپیما، غرش ماشین ها) حداقل است. . از این نظر سمعک شبیه رادیو AGC است.

این پدیده را می توان با یک مثال نشان داد. فرض کنید تقویت کننده توان خروجی 10 وات را تولید می کند. افزایش قدرت خروجی به 20 وات مانند افزایش جزئی در صدا است. برای اینکه گوش دو برابر ولوم را درک کند، تقریباً ده برابر افزایش قدرت خروجی تقویت کننده (≈10 دسی بل) نیاز دارد. و برای اینکه گوش افزایش 4 برابری حجم را درک کند، قدرت باید 100 برابر (≈20 دسی بل) افزایش یابد.

فیزیولوژیست ها با مطالعه ویژگی های شنوایی دریافتند که حساسیت گوش با شدت قرار گرفتن در معرض صدا با یک قانون لگاریتمی مرتبط است، یعنی افزایش قدرت صدا به میزان چند برابر به صورت تغییر حجم تقریباً در گوش ظاهر می شود. با لگاریتم این تعداد بار. استفاده از دسی بل در آکوستیک بسیار راحت به نظر می رسد، زیرا درک شنوایی و ارزیابی شدت صدا در ارتباط دقیقی است، و علاوه بر این، تغییر در شدت صدا به میزان 1 دسی بل توسط گوش به عنوان یک تغییر به سختی قابل توجه در گوش مشاهده می شود. بلندی صدا

جدول 2. متوسط ​​سطح سر و صدا

یک ارزیابی مقایسه ای از میانگین سطوح بلندی صداهای خانگی و صنعتی بر حسب دسی بل نسبت به آستانه شنوایی گوش انسان که به عنوان سطح صفر در نظر گرفته شده است، در جدول آورده شده است. 2. اندازه گیری شدت صدا با کمک ابزارهای ویژه - سطح سنج صدا، که مقیاس های آن به طور مستقیم در دسی بل درجه بندی می شود، انجام می شود.

مثال‌های ارائه شده در اینجا به دور از استفاده از دسی بل در محاسبات و اندازه‌گیری‌های مختلف در تمرین رادیویی آماتور است. ما فقط می خواستیم سادگی درک دسی بل و امکانات گسترده استفاده از آنها را نشان دهیم.

Cand. فن آوری E. ZELDIN، مهندس K. Dombrowski

در آخرین مقاله به موضوع تمیز کردن گوش با سواب پنبه ای پرداختیم. مشخص شد که با وجود شیوع چنین روشی، خود تمیز کردن گوش می تواند منجر به سوراخ شدن (پارگی) پرده گوش و کاهش قابل توجه شنوایی تا ناشنوایی کامل شود. با این حال، تمیز کردن نامناسب گوش تنها چیزی نیست که می تواند به شنوایی ما آسیب برساند. سر و صدای بیش از حد فراتر از استانداردهای بهداشتی و همچنین باروتروما (آسیب های ناشی از فشار) نیز می تواند منجر به کاهش شنوایی شود.

برای داشتن تصوری از خطری که سر و صدا برای شنوایی ایجاد می کند، لازم است با استانداردهای مجاز نویز برای ساعات مختلف روز آشنا شوید و همچنین متوجه شوید که صداهای خاص چه میزان نویز در دسی بل تولید می کنند. به این ترتیب، می توانید درک کنید که چه چیزی برای شنیدن ایمن است و چه چیزی خطرناک است. و با درک، توانایی جلوگیری از اثرات مضر صدا بر شنوایی به وجود می آید.

طبق استانداردهای بهداشتی، میزان صدای مجاز که حتی با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سمعک آسیبی به شنوایی وارد نمی کند، عبارت است از: 55 دسی بل (دسی بل) در روز و 40 دسی بل (دسی بل) در شب. چنین مقادیری برای گوش ما طبیعی است، اما، متأسفانه، اغلب، به ویژه در شهرهای بزرگ، نقض می شود.

سطح نویز بر حسب دسی بل (dB)

در واقع، اغلب از سطح نویز معمولی به میزان قابل توجهی فراتر می رود. در اینجا نمونه‌هایی از برخی از صداهایی که در زندگی خود با آن‌ها مواجه می‌شویم و تعداد دسی‌بل (dB) این صداها در واقع شامل موارد زیر است:

• گفتار گفتاری از 45 دسی بل (دسی بل) تا 60 دسی بل (دسی بل) متغیر است.بسته به حجم صدا؛
• بوق ماشین به 120 دسی بل (دسی بل) می رسد;
• صدای ترافیک سنگین - تا 80 دسی بل (dB);
• گریه کودک - 80 دسی بل (دسی بل);
• صدای انواع تجهیزات اداری، جاروبرقی - 80 دسی بل (dB);
• صدای موتور سیکلت در حال حرکت، قطار - 90 دسی بل (dB);
• صدای موسیقی رقص در یک کلوپ شبانه - 110 دسی بل (دسی بل));
• صدای هواپیما - 140 دسی بل (dB);
• نویز کار تعمیر - تا 100 دسی بل (dB);
• پخت و پز روی اجاق گاز - 40 دسی بل (دسی بل);
• صدای جنگل 10 تا 24 دسی بل (dB);
• سطح سر و صدای کشنده برای یک فرد، صدای انفجار 200 دسی بل (دسی بل) است.).

همانطور که می بینید، اکثر صداهایی که ما به معنای واقعی کلمه هر روز با آنها مواجه می شویم به طور قابل توجهی از آستانه قابل قبول هنجار فراتر می روند. و اینها فقط صداهای طبیعی هستند که ما نمی توانیم کاری در مورد آنها انجام دهیم. اما صدای تلویزیون، موسیقی بلند نیز وجود دارد که ما خودمان سمعک خود را در معرض آن قرار می دهیم. و با دستان خود آسیب زیادی به شنوایی خود وارد می کنیم.

چه سطحی از نویز مضر است؟

اگر سطح سر و صدا به 70-90 دسی بل (dB) برسد و برای مدت طولانی ادامه یابد، چنین سر و صدایی با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می تواند منجر به بیماری های سیستم عصبی مرکزی شود. و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نویز بیش از 100 دسی بل (dB) می تواند منجر به کاهش قابل توجه شنوایی تا ناشنوایی کامل شود. بنابراین ما از موسیقی با صدای بلند خیلی بیشتر ضرر می کنیم تا لذت و منفعت.

هنگام قرار گرفتن در معرض صدا چه اتفاقی برای شنیدن می افتد؟

قرار گرفتن در معرض صداهای تهاجمی و طولانی مدت با سمعک می تواند منجر به سوراخ شدن (پارگی) پرده گوش شود. پیامد این امر کاهش شنوایی و در حالت شدید، ناشنوایی کامل است. و اگرچه سوراخ شدن (پارگی) پرده گوش یک بیماری برگشت پذیر است (یعنی پرده گوش می تواند بهبود یابد)، با این حال، روند بهبود طولانی است و به شدت سوراخ بستگی دارد. در هر صورت، درمان سوراخ شدن پرده تمپان زیر نظر پزشکی انجام می شود که پس از معاینه یک رژیم درمانی را انتخاب می کند.

کلمه «دسی بل» از دو قسمت تشکیل شده است: پیشوند «دسی» و ریشه «بل». "دسی" در لغت به معنای "دهم" است، یعنی. دهم بل. بنابراین، برای اینکه بفهمید دسی بل چیست، باید بفهمید سفید چیست و همه چیز در جای خود قرار می گیرد.

مدتها پیش، الکساندر بل متوجه شد که اگر قدرت منبع این صدا کمتر از 10-12 وات بر متر مربع باشد و اگر از 10 وات بر متر مربع بیشتر شود، شخص دیگر نمی شنود صدا را متوقف می کند، گوش های خود را آماده کنید. درد ناخوشایند - این آستانه درد است.

همانطور که می بینید، تفاوت بین 10 -12 وات بر متر مربع و 10 وات بر متر مربع به اندازه 13 مرتبه قدر است. بل فاصله بین آستانه شنوایی و آستانه درد را به 13 مرحله تقسیم کرد: از 0 (10-12 وات بر متر مربع) تا 13 (10 وات بر متر مربع). بنابراین او مقیاس قدرت صدا را تعیین کرد.

در اینجا می توانید بگویید: "اوه، همه چیز روشن است!"، - خوب! اما بیشتر جالب تر است.

برو سر اصل مطلب

ما متوجه شدیم که دسی بلبرابر با 1/10 بلا است، اما چگونه این را در زندگی اعمال کنیم؟ من برای شما یک مثال می زنم:

• 0 دسی بل - چیزی شنیده نمی شود
• 15 دسی بل - به سختی قابل شنیدن (خش خش برگ ها)
• 50 دسی بل - به وضوح قابل شنیدن است
• 60 دسی بل - پر سر و صدا

اما چرا لازم است، اگر می توانید، به عنوان مثال، بگویید: "سطح قدرت صدا 0.1 وات بر متر مربع است". واقعیت این است که به طور تجربی ثابت شده است که فرد تغییر در روشنایی، حجم و غیره را احساس می کند. هنگامی که آنها به صورت لگاریتمی تغییر می کنند. مثل این:

آنچه در بل به عنوان نسبت سطح سیگنال اندازه گیری شده به برخی از مرجع بیان می شود. 1 Bel \u003d lg (P 1 / P 0) ، که در آن P 0 قدرت صوتی آستانه شنوایی است ، اما برای بدست آوردن دسی بل فقط باید در 10 ضرب کنید: 1 dB \u003d 10 * lg (P 1 / P 0)

بدین ترتیب دسی بللگاریتم نسبت سطح یک سیگنال به سیگنال دیگر را نشان می دهد و برای مقایسه دو سیگنال استفاده می شود. از فرمول، به هر حال، واضح است که هر سیگنال (و نه تنها قدرت صوتی) را می توان در دسی بل مقایسه کرد، زیرا دسی بل یک کمیت بدون بعد است.

ویژگی های خاص

سردرگمی با دسی بل از این واقعیت ناشی می شود که چندین "نوع" از آنها وجود دارد. آنها به طور مشروط دامنه و قدرت (انرژی) نامیده می شوند.

