Что такое децибел? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

[an error occurred while processing this directive]

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

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

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

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

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

Следовательно, уровень звука в 4 бела соответствует звуковой мощности, равной 10⁴хP0.

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

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

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

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

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

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

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

Отношение амплитуд	Отношение мощностей	Значение в дБ
0,7	0,5	-3
0,5	0,25	-6
0,3	0,1	-10
0,1	0,01	-20
0,05	0,003	-25
0,01	10-4	-40
0,001	10-6	-60

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива В магнитосфере Земли впервые зафиксирован энергетический взрыв 21.11.2018 Исследователи из Университета Нью-Гэмпшира заметили трудноуловимое сингулярное событие, включающее магнитное пересоединение - процесс, с помощью которого разреженные частицы и энергия Земли сталкиваются, производя быстрый, но мощный взрыв в хвосте магнитосферы Земли. Магнитное пересоединение до сих пор оставалось загадкой для ученых. Они знают, что оно существует, и документировали последствия, которые могут иметь энергетические взрывы, - полярные сияния и, возможно, нарушение в электросетях в случае чрезвычайно сильных событий, - но они не полностью понимали детали. В новом исследовании ученые излагают первые взгляды на критически важные детали того, как этот процесс преобразования энергии работает в хвосте магнитосферы Земли. Магнитное пересоединение происходит вокруг Земли каждый день из-за скручивания и повторного соединения магнитных полей. Это происходит по-разному в разных местах, производя неодинаковые эффекты. Частицы плазмы могут быть преобразованы и вызывают один мощный взрыв, длящийся всего лишь долю секунды, что может привести к сильным потокам электронов, летящих со сверхзвуковой скоростью. Событие, которое заметили ученые, имело достаточно высокое разрешение, чтобы выявить его отличия от других режимов пересоединения, например от асимметричного процесса, который происходит в магнитопаузе Земли - внешней границе магнитосферы Земли. Магнитное пересоединение также происходит на Солнце и во всей Вселенной - во всех случаях насильственно расстреливая частицы и запуская большую часть изменений, которые мы наблюдаем в динамических космических средах, поэтому изучение этого процесса на Земле помогает нам понять пересоединение в других местах, которых не может достичь космический корабль. Чем больше мы понимаем разные типы магнитных пересоединений, тем лучше мы можем понять, как такие взрывы могут выглядеть в других местах. Асимметричное событие было впервые замечено 16 октября 2015 года, а симметричное событие теперь датируется 11 июля 2017 года, когда миссия NASA, пролетела через процесс магнитного пересоединения вблизи Земли. Четыре космических корабля МКС находились внутри событий всего несколько секунд, но инструменты, используемые учеными, собрали данные с беспрецедентной скоростью - в сто раз быстрее, чем когда-либо прежде. В результате ученые впервые смогли определить изменение в магнитных полях, появление новых и скорость и направление различных заряженных частиц.

Другие интересные новости:

▪ Порошок, очищающий воду от кишечной палочки

▪ Нанотрубочный включатель

▪ Бинт позаботится о ране самостоятельно

▪ Новая жизнь для полиуретановых отходов

▪ Амазонка пересыхает

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья MPEG-2 и домашнее видео. Искусство видео

▪ Каковы черты феодальной раздробленности в Германия в ХI-ХV вв.? Подробный ответ

▪ статья Страхование от несчастных случаев на производстве

▪ статья Получение эфирных масел прессованием или выжиманием. Простые рецепты и советы

▪ статья Самодельные направленные ответвители для кабельного телевидения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025