Логарифмическая шкала и логарифмические единицы часто используется в тех случаях, когда необходимо измерить некоторую величину, изменяющуюся в большом диапазоне. Примерами таких величин являются звуковое давление, магнитуда землетрясений, световой поток, различные частотно-зависимые величины, используемые в музыке (музыкальные интервалы), антенно-фидерных устройствах, электронике и акустике. Логарифмические единицы позволяют выразить отношения величин, изменяющихся в очень большом диапазоне с помощью удобных небольших чисел примерно так, как это делается при экспоненциальной записи чисел, когда любое очень большое или очень малое число может быть представлено в краткой форме в виде мантиссы и порядка. Например, мощность звука, издаваемого при запуске ракеты-носителя Сатурн, составляла 100 000 000 Вт или 200 дБ SWL. В то же время, мощность звука очень тихого разговора составляет 0,000000001 Вт или 30 дБ SWL (измерена в децибелах относительно мощности звука 10⁻¹² ватт, см. ниже).
Правда, удобные единицы? Но, как оказывается, они удобны далеко не для всех! Можно сказать, что большинство людей, плохо разбирающихся в физике, математике и технике, не понимают логарифмических единиц, таких как децибелы. Некоторые даже считают, что логарифмические величины относятся не к современной цифровой технике, а к тем временам, когда для инженерных расчетов использовали логарифмическую линейку!
.jpg)
Изобретение логарифмов упростило вычисления, так как они позволили заменить умножение сложением, которое выполняется значительно быстрее, чем умножение. Среди ученых, которые внесли значительный вклад в развитие теории логарифмов, можно отметить шотландского математика, физика и астронома Джона Непера, опубликовавшего в 1619 г. сочинение с описанием натуральных логарифмов, которые значительно упрощали вычисления.
Важным инструментом для практического использования логарифмов были таблицы логарифмов. Первая такая таблица была составлена английским математиком Генри Бригсом в 1617 году. Основываясь на работах Джона Непера и других ученых, английский математик и священник англиканской церкви Уильям Отред изобрел логарифмическую линейку, которая использовалась инженерами и учеными (включая и автора этой статьи) в течение последующих 350 лет, пока в середине семидесятых прошлого века ее не заменили карманные калькуляторы.
Логарифм - операция обратная возведению в степень. Число y является логарифмом числа x по основанию b
если соблюдается равенство
Иными словами, логарифм данного числа - это показатель степени, в которую нужно возвести число, называемое основанием, чтобы получить данное число. Можно сказать проще. Логарифм - это ответ на вопрос «Сколько раз нужно умножить одно число само на себя, чтобы получить другое число». Например, сколько раз нужно умножить число 5 само на себя, чтобы получить 25? Ответом является 2, то есть
По приведенному выше определению
Логарифмические единицы широко используются в науке, технике и даже в таких ежедневных занятиях, как фотография и музыка. Имеются абсолютные и относительные логарифмические единицы.
С помощью абсолютных логарифмических единиц выражают физические величины, которые сравниваются с определенным фиксированным значением. Например, дБм (децибел милливатт) - это абсолютная логарифмическая единица мощности, в которой мощность сравнивается с 1 мВт. Отметим, что 0 дБм = 1 мВт. Абсолютные единицы прекрасно подходят для описания одиночной величины , а не соотношения двух величин. Абсолютные логарифмические единицы измерения физических величин всегда можно перевести в другие, обычные единицы измерения этих величин. Например, 20 дБм = 100 мВт или 40 дБВ = 100 В.
С другой стороны, относительные логарифмические единицы используются для выражения физической величины в форме отношения или пропорции других физических величин, например, в электронике, где для этого используют децибел (дБ). Логарифмические единицы хорошо подходят для описания, например, коэффициента передачи электронных систем, то есть соотношения между выходным и входным сигналами.
Следует отметить, что все относительные логарифмические единицы являются безразмерными. Децибелы, неперы и другие названия - просто особые наименования, которые используются совместно с безразмерными единицами. Отметим также, что децибел часто используется с различными суффиксами, которые обычно присоединяются к сокращению дБ с помощью дефиса, например дБ-Гц, пробела, как в единице dB SPL, без какого-либо символа между дБ и суффиксом, как в дБм, или заключаются в кавычки, как в единице дБ(м²). Обо всех этих единицах мы поговорим ниже в этой статье.
Следует также отметить, что преобразование логарифмических единиц в обычные единицы часто бывает невозможным. Впрочем, это бывает только в тех случаях, когда говорят об отношениях. Например, коэффициент передачи усилителя по напряжению 20 дБ можно преобразовать только в «разы», то есть в безразмерную величину - он будет равным 10. В то же время, измеренное в децибелах звуковое давление можно перевести в паскали, так как звуковое давление измеряется в абсолютных логарифмических единицах, то есть, относительно опорного значения. Отметим, что коэффициент передачи в децибелах - тоже безразмерная величина, хотя и имеет название. Полная путаница получается! Но мы попробуем разобраться.
Мощность . Известно, что мощность пропорциональна квадрату амплитуды. Например, электрическая мощность, определяемая выражением P = U²/R. То есть, изменение амплитуды в 10 раз сопровождается изменением мощности в 100 раз. Соотношение двух величин мощности в децибелах определяется выражением
10 log₁₀(P₁/P₂) dB
Амплитуда . В связи с тем, что мощность пропорциональна квадрату амплитуды, соотношение двух величин амплитуды в децибелах описывается выражением
20 log₁₀(P₁/P₂) dB.
R = ln(x₁/x₂) = ln(x₁) – ln(x₂)
s = 1000 ∙ log₁₀(f₂/f₁)
Первоначально децибел использовался для измерения отношений энергетических (мощность , энергия) или силовых (напряжение, сила тока) величин. В принципе, с помощью децибелов можно измерять что угодно, но в настоящее время рекомендуется употреблять децибелы только для измерения уровня мощности и некоторых других связанных с мощностью величин. Так децибелы сегодня используются в акустике для измерения громкости звука и в электронике для измерения мощности электрического сигнала . Иногда в децибелах также измеряют динамический диапазон (например, звучания музыкальных инструментов). Также децибел является единицей звукового давления.
Как уже было сказано выше, изначально белы использовались для оценки отношения мощностей , поэтому в каноническом, привычном смысле величина, выраженная в белах, означает логарифмическое отношение двух мощностей и вычисляется по формуле:
величина в белах =где P 1 / P 0 - отношение уровней двух мощностей, обычно измеряемой к т. н. опорной , базовой (взятой за нулевой уровень). Если говорить более точно, то это - «белы по мощности» . Тогда отношение двух величин в «децибелах по мощности» вычисляется по формуле:
величина в децибелах (по мощности) =Формулы для вычисления в децибелах разностей уровней немощностных (неэнергетических) величин, таких как напряжение или сила тока , отличаются от приведённой выше! Но в конечном итоге отношение этих величин, выраженное в децибелах, также выражается через отношение связанных с ними мощностей.
Так для линейной цепи справедливо равенство или
Отсюда видим, что а значит 
откуда получаем равенство: 
которое представляет собой связь между «белами по мощности»
и «белами по напряжению»
в одной и той же цепи.
Из всего этого видим, что при сравнении величин напряжений (U 1 и U 2) или токов (I 1 и I 2) их отношения в децибелах выражаются формулами:
децибелы по напряжению = децибелы по току =Можно подсчитать, что при измерении мощности изменению на 1 дБ соответствует приращение мощности (P 2 /P 1) в ≈1,25893 раза. Для напряжения или силы тока изменению на 1 дБ будет соответствовать приращение в ≈1,122 раза.
Предположим, что мощность P 2 в 2 раза больше начальной мощности P 1 , тогда
10 log 10 (P 2 /P 1) = 10 log 10 2 ≈ 3 дБ,
то есть изменение мощности на 3 дБ означает её увеличение в 2 раза. Аналогично изменение мощности в 10 раз:
10 log 10 (P 2 /P 1) = 10 log 10 10 = 10 дБ,
а в 1000 раз
10 log 10 (P 2 /P 1) = 10 log 10 1000 = 30 дБ,
И, наоборот, чтобы получить разы из децибел (dB), нужно
Для мощности 
- для напряжения (тока) 
.
Например, зная опорный уровень (P 1) и значение в дБ можно найти значение мощности, например, при P 1 = 1 мВт и известном отношении 20 дБ (dB):
Аналогично для напряжения, при U 1 = 2 В и отношении в 6 дБ:
Вычисления вполне реально производить в уме, для этого достаточно помнить примерную несложную таблицу (для мощностей):
1 дБ 1.25 3 дБ 2 6 дБ 4 9 дБ 8 10 дБ 10 20 дБ 100 30 дБ 1000
Сложению (вычитанию) значений дБ соответствует умножение (деление) самих отношений. Отрицательные значения дБ соответствуют обратным отношениям. Например, уменьшение мощности в 40 раз это 4*10 раз или −6 дБ-10 дБ= −16 дБ. Увеличение мощности в 128 раз это 2^7 или 3 дБ*7=21 дБ. Увеличение напряжения в 4 раза эквивалентно увеличению мощности в 4*4=16 раз, это 2^4 или 3 дБ*4=12 дБ.
Поскольку децибел - не абсолютная, а относительная величина и вычисляется для различных физических величин по-разному (см. выше), то во избежание путаницы при использовании децибелов на практике существуют дополнительные договорённости.