فرمول 1 دسی بل \u003d 10 * lg (P 1 / P 0) -دو کمیت انرژی را بر حسب دسی بل مقایسه می کند. در این مورد، قدرت. و فرمول 1 دسی بل \u003d 20 * lg (A 1 / A 0) -دو مقدار دامنه را با هم مقایسه می کند. مثلاً ولتاژ، جریان و غیره.
رفتن از دسی بل دامنه به دسی بل انرژی و بالعکس بسیار ساده است. صرفاً برای تبدیل کمیت های «غیر انرژی» به مقادیر انرژی لازم است. من این را با مثال جریان و ولتاژ نشان خواهم داد.

از تعریف توان P \u003d UI \u003d U 2 / R \u003d I 2 * R. در 10 * lg (P 1 / P 0) جایگزین کنید و پس از تبدیل 20 * lg (A 1 / A 0) دریافت می کنیم. - همه چیز ساده است.

به همین ترتیب، تبدیل برای سایر مقادیر دامنه انجام خواهد شد. جزئیات بیشتر، مانند همیشه، را می توان در کتاب های درسی و کتاب های مرجع یافت.

چرا باید پیچیده می شد؟

می بینید، دو مقدار می توانند میلیون ها بار متفاوت باشند. بنابراین یک نسبت ساده (P 1 / P 0) می تواند مقادیر بسیار بزرگ و بسیار کوچک را ارائه دهد. موافق باشید که این در عمل خیلی راحت نیست. شاید این نیز یکی از دلایل شیوع چنین دسی بل (همراه با نتیجه قانون وبر-فچنر) باشد.

بنابراین، دسی بل اجازه می دهد از حساب حساب در "طوطی"، یعنی. در زمان ها به سمت مقادیر خاص تر و کوچکتر حرکت کنید. که به سرعت می توان آن را در ذهن کم و زیاد کرد. و اگر هنوز هم می‌خواهید نسبت در طوطی‌ها را با یک مقدار شناخته شده در دسی‌بل ارزیابی کنید، کافی است یک قانون یادگاری ساده را به خاطر بسپارید (من از Revici جاسوسی کردم):

اگر نسبت مقادیر بیشتر از یک باشد، dB مثبت (+3dB) و اگر کمتر باشد، منفی (-3dB) خواهد بود. بدین ترتیب:

• 3 دسی بل به معنای افزایش / کاهش سیگنال به میزان یک سوم است
• 6 دسی بل یعنی افزایش/کاهش 2 برابر
• 10 دسی بل مربوط به تغییر قدر 3 برابر است
• 20 دسی بل مربوط به تغییر 10 برابری است

و حالا برای مثال. فرض کنید به ما گفته شد که سیگنال 50 دسی بل تقویت شده است. 50 دسی بل = 10 دسی بل + 20 دسی بل + 20 دسی بل = 3 * 10 * 10 = 300 بار. آن ها سیگنال 300 بار تقویت شده است.

بنابراین دسی بل فقط یک قرارداد مهندسی راحت است که از برخی اندازه گیری های عملی و مزایای استفاده عملی ناشی می شود.

انگلیسی دسی بل، dB) یک واحد روانی از شدت محرک است، یک دهم بلا: 1 bel = lg (I/Ithr)، که در آن / شدت یک محرک معین است (به عنوان مثال، روشنایی فیزیکی نور یا شدت صدا) ، I/Ithr شدت محرک آستانه (مقدار آستانه مطلق) است. از یک سو، مقیاس D. قضاوت مناسب تری در مورد قدرت ذهنی محرک های مختلف (مطابق با قانون فچنر) امکان پذیر می سازد. از سوی دیگر، با دانستن خواص لگاریتم ها، تخمین نسبت ویژگی های فیزیکی آسان است. مقیاس D. همچنین امکان مقایسه مستقیم‌تر بین وجهی شدت محرک را فراهم می‌کند (برای مثال، شدت صدا و شدت نور برابر با 130-140 دسی‌بل برای حواس بازدارنده و از نظر فیزیکی خطرناک هستند، در حالی که 60-70 دسی‌بل سطح متوسط ​​است. در حجم و روشنایی محرک ها). چهارشنبه شایعه، فون. (B. M.)

دسیبل (dB)

واحد اندازه گیری که معمولاً برای بیان شدت صدا استفاده می شود. همیشه نسبت دو بعد فشار (نیروهای فیزیکی) را بیان می کند. کاربرد استاندارد این اصطلاح باید تعریف شود. سیستم عمومی پذیرفته شده از 0.0002 dynes/cm2 برای اندازه گیری صدا استفاده می کند. این تقریباً با میانگین آستانه انسانی برای تون 1000 هرتز مطابقت دارد. بنابراین شدت هر صدای داده شده به صورت dB = 10log,10I1,/I2 بیان می شود که در آن I1 شدت مورد نظر و I2 استاندارد است. از آنجایی که رابطه لگاریتمی است، افزایش دسی بل با افزایش هندسی شدت همراه است. در فاصله 5 فوتی (تقریباً 1.5 متر)، زمزمه انسان تقریباً 20 دسی بل، گفتار معمولی با 60 دسی بل، صدای چکش در حدود 100 دسی بل اندازه گیری می شود و فراتر از آستانه درد، صداهایی به صورت گسترده شنیده می شود. طیف (مثلاً موسیقی راک) تقریباً در 120 دسی بل. البته توجه داشته باشید که دسی بل تنها معیاری برای سنجش شدت صدا نیست. به معنای واقعی کلمه، یک دسی بل 1/10 بلا است، واحدی که گاهی اوقات برای اندازه گیری ولتاژ الکتریکی و نور استفاده می شود. از آنجایی که این اندازه گیری نسبت دو انرژی است، منطقاً محدود به فشار صوت نیست و می توان از آن در سایر زنجیره های فیزیکی استفاده کرد.

دسی بل (dB)

یک واحد اندازه گیری استاندارد برای شدت یا دامنه صدا. مربوط به یک دهم بلا است و یک بل لگاریتم اعشاری نسبت انرژی ها (یا شدت ها) است. برای محاسبه شدت در دسی بل، اغلب از فرمول استفاده می شود:

Ndb \u003d 20 logRe / Pr،

که در آن Ndb تعداد دسی بل، Re فشار صوت است که باید بر حسب دسی بل بیان شود، Pr فشار استانداردی است که فشار اندازه گیری شده با آن مقایسه می شود و برابر با 0002/0 dyne/cm2 است. فشار صوت، که باید بر حسب دسی بل بیان شود، (Re) با یک فشار استاندارد معین، نزدیک به آستانه حساسیت شنوایی انسان (برای صدای با فرکانس 1000 هرتز) مقایسه می شود.

دسیبل چیست؟

واحدهای لگاریتمی جهانی دسی بل به طور گسترده در ارزیابی کمی پارامترهای دستگاه های صوتی و تصویری مختلف در داخل و خارج از کشور استفاده می شود. در الکترونیک رادیویی، به ویژه، در ارتباطات سیمی، فناوری ضبط و بازتولید اطلاعات، دسی بل یک معیار جهانی است.

دسی بل یک کمیت فیزیکی نیست، بلکه یک مفهوم ریاضی است.

در الکتروآکوستیک، دسی بل اساساً تنها واحد برای مشخص کردن سطوح مختلف - شدت صدا، فشار صدا، بلندی صدا، و همچنین برای ارزیابی اثربخشی وسایل کنترل نویز است.

دسی بل یک واحد اندازه گیری خاص است که شبیه هیچ یک از آنهایی نیست که در تمرین روزمره با آن مواجه می شویم. دسی بل یک واحد رسمی در سیستم واحدهای SI نیست، اگرچه با تصمیم کنفرانس عمومی اوزان و اندازه‌ها، استفاده از آن بدون محدودیت در ارتباط با SI مجاز است و اتاق بین‌المللی اوزان و اندازه‌ها گنجاندن آن را توصیه کرد. در این سیستم

دسی بل یک کمیت فیزیکی نیست، بلکه یک مفهوم ریاضی است.

از این نظر، دسی بل شباهت هایی با درصد دارند. دسی‌بل‌ها نیز مانند درصدها بی‌بعد هستند و برای مقایسه دو کمیت همنام، که اصولاً متفاوت‌ترین آنها هستند، صرف نظر از ماهیتشان، استفاده می‌کنند. لازم به ذکر است که اصطلاح "دسی بل" همیشه فقط با مقادیر انرژی همراه است، اغلب با قدرت و با برخی از رزروها، با ولتاژ و جریان.

دسی بل (نام روسی - dB، بین المللی - dB) یک دهم واحد بزرگتر است - bela 1.

بل لگاریتم اعشاری نسبت دو توان است. اگر دو قوه معلوم باشد آر 1 و آر 2 ، سپس نسبت آنها، که به صورت بلز بیان می شود، با فرمول تعیین می شود:

ماهیت فیزیکی توان های مقایسه شده می تواند هر نوع باشد - الکتریکی، الکترومغناطیسی، صوتی، مکانیکی - فقط مهم است که هر دو کمیت در واحدهای یکسان بیان شوند - وات، میلی وات و غیره.

اجازه دهید به طور خلاصه یادآوری کنیم که لگاریتم چیست. هر عدد مثبت 2، اعم از عدد صحیح و کسری، می تواند با عدد دیگری تا حد معینی نمایش داده شود.

بنابراین، به عنوان مثال، اگر 10 2 \u003d 100، آنگاه 10 را پایه لگاریتم می نامند و عدد 2 را لگاریتم عدد 100 می نامند و نشانگر log 10 100 \u003d 2 یا lg 100 \u003d 2 است. به این صورت است: "لگاریتم صد در پایه ده برابر است با دو").

لگاریتم های پایه 10 لگاریتم های اعشاری نامیده می شوند و بیشترین استفاده را دارند. برای اعدادی که بر 10 تقسیم می شوند، این لگاریتم از نظر عددی برابر با تعداد صفرهای پشت یک است و برای اعداد دیگر بر روی ماشین حساب محاسبه می شود یا در جداول لگاریتمی یافت می شود.

لگاریتم های با پایه e = 2.718 ... طبیعی نامیده می شوند. در محاسبات معمولاً از لگاریتم های پایه 2 استفاده می شود.

ویژگی های اصلی لگاریتم ها:

البته این ویژگی ها برای لگاریتم های اعشاری و طبیعی نیز معتبر است. روش لگاریتمی نمایش اعداد اغلب بسیار راحت است، زیرا به شما امکان می دهد ضرب را با جمع، تقسیم را با تفریق، افزایش به توان با ضرب و استخراج ریشه را با تقسیم جایگزین کنید.

در عمل، مقدار بسیار بزرگی نشان داد، به عنوان مثال، هر نسبت توانی در محدوده 100 تا 1000 در یک نوار قرار می گیرد - از 2 B تا 3 B. بنابراین، برای وضوح بیشتر، تصمیم گرفتیم که مقدار را ضرب کنیم. عددی که تعداد بل ها را 10 نشان می دهد و نشانگر محصول حاصل را بر حسب دسی بل در نظر بگیرید، به عنوان مثال، 2 B = 20 دسی بل، 4.62 B = 46.2 دسی بل، و غیره.

معمولاً نسبت توان بلافاصله بر اساس فرمول در دسی بل بیان می شود:

عملیات با دسی بل هیچ تفاوتی با عملیات لگاریتمی ندارد.

2 دسی بل = 1 دسی بل + 1 دسی بل → 1.259 * 1.259 = 1.585;
3 دسی بل → 1.259 3 = 1.995;
4 دسی بل → 2.512;
5 دسی بل → 3.161;
6 دسی بل → 3.981;
7 دسی بل → 5.012;
8 dB → 6.310;
9 دسی بل ← 7.943;
10 دسی بل → 10.00.

علامت ← به معنای "مطابقت" است.

به طور مشابه، می توانید جدولی برای مقادیر دسی بل منفی ایجاد کنید. منهای 1 دسی بل کاهش قدرت 1 / 0.794 \u003d 1.259 برابر را نشان می دهد ، یعنی همچنین حدود 26٪.

به یاد بیاور:

⇒ اگر آر 2 = پ 1 یعنی P 2 / P 1 = 1 ، آن ن دسی بل = 0 ، زیرا log 1=0 .

⇒ اگر پ 2 > پ ل ، سپس تعداد دسی بل مثبت است.

⇒ اگر آر 2 < P 1 ، سپس دسی بل به صورت اعداد منفی بیان می شود.

دسی بل مثبت اغلب به عنوان دسی بل افزایش نامیده می شود. دسی بل های منفی، به عنوان یک قاعده، تلفات انرژی (در فیلترها، تقسیم کننده ها، خطوط طولانی) را مشخص می کنند و به آنها دسی بل تضعیف یا افت می گویند.

یک رابطه ساده بین دسی بل تقویت و تضعیف وجود دارد: همان تعداد دسی بل با علائم مختلف با نسبت های متقابل مطابقت دارد. اگر مثلاً رابطه آر 2 /ر 1 = 2 → 3 دسی بل ، آن -3 دسی بل → 1/2 ، یعنی 1 / R 2 /ر 1 = پ 1 /ر 2

⇒ اگر آر 2 /ر 1 نشان دهنده توان ده است، یعنی. آر 2 /ر 1 = 10 ک ، جایی که ک - هر عدد صحیح (مثبت یا منفی)، سپس NdB = 10k ، زیرا ال جی 10 ک = k .

⇒ اگر آر 2 یا آر 1 برابر با صفر است، سپس عبارت for NdB معنی خود را از دست می دهد

و یک ویژگی دیگر: منحنی که مقادیر دسی بل را بسته به نسبت قدرت تعیین می کند، ابتدا به سرعت رشد می کند، سپس رشد آن کاهش می یابد.

با دانستن تعداد دسی بل مربوط به یک نسبت توان، می توان برای دیگری - نسبت نزدیک یا چندگانه - دوباره محاسبه کرد. به طور خاص، برای نسبت های قدرت که با ضریب 10 متفاوت است، عدد دسی بل 10 دسی بل متفاوت است. این ویژگی دسی بل باید به خوبی درک شود و به طور محکم به خاطر بسپارید - این یکی از پایه های کل سیستم است.

مزایای سیستم دسی بل عبارتند از:

⇒ جهانی بودن، یعنی امکان استفاده از پارامترها و پدیده های مختلف در ارزیابی.

⇒ تفاوت های بزرگ در اعداد تبدیل شده - از واحد به میلیون ها - در دسی بل به عنوان اعداد صد اول نمایش داده می شود.

⇒ اعداد طبیعی که توان ده را نشان می دهند در دسی بل مضرب ده بیان می شوند.

⇒ اعداد متقابل در دسی بل به صورت اعداد مساوی اما با علائم متفاوت بیان می شوند.

⇒ اعداد انتزاعی و نامگذاری شده را می توان در دسی بل بیان کرد.

معایب سیستم دسی بل عبارتند از:

⇒ دید کم: تبدیل دسی بل به نسبت های دو عدد یا معکوس نیاز به محاسبات دارد.

⇒ نسبت های قدرت و نسبت های ولتاژ (یا جریان) با استفاده از فرمول های مختلف به دسی بل تبدیل می شوند که گاهی اوقات منجر به خطا و سردرگمی می شود.

⇒ دسی بل را فقط می توان نسبت به سطح غیر صفر اندازه گیری کرد. صفر مطلق، به عنوان مثال 0 وات، 0 ولت، با دسی بل بیان نمی شود.

با دانستن تعداد دسی بل مربوط به یک نسبت توان، می توان برای دیگری - نسبت نزدیک یا چندگانه - دوباره محاسبه کرد. به طور خاص، برای نسبت های قدرت که با ضریب 10 متفاوت است، عدد دسی بل 10 دسی بل متفاوت است. این ویژگی دسی بل باید به خوبی درک شود و به طور محکم به خاطر بسپارید - این یکی از پایه های کل سیستم است.

مقایسه دو سیگنال با مقایسه توان آنها همیشه راحت نیست، زیرا اندازه گیری مستقیم توان الکتریکی در محدوده فرکانس های صوتی و رادیویی به ابزارهای گران قیمت و پیچیده نیاز دارد. در عمل، هنگام کار با تجهیزات، اندازه گیری نه توانی که بر روی بار آزاد می شود، بلکه افت ولتاژ روی آن و در برخی موارد، جریان جاری بسیار آسان تر است.

با دانستن ولتاژ یا جریان و مقاومت بار، تعیین توان آسان است. اگر اندازه گیری ها روی همان مقاومت انجام شود، آنگاه:

این فرمول ها اغلب در عمل مورد استفاده قرار می گیرند، اما لطفاً توجه داشته باشید که اگر ولتاژ یا جریان در بارهای مختلف اندازه گیری شود، این فرمول ها کار نمی کنند و باید از روابط پیچیده تر استفاده کرد.

با استفاده از تکنیکی که در تهیه جدول قدرت دسی بل استفاده شد، می توان به طور مشابه تعیین کرد که 1 دسی بل از نسبت ولتاژ و جریان برابر است. دسی بل مثبت 1.122 و دسی بل منفی 0.8913 خواهد بود، یعنی. 1 دسی بل ولتاژ یا جریان نشان دهنده افزایش یا کاهش این پارامتر در حدود 12 درصد نسبت به مقدار اولیه است.

فرمول ها با این فرض که مقاومت های بار فعال هستند و هیچ تغییر فازی بین ولتاژ یا جریان وجود ندارد، استخراج شد. به بیان دقیق، باید حالت کلی را در نظر گرفت و وجود زاویه تغییر فاز را برای ولتاژها (جریان ها) و برای بارها نه تنها فعال، بلکه مقاومت کل، از جمله اجزای راکتیو، در نظر گرفت، اما این فقط در فرکانس های بالا قابل توجه است.

یادآوری برخی از مقادیر دسی بل که اغلب در عمل با آن ها مواجه می شوند و نسبت های توان و ولتاژ (جریان) مشخص کننده آنها در جدول مفید است. 1.

میز 1.مقادیر رایج دسی بل قدرت و ولتاژ

با استفاده از این جدول و ویژگی‌های لگاریتم، محاسبه مقادیر دلخواه لگاریتم آسان است. به عنوان مثال، 36 دسی بل توان را می توان به صورت 30+3+3 نشان داد که مربوط به 1000*2*2 = 4000 است. اگر 36 را به صورت 10+10+10+3+3 → 10* نمایش دهیم، همین نتیجه را دریافت می کنیم. 10*10* 2*2 = 4000.

مقایسه دسیبل با درصد

قبلاً اشاره شد که مفهوم دسی بل شباهت هایی با درصد دارد. در واقع، از آنجایی که نسبت یک عدد به عدد دیگر، که معمولاً به صورت صد درصد در نظر گرفته می‌شود، به صورت درصد بیان می‌شود، نسبت این اعداد را می‌توان در دسی‌بل نیز نشان داد، مشروط بر اینکه هر دو عدد قدرت، ولتاژ یا جریان را مشخص کنند. برای نسبت توان:

برای نسبت ولتاژ یا جریان:

همچنین می توانید فرمول هایی برای تبدیل دسی بل به نسبت درصد استخراج کنید:

روی میز. 2 ترجمه برخی از رایج ترین مقادیر دسی بل به نسبت درصد است. مقادیر میانی مختلفی را می توان از نوموگرام در شکل پیدا کرد. 1.

برنج. 1. تبدیل دسی بل به نسبت درصد بر اساس نوموگرام

جدول 2.تبدیل دسی بل به نسبت درصد

بیایید به دو مثال کاربردی در توضیح تبدیل درصد به دسی بل نگاه کنیم.

مثال 1چه سطحی از هارمونیک ها در دسی بل در رابطه با سطح سیگنال اصلی با ضریب اعوجاج هارمونیک 3% مطابقت دارد؟

بیایید از شکل استفاده کنیم. 1. از نقطه تقاطع خط عمودی 3% با نمودار "ولتاژ" یک خط افقی بکشید تا با محور عمودی قطع شود و پاسخ را دریافت کنید: -31 دسی بل.

مثال 2چند درصد کاهش ولتاژ مربوط به تغییر -6 دسی بل است؟

پاسخ. 50% ارزش اصلی

در محاسبات عملی، قسمت کسری مقدار عددی دسی بل اغلب به یک عدد صحیح گرد می شود، اما این یک خطای اضافی را در نتایج محاسبات ایجاد می کند.

دسیبل در رادیو الکترونیک

بیایید چند مثال در توضیح تکنیک استفاده از دسی بل در الکترونیک رادیویی در نظر بگیریم.

تضعیف کابل

تلفات انرژی در خطوط و کابل ها در واحد طول با ضریب تضعیف α مشخص می شود که با امپدانس های خط ورودی و خروجی برابر، بر حسب دسی بل تعیین می شود:

جایی که U 1 - ولتاژ در یک بخش دلخواه از خط؛ U 2 - ولتاژ در بخش دیگر، با فاصله از اولی در واحد طول: 1 متر، 1 کیلومتر و غیره. به عنوان مثال، یک کابل فرکانس بالا از نوع PK-75-4-14 دارای ضریب تضعیف α در فرکانس 100 است. مگاهرتز، = -0.13 دسی بل بر متر، کابل جفت پیچ خورده دسته 5 در همان فرکانس دارای تضعیف مرتبه -0.2 دسی بل بر متر است و کابل دسته 6 کمی کمتر است. نمودار کاهش سیگنال برای یک کابل جفت تابیده بدون محافظ در شکل 1 نشان داده شده است. 2.

برنج. 2. نمودار کاهش سیگنال در یک کابل جفت تابیده بدون محافظ

کابل های فیبر نوری دارای مقادیر تضعیف قابل توجهی پایین تر در محدوده 0.2 تا 3 دسی بل با طول کابل 1000 متر هستند. همه فیبرهای نوری دارای یک وابستگی پیچیده به طول موج میرایی هستند که دارای سه "پنجره شفاف" 850 نانومتر، 1300 نانومتر است. و 1550 نانومتر "پنجره شفافیت" به معنای کمترین تلفات در حداکثر فاصله انتقال سیگنال است. نمودار تضعیف سیگنال در کابل های فیبر نوری در شکل نشان داده شده است. 3.

برنج. 3. نمودار کاهش سیگنال در کابل های فیبر نوری

مثال 3ولتاژ خروجی یک قطعه کابل PK-75-4-14 با طول را پیدا کنید ل \u003d 50 متر، اگر ولتاژ 8 ولت با فرکانس 100 مگاهرتز به ورودی آن اعمال شود. امپدانس بار و امپدانس موج کابل برابر هستند یا به قول خودشان با یکدیگر همخوانی دارند.

بدیهی است که میرایی معرفی شده توسط بخش کابل است ک = -0.13 دسی بل / متر * 50 متر = -6.5 دسی بل. این مقدار دسی بل تقریباً با نسبت ولتاژ 0.47 مطابقت دارد. بنابراین ولتاژ در انتهای خروجی کابل U 2 = 8 ولت * 0.47 = 3.76 ولت.

این مثال یک نکته بسیار مهم را نشان می دهد: تلفات در یک خط یا کابل با افزایش طول آنها به سرعت افزایش می یابد. برای طول کابل 1 کیلومتر، تضعیف در حال حاضر -130 دسی بل است، یعنی سیگنال بیش از سیصد هزار بار ضعیف می شود!

تضعیف تا حد زیادی به فرکانس سیگنال ها بستگی دارد - در محدوده فرکانس صوتی بسیار کمتر از محدوده ویدیویی خواهد بود، اما قانون لگاریتمی تضعیف یکسان خواهد بود و با طول خط طولانی تضعیف قابل توجه خواهد بود.

تقویت کننده های فرکانس صوتی

بازخورد منفی معمولاً به تقویت کننده های فرکانس صوتی به منظور بهبود عملکرد آنها وارد می شود. اگر بهره ولتاژ حلقه باز دستگاه باشد به ، اما با بازخورد به سیستم عامل سپس عددی را که نشان می دهد چند بار افزایش در اثر فیدبک تغییر می کند فراخوانی می شود عمق بازخورد . معمولاً در دسی بل بیان می شود. در یک تقویت کننده کار، ضرایب به و به سیستم عامل به صورت تجربی تعیین می شود، مگر اینکه تقویت کننده با یک حلقه بازخورد باز هدایت شود. هنگام طراحی یک تقویت کننده، ابتدا محاسبه کنید به ، و سپس مقدار را تعیین کنید به سیستم عامل به روش زیر:

که β ضریب انتقال مدار فیدبک است، یعنی نسبت ولتاژ در خروجی مدار فیدبک به ولتاژ ورودی آن.

عمق بازخورد در دسی بل را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

دستگاه های استریو در مقایسه با دستگاه های مونو باید الزامات بیشتری را برآورده کنند. اثر صدای فراگیر تنها با جداسازی کانال خوب، یعنی در غیاب سیگنال از یک کانال به کانال دیگر، ارائه می شود. در عمل، این نیاز نمی تواند به طور کامل برآورده شود و نشت متقابل سیگنال ها عمدتاً از طریق گره های مشترک برای هر دو کانال صورت می گیرد. کیفیت جداسازی کانال با به اصطلاح مشخص می شود متقاطع الف PZ اندازه گیری تداخل در دسی بل، نسبت توان خروجی هر دو کانال است زمانی که سیگنال ورودی فقط به یک کانال اعمال می شود:

جایی که آر D - حداکثر توان خروجی کانال عامل؛ آر SW - توان خروجی یک کانال رایگان.

جداسازی کانال خوب مربوط به تداخل 60-70 دسی بل، 90-100 دسی بل عالی است.

نویز و پس زمینه

در خروجی هر دستگاه تقویت کننده گیرنده، حتی در صورت عدم وجود سیگنال ورودی مفید، می توان یک ولتاژ متناوب را تشخیص داد که ناشی از نویز خود دستگاه است. دلایل ایجاد نویز ذاتی می تواند هم خارجی باشد - به دلیل تداخل، فیلتر ضعیف ولتاژ تغذیه، و داخلی، به دلیل نویز ذاتی اجزای رادیویی. نویز و تداخلی که در مدارهای ورودی و در اولین مرحله تقویت کننده رخ می دهد، بیشتر تحت تأثیر قرار می گیرند، زیرا در تمام مراحل بعدی تقویت می شوند. نویز ذاتی حساسیت واقعی گیرنده یا تقویت کننده را کاهش می دهد.

کمی سازی نویز به روش های مختلفی انجام می شود.

ساده ترین آنها این است که همه نویزها، صرف نظر از علت و مکان وقوع آنها، مجدداً به ورودی محاسبه می شوند، یعنی ولتاژ نویز در خروجی (در صورت عدم وجود سیگنال ورودی) بر بهره تقسیم می شود:

این ولتاژ، که بر حسب میکرو ولت بیان می شود، به عنوان معیاری برای اندازه گیری نویز ذاتی عمل می کند. با این حال، برای ارزیابی دستگاه از نظر تداخل، قدر مطلق نویز مهم نیست، بلکه نسبت بین سیگنال مفید و این نویز (نسبت سیگنال به نویز) مهم است، زیرا سیگنال مفید باید قابل اطمینان باشد. متمایز از پس زمینه تداخل. نسبت سیگنال به نویز معمولاً در دسی بل بیان می شود:

جایی که آر با - توان خروجی داده شده یا اسمی سیگنال مفید همراه با نویز. آر w - قدرت نویز خروجی با منبع سیگنال مفید خاموش. U ج - سیگنال ولتاژ و نویز در مقاومت بار. U دبلیو ولتاژ نویز در همان مقاومت است. بنابراین معلوم می شود که به اصطلاح. نسبت سیگنال به نویز "بدون وزن".

اغلب در پارامترهای تجهیزات صوتی، نسبت سیگنال به نویز داده می شود که با یک فیلتر وزنی ("وزن") اندازه گیری می شود. این فیلتر به شما اجازه می دهد تا حساسیت متفاوت شنوایی انسان به نویز در فرکانس های مختلف را در نظر بگیرید. رایج ترین فیلتر مورد استفاده، نوع A است، که در این حالت معمولاً نام گذاری واحد اندازه گیری "dBA" ("dBA") را نشان می دهد. استفاده از فیلتر معمولاً نتایج کمی بهتری نسبت به نویز بدون وزن دارد (معمولاً نسبت سیگنال به نویز 6-9 دسی بل بیشتر است)، بنابراین (به دلایل بازاریابی) سازندگان تجهیزات اغلب مقدار "وزن دار" را نشان می دهند. برای اطلاعات بیشتر در مورد فیلترهای وزنی، در بخش صداسنج ها به زیر مراجعه کنید.

بدیهی است که برای عملکرد موفق دستگاه، نسبت سیگنال به نویز باید بالاتر از مقداری حداقل مجاز باشد که بستگی به هدف و نیاز دستگاه دارد. برای تجهیزات کلاس Hi-Fi، این پارامتر باید حداقل 75 دسی بل، برای تجهیزات Hi-End - حداقل 90 دسی بل باشد.

گاهی اوقات در عمل از نسبت معکوس استفاده می کنند که سطح نویز را نسبت به سیگنال مفید مشخص می کند. سطح نویز با همان تعداد دسی بل نسبت سیگنال به نویز، اما با علامت منفی بیان می شود.

در توصیف تجهیزات دریافت و تقویت، گاهی اوقات اصطلاح سطح پس زمینه ظاهر می شود که نسبت اجزای ولتاژ پس زمینه به ولتاژ مربوط به توان نامی داده شده را در دسی بل مشخص می کند. اجزای پس زمینه چند برابر فرکانس شبکه (50، 100، 150 و 200 هرتز) هستند و در حین اندازه گیری، با استفاده از فیلترهای باند گذر از ولتاژ کل نویز جدا می شوند.

با این حال، نسبت سیگنال به نویز اجازه نمی دهد تا قضاوت کنیم که چه بخشی از نویز مستقیماً توسط عناصر مدار ایجاد می شود و چه بخشی در نتیجه نقص طراحی (پیکاپ، پس زمینه) معرفی شده است. برای ارزیابی خواص نویز اجزای رادیویی، این مفهوم معرفی شده است ضریب نویز (ضریب) . رقم نویز بر حسب قدرت درجه بندی می شود و بر حسب دسی بل نیز بیان می شود. این پارامتر را می توان به صورت زیر مشخص کرد. اگر در ورودی دستگاه (گیرنده، تقویت کننده) به طور همزمان یک سیگنال مفید با توان وجود داشته باشد. آر با و قدرت نویز آر w ، سپس نسبت سیگنال به نویز در ورودی خواهد بود (ر با /ر w )که در پس از تقویت نسبت (ر با /ر w ) بیرون کمتر خواهد بود، زیرا نویز ذاتی تقویت شده مراحل تقویت کننده به نویز ورودی اضافه می شود.

رقم نویز نسبتی است که در دسی بل بیان می شود:

جایی که به آر - افزایش قدرت

بنابراین، رقم نویز نشان دهنده نسبت توان نویز در خروجی به توان نویز تقویت شده در ورودی است.

معنی Rsh.in با محاسبه تعیین می شود؛ Rsh.out اندازه گیری شده و به آر معمولا. از محاسبه یا پس از اندازه گیری مشخص می شود. یک تقویت کننده ایده آل از نظر نویز باید فقط سیگنال های مفید را تقویت کند و نباید نویز اضافی ایجاد کند. همانطور که از معادله بر می آید، برای چنین تقویت کننده ای، نویز شکل می گیرد اف دبلیو = 0 دسی بل .

برای ترانزیستورها و آی سی های طراحی شده برای کار در مراحل اولیه دستگاه های تقویت کننده، رقم نویز تنظیم شده و در کتاب های مرجع آورده شده است.

ولتاژ نویز ذاتی همچنین پارامتر مهم دیگری را در بسیاری از دستگاه های تقویت کننده تعیین می کند - محدوده دینامیکی.

محدوده دینامیکی و تنظیمات

محدوده دینامیکی نسبت حداکثر توان خروجی تحریف نشده به حداقل مقدار آن است که بر حسب دسی بل بیان می شود، که در آن نسبت سیگنال به نویز مجاز هنوز ارائه می شود:

هرچه سطح نویز کمتر و قدرت خروجی بدون اعوجاج بیشتر باشد، دامنه دینامیکی گسترده تر است.

محدوده دینامیکی منابع صدا - یک ارکستر، یک صدا - به روشی مشابه تعیین می شود، فقط در اینجا حداقل قدرت صدا توسط نویز پس زمینه تعیین می شود. برای اینکه دستگاه بتواند حداقل و حداکثر دامنه سیگنال ورودی را بدون اعوجاج ارسال کند، محدوده دینامیکی آن باید حداقل به اندازه دامنه دینامیکی سیگنال باشد. در مواردی که محدوده دینامیکی سیگنال ورودی از محدوده دینامیکی دستگاه بیشتر شود، به طور مصنوعی فشرده می شود. مثلاً در مورد ضبط صدا اینطور است.

اثربخشی کنترل دستی صدا در دو موقعیت شدید تنظیم کننده بررسی می شود. ابتدا با رگولاتور در موقعیت حداکثر حجم، ولتاژی با فرکانس 1 کیلوهرتز به ورودی تقویت کننده فرکانس صوتی اعمال می شود تا ولتاژ مربوط به یک توان مشخص شده مشخص در خروجی تقویت کننده برقرار شود. سپس دکمه کنترل صدا را روی حداقل ولوم می چرخانیم و ولتاژ ورودی تقویت کننده را افزایش می دهیم تا ولتاژ خروجی دوباره برابر با ولتاژ اصلی شود. نسبت ولتاژ ورودی با کنترل در موقعیت حداقل ولوم به ولتاژ ورودی در حداکثر ولوم، که بر حسب دسی بل بیان می شود، نشانگر عملکرد کنترل صدا است.

مثال های ارائه شده به دور از فرسودگی موارد عملی استفاده از دسی بل برای ارزیابی پارامترهای دستگاه های الکترونیکی رادیویی است. با دانستن قوانین کلی برای استفاده از این واحدها، می توان نحوه استفاده از آنها را در شرایط دیگری که در اینجا در نظر گرفته نشده است، درک کرد. پس از برخورد با یک اصطلاح ناآشنا که در دسی بل تعریف شده است، باید به وضوح نسبت آن دو کمیت را تصور کرد. در برخی موارد این از خود تعریف مشخص است، در موارد دیگر رابطه بین اجزا پیچیده تر است و زمانی که وضوح مشخصی وجود ندارد باید به شرح تکنیک اندازه گیری مراجعه کرد تا از خطاهای جدی جلوگیری شود.

هنگام کار با دسی بل، همیشه باید توجه داشت که نسبت واحدها - توان یا ولتاژ - مربوط به هر مورد خاص است، یعنی کدام ضریب - 10 یا 20 - باید در مقابل علامت لگاریتم باشد.

LOG SCALE

سیستم لگاریتمی، از جمله دسی بل، اغلب در ساخت ویژگی های دامنه فرکانس (AFC) استفاده می شود - منحنی هایی که وابستگی ضریب انتقال دستگاه های مختلف (تقویت کننده ها، تقسیم کننده ها، فیلترها) را به فرکانس تأثیرات خارجی نشان می دهند. برای ایجاد پاسخ فرکانس، تعدادی از نقاط مشخص کننده ولتاژ خروجی یا توان در یک ولتاژ ورودی ثابت در فرکانس های مختلف با محاسبه یا تجربی تعیین می شود. یک منحنی صاف که این نقاط را به هم متصل می کند، ویژگی های فرکانس یک دستگاه یا سیستم را مشخص می کند.

اگر مقادیر عددی در امتداد محور فرکانس در مقیاس خطی ترسیم شوند، یعنی متناسب با مقادیر واقعی آنها، استفاده از چنین پاسخ فرکانسی ناخوشایند خواهد بود و بصری نخواهد بود: در منطقه فرکانس پایین تر فشرده می شود، و در فرکانس های بالاتر کشیده می شود.

پاسخ های فرکانسی معمولاً در مقیاس لگاریتمی ساخته می شوند. در محور فرکانس، در مقیاس مناسب برای کار، مقادیری ترسیم می شود که با خود فرکانس متناسب نیست. f و لگاریتم logf/f o ، جایی که f O - فرکانس مربوط به مبدا. مقادیر در برابر علائم روی محور نوشته می شوند f . برای ساخت پاسخ های فرکانسی لگاریتمی از کاغذ میلی متری لگاریتمی مخصوص استفاده می شود.

هنگام انجام محاسبات نظری، آنها معمولاً نه تنها از فرکانس استفاده می کنند f ، و ارزش ω = 2πf که فرکانس دایره ای نامیده می شود.

فرکانس f O ، مربوط به مبدا، می تواند دلخواه کوچک باشد، اما نمی تواند برابر با صفر باشد.

در محور عمودی، نسبت ضرایب انتقال در فرکانس های مختلف به مقدار حداکثر یا متوسط ​​آن به دسی بل یا به اعداد نسبی رسم می شود.

مقیاس لگاریتمی به شما امکان می دهد طیف وسیعی از فرکانس ها را در بخش کوچکی از محور نمایش دهید. در چنین محوری، مقاطع با طول مساوی با نسبت های یکسان دو فرکانس مطابقت دارند. فاصله ای که افزایش ده برابری فرکانس را مشخص می کند نامیده می شود دهه ; نسبت فرکانس دو برابر است اکتاو (این اصطلاح از تئوری موسیقی وام گرفته شده است).

محدوده فرکانس با فرکانس های قطع f اچ و f که در یک گروه موسیقی را در دهه ها اشغال می کند f ب /f اچ = 10 متر ، جایی که متر - تعداد دهه ها و در اکتاو 2 n ، جایی که n تعداد اکتاوها است.

اگر پهنای باند یک اکتاو بیش از حد گسترده باشد، می توان از فواصل با نسبت فرکانسی کوچکتر نیم اکتاو یا یک سوم اکتاو استفاده کرد.

فرکانس متوسط ​​یک اکتاو (نیم اکتاو) با میانگین حسابی فرکانس های پایین و بالای اکتاو برابر نیست، بلکه برابر است با 0.707f که در .

فرکانس هایی که در این روش یافت می شوند RMS نامیده می شوند.

برای دو اکتاو مجاور، فرکانس های میانی نیز اکتاو تشکیل می دهند. با استفاده از این ویژگی، می توانید به صورت اختیاری همان سری لگاریتمی فرکانس ها را یا به عنوان مرزهای اکتاوها یا به عنوان فرکانس های متوسط ​​آنها در نظر بگیرید.

در فرم هایی با شبکه لگاریتمی، فرکانس متوسط ​​سری اکتاو را به نصف تقسیم می کند.

در محور فرکانس در مقیاس لگاریتمی، برای هر سوم اکتاو بخش‌های مساوی از محور وجود دارد که طول هر یک سوم یک اکتاو است.

هنگام آزمایش تجهیزات الکتروآکوستیک و انجام اندازه‌گیری‌های صوتی، تعدادی فرکانس ترجیحی توصیه می‌شود. فرکانس های این سری اعضای یک تصاعد هندسی با مخرج 1.122 هستند. برای راحتی، مقادیر برخی از فرکانس ها در ± 1٪ گرد می شوند.

فاصله بین فرکانس های توصیه شده یک ششم اکتاو است. این به طور تصادفی انجام نشد: این سری شامل مجموعه ای از فرکانس های کافی برای انواع مختلف اندازه گیری است و سری های فرکانس را در فواصل 1/3، 1/2 و یک اکتاو کامل انتخاب می کند.

و یکی دیگر از ویژگی های مهم تعدادی از فرکانس های ترجیحی. در برخی موارد، نه یک اکتاو، بلکه یک دهه به عنوان فاصله فرکانس اصلی استفاده می شود. بنابراین، محدوده ترجیحی فرکانس‌ها را می‌توان هم به صورت دودویی (اکتاو) و هم به عنوان اعشار (دهه) در نظر گرفت.

مخرج پیشرفت، که بر اساس آن محدوده فرکانس ترجیحی ساخته شده است، از نظر عددی برابر با 1 دسی بل ولتاژ یا 1/2 دسی بل توان است.

نمایش اعداد نامگذاری شده در دسیبل

تا به حال، ما فرض می‌کردیم که هم تقسیم‌کننده و هم مقسوم‌کننده زیر علامت لگاریتم دارای مقدار دلخواه هستند و برای انجام تبدیل دسی‌بل مهم است که فقط نسبت آنها را بدون توجه به مقادیر مطلق بدانیم.

در دسی بل، شما همچنین می توانید مقادیر خاصی از توان و همچنین ولتاژ و جریان را بیان کنید. هنگامی که مقدار یکی از عبارات زیر علامت لگاریتم در فرمول های در نظر گرفته شده قبلا داده می شود، جمله دوم نسبت و تعداد دسی بل به طور منحصر به فرد یکدیگر را تعیین می کنند. بنابراین، اگر مقداری توان مرجع (ولتاژ، جریان) به عنوان یک سطح مقایسه مشروط تنظیم شود، آنگاه توان دیگری (ولتاژ، جریان) در مقایسه با آن با تعداد دقیقی از دسی بل مطابقت دارد. در این مورد، صفر دسی بل مربوط به توانی برابر با توان سطح مقایسه شرطی است، زیرا در ن پ = 0 Р 2 = پ 1 بنابراین این سطح معمولاً صفر نامیده می شود. بدیهی است که در سطوح صفر مختلف، توان ویژه یکسان (ولتاژ، جریان) با اعداد مختلف دسی بل بیان خواهد شد.

جایی که آر قدرت تبدیل شدن به دسی بل است و آر 0 - سطح توان صفر ارزش آر 0 در مخرج قرار می گیرد، با دسی بل مثبت بیانگر قدرت P > P 0 .

سطح توان مشروط که مقایسه با آن انجام می شود، در اصل می تواند هر گونه باشد، اما همه برای استفاده عملی مناسب نیستند. اغلب، توان 1 مگاوات که توسط یک مقاومت 600 اهم تلف می شود، به عنوان سطح صفر انتخاب می شود. انتخاب این پارامترها از لحاظ تاریخی رخ داده است: در ابتدا، دسی بل به عنوان یک واحد اندازه گیری در فناوری تلفن ظاهر شد. امپدانس مشخصه خطوط دو سیم بالای سر ساخته شده از مس نزدیک به 600 اهم است و توان 1 مگاوات بدون تقویت یک میکروفون تلفن کربنی با کیفیت بالا با مقاومت بار منطبق ایجاد می کند.

برای موردی که آر 0 = 1 میلی وات = 10 –3 سه شنبه: پ آر = 10 log P + 30

این واقعیت که دسی بل پارامتر نمایش داده شده نسبت به یک سطح مشخص گزارش می شود با عبارت "سطح" تاکید می شود: سطح تداخل، سطح توان، سطح بلندی صدا.

با استفاده از این فرمول، به راحتی می توان دریافت که نسبت به سطح صفر 1 مگاوات، توان 1 وات 30 دسی بل، 1 کیلووات به عنوان 60 دسی بل، و 1 مگاوات 90 دسی بل است، یعنی تقریباً تمام توان ها. که باید با صد دسی بل اول مطابقت داشته باشد. توان های کمتر از 1 میلی وات با اعداد دسی بل منفی بیان می شود.

دسی بل هایی که با توجه به سطح 1 میلی وات تعریف می شوند، دسی بل میلی وات نامیده می شوند و dBm یا dBm نشان داده می شوند. رایج ترین مقادیر سطح صفر در جدول 3 خلاصه شده است.

به طور مشابه، می توانید فرمول های بیان ولتاژ و جریان را در دسی بل نشان دهید:

جایی که U و من - ولتاژ یا جریانی که باید تبدیل شود، الف U 0 و من 0 - سطح صفر این پارامترها.

این واقعیت که دسی بل پارامتر نمایش داده شده نسبت به یک سطح مشخص گزارش می شود با عبارت "سطح" تأکید می شود: سطح تداخل، سطح توان، سطح بلندی صدا.

حساسیت میکروفون یعنی نسبت سیگنال الکتریکی خروجی به فشار صوتی که بر روی دیافراگم وارد می‌شود، اغلب بر حسب دسی بل بیان می‌شود و توان تولید شده توسط میکروفون را در مقاومت بار اسمی با سطح توان صفر استاندارد مقایسه می‌کند. پ 0 = 1 میلی وات . این تنظیم میکروفون نامیده می شود سطح استاندارد حساسیت میکروفون . شرایط آزمایش معمولی فشار صدای 1 Pa با فرکانس 1 کیلوهرتز در نظر گرفته می شود، مقاومت بار برای یک میکروفون پویا 250 اهم است.

جدول 3سطوح صفر برای اندازه گیری اعداد نامگذاری شده

توان تولید شده توسط یک میکروفون پویا، البته بسیار کم است، بسیار کمتر از 1 مگاوات، و سطح حساسیت میکروفون در دسی بل منفی بیان می شود. با دانستن سطح استاندارد حساسیت میکروفون (که در اطلاعات پاسپورت آمده است)، می توانید حساسیت آن را بر حسب واحدهای ولتاژ محاسبه کنید.

در سال های اخیر، برای توصیف پارامترهای الکتریکی تجهیزات رادیویی، مقادیر دیگری نیز به عنوان سطوح صفر استفاده شده است، به ویژه 1 pW، 1 μV، 1 μV / m (آخری - برای ارزیابی قدرت میدان).

گاهی اوقات نیاز به محاسبه مجدد سطح توان شناخته شده است پ آر یا ولتاژ پ U ، با توجه به یک سطح صفر داده می شود آر 01 (یا U 01 ) یکی دیگر آر 02 (یا U 02 ). این کار را می توان با استفاده از فرمول زیر انجام داد:

امکان نمایش اعداد انتزاعی و نامگذاری شده در دسی بل منجر به این واقعیت می شود که یک دستگاه را می توان با تعداد دسی بل های مختلف مشخص کرد. این دوگانگی دسی بل را باید در نظر داشت. درک روشنی از ماهیت پارامتری که تعیین می شود می تواند به عنوان محافظت در برابر خطاها در اینجا عمل کند.

برای جلوگیری از سردرگمی، مطلوب است که سطح مرجع را به صراحت مشخص کنید، به عنوان مثال -20 دسی بل (نسبت به 0.775 ولت).

هنگام تبدیل سطوح توان به سطوح ولتاژ و بالعکس، باید مقاومت را که برای این کار استاندارد است، در نظر گرفت. به طور خاص، dBV برای یک مدار تلویزیون 75 اهم (dBm-11dB) است. dBuV برای مدار تلویزیون 75 اهم معادل (dBm+109dB) است.

دسیبل در آکوستیک

تا به حال، صحبت از دسی بل، ما با اصطلاحات الکتریکی کار می کردیم - قدرت، ولتاژ، جریان، مقاومت. در همین حال، واحدهای لگاریتمی نیز به طور گسترده در آکوستیک مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که آنها بیشترین استفاده را در تخمین کمی کمیت های صدا دارند.

فشار صدا آر نشان دهنده فشار اضافی در محیط نسبت به فشار ثابتی است که قبل از ظهور امواج صوتی در آنجا وجود دارد (واحد اندازه گیری پاسکال (Pa) است).

نمونه ای از گیرنده های فشار صدا (یا گرادیان فشار صدا) اکثر انواع میکروفون های مدرن هستند که این فشار را به سیگنال های الکتریکی متناسب تبدیل می کنند.

شدت صوت با یک رابطه ساده با فشار صوت و سرعت ارتعاش ذرات هوا مرتبط است:

J=pv

اگر یک موج صوتی در فضای آزاد منتشر شود، جایی که بازتاب صوتی وجود ندارد، پس

v=p/(ρc)

در اینجا ρ چگالی محیط، kg/m3 است. با - سرعت صوت در محیط، m/s. محصول ρ ج محیطی را که انتشار انرژی صوتی در آن رخ می دهد مشخص می کند و به آن می گویند امپدانس آکوستیک خاص . برای هوا در فشار اتمسفر معمولی و دمای 20 درجه سانتیگراد ρ ج =420 کیلوگرم بر متر مربع *ثانیه؛ برای آب ج = 1.5 * 106 کیلوگرم بر متر مربع * ثانیه.

می توان نوشت که:

J=p 2 / (رس)

هر آنچه در مورد تبدیل مقادیر الکتریکی به دسی بل گفته شد در مورد پدیده های صوتی نیز صدق می کند.

اگر این فرمول ها را با فرمول هایی که قبلا برای قدرت مشتق شده بود مقایسه کنیم. جریان، ولتاژ و مقاومت، به راحتی می توان یک قیاس بین مفاهیم فردی که پدیده های الکتریکی و صوتی را مشخص می کند و معادلاتی که روابط کمی بین آنها را توصیف می کند، پیدا کرد.

جدول 4رابطه بین ویژگی های الکتریکی و صوتی

آنالوگ توان الکتریکی قدرت صوتی و شدت صدا است. آنالوگ ولتاژ فشار صدا است. جریان الکتریکی مربوط به سرعت ارتعاش و مقاومت الکتریکی مربوط به مقاومت صوتی خاص است. با قیاس با قانون اهم برای مدار الکتریکی، می توان از قانون آکوستیک اهم صحبت کرد. در نتیجه، هر آنچه در مورد تبدیل کمیت های الکتریکی به دسی بل گفته شد در مورد پدیده های صوتی نیز صدق می کند.

استفاده از دسی بل در آکوستیک بسیار راحت است. شدت صداهایی که در شرایط مدرن باید با آنها سروکار داشت می تواند صدها میلیون بار متفاوت باشد. چنین طیف عظیمی از تغییرات در مقادیر آکوستیک هنگام مقایسه مقادیر مطلق آنها ناراحتی زیادی ایجاد می کند و هنگام استفاده از واحدهای لگاریتمی، این مشکل برطرف می شود. علاوه بر این، مشخص شده است که بلندی صدا، زمانی که توسط گوش ارزیابی می شود، تقریباً متناسب با لگاریتم شدت صدا افزایش می یابد. بنابراین، سطوح این مقادیر، که در دسی بل بیان می‌شوند، کاملاً با بلندی درک شده توسط گوش مطابقت دارد. برای اکثر افراد با شنوایی طبیعی، تغییر در حجم صدا در فرکانس 1 کیلوهرتز زمانی احساس می شود که شدت صدا حدود 26 درصد، یعنی 1 دسی بل تغییر کند.

در آکوستیک، بر اساس قیاس با مهندسی برق، تعریف دسی بل بر اساس نسبت دو توان است:

جایی که جی 2 و جی 1 - قدرت آکوستیک دو منبع صوتی دلخواه.

به طور مشابه، نسبت دو شدت صدا در دسی بل بیان می شود:

آخرین معادله تنها در صورتی معتبر است که امپدانس های صوتی برابر باشند، به عبارت دیگر، پارامترهای فیزیکی محیطی که امواج صوتی در آن منتشر می شوند ثابت باشند.

دسی بل های تعریف شده توسط فرمول های بالا به مقادیر مطلق آکوستیک مربوط نمی شود و برای ارزیابی تضعیف صدا، مانند اثربخشی عایق صدا و سیستم های کاهش صدا و تضعیف استفاده می شود. ناهمواری ویژگی های فرکانس به روشی مشابه بیان می شود، یعنی تفاوت بین مقادیر حداکثر و حداقل در یک محدوده فرکانس معین از ساطع کننده ها و گیرنده های مختلف صدا: میکروفون، بلندگوها، و غیره محدوده) نسبت به مقدار 1. کیلوهرتز

با این حال، در عمل اندازه گیری های صوتی، به عنوان یک قاعده، باید با صداهایی برخورد کرد که مقادیر آنها باید با اعداد خاصی بیان شود. تجهیزات اندازه گیری صوتی پیچیده تر از تجهیزات اندازه گیری الکتریکی هستند و از نظر دقت به طور قابل توجهی پایین تر از آن هستند. به منظور ساده سازی روش اندازه گیری و کاهش خطا در آکوستیک، اولویت به اندازه گیری های مربوط به سطوح مرجع، کالیبره شده داده می شود که مقادیر آنها مشخص است. به همین منظور، برای اندازه گیری و مطالعه سیگنال های صوتی، آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند.

مقادیر مطلق توان ها، شدت صدا و فشار صوت را نیز می توان در دسی بل بیان کرد، اگر در فرمول های فوق با مقادیر یکی از عبارات زیر علامت لگاریتم داده شود. طبق توافقات بین المللی، سطح مرجع شدت صوت (سطح صفر) در نظر گرفته می شود جی 0 = 10 –12 W/M 2 . این شدت ناچیز، که تحت عمل آن دامنه نوسانات غشای تمپان کمتر از اندازه یک اتم است، به طور مشروط به عنوان آستانه شنوایی گوش در ناحیه فرکانس های بالاترین حساسیت شنوایی در نظر گرفته می شود. واضح است که تمام صداهای قابل شنیدن نسبت به این سطح فقط با دسی بل مثبت بیان می شوند. آستانه شنوایی واقعی برای افراد با شنوایی نرمال کمی بالاتر از 5-10 دسی بل است.

برای نشان دادن شدت صدا در دسی بل نسبت به یک سطح معین، از فرمول استفاده کنید:

مقدار شدت محاسبه شده توسط این فرمول نامیده می شود سطح شدت صدا .

سطح فشار صدا را می توان به روشی مشابه بیان کرد:

برای اینکه سطوح شدت صوت و فشار صوت بر حسب دسی بل به صورت عددی یک مقدار بیان شود، سطح فشار صوت صفر (آستانه فشار صوت) باید به صورت زیر در نظر گرفته شود:

مثال.اجازه دهید تعیین کنیم که یک ارکستر با قدرت صدای 10 وات در فاصله r = 15 متر چه سطحی از شدت در دسی بل ایجاد می کند.

شدت صوت در فاصله r = 15 متر از منبع خواهد بود:

سطح شدت بر حسب دسی بل:

اگر نه سطح شدت، بلکه سطح فشار صوت را به دسی بل تبدیل کنیم، همین نتیجه حاصل خواهد شد.

از آنجایی که در محل دریافت صدا، سطح شدت صدا و سطح فشار صوت با تعداد دسی بل یکسانی بیان می شود، در عمل اغلب از اصطلاح "سطح بر حسب دسی بل" استفاده می شود بدون اینکه مشخص شود این دسی بل ها به کدام پارامتر اشاره دارند.

تعیین سطح شدت بر حسب دسی بل در هر نقطه از فضا در فاصله r 1 از منبع صدا (محاسبه شده یا تجربی)، محاسبه سطح شدت در فاصله دشوار نیست. r 2 :

اگر گیرنده صدا به طور همزمان تحت تأثیر دو یا چند منبع صوتی قرار می گیرد و شدت صدا در دسی بل ایجاد شده توسط هر یک از آنها مشخص است، برای تعیین مقدار حاصل، دسی بل ها باید به مقادیر شدت مطلق تبدیل شوند (W / m2)، آنها را جمع کنید و این مجموع دوباره به دسی بل تبدیل می شود. در این حالت، اضافه کردن دسی بل به یکباره غیرممکن است، زیرا این با حاصلضرب مقادیر مطلق شدت ها مطابقت دارد.

در صورت موجود بودن n چندین منبع صوتی یکسان با سطح هر کدام L جی ، سپس سطح کل آنها خواهد بود:

اگر سطح شدت یک منبع صوتی 8-10 دسی بل یا بیشتر از سایر منابع فراتر رود، فقط می توان این یک منبع را در نظر گرفت و از عملکرد سایرین چشم پوشی کرد.

علاوه بر سطوح آکوستیک در نظر گرفته شده، گاهی اوقات می توان با مفهوم سطح قدرت صدای یک منبع صوتی مواجه شد که با فرمول تعیین می شود:

جایی که آر - قدرت صوتی منبع صدای دلخواه مشخص شده، W؛ آر 0 - قدرت صوتی اولیه (آستانه) که مقدار آن معمولاً برابر با P 0 = 10 -12 W گرفته می شود.

سطوح صدا

حساسیت گوش به صداهای فرکانس های مختلف متفاوت است. این وابستگی بسیار پیچیده است. در سطوح شدت صدا (تا حدود 70 دسی بل)، حداکثر حساسیت 2-5 کیلوهرتز است و با افزایش و کاهش فرکانس کاهش می یابد. بنابراین، صداهایی با شدت یکسان اما فرکانس های متفاوت از نظر حجم متفاوت خواهند بود. با افزایش شدت صدا، پاسخ فرکانسی گوش یکنواخت می شود و در سطوح شدت بالا (80 دسی بل و بالاتر)، گوش تقریباً به صداهایی با فرکانس های مختلف در محدوده صوتی واکنش نشان می دهد. از این نتیجه می شود که شدت صدا که توسط دستگاه های پهن باند خاص اندازه گیری می شود و بلندی که توسط گوش ضبط می شود مفاهیمی معادل نیستند.

سطح صدای هر فرکانس با مقدار سطحی برابر با صدایی با فرکانس 1 کیلوهرتز مشخص می شود.

سطح صدای هر فرکانس با مقدار سطحی برابر با صدایی با فرکانس 1 کیلوهرتز مشخص می شود. سطوح بلندی صدا با به اصطلاح منحنی‌های بلندی صدا مشخص می‌شوند، که هر کدام نشان می‌دهند که منبع صدا باید چه سطحی از شدت در فرکانس‌های مختلف ایجاد کند تا تصوری از بلندی مساوی با صدای 1 کیلوهرتز با شدت معین ایجاد کند (شکل 1). 4).

برنج. 4. منحنی هایی با بلندی مساوی

منحنی‌های بلندی مساوی اساساً خانواده‌ای از پاسخ‌های فرکانس گوش را در مقیاس دسی بل برای سطوح شدت مختلف نشان می‌دهند. تفاوت آنها با پاسخ فرکانس معمول فقط در روش ساخت است: "انسداد" مشخصه، یعنی کاهش ضریب انتقال، در اینجا با افزایش نشان داده می شود و نه کاهش در بخش مربوطه از منحنی. .

واحدی که سطح بلندی صدا را مشخص می کند، به منظور جلوگیری از اشتباه گرفتن با دسی بل شدت و فشار صدا، یک نام خاص داده شده است - زمینه .

سطح حجم صدا در پس‌زمینه‌ها از نظر عددی برابر با سطح فشار صدا بر حسب دسی‌بل یک تن خالص با فرکانس 1 کیلوهرتز، برابر با بلندی صدا است.

به عبارت دیگر، یک هوم 1 دسی بل SPL از یک تن 1 کیلوهرتز است که برای پاسخ فرکانسی گوش تصحیح شده است. هیچ نسبت ثابتی بین این دو واحد وجود ندارد: بسته به سطح صدای سیگنال و فرکانس آن تغییر می کند. فقط برای جریان هایی با فرکانس 1 کیلوهرتز، مقادیر عددی سطح بلندی صدا در تلفن ها و سطح شدت در دسی بل یکسان است.

اگر به انجیر مراجعه کنیم. 4 و مسیر یکی از منحنی ها را دنبال کنید، به عنوان مثال، برای سطح 60 فون، به راحتی می توان تعیین کرد که برای اطمینان از بلندی مساوی با صدای 1 کیلوهرتز در فرکانس 63 هرتز، شدت صدا 75 دسی بل مورد نیاز است و در فرکانس 125 هرتز فقط 65 دسی بل.

تقویت کننده های صوتی با کیفیت بالا از کنترل های دستی صدا با بلندی صدا یا همان طور که به آنها کنترل های جبرانی نیز می گویند استفاده می کنند. چنین کنترل هایی به طور همزمان با تنظیم میزان سیگنال ورودی در جهت کاهش باعث افزایش پاسخ فرکانس در ناحیه فرکانس پایین می شود که به همین دلیل یک صدای ثابت برای شنیدن در حجم های مختلف بازتولید صدا ایجاد می شود.

همچنین مطالعات نشان داده است که تغییر دو برابر در میزان صدا (بر اساس شنوایی) تقریباً معادل تغییر سطح صدا به میزان 10 فون است. این وابستگی مبنایی برای تخمین بلندی صدا است. در واحد حجم، نامیده می شود رویا ، سطح حجم 40 پس زمینه به صورت مشروط پذیرفته می شود. بلندی دو برابر برابر با دو پسر معادل 50 فون، چهار پسر به 60 فون و غیره است. 5.

برنج. 5. رابطه بین بلندی صدا و سطح بلندی صدا

بیشتر صداهایی که ما در زندگی روزمره با آنها سروکار داریم طبیعتاً صدا هستند. مشخصه بلندی صدا بر اساس تون های خالص 1 کیلوهرتز ساده است، اما منجر به این واقعیت می شود که تخمین نویز توسط گوش می تواند از قرائت های ابزار اندازه گیری متفاوت باشد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در سطوح مساوی از حجم نویز (در پس زمینه)، بیشترین تأثیر تحریک کننده بر روی یک فرد توسط اجزای نویز در محدوده 3-5 کیلوهرتز اعمال می شود. صداها می توانند به همان اندازه ناخوشایند تلقی شوند، اگرچه سطح بلندی آنها برابر نیست.

اثر تحریک کننده نویز با پارامتر دیگری به اصطلاح دقیق تر تخمین زده می شود سطح نویز درک شده . معیار نویز درک شده، سطح صدای نویز یکنواخت در یک باند اکتاو با فرکانس متوسط ​​1 کیلوهرتز است که در شرایط معین، شنونده به اندازه نویز اندازه‌گیری شده ناخوشایند ارزیابی می‌کند. سطوح نویز درک شده با واحدهای PNdB یا PNdB مشخص می شود. محاسبه آنها طبق یک روش خاص انجام می شود.

توسعه بیشتر سیستم تخمین نویز، سطوح نویز درک شده موثر است که در EPNdB بیان می شود. سیستم EPNdB ارزیابی جامع ماهیت نویز تأثیرگذار را امکان پذیر می کند: ترکیب فرکانس، اجزای گسسته در طیف آن، و همچنین مدت زمان تأثیر نویز.

با قیاس با واحد خواب بلندی، واحد نویز معرفی می شود - نوح .

برای یکی نوح نویز نویز یکنواخت در باند 910-1090 هرتز در سطح فشار صوتی 40 دسی بل پذیرفته شد. از جهات دیگر، noi شبیه پسران است: دو برابر شدن نویز مربوط به افزایش سطح نویز درک شده به میزان 10 PNdB، یعنی 2 noi = 50 PNdB، 4 noi = 60 PNdB و غیره است.

هنگام کار با مفاهیم آکوستیک، باید در نظر داشت که شدت صدا یک پدیده فیزیکی عینی است که می تواند دقیقاً تعریف و اندازه گیری شود. این واقعا وجود دارد، چه کسی آن را بشنود یا نه. بلندی صدا تأثیری را که صدا بر شنونده ایجاد می کند تعیین می کند و بنابراین یک مفهوم کاملاً ذهنی است زیرا به وضعیت اندام های شنوایی شخص و ویژگی های شخصی او برای درک صدا بستگی دارد.

سطح سنج صدا

برای اندازه گیری انواع ویژگی های نویز، از دستگاه های خاصی استفاده می شود - سطح صدا. سطح صدا یک دستگاه قابل حمل مستقل است که به شما امکان می دهد سطوح شدت صدا را مستقیماً بر حسب دسی بل در محدوده وسیعی نسبت به سطوح استاندارد اندازه گیری کنید.

سطح سنج صدا (شکل 6) از یک میکروفون با کیفیت بالا، یک تقویت کننده باند پهن، یک سوئیچ حساسیت که بهره را در مراحل 10 دسی بل تغییر می دهد، یک سوئیچ پاسخ فرکانس و یک نشانگر گرافیکی تشکیل شده است که معمولا چندین گزینه برای نمایش داده های اندازه گیری شده - از اعداد و یک جدول تا یک نمودار.

برنج. 6. سطح سنج دیجیتال قابل حمل

سطح سنج های مدرن بسیار فشرده هستند که امکان اندازه گیری را در مکان های صعب العبور فراهم می کند. از دستگاه های سطح صدای داخلی می توان از دستگاه شرکت "Octava-Electrodesign" "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm) نام برد.

سطح سنج صدا به شما امکان می دهد هم سطح کلی شدت صدا را هنگام اندازه گیری با پاسخ فرکانس خطی و هم سطح صدا در پس زمینه را هنگام اندازه گیری با ویژگی های فرکانس مشابه با گوش انسان تعیین کنید. محدوده اندازه گیری سطوح فشار صوت معمولاً در محدوده 20-30 تا 130-140 دسی بل نسبت به سطح فشار صوتی استاندارد 2*10-5 Pa است. با میکروفون های قابل تعویض، سطح اندازه گیری را می توان تا 180 دسی بل افزایش داد.

با توجه به پارامترهای مترولوژیکی و مشخصات فنی، سنج های صوتی خانگی به کلاس های اول و دوم تقسیم می شوند.

مشخصات فرکانس کل مسیر سنج صدا، از جمله میکروفون، استاندارد شده است. در کل پنج پاسخ فرکانسی وجود دارد. یکی از آنها در کل محدوده فرکانس کاری خطی است (نماد لین) چهار نفر دیگر ویژگی های گوش انسان را برای تن های خالص در سطوح مختلف حجم تقریبی می کنند. نام آنها از اولین حروف الفبای لاتین گرفته شده است. الف، ب، ج و D . شکل این ویژگی ها در شکل نشان داده شده است. 7. سوئیچ پاسخ فرکانس مستقل از سوئیچ محدوده اندازه گیری است. برای صدا سنج درجه یک، مشخصات الزامی است الف، ب، ج و لین . پاسخ فرکانس D - اضافی صوت سنج های کلاس دوم باید دارای مشخصات باشند آ و با ; بقیه مجاز هستند

برنج. 7. پاسخ فرکانس استاندارد سطح سنج صدا

مشخصه آ یک گوش را در حدود 40 فون شبیه سازی می کند. این مشخصه هنگام اندازه گیری نویز کم - تا 55 دسی بل و هنگام اندازه گیری سطوح بلندی صدا استفاده می شود. در شرایط عملی، اغلب از پاسخ فرکانسی با تصحیح استفاده می شود آ . این با این واقعیت توضیح داده می شود که اگرچه درک صدا توسط شخص بسیار پیچیده تر از یک وابستگی فرکانس ساده است که مشخصه را تعیین می کند. آ در بسیاری از موارد، نتایج اندازه‌گیری‌های دستگاه با ارزیابی صدای گوش در سطوح ولوم پایین مطابقت خوبی دارد. بسیاری از استانداردها - داخلی و خارجی - توصیه می کنند که ارزیابی نویز بر اساس مشخصه انجام شود آ صرف نظر از سطح شدت واقعی صدا.

مشخصه که در ویژگی های گوش را در 70 فون تکرار می کند. هنگام اندازه گیری نویز در محدوده 55-85 دسی بل استفاده می شود.

مشخصه با یکنواخت در محدوده 40-8000 هرتز. این مشخصه هنگام اندازه گیری سطوح بلندی قابل توجه - از 85 فون و بالاتر، هنگام اندازه گیری سطوح فشار صوت - بدون توجه به محدودیت های اندازه گیری، و همچنین هنگام اتصال دستگاه ها به صدا سنج برای اندازه گیری ترکیب طیفی نویز در مواردی که صدا سنج پاسخ فرکانسی ندارد لین .

مشخصه D - کمکی با در نظر گرفتن افزایش حساسیت آن در باند از 1.5 به 8 کیلوهرتز، میانگین مشخصه گوش را در حدود 80 فون نشان می دهد. هنگام استفاده از این مشخصه، قرائت‌های سطح صدا با دقت بیشتری نسبت به سایر ویژگی‌ها با سطح سر و صدای درک شده توسط شخص مطابقت دارد. این مشخصه عمدتاً در ارزیابی اثر تحریک‌کننده نویز با شدت بالا (هواپیما، اتومبیل‌های پرسرعت و غیره) استفاده می‌شود.

سطح صدا سنج همچنین دارای یک سوئیچ است سریع - آهسته - تکانه ، که مشخصات زمانی دستگاه را کنترل می کند. وقتی سوئیچ روی سریع ، دستگاه زمان دارد تا تغییرات سریع سطح صدا را در موقعیت نظارت کند به آرامی دستگاه مقدار متوسط ​​نویز اندازه گیری شده را نشان می دهد. پاسخ زمان نبض برای ضبط پالس های صوتی کوتاه استفاده می شود. برخی از انواع سطح سنج صدا نیز دارای یک انتگرال با ثابت زمانی 35 میلی ثانیه هستند که اینرسی ادراک صدای انسان را شبیه سازی می کند.

هنگام استفاده از سطح سنج صدا، نتایج اندازه گیری بسته به پاسخ فرکانس تنظیم شده متفاوت خواهد بود. بنابراین، هنگام ضبط قرائت ها، برای جلوگیری از سردرگمی، نوع مشخصه ای که در آن اندازه گیری ها انجام شده است نیز نشان داده می شود: dB ( آ ), دسی بل ( که در ), دسی بل ( با ) یا دسی بل ( D ).

برای کالیبره کردن کل مسیر میکروفون متر، صدا سنج معمولا شامل یک کالیبراتور صوتی است که هدف آن ایجاد نویز یکنواخت در یک سطح مشخص است.

با توجه به دستورالعمل فعلی "هنجارهای بهداشتی برای نویز مجاز در محوطه ساختمان های مسکونی و عمومی و در قلمرو توسعه مسکونی"، پارامترهای نرمال شده نویز ثابت یا متناوب، سطوح فشار صدا (در دسی بل) در باندهای فرکانسی اکتاو با میانگین است. فرکانس های 63، 125، 250، 500، 1000، 2000، 4000، 8000 هرتز. برای نویز متناوب، مانند نویز ترافیک، پارامتر نرمال شده سطح صدا بر حسب دسی بل است. آ ).

مجموع سطوح صوتی زیر که در مقیاس A صداسنج اندازه گیری شده است، ایجاد شده است: محل زندگی - 30 دسی بل، کلاس های درس و کلاس های درس موسسات آموزشی - 40 دسی بل، مناطق مسکونی و مناطق تفریحی - 45 دسی بل، محل کار اداری ساختمان ها - 50 دسی بل ( آ ).

برای ارزیابی بهداشتی سطح سر و صدا، قرائت‌های سطح صدا از -5 دسی‌بل تا +10 دسی‌بل تنظیم می‌شوند که ماهیت نویز، زمان کل عملکرد آن، زمان روز و مکان را در نظر می‌گیرد. شی به عنوان مثال، در طول روز، هنجار صدای مجاز در اماکن مسکونی، با در نظر گرفتن اصلاحیه، 40 دسی بل است.

بسته به ترکیب طیفی نویز، هنجار تقریبی حداکثر سطوح مجاز، dB، با ارقام زیر مشخص می شود:

در غیاب سطح سنج صدا، ارزیابی تقریبی سطوح حجم صداهای مختلف را می توان با استفاده از جدول انجام داد. 5.

جدول 5صداها و ارزیابی آنها