чаще всего нужно знать отношение двух уровней (напряжений), выраженное в децибелах, есть несколько значений, которые легко запомнить:
6 дБ - отношение 2:1
20 дБ - отношение 10:1
40 дБ - отношение 100:1
60 дБ - отношение 1000:1
80 дБ - отношение 10000:1
100 дБ - отношение 100000:1
120 дБ - отношение 1000000:1
Промежуточные значения можно легко вычислить по формуле - 20*Lg(U1/U2), где U1 - уровень(напряжение) сигнала,U2 - уровень(напряжение) шума, напомним, что измерения проводятся средне-квадратичным милливольтметром, либо анализатором спектра с фильтром МЭК(А), где МЭК - Международная электротехническая комиссия
Зачем вообще применять децибелы и оперировать логарифмами, если то же самое можно выразить привычными процентами или долями? Представим себе, что в совершенно тёмной комнате включили лампочку некоторой светосилы. При этом, комната разительно отличается по виду до и после включения. Изменение освещённости, выраженное в дБ, тоже огромно, теоретически бесконечно. Допустим, что теперь включили ещё одну такую же лампочку. Теперь эффект будет совсем не тот, может быть даже человек не сразу заметит изменения, если её включить плавно. И в децибелах это будет всего 3 дБ. Итак, на практике, в децибелах удобно выполнять измерения как сильно меняющихся величин, так и почти постоянных.
Для различных физических величин одному и тому же числовому значению , выраженному в децибелах , могут соответствовать разные уровни сигналов (вернее разности уровней). Поэтому во избежание путаницы такие «конкретизированные» единицы измерения обозначают теми же буквами «дБ», но с добавлением индекса - общепринятого обозначения измеряемой физической величины. Например «дБВ» (децибел относительно вольта) или «дБмкВ» (децибел относительно микровольта), «дБВт» (децибел относительно ватта) и т. п. В соответствии с международным стандартом МЭК 27-3 при необходимости указать исходную величину ее значение помещают в скобках за обозначением логарифмической величины, например для уровня звукового давления: L P (re 20 µPA) = 20 dB; L P (исх. 20 мкПа) = 20 дБ
Децибел также используется в теории автоматического регулирования и управления (ТАУ) и является одним из важнейших параметров при сравнении амплитуд выходного и входного сигналов.
Несмотря на то, что децибел служит для определения отношения двух величин, иногда децибелы используют и для измерения абсолютных значений. Для этого достаточно условиться, какой уровень измеряемой физической величины будет принят за опорный уровень (условный 0). На практике распространены следующие опорные уровни и специальные обозначения для них:
Во избежание путаницы желательно указывать опорный уровень явно, например −20 дБ (относительно 0,775 B) .
При пересчёте уровней мощностей в уровни напряжений и обратно надо обязательно учитывать сопротивление, являющиеся стандартным для данной задачи:
Следует чётко помнить математические правила:
Например, подав на один конец 50-омного кабеля с коэффициентом передачи −6 дБ, мощность 0 дБм, что эквивалентно 1 мВт, или 0,22 В, или 107 дБмкВ, на выходе получим мощность −6 дБм, что эквивалентно 0,25 мВт (в 4 раза меньше по мощности) или 0,11 В (в два раза меньше по напряжению) или 101 дБмкВ (на те же 6 дБ меньше).
Есть хорошая новость по спутниковой активности. Стали известны спецпозывные российских станций в мемориалах Юрия Гагарина - http://www.qrz.ru/news/13188.html Главную - RQ55YG я уже отработал на FO-29 сегодня утром. СРР будет выдавать плакетки за эти связи.
Вот принял шифровку с борта AO73. Кто захочет расшифровать сам - пишите. пришлю звук.
07.05.2014 18:06:33, 121331, FM9, o 2 d * V ^E & & " & e395m 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e062c541c 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e 94e73e062c541c 94e73e 94e73e 94e73e
07.05.2014 18:06:10, 121331, FM6,
07.05.2014 18:06:04, 121331, FM5,
07.05.2014 18:05:58, 121331, FM4, If you can read this you are receiving FUNcube fine. Please register with the FUNcube data warehouse at http://api.funcube.org.uk/
07.05.2014 18:05:47, 121331, FM3, FUNcube is now described on Wikipedia at https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=FUNcube-1
07.05.2014 18:05:41, 121331, FM2, The annual AMSAT-UK Colloquium will take place on 25 - 27 July 2014 at the Holiday Inn, Guildford, UK. See amsat-uk.org/colloquium/colloquium-2014 for more info.
07.05.2014 18:05:35, 121331, FM1, The main FUNcube tech team is: Dave G4DPZ, David G0MRF, Duncan M6UCK, Gerard Aalbers, Graham G3VZV, Jason G7OCD, Jim G3WGM, Howard G6LVB, Phil M6IPX, Wouter PA3WEG & Wouter Jan PE4WJ
Это как раз там, где аборигены его съели..... Житель Раротонга Энди Дункан E51AND всё лето вместе с женой будут кататься по Юным Куковым Островам, а в августе еще прихватят и Северные (Палмерстоун аттол). Вот его расписание, как говорят из первых рук. Кто не каждый день включает трансивер - сделайте пометку в календаре.
Because I sometimes travel with my wife when she is working on the Outer Islands, I operate from other islands in the South or North Cooks group:
MITIARO ISLAND (IOTA OC -083) July 15th - 18th, 2014 (SOUTH Cook Islands)
MAUKE ISLAND (IOTA OC -083) June 10th - 13th, 2014 (SOUTH Cook Islands)
MANGAIA ISLAND (IOTA OC -159) July 16th - 19th, 2013 (SOUTH Cook Islands)
PALMERSTON ATOLL (IOTA OC - 124) August 21st - Sept 19th, 2012 (NORTH Cook Islands)
Ну оно и неудивительно, если посмотреть на фото этой романтической пары (QRZ.COM:-) Ну прямо как мы с Ирой :-) Правда у нас и антенны пониже, и бассейн поменьше.... :-) А вообще идея ставить антенну рядом с бассейном очень продуктивная - из-за воды сопротивление "земли" резко падает:-)
Уже без комментариев в надежде что это читают и смотрят те кто ходит сюда регулярно
Как то так выходит что многие мне помогают чем могут в части материалов о радио в интернете. Это статьи, новости, схемы, прикольные фотографии и видео о радиолюбительстве, мнения о тех или иных радиолюбительских проблемах и т.д. В частности уже на двух площадках я получаю постоянную помощь от UR5RP, UT9UR, UR8RF, UN7FGO, UR5XMM, UR7RA и эпизодически многие другие. Постоянный оппонент UT4RZ, что так же полезно. Со спутниковой информацией очень помогает Николай Першин UX5UF. С учётом всего этого опубликована попытка создать достаточно мощную по возможностям площадку на которой радиолюбители независимо от страны проживания могли бы самостоятельно размещать не только свои материалы, статьи, новости и фотографии, но и небольшие сервисы. Например я подключил все свои онлайн приёмники, Саша UR8RF готовит расширенный DX Calendar (ежемесячный), UY2RA выкладывает еженедельные прогнозы прохождения на КВ, УКВ, тропо и Аврору. На сайте есть возможность размещать свои статьи, материалы, новости а так же фотогаллерея и форум. Одним словом получился эдакий инструмент коллективного разума:-) Сайт называется " " потому что на посадку принимаются все:-) Присоединяйтесь и будет у нас новый международный радиолюбительский аэродром:-) Вопросы, если появятся, UY2RA uy2ra @ i.ua
С новой антенной заметно лучше стал принимать израильский Duchifat-1. Его всегда слышно слабо, но вот вроде со стэком из двух 7ми элемнтных антенн стало получше. Принял пару фреймов телеметрии. Скудновато, боюсь это у меня декодер не верный. Или неточный "перевод" цифр пакета в параметры от DK3WN. В пакете мощность от дачтика (forward) - всего 7,2 милливатта. Но если он говорит правду, то 10 милливатт его мощности на Земле слышно отменно:-)
В апреле я, наверное как и многие другие радиолюбители, пытаюсь выполнить условия диплома "50 лет первому полету человека в Космос" в категории только через спутники. Ну диплом такой, что хочется его выполнить именно через космос. В связи с этим ищу в интернете всё что может помочь набрать нужное количество очков. Просто наткнулся на очень интересные фотографии первой пилотируемой "лошади" на которой слетал Юрий Алексеевич.
Слово "децибел" состоит из двух частей: приставки "деци" и корня "бел". "Деци" дословно означает "десятая часть", т.е. десятая часть "бэла". Значит, чтобы понять что такое децибел надо понять, что такое бел и всё станет на свои места.
Давным давно Александр Белл выяснил, что человек перестает слышать звук, если мощность источника этого звука меньше, чем 10 -12 Вт/м 2 , а если она превышает 10 Вт/м 2 , то готовьте ваши ушки к неприятной боли - это болевой порог.
Как видно разница между 10 -12 Вт/м 2 и 10 Вт/м 2 целых 13 порядков. Белл поделил расстояние между порогом слышимости и болевым порогом на 13 ступеней: от 0 (10 -12 Вт/м 2) до 13 (10 Вт/м 2). Таким образом он определил шкалу звуковой мощности.
Тут можно сказать: "О, всё понятно!", - хорошо! Но дальше ещё интересней.
Мы выяснили, что децибел равен 1/10 бела, но как это применять в жизни? Приведу такой пример:
Да зачем это надо, если можно, к примеру, сказать: "уровень звуковой мощности 0.1 Вт/м 2 ". Дело в том, что экспериментально установлено, что человек ощущает изменение яркости, громкости и т.д. тогда, когда они изменяются логарифмически. Вот так:
Что в белах выражается как отношение уровня измеряемого сигнала к некоторому эталонному. 1 Бэл = lg(P 1 /P 0), где P 0 - это звуковая мощность порога слышимости, ну а чтобы получить децибел надо всего-то умножить на 10: 1 Дб = 10*lg(P 1 /P 0)
Таким образом децибел показывает логарифм отношения уровня одного сигнала к другому и используется для сравнения двух сигналов. Из формулы, кстати, видно, что децибелах можно сравнивать любые сигналы (и не только звуковую мощность), так как децибел величина безразмерная.
Особенности
Путаница с децибелами возникает из-за того, что существует несколько их "видов". Они условно называются амплитудными и мощностными (энергетическими).
Формула 1 Дб = 10*lg(P 1 /P 0) -
сравнивает в децибелах две энергетические величины. В данном случае мощность. А формула 1 Дб = 20*lg(A 1 /A 0) -
сравнивает две амплитудные величины. К примеру, напряжение, ток и т.д.
Перейти от амплитудных децибелов к энергетическим и обратно очень просто. Требуется просто «неэнергетические» величины преобразовать в энергетические. Покажу это на примере тока и напряжения.
Из определения мощности P = UI = U 2 / R = I 2 * R. Подставим в 10*lg(P 1 /P 0) и после преобразования получим 20*lg(A 1 /A 0) - всё просто.
Таким же образом будут проводится преобразования для других амплитудных значений. Подробнее как всегда можно прочитать в учебниках и справочниках.
Зачем надо было всё усложнять?
Понимаешь, две величины могут отличаться в миллионы раз. Таким образом простое отношение (P 1 /P 0) может давать как очень большие, так и очень маленькие значения. Согласись, что это не очень удобно в практической деятельности. Может быть это также одна из причин такой распространенности децибел (наряду со следствием из закона Вебера-Фехнера)
Таким образом децибел позволяет от исчисления в "попугаях", т.е. в разах перейти к более конкретным и небольшим величинам. Которые можно быстро складывать и вычитать в уме. А если все же хочется оценить отношение в попугаях по известному значению в децибелах, то достаточно запомнить простое мнемоническое правило (подсмотрел у Ревича):
Если отношение величин больше единицы, то это будет положительный Дб (+3 Дб), а если меньше - отрицательный (-3 Дб). Таким образом:
А теперь на примере. Пусть нам сказали, что сигнал усиливается на 50 Дб. А 50 Дб = 10 Дб + 20 Дб + 20 Дб = 3 * 10 * 10 = 300 раз. Т.е. сигнал усилился в 300 раз.
Так что децибел всего лишь удобное инженерное соглашение, которое введено в результате некоторых практических измерений, а также выгоды от практического использования.
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/м 2 , а уровень, при котором возникают болевые ощущения - около 10 Вт/м 2 . 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) = lg(P1/P0), где P0 - порог слышимости звука.
Следовательно, уровень звука в 4 бела соответствует звуковой мощности, равной 10 4 P0.
Бел стал фактически стандартной единицей измерения логарифма отношения двух энергетических уровней: отношение, выраженное в белах, есть lg(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: V 2 и I 2 .
Отношение двух напряжений, выраженное в белах, связано с отношением их мощностей: lg(P1/P0) = 2lg(V1/V0). Следовательно, отношение напряжений равно V1/V0 = lg10 (белы*2) .
Стало достаточно общим выражать отношение в десятых долях бела или в децибелах (дБ). Отношение двух мощностей в дБ равняется 10lg(P1/P0), а напряжений - 10 2lg(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: 20lg(0,05) = -26 дБ связи между сигналами.
В таблице приведены некоторые, часто используемые значения в децибелах и отношения амплитуд и мощностей.
Радио 1967, 12
Децибел - специфическая единица численного выражения усиления или ослабления сигнала. В децибелах оценивают коэффициенты усиления и затухания, избирательность приёмников, неравномерность частотных характеристик, интенсивность звука и многие параметры различных радиотехнических приборов, аппаратов, линий передач, антенных и других устройств. Шкалы децибел имеют многие вольтметры и авометры.
Что же такое децибел? Прежде всего - децибел (сокращённое обозначение - дБ) не физическая величина, как, скажем, ватт, вольт, ампер, а математическое понятие. В этом отношении у децибел есть некоторое сходство с процентами. Как и проценты, децибел величина относительная и применима к оценке самых различных явлений, независимо от их природы. Но, если проценты выражают какую-то величину, отнесённую к целому, принятому за единицу, то в основе, децибела лежит более широкое понятие, характеризующее отношение двух независимых, но одноимённых величин. Надо, однако, помнить, что термин «децибел» всегда связывают только с мощностями и с некоторыми оговорками с напряжениями и токами. Физическая природа мощностей не оговаривается и может быть любой - электрической, акустической, электромагнитной.
Децибел, как показывает приставка «деци», представляет собой десятую часть другой, более крупной единицы - Бел. А Бел есть десятичный логарифм отношения двух мощностей. Если известны две мощности Р1 и Р2, то их отношение, выраженное в децибелах, определяется как:
N дБ =10 Lg (P2/P1)
где Р1 - мощность, соответствующая начальному уровню сигнала, а Р2 - мощность, соответствующая конечному уровню сигнала.
Здесь уместно напомнить, что десятичным логарифмом числа называют показатель степени, в которую надо возвести число 10, чтобы получить данное число. Например: Lg(100) = 2, так как 10 2 = 10*10 = 100; Lg(1000) = 3, так как 10 3 = 10*10*10 = 1000.
У чисел, которые больше единицы, логарифмы будут положительными величинами, а если числа меньше единицы, их логарифмы отрицательны. Перед отрицательными логарифмами ставят знак «-» (минус), например: Lg(0,1) = - 1; Lg(0,01) = - 2.
В том случае, когда начальный сигнал меньше конечного, то есть P2/P1 больше 1, что имеет место в усилителях, число децибел будет положительным, а если начальный уровень больше конечного, то есть P2/P1 меньше 1, то число децибел будет отрицательным. Второй случай соответствует ослаблению (затуханию) сигнала. Когда обе мощности одинаковы и P2/P1= 1, то число децибел равно нулю.
Между децибелами усиления и затухания существует простая связь: если, к примеру, отношение 10 соответствует 10 дБ, то -10 дБ выражают обратное отношение, то есть 0,1.
Сравнение двух сигналов путём сопоставления их мощностей не всегда бывает удобным. Во многих случаях оказывается проще измерять не мощность в нагрузке, а падение напряжения на ней или протекающий ток. Но при этом нужно соблюдать обязательное условие: сопротивления нагрузок, на которых измеряются напряжения U1 и U2 или через которые протекают измеряемые токи I1 и I2 должны быть одинаковыми. Формулы для расчёта децибел в этом случае имеют следующий вид:
N дБ =20 Lg (P2/P1); N дБ =20 Lg (I2/I1)
Децибелы применяют не только для сравнения двух величин. Они удобны и для оценок конкретных значений мощностей, а также напряжений и токов, если считать, что величина одного из членов отношения, входящего в приведённые выше формулы, неизменна. Тогда любая другая величина, сравниваемая с нею, будет характеризоваться определённым числом децибел. В этом случае нулю децибел соответствует мощность, равная первой, которую часто называют нулевой. За условный нулевой уровень электрического сигнала принята мощность Р = 1 мВт (0,001 Вт), выделяемая на активном сопротивлении R = 600 Ом - подобно тому, как при измерении температуры за нуль градусов принята температура таяния льда при нормальном атмосферном давлении. При этой мощности на указанном сопротивлении падение напряжения равно:
U = (РR) 0,5 = (0,001*600) 0,5 = 0,775 В,
а протекающий ток:
I = (P/R) 0,5 = (0,001/600) 0,5 = 1,29 мА.
Эти величины - 0,775 В и 1,29 мА приняты за нуль децибел электрического напряжения и тока.
Если в цепи с активным сопротивлением 600 Ом выделяется мощность больше 1 мВт, то есть падение напряжения больше 0,775 В и ток больше 1,29 мА - уровни будут положительными. Когда же мощность, напряжение или ток меньше этих величин, то уровни отрицательные.
Децибелы и соответствующие им отношения мощностей, напряжений и токов даны в табл. 1.
Допустим, что в результате усовершенствования оконечного каскада усилителя низкой частоты его выходная мощность возросла с 10 до 20 Вт. Значит приращение мощности будет:
P2/P1 = 20/10 = 2
По таблице в колонке «Отношение мощностей» ближайшее к 2 число будет 1,99. В колонке «Децибелы» этому числу соответствует 3 дБ. Следовательно, увеличение выходной мощности вдвое соответствует увеличению усиления на 3 дБ. Если же по каким-либо причинам выходная мощность усилителя снизилась с 20 Вт до 10 Вт, то новое отношение мощностей будет P2/P1 = 10/20 = 0,5. Но теперь изменение мощности означает ослабление и будет выражаться как -3 дБ.
Выполняя действия с децибелами, надо помнить, что сумма двух чисел в децибелах эквивалентна произведению абсолютных величин тех чисел, которым они соответствуют, поэтому, чтобы показать рост (или ослабление) мощности, например, вдвое, втрое или вчетверо, надо к первоначальному числу децибел прибавить (или отнять) соответственно 3 дБ, 4,8 дБ или 6 дБ.
В децибелах часто выражают чувствительность микрофонов,сравнивая отдаваемую ими мощность при заводских испытаниях с указанным выше стандартным нулевым уровнем 1 мВт. Допустим, что микрофон типа МД-44, выходной уровень отдачи которого - 78 дБ, подключён к усилителю, который может развивать 40 Вт неискажённой мощности. Однако в работе оказалось, что усилитель с таким микрофоном развивает только 10 Вт. Спрашивается, какой чувствительности должен быть микрофон, чтобы усилитель отдавал полную мощность? Отношение максимальной мощности (40 Вт) усилителя к получаемой (10 Вт) составляет 40/10 = 4. Этому отношению (по таблице - 3,98) соответствует 6 дБ. Следовательно, нужен микрофон с уровнем отдачи - 72 дБ, то есть на 6 дБ больше, чем микрофон МД-44 (-78 дБ), так как: - 78 дБ + 6 дБ= -72 дБ. Этому требованию отвечает, например, микрофон МД-41.
| Децибелы | Отношение мощностей | Децибелы | Отношение мощностей | Отношение напряжений или токов | |
| -60 | 0,000001 | 0,001 | 6,0 | 3,98 | 1,99 |
| -50 | 0,00001 | 0,003 | 6,2 | 4,17 | 2,04 |
| -40 | 0,0001 | 0,01 | 6,4 | 4,36 | 2,09 |
| -30 | 0,001 | 0,032 | 6,6 | 4,57 | 2,14 |
| -20 | 0,01 | 0,10 | 6,8 | 4,79 | 2,19 |
| -10 | 0,10 | 0,30 | 7,0 | 5,01 | 2,24 |
| -6 | 0,25 | 0,50 | 7,2 | 5,25 | 2,29 |
| -3 | 0,50 | 0,70 | 7,4 | 5,50 | 2,34 |
| -2 | 0,63 | 0,80 | 7,6 | 5,75 | 2,40 |
| - 1 | 0,80 | 0,90 | 7,8 | 6,03 | 2,46 |
| 0 | 1,00 | 1,00 | 8,0 | 6,31 | 2,51 |
| 1,0 | 1,26 | 1,12 | 8,2 | 6,61 | 2,57 |
| 1,2 | 1,32 | 1,15 | 8,4 | 6,92 | 2,63 |
| 1,4 | 1,38 | 1,17 | 8,6 | 7,24 | 2,69 |
| 1.6 | 1,44 | 1,20 | 8,8 | 7,59 | 2,75 |
| 1.8 | 1,51 | 1,23 | 9,0 | 7,94 | 2,81 |
| 2,0 | 1,58 | 1,26 | 9,2 | 8,32 | 2,88 |
| 2,2 | 1,66 | 1,29 | 9,4 | 8,71 | 2,95 |
| 2,4 | 1,74 | 1,32 | 9,6 | 9,12 | 3,02 |
| 2,6 | 1,82 | 1,35 | 9,8 | 9,55 | 3,09 |
| 2,8 | 1,91 | 1,38 | 10,0 | 10,00 | 3,16 |
| 3,0 | 1,99 | 1,41 | 11,0 | 12,59 | 3,55 |
| 3,2 | 2,09 | 1,44 | 12,0 | 15,85 | 3,98 |
| 3,4 | 2,19 | 1,48 | 13,0 | 19,95 | 4,47 |
| 3,6 | 2,29 | 1,51 | 14,0 | 25,12 | 5,01 |
| 3,8 | 2,40 | 1,55 | 15,0 | 31,62 | 5,62 |
| 4,0 | 2,51 | 1,58 | 16,0 | 39,81 | 6,31 |
| 4,2 | 2,63 | 1,62 | 17,0 | 50,13 | 7,08 |
| 4,4 | 2,75 | 1,66 | 18,0 | 63,10 | 7,94 |
| 4,6 | 2,88 | 1,70 | 19,0 | 79,43 | 8,91 |
| 4,8 | 3,02 | 1,74 | 20,0 | 100,00 | 10,00 |
| 5,0 | 3.16 | 1,78 | 30 0 | 1000,00 | 31,62 |
| 5,2 | 3,31 | 1,82 | 40,0 | 10000,00 | 100,00 |
| 5,4 | 3,47 | 1,86 | 50,0 | 100000,00 | 316,00 |
| 5,6 | 3,63 | 1,91 | 60,0 | 1000000,00 | 1000,00 |
| 5,8 | 3,80 | 1,95 |
Ещё пример. К отрезку кабеля типа РК-1 длиной 50 м приложено напряжение 8 В частотой 100 МГц. Каким будет напряжение на выходе отрезка, если известно (из справочника), что на этой частоте кабель вносит затухание 0,096 дБ на метр? Источник питания и нагрузка имеют одинаковые сопротивления, равные волновому. Очевидно, что затухание, вносимое кабелем, равно: 0,096*50 = 4,8 дБ. В табл. 1 для этого затухания (-4,8 дБ) величина отношения напряжений не указана. Воспользуемся тем, что в таблице приведено отношение для +4,8 дБ, которое равно 1,74. Значит на конце отрезка сигнал будет составлять 1/1,74 ≈ 0,57 от входного, т. е. 8*0,57 ≈ 4,6 В.
Когда надо определить значения децибел или отношений, которых нет в таблице, надо поступать следующим образом. Предположим, необходимо найти отношение мощностей, соответствующее 24 дБ. Представив 24 дБ в виде суммы 10 + 14 дБ, найдём в таблице отношения мощностей для каждого из слагаемых, они равны 10 и 25,12. Перемножив эти отношения, получим, что 24 дБ соответствуют отношению мощностей 251,2.
На выходе усилителя на средних частотах развивается напряжение U1 = 30 В, а на краях полосы пропускания - напряжение U2 = 21 В. Усилитель, следовательно, вносит частотные искажения - верхние и нижние звуковые частоты усиливает хуже («заваливает»), чем средние. Отношение указанных величин будет
U2/U1 = 21/30 = 0,7
По таблице найдём, что частотные искажения данного усилителя на краях полосы пропускания равны -3 дБ.
Широко применяются децибелы и в акустике, где они являются, по существу, основной единицей для количественной оценки интенсивности звука. Объясняется это свойством нашего уха реагировать на звуки, интенсивность которых отличается в миллионы раз. Но чувствительность уха к звукам разной силы не одинакова - в тишине и при малой интенсивности (шёпот, шорохи) она максимальна, а при большой интенсивности (рёв самолёта, грохот машин) она минимальна. В этом отношении слуховой аппарат подобен радиоприёмнику с системой АРУ.
Это явление можно пояснить таким примером. Допустим, усилитель развивает на выходе мощность 10 Вт. Увеличение выходной мощности до 20 Вт покажется на слух небольшим увеличением громкости. Для того чтобы ухо ощутило вдвое большую громкость, понадобится почти десятикратное увеличение выходной мощности усилителя (≈10 дБ). А чтобы ухо восприняло увеличение громкости в 4 раза, мощность должна быть увеличена в 100 раз (≈20 дБ).
Учёные-физиологи, исследуя свойства слуха, установили, что чувствительность уха связана с интенсивностью звукового воздействия логарифмическим законом, то есть приращение силы звука в несколько раз покажется на слух изменением громкости приблизительно в логарифм этого числа раз. Применение децибел в акустике оказывается очень удобным, так как слуховое восприятие и оценка интенсивностей звуков при этом находятся в строгой связи и, к тому же, изменение интенсивности звука на 1 дБ улавливается ухом как едва заметное изменение громкости.
| Субъективная оценка шума | Уровень шума (дБ) | Источники или место измерения шума |
| оглушительные | - 130 - | Болевом порог (звук воспринимается как боль) Гром над головой Пушечный выстрел Клепальная машина Очень шумный цех |
| - 120 - - 110 - |
||
| Очень громкий | - 100 - | Симфонический оркестр (пики громкости) Деревообрабатывающий цех Уличный громкоговоритель Шумная улица Металлообрабатывающий цех |
| - 90 - |
||
| Громкий | - 80 - | Свисток милиционера (15м) Радиоприёмник громко (2,5м) Машинописное бюро Спокойный разговор (4м) Зал большого магазина |
| - 70 - | ||
| Умеренный | - 60 - | Тихая улица большого города Учреждение средней шумности Ресторан Легковая машина (10-20м) Жилое помещение |
| - 50 - |
||
| Слабый | - 40 - | Читальный Зал Тихий разговор Шелест бумаги Шёпот Больничная палата |
| - 30 - |
||
| Очень слабый | - 20 - | Тихая ночь за городом Заглушённая комната Порог слышимости |
| - 10 - - 0 - |
Сравнительная оценка средних уровней громкости некоторых бытовых и производственных шумов в децибелах относительно порога слышимости человеческого уха, принятого за нулевой уровень, приведена в табл. 2. Измерение интенсивности звука осуществляется с помощью специальных приборов - шумомеров, шкалы которых градуированы непосредственно в децибелах.
Приведёнными здесь примерами далеко не исчерпываются применения децибел при различных подсчётах и измерениях в радиолюбительской практике. Мы лишь хотели показать простоту понимания децибела и широкие возможности пользования ими.
Канд. техн. наук Е. ЗЕЛЬДИН, инж. К. ДОМБРОВСКИЙ
Электротехники пользуются различными параметрами при знакомстве с электрической схемой, измерении абсолютных величин напряжения, сопротивления, индуктивности. Каждое условно обозначено, их легко определить от начального уровня отсчета до измеренной величины, например, силы тока в амперах. Но встречаются и надписи рядом с емкостью, частотой или другим электрическим параметром, которые имеют количественное обозначение, в виде децибел.
Использование базовой единицы дБ широко применяется проектировщиками телекоммуникаций для сравнения характеристик в различном оборудовании. С помощью специфической единицы численно выраженной определяют, насколько усилен или ослаблен сигнал.
Часто измеряя какой-то электрический размер, в представлении встают прямые единицы, но специалисты оценили использование относительной шкалы, в которой децибелы встают в качестве мощного инструмента, пришедшего в науку благодаря ученому Грэхему Беллу.
Его мировая известность стала после изобретения телефонов, но он много провел исследовательских работ, определяя слуховой порог у человека. Для этого ученым была основана Ассоциация для людей, действующая поныне.
Александр Белл стал первым в количественном определении слухового чувства. Он установил зависимость слуховой восприимчивости от логарифмов, вместо мощностей звуковых волн. Исследователь обнаружил пороги слышимости детей и взрослых, определил, при каких значениях происходит, что нормальному человеку достаточно 13 граней диапазона, чтобы громкость воспринималась без ущерба для здоровья.
Эти данные стали основой для производства шкалы логарифмов, в ней звуковая мощность разделена на единицы, которые назвали белами. По такому разграничению установлено, что тихий шепот равен трем белам, а нормальная речь шести. Подобное логарифмическое измерение является его стандартной величиной, определяемой отношением энергий в двух уровнях. В расшифровку, что измеряется в децибелах вложено общее выражение громкости, возведен бел в десятые доли для удобства обращения с цифрами.
По физическим характеристикам звук и шум отличаются своими особыми природными явлениями. Изменяется давление в воздухе, который действует на барабанные перепонки в ушах с помощью своеобразных колебаний, происходит принятие звука. Он продолжает движение по органам человека преобразованными электрическими импульсами, достигая. Человек способен принимать широкий диапазон звукового давления, который выражен децибелами.
Распространение звуков происходит по различным частотам, что отражается на чувствительности ушей как животных, так и людей.
Отличия между звуками и шумами чисто субъективные, которые определены источниками возникновения. В зависимости от того, какая среда окружает человека, они бывают внутренними, связанными с оборудованием:
К внешним источникам относятся шумы, возникшие от:
Слышен шум в квартирах, порой достигающий 60 дБ, от санитарного и инженерно-технического оборудования:
В домах слышат:
При передвижениях по квартире (двигая громоздкие предметы) происходит возникновение звуковых колебаний, переходящих в структурный шум. Работа вентиляторов, лифтовых лебедок в зданиях источают как структурный, так и воздушный шумовой поток, который через вентиляционные каналы попадает в помещения.
Чтобы не было слышно работы механического оборудования, устанавливают виброизолирующие приспособления. В многоэтажках от движения между этажами лифтовой лебедки, ударных и толчковых действий направляющих, бряцанья дверных створок, распространение звуковых эффектов происходит как воздушным путем, так и конструктивным.
Помимо раздражающего воздействия на организм шумов в домашних условиях, человек подвергается превышению допустимых норм на государственной службе , во время производственных процессов.
Промышленность обладает изобилием создаваемых в ходе производства шумов. Часто от сжатого воздуха слышен рокот производства. Он называется импульсным: возникновение происходит, когда продувают клапаны и цилиндры, чистят оборудование, охлаждают его, транспортируют, сортируют.
Если для звуков характерны определенные тембры, спектральные окраски и люди легко узнают источники их. К примеру, звучание музыки, детский крик, лай собаки. То шумы, поступающие от случайных колебательных и непериодических процессов, не имеют определенных источников. Это может быть гомон толпы, треск строительных площадок, гудение машин, галдеж улицы.
Поэтому, определяя шум как явление, его сравнивают с комплексом бесконтрольных звучаний, неблагоприятно воздействующих на здоровье человека, раздражающих, мешающих приятному времяпровождению. Их классифицируют на типы:
По воздуху распространяются помехи от телевидения, радио, ссоры соседей. Структурным способом передается треск перегородок, скрип половых, потолочных конструкций в домах, слышимость от работающих механизмов, шуруповерта, процессора, пылесоса. К разновидностям, конструкционных беспорядочных звуковых колебаний, относятся ударные звуки. Их слышно из соседних квартир расположенных на верхних этажах, когда падает стул, передвигают мебель.
Вид любого шумового загрязнения проявляется как увеличивающийся звуковой уровень , выше существующего в природе, вызывающий раздражительные факторы. Звуковые сигналы в совокупности дают живому существу время оценить их, адаптироваться.
Большая мощность вызывает поражение слуховых органов, происходит ощущение боли, шокирующие действия. Инновационные разработки привели к угрожающим масштабам увеличения шумной среды, допускающей не только раздражающие эмоции, но и снижения слуховой остроты. От нарушения акустического комфорта у человека возникают стрессы, бессонницы, повышение давления.
Главная угроза состоит в частичной или полной потере слуха.
Грохот, визг, лязг в повышенных тонах ведет к рассеиванию внимания, снижению трудоспособности, результативности от трудовой деятельности, в особенности, если это умственный труд. Человек теряет возможность сосредотачиваться на главной операции, принимать важные решения. Нарушается нормальная, источаются нервные клетки. От их ослабления происходит сбой в координации различных органов.
Средой для слуха является уровень громкости до 30 дБ. Существует допустимая граница, не превышающая 80 дБ, но после 60 дБ человек начинает некомфортно себя ощущать.
Увеличение звука до 120 дБ вызывает боль, после 140 дБ происходит непереносимое чувство. Даже металл не выдерживает 180 дБ, возникает его усталость, а увеличивая уровень, может произойти разрушение конструкции. Шумные производства славятся своей громкостью до 110 дБ. Квартиры всегда волнуют многих жителей своей звукоизоляцией, над этим работают целые конструкторские бюро, разрабатывая методы и новые шумопоглощающие материалы.
Известно, что повышение шумов:
Неблагоприятно действует на умственное развитие детей превышение допустимых шумовых норм . Вредно для подросткового возраста часто посещать дискотеки, где музыка звучит до 100 дБ, иногда специально ставят усилители и грохот становится равным электропоезду.
Шумовой фон мегаполисов увеличивается пропорционально с постоянно повышающимися технологическими процессами. Появилось много, заставляющих решать задачи исследователям, разрабатывать различные нормативные акты , чтобы обезопасить человека от звуковых воздействий.
С помощью звукоизоляционной продукции, отражающей энергию звука, защищают здания. Все они гибкие, упругие и многослойные, выполняют основную задачу, закупоривают поверхности, не пропускают звуки.
Невозможно жизненное пространство людей полностью оградить от звукового фона . Среди них имеются полезные сигналы, которые благоприятно действуют на человека. С их помощью общаются, ориентируются, трудятся.
Известно, что благотворно для нервной системы журчат ручьи, поют птицы, шелестят листья. Нервный стресс могут снять нежная песня, рокот морских волн. Звуками наказывали в средневековье, обрекая приговоренного находиться долгое время под ударами колокольного звона. Гармоничной колыбельной заставляли успокоиться и заснуть даже беспокойного ребенка.
Поступление некоторых звуковых сигналов в мозг человека вызывают неприятные ощущения, раздражения, утомления. Люди испытывают субъективные ощущения от услышанного, а также в органах слуха могут произойти патологические изменения.
Раздражающий гомон может подействовать на системы:
Определено, что на человека повышенный шумовой уровень действует следующим образом:
Как специфические раздражители слуховых органов, с определенной частотой и интенсивностью служат действия звуковых волн.
Влияние на слух громких сигналов побудили человека изучать их характеристики теоретически и практически. Цель такого исследования выявить порог угрожающего действия шума, на этом основании разработать документы и обосновать гигиенические нормы различного контингента жителей, в зависимости от того, где они находятся и в каких пребывают.
Это может быть:
В теории ученые справились с задачей по изучению патогенеза, способам воздействия шумов, адаптации организма в неблагоприятной среде, последствиям от длительного пребывания в ней. Проводились многочисленные эксперименты. Это сложная исследовательская работа, так как имеются значительные отличия к шумовой чувствительности граждан от их возраста, пола, социальной группы.
Человек по-разному реагирует на звуковые эффекты в зависимости от того, в каком состоянии он находится - возбужденном или заторможенном; какой процесс преобладает в этот момент.
В процентном отношении люди подразделяются на восприятие звуков с чувствительностью:
Акустический стресс влияет на психологическое и физиологическое состояние жителей и зависит от области:
Социологи утверждают, что больше всего городские граждане сетуют на гудение машин (70%), грохот от промышленных предприятий занимает среднюю строчку (20%), домашний гомон стоит на последнем месте (10%). При этом 50% ощущают беспокойство, 30% раздражаются, а 20% вообще не жалуются. Страдают граждане, у кого поражена нервно-сосудистая система или органы пищеварения.
От этого происходят или обостряются заболевания:
У жителей, проживающих постоянно в районе улиц с повышенным уровнем шума, ухудшается состояние здоровья, увеличивается количество обращений к врачебной помощи.
Человеку, имеющему бесценный дар слышать, трудно представить, что можно потерять его. Для этого имеются профилактические меры, предупреждающие неприятные последствия:
Просты, а сухие технические знания о децибелах помогут решить практическую задачу, но не сохранят человеку слух. Необходимо бережно относиться к своему здоровью, избегать шумных сборищ, защитить свое жилище от проникновения посторонних звуков. Специалисты всегда придут на помощь: врач вылечит, строитель произведет монтаж звукоизоляции.
Ноя 28, 2016 Виолетта Лекарь
Децибел - это десятая часть Бела, логарифмической единицы, названной в честь изобретателя телефона Александра Грэхема Белла (1847-1922). Один Бел соответствует десятикратному увеличению мощности сигнала: 10 дБ = 1 Б = Ig10. Десятикратному ослаблению мощности соответствует -10 дБ = -1 Б = Ig0,1. Однако напряжение или ток при десятикратном изменении мощности изменяются только в 3,16 раза (мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока). Таким образом, усиление G или ослабление а, выраженное в децибелах, равно:
G, α(дБ) = 10lg(P2/P1) = 20lg(U2/U1).
Предостережем от распространенных ошибок: не бывает "децибелов по напряжению" и "децибелов по мощности" - усилитель, имеющий G = 20 дБ, усиливает мощность сигнала в 100 раз, а напряжение (при равенстве входного и выходного сопротивлений) - в 10 раз. Оговорка в скобках существенна - ведь переменные напряжения и токи можно трансформировать, оставляя при этом неизменной мощность. Никому не придет в голову сказать, что трансформатор, повышающий напряжение в 10 раз, имеет усиление 20 дБ. Его усиление G = 0 дБ, или даже α = - 0,1...1 дБ, если учесть незначительные потери. Итак, чтобы пользоваться формулой
G = 20lg(U2/U1),
надо сначала привести входное U1 и выходное U2 напряжения к одинаковым сопротивлениям, формулой же G или α = 10lg(P2/P1) пользуются без ограничений.
Оказалось, что в децибелах чрезвычайно удобно измерять громкость звука, мощность и напряжение сигнала, усиление и ослабление (затухание) любых цепей, длинных линий и фильтров. Первыми стали широко пользоваться децибелами именно телеграфисты и телефонисты - для оценки затуханий и уровней сигнала в линиях. Главное достоинство оказалось в том, что при расчетах умножение и деление заменяется сложением и вычитанием, которые легко сделать даже в уме, а на графиках, построенных в логарифмическом масштабе, многие кривые становятся прямыми.
Для отсчета любой величины в децибелах нужен исходный (нулевой) уровень. При расчете усиления и ослабления исходным уровнем служит значение рассматриваемой величины на входе устройства (Р1, U1). Если же мы имеем дело с определенными, конкретными величинами, имеющими размерность (логарифм можно взять только от безразмерного числа), то исходный уровень надо задать.
Нулевой уровень громкости соответствует усредненной пороговой чувствительности человеческого слуха, при которой сила звука (плотность потока акустической энергии) составляет 10-12 Вт/м2, а звуковое давление - 2·10-5 Па. Это чрезвычайно малые величины. Так, например, скорость колеблющихся частиц воздуха при такой силе звука составляет всего 5·10-8 м/с, а смещение этих частиц от положения равновесия (при частоте звука 1000 Гц) - всего 2·10-11 м, что сравнимо с размерами молекул! Вот какой совершенный орган слуха создала природа.
Допустим, ваш громкоговоритель развивает стандартное звуковое давление 0,2 Па (на расстоянии 1 м при подводимой электрической мощности 0,1 Вт), что соответствует силе звука (определяется по справочнику) 10"4 Вт/м2. Найдем громкость в децибелах:
10lg(10-4/10-12) = 80 дБ, что примерно соответствует громкости звучания оркестра. Можно обойтись и без справочника, используя данные по звуковому давлению, учтя, что сила звука и громкость пропорциональны квадрату звукового давления (так же, как мощность пропорциональна квадрату напряжения): громкость = 20lg(0,2/2·10-5) = 80 дБ. Для ориентировки приведена табл. 1, связывающая громкость, силу звука и звуковое давление.
Надо заметить, что шкала громкости в децибелах имеет мощное физическое, даже лучше сказать, физиологическое обоснование. Дело в том, что характеристика субъективного восприятия громкости нелинейна - она подчиняется логарифмическому закону (так же, впрочем, как и характеристики других органов чувств). Это значит: для того, чтобы вызвать заметное увеличение громкости при малых уровнях, надо добавить совсем немного мощности, а при больших уровнях - довольно много. Однако в процентах к исходному уровню прибавка составит одну и ту же величину, например, 26 %. В децибелах зто будет 10lg(1.26/1) = 1 дБ. В этом и заключается "секрет" логарифмических шкал - увеличение аргумента на сколько-то вызывает изменение функции во сколько-то раз.
Силу звука в табл. 1 тоже можно выразить в децибелах, и для частоты 1000 Гц значения будут совпадать со значениями громкости. На других частотах звукового диапазона чувствительность человеческого слуха несколько иная, и при равной силе звука субъективно воспринимаемая громкость, как правило, меньше. Зависимость между силой звука и громкостью для различных частот (цифры около кривых) представлена на рис. 36.
Обратная логарифмической, экспоненциальная зависимость встречается в природе гораздо чаще, чем линейная. Давление воздуха в атмосфере понижается в е раз (е = 2,72 - основание натуральных логарифмов) при подъеме на каждые следующие 8 км, число радиоактивных атомов и их масса уменьшаются вдвое по прошествии времени, равного периоду полураспада, и т. д. Все подобные зависимости на графиках, построенных в логарифмическом масштабе, отображаются прямыми линиями.
Мощность часто измеряют относительно уровня 1 мВт. Этот "нуль" принят как стандартный телефонный уровень, соответствующий напряжению 0,775 В на нагрузке 600 Ом. Им чрезвычайно часто пользуются и в технике сверхвысоких частот (СВЧ). Чтобы указать на этот нулевой уровень, используют (вместо дБ) обозначение дБм:
Р(дБм) = 101д(Р/1мВт).
Мощность в 1 мВт соответствует 0 дБм, 1 Вт - +30 дБм, 0,1 мВт - -10дБм. Точно так же напряженность поля часто отсчитывают от уровня 1 мкВ/м, например, напряженность поля 46 дБмкВ соответствует 200 мкВ/м.
Для облегчения перевода величин в децибелы и обратно полезна табл. 2. В ней даны только единицы децибел, с десятками дело обстоит гораздо проще. Каждые 10 дБ дают увеличение мощности в 10 раз и напряжения - в 3,16 раз. Пусть требуется узнать, во сколько раз уменьшаются мощность и напряжение сигнала на выходе фильтра с затуханием 48 дБ. Заметим, что 48 = 40 + 8, 40 дБ дают ослабление в 10000 раз, а 8 дБ - еще в 6,3 раза. Следовательно, мощность на выходе фильтра уменьшается в 63 000 раз. Уменьшение напряжения можно узнать, если извлечь квадратный корень из этого числа. Получится 250 - ведь мощность пропорциональна квадрату напряжения. Но мы продолжим расчет в децибелах. 40 дБ дают 100 раз и 8 дБ - 2,5 раза. Опять получается 250 раз.
Другой пример. Усилитель имеет коэффициент усиления 17 дБ, входное и выходное сопротивления равны, во сколько раз усиливается напряжение? В таблице нет 17 дБ, но 17 = 20 - 3.
Усиление в 20 дБ соответствует увеличению напряжения в 10 раз, а - 3 дБ означает ослабление в 1,4 раза. Итого: 10/1,4=7. Найдем ответ иначе: 17 = 8 + 9; 8 дБ соответствуют увеличению напряжения в 2,5 раза, а 9 дБ - в 2,8. Перемножим в уме эти числа и получим 2,5·2,8 = 7.
В заключение приведем полезный график, относящийся к материалу, изложенному в разделе "Этот непростой закон Ома " ("Радио", 2002, № 9, с. 52, 53). Там мы рассматривали простейшую цепь, состоящую из генератора с внутренним сопротивлением r и нагрузки сопротивлением R. Было показано, что максимальная мощность отдается в нагрузку при равенстве сопротивлений r = R. А что будет при их неравенстве? Отдаваемая в нагрузку мощность окажется меньше, но насколько? На рис. 37 дан ответ в децибелах в зависимости от коэффициента рассогласования k = r/R.
Вопрос для самопроверки . Получите формулу зависимости отдаваемой в нагрузку мощности в зависимости от коэффициента рассогласования к, и затем постройте график, аналогичный рис. 37. Подумайте, какие сведения на этом графике являются избыточными и что надо сделать, чтобы упростить его?
Ответ . Для простой цепи, содержащей источник с ЭДС Е и внутренним сопротивлением г и нагрузку сопротивлением R (рис. 4), ток равен l = E/(r + R).
Это справедливо и для постоянного, и для переменного тока. Напряжение на нагрузке составит U = ER/(r+R).
Найдем мощность в нагрузке P = U·l = E 2 R/(r+R) 2 .
При равенстве сопротивлений нагрузки и источника (R = r) эта мощность максимальна и составляет Р 0 = Е 2 /4r.
Найдем потери при рассогласовании P/P 0 = 4rR/(r + R) 2 .
Если разделить и числитель и знаменатель правой части формулы на R 2 и учесть, что r/R = k (коэффициент рассогласования), то получим P/P 0 = 4k/(1+k) 2 .
Это и есть та формула, по которой построен график рис. 37. Разумеется, формула дает отношение Р/Р 0 "в разах", а на графике оно уже переведено в децибелы. Поясним примером: при k = 2 отношение мощностей составит Р/Р 0 = 8/9. С помощью логарифмической линейки (которой автор до сих пор с большим успехом пользуется несмотря на наличие нескольких калькуляторов и компьютера) в доли секунды находим потери из-за рассогласования - 0,5 дБ.
Любопытно отметить, что подстановка k = 0,5 дает абсолютно то же самое значение потерь. Значит, рассогласование нагрузки вдвое (как в сторону ее уменьшения, так и увеличения) дает одинаковое уменьшение мощности в нагрузке. Это действительно так, и выведенная нами формула останется той же самой при подстановке k"= 1/k. Имейте в виду, что в литературе часто встречается и другое определение коэффициента рассогласования: k"= R/r, но результаты расчета потерь оказываются одинаковыми.
Таким образом, график на рис. 37, построенный в логарифмическом масштабе, симметричен относительно точки к = 1. Вполне можно было обойтись одной его половиной, взяв значения к либо меньше, либо больше единицы и указав на оси абсцисс "к или 1/к". В этом и состоит избыточность графика.
Как видим, даже при довольно значительном рассогласовании (сопротивление нагрузки отличается от внутреннего сопротивления источника в два раза) потери из-за рассогласования весьма невелики. Если, например, мы имеем дело с усилителем звуковой частоты , то изменение громкости на 0,5 дБ практически не уловимо на слух. В области больших рассогласований (к " 1 или к " 1) потери мощности из-за рассогласования уже значительны.
В децибелах удобно измерять коэффициенты затухания и усиления:
Зачем логарифмы? Так ведь и человеческое восприятие имеет логарифмический характер! Представь себе пакет с покупками массой 1 кг. Если к этой массе добавить ещё литр килограмм, то изменение массы будет очень даже ощутимо. Если этот же килограмм добавить к массе, скажем, 15 кг, то прирост массы будет заметен, но уже почти не будет ощущаться. А уж если этот килограмм добавить к целой тонне, то прирост будет и вовсе незаметен. Чтобы толкать автомобиль с литром сока и без оного, требуется приложить одинаковое усилие.
Кроме того, вспоминаем математику логарифмов, и видим, как упрощаются некоторые расчёты.
Мощность сигнала затухает в линии в 6,3 раза, на приёмной стороне усилитель повышает мощностью в 25 раз. Во сколько раз мощность сигнала на выходе усилителя будет больше или меньше, чем на выходе генератора?
Вроде не страшно, но чтобы вычислить, что сигнал на выходе будет почти в 4 раза сильнее, чем на входе тракта, потребуется калькулятор.
Складывать и вычитать намного проще! Опять же получаем результат, что мощность сигнала на выходе тракта будет почти вчетверо выше, чем на входе. Что из цифры +5,9 дБ следует, что мощность сигнала вчетверо выше, мы ещё убедимся немного ниже. А пока вспомним ещё одно соображение из математики логарифмов
Только что мы посчитали, во сколько раз мощность сигнала на выходе тракта отличается от подаваемой в тракт. Наверняка хочется знать величину этой мощности. Можно ли выразить сами величины в децибелах? Конечно можно! Для этого надо величину поделить на единицу.
Теперь запомни несколько утверждений:
Правильность этих утверждений легко проверить. И именно отсюда следует, что рост сигнала на 6 дБ (2 раза по 3 дБ) — это увеличение мощности в 4 раза (дважды 2 раза). А увеличиение мощности в 20 раз (10×2) — это увеличение на 13 дБ (10 + 3)
Я намеренно писал выше только о мощностях. Мощность имеет квадратичную зависимость от напряжения и от тока, а изменение на 3 децибелла — это всегда и во всех случаях изменение мощности в 2 раза. Как мы помним, мощность зависит от квадрата напряжения или от квадрата тока:
Бесплатная юридическая консультация:
Помним, что логарифм степени есть произведение показателя степени и логарифма основания. Показатель степени — это двойка, и умножать надо не на 10, а на 20. Выразим 2 Вольта в децибел-вольтах, и 3 децибел-вольта в Вольтах:
Просто и нестрашно!
Порешаем немного расчётных задач, чтобы совсем уверенно ориентироваться в децибелах.
Громкость звука тоже измеряется в децибелах. Помня о том, что децибел — это мера отношения двух величин, мы обязательно всегда уточняем, по отношению к чему измерены эти децибелы, т.е. где начало отсчёта. А в данном случае — по отношению к порогу слышимости человека: 2×10 -5 Н/м 2 . Ньютон — это системная единица силы, т.е. явно силовая величина, поэтому в расчётах фигурирует число 20. А давайте посчитаем, какую силу оказывает звуковое давление на барабанную перепонку в нашем ухе, при взлёте реактивного самолёта и при тихом разговоре.
Бесплатная юридическая консультация:
Что мы знаем:
— Ура! Я нашел Ньютона!
Ньютон хитро улыбнувшись отвечает:
— Ошибся, умник! Это Ньютон на квадратный метр! ТЫ НАШЕЛ ПАСКАЛЯ.
Посчитаем величину звукового давления в Паскалях, или Ньютонах на квадратный метр:
Бесплатная юридическая консультация:
Умножаем давление в Паскалях на площадь в квадратных метрах, и получим величину силы в Ньютонах:
Пересчитаем Ньютоны в более ощутимые грамм-силы:
0,0011 Н × 102 гс/Н = 0,1122 гc
0,Н × 102 гс/Н = 0,гс
Как говорится, почувствуйте разницу! И не забывайте, что механизм слуха более сложен, и звук мы воспринимаем не только барабанной перепонкой в глубине уха!
На работе мы часто измеряем уровни радиосигнала на антенном входе измерительного приёмника. А измерительный приёмник по своим метрологическим свойствам близок к селективному вольтметру, и измеренная величина исчисляется в децибел-микровольтах (дБмкВ). В то же время, часто в радиоизмерениях оперируют мощностью сигнала в точке приёма, нередко выраженной в децибел-милливаттах (дБм). Давайте пересчитаем одно в другое!
И действительно, сигнал уровнем 70 дБмкВ (3.16 мВ) развивает на нагрузке 50 Ом мощность 0.2 мкВ, или -37 дБм
И для пущего счастья, сделал онлайн-калькулятор, пересчитывающий напряжение в децибел-микровольтах в мощность в децибел-милливаттах и обратно (знаю-знаю, в интернете их и без меня бесчисленное множество! 🙂)
Правила пользования просты до безобразия. Измени значение любой из величин, и все остальные значения будут пересчитаны автоматически.
Decibel Meter — простое приложение для определения уровня шума в децибелах в его текущем, среднем и максимальном значении. Будет весьма полезным если захотите к примеру, найти район где уровень шума достаточно безопасен для нервов и слуха. Все полученные значения записываются в журнал, поэтому позже вы сможете их просматривать и сравнивать с текущей обстановкой.
Приложение распространяется бесплатно, язык простого интерфейса английский, поддерживаются ОС Windows Phone 7.5 и 8.
Бесплатная юридическая консультация:
Что такое децибел (dB)? Это единица измерения отношения двух величин. Рассчитывается по формуле:
где A dB - величина в децибелах, A - измеренная физическая величина, A 0 - величина, принятая за базис.
В звукоинженерии в децибелах измеряется уровень звукового сигнала относительно номинального (0 dB), например -6 dB, что соответствует уровню почти вдвое меньше номинального. Перевести уровень звука в децибелах в проценты или «разы» очень легко при помощи этого онлайн-калькулятора:
Бесплатная юридическая консультация:
Бытовая техника, автомобили на улице, соседи – из всего этого складывается суммарный шум в квартире. Как его измерить? И как изменится уровень шума, если в помещении установить бризер?
У этих инструментов много похожих названий: шумомеры, измерители шума, измерители уровня шума, измерители звука, измерители уровня звука.
Тратиться на собственный шумомер нет смысла. Бюджетные приборы за рублей по точности не сильно отличаются от мобильных приложений и программ для измерения шума. А точные устройства стоят намного больше – дорублей.
Если вам все же удалось достать профессиональный шумомер, то помните важный нюанс. На дисплее прибора отметка «0 дБА» не значит, что в вашей квартире абсолютная тишина. Ноль на экране говорит о том, что уровень шума в помещении настолько низкий или высокий, что не входит в рабочий диапазон именно этого прибора.
По сути, для измерения уровня шума нужен микрофон и специальная программа-анализатор. На ноутбуке, планшете или смартфоне есть микрофон. К стационарному компьютеру можно подключить внешний микрофон. Осталось скачать программу-анализатор.
На компьютере можно измерить уровень шума бесплатной программой Decibel Reader. Также шумомеры есть во многих звукозаписывающих программах. Например, Audacity.
Бесплатная юридическая консультация:
На смартфоне или планшете микрофон, как правило, хуже, чем внешний микрофон, подключенный к компьютеру. Но и с ним можно провести достаточно точный замер уровня шума. Калибровка с профессиональными приборами показывает, что точность измерений на смартфоне может отличаться от профессионального оборудования всего на 5 децибел. Так что мобильными приложениями для оперативной работы пользуются даже специалисты по шумовой диагностике.
Smart Tools – одно из приложений с функцией шумомера. Обратите внимание, что измерения не в дБА, а в дБ.
«Обычный» децибел – это дБ, единица звукового давления. Но наше ухо по-разному воспринимает давление звуков разной частоты. Чтобы шумомер показывал реальный уровень шума, который слышит человек, в нем должен быть так называемый частотный фильтр А. С ним дБ превращается в тот самые дБА.
В приложении Smart Tools нет частотного фильтра, но и без него можно получить общее представление об уровне шума.
Другие приложения для измерения уровня шума:
Бесплатная юридическая консультация:
в специализированных шумомерах (даже самых простых) параметры микрофона и обработчика сигнала согласованы. В смартфоне этого нет, поэтому точность измерения мобильным приложением всегда будет ниже, чем специальным прибором.
Известны примерные уровни шума холодильника, бризера, пылесоса, человеческой речи и других привычных источников шума. Единица измерения – акустические децибелы, дБА.
Фактически этот способ – даже не измерение, а сравнительная оценка. Она дает грубое представление о том, насколько уровень шума у вас дома соответствует нормам.
Для начала постарайтесь по максимуму снизить уровень шума в помещении. Плотно закройте окна и двери, чтобы избавиться от звуков с улицы, подъезда и других комнат. Выключите всё: телевизор, компьютер и другие «шумные» приборы.
Возьмите обычную металлическую иголку и уроните ее на пол. Громкость звука, который вы услышали, примерно равна 15 дБА. Подойдите вплотную к работающему холодильнику или бризеру. Эти приборы работают с громкостью околодБА.
Бесплатная юридическая консультация:
Днем фоновый шум в квартире должен быть не громче 40 дБА, а на прилегающей территории не громче 70 дБА. Ночью (с 23 до 7 часов) для дома и улицы другие значения - 30 и 60 дБА соответственно. Это комфортная обстановка, и к ней надо стремиться.
Громкость спокойной беседы - околодБА. Если из-за шума в квартире вам приходится повышать голос для общения, значит фоновый уровень шума вдвое выше нормы.
Напоследок - пользовательский шумовой тест бризера Tion O2. На видео показано, что с включенным бризером и закрытыми окнами уровень шума в квартире намного ниже, чем с открытыми окнами. Бризер, работающий на первой и второй скорости, фактически не меняет уровень фонового шума.
Вначале включается компьютер, слышно, как он разгоняет винты, потом я включаю бризер, сначала на максимум, а затем снижаю до минимума. Затем выключаю бризер и открываю окно.
Бесплатная юридическая консультация:
Бесплатная подписка на полезные статьи
Г. Москва, ул. Рабочая, 93, стр. 2
Отношение амплитуд и мощностей должно быть положительным числом.
Уровень звука определяет его громкость и используется в акустике - науке, изучающей уровень и другие свойства звука. Когда говорят о громкости, часто имеют в виду уменно уровень звука. Некоторые звуки очень неприятны и могут вызвать ряд психологических и физиологических проблем, в то время как другие звуки, например музыка, звук прибоя и пение птиц - действуют успокаивающее, нравятся людям и улучшают их настроение.
Бесплатная юридическая консультация:
Эта таблица показывает как логарифмическая шкала позволяет описать очень большие и очень маленькие числа, представляющие отношения мощностей, энергий или амплитуд.
Ухо человека обладает очень высокой чувствительностью и способно услышать звуки от шепота на расстоянии 10 метров до шума реактивных двигателей. Мощность звука петарды может быть в раз больше, чем самый слабый звук, который способно услышать человеческое ухо (20 микропаскалей). Это очень большая разница! Поскольку человеческое ухо способно различать такой большой диапазон громкостей звуков, для измерения силы звука используется логарифмическая шкала. На шкале в децибелах самый слабый звук, называемый порогом слышимости, имеет уровень 0 децибел. Звук, который громче порога слышимости в 10 раз, имеет уровень 20 децибел. Если звук в 30 раз громче порога слышимости, его уровень будет равен 30 децибелам. Ниже приведены примеры громкости различных звуков:
Музыка, согласно археологам, украшает нашу жизнь на протяжении не менеелет. Она окружает нас везде - музыка присутствует во всех культурах, и, как считают ученые, объединяет нас с другими людьми - в обществе, в семье, в группе по интересам. Мамы поют малышам колыбельные; люди ходят на концерты; танцы, как народные, так и современные, проходят под музыку. Музыка привлекает нас своей закономерностью и ритмичностью, так как мы часто ищем порядок и четкость и в повседневной жизни.
В отличие от музыки, некоторые звуки вызывают у нас очень неприятные ощущения. Шум, возникший из-за жизнедеятельности людей, который мешает людям или приносит вред животным, называется шумовым загрязнением. Он вызывает у людей и животных ряд психологических и физиологических проблем, таких как бессонница, усталость, нарушения кровяного давления, нарушение слуха при сильном шуме, и другие проблемы.
Шум может быть вызван множеством факторов. Транспорт - один из главных шумовых загрязнителей окружающей среды. Особенно много шума производят самолеты, поезда и автомобили. Оборудование на различных предприятиях в промышленной зоне также является источником шума. Люди, живущие возле ветряных турбин, часто жалуются на шум и связанные с ним недомогания. Ремонтные работы, особенно те, что связанны с использoванием отбойных молотков, обычно производят много шума. В некоторых странах люди держат собак, часто - в целях безопасности. Эти собаки, чаще всего те, что живут во дворе, лают, если рядом другие собаки и незнакомые люди. Это не так заметно днем, когда вокруг и так много шума, но очень хорошо слышно ночью. Шум в жилых районах также часто вызван громкой музыкой в домах, барах и ресторанах.
По данным организаций, контролирующих работу компаний, добывающих электроэнергию с помощью ветряных турбин, низкочастотный шум, который они производят, мешает спать и вызывает головные боли и другие симптомы у людей, живущих рядом с турбинами. Эти проблемы настолько серьезны, что люди часто бросают свои дома и уезжают, чтобы избавиться от этого шума. Сторонники ветряной энергетики, наоборот, утверждают, что эти проблемы вызваны не шумом непосредственно, а эффектом ноцебо. То есть, проблемы вызваны не самим звуком а ожиданием того, что эти проблемы должны появиться. На данный момент не существует длительных исследований этого вопроса, позволяющих понять кто прав. Так как возможность шумового загрязнения - реальная угроза, то необходимо как можно скорее начать исследования влияния этого шума на людей. Даже если исследования покажут, что шум от турбин не влияет на жизнь людей, эти знания помогут жителям возле ветряных турбин избавиться от влияния эффекта ноцебо.
Бесплатная юридическая консультация:
Инженеры постоянно стараются усовершенствовать как сами поезда, так и железнодорожные пути, чтобы уменьшить шум, вызванный движением поездов. Большая часть шума образуется во время колебаний, образующихся при движении колес по рельсам. Кроме этого на поворотах колеса издают шум из-за проскальзывания колес относительно рельсов. Последнее неизбежно, но шум можно уменьшить. Эксперименты по уменьшению этого шума обычно проводятся на моделях колес и рельсов. Часто достаточно уменьшить вибрацию колеса и рельсов, что достигается при усовершенствовании их конструкции. Также, уменьшить шум помогают улучшенные конструкции тормозного механизма.
Конструкция железной дороги в целом также влияет на шум. Например, установка противошумных барьеров, похожих на те, что ставят вокруг скоростных трасс, помогает уменьшить шум. Насыпи из гравия вокруг рельсов тоже поглощают звуки.
Некоторое шумовое загрязнение, связанное с железными дорогами, неизбежно. Например, звуковая сигнальная система на железнодорожных переездах необходима, и помогает предотвратить аварии. В условиях плохой видимости именно благодаря ей пешеходы и водители знают о приближении поезда. Эта система также необходима для людей с плохим зрением.
Шум, вызванный самолетами, в основном образуется во время работы воздушно-реактивных и турбиновинтовых двигателей. Проблема шумового загрязнения существует как для пассажиров и экипажа, так и для тех, кто живет рядом с аэропортом. Шум в кабине самолета, когда его двигатели работают на полную мощность, достигает 80 децибелов. Чтобы немного уменьшить этот шум, некоторые пассажиры используют наушники с системой активного шумоподавления, описанные ниже.
Законы во многих странах не требуют, чтобы самолеты летали не ниже определенной высоты, даже в жилых районах. Также мало где ограничивается общее время, которое самолет может находиться над определенным пространством. Обычно воздушное пространство открыто для самолетов 24 часа в сутки, независимо от того, жилая это зона или нет. При планировании аэропорта его часто стараются вынести за черту города, но это не всегда возможно, особенно в мегаполисах. Чтобы помощь в борьбе с шумом в некоторых странах для компаний, занимающимся авиаперевозками выпускаются, сборники рекомендаций по уменьшению шумового загрязнения.
Шумовое загрязнение, вызванное автомобилями - привычная проблема, особенно в городах. Обычно причины шума две. На больших скоростях он вызван движением шин по асфальту. Зимние шины летом, или езда на внедорожных автомобилях по скоростным трассам усиливают эту проблему. Это происходит потому, что зимние и внедорожные шины сконструированы так, чтобы обеспечить максимальную силу трения при движении, которая, в свою очередь, помогает сцеплению шины с дорожным покрытием, необходимому на обледенелой дороге или на бездорожье. По мере увеличения силы трения, соответственно увеличивается и шум.
Бесплатная юридическая консультация:
Если, наоборот, автомобили движутся медленно, то шум в основном вызван двигателем. Производители автомобилей постоянно стараются уменьшить этот шум. Он мешает не только пешеходам и окрестным жителям, но и самим водителям. Поэтому контролируют не только общий звук, издаваемый автомобилем, но и звук, проникающий в кабину - особенно в дорогих автомобилях. Для этого кабину звукоизолируют, а также используют систему активного шумоподавления. Для подавления шума используют звуковые волны, находящиеся в противофазе волнам, вызывающих шум. Этот метод активного шумоподавления используют и в других сферах, например для подавления шума в наушниках. Ниже он описан более подробно.
На больших и скоростных трассах часто устанавливают звукоизоляционный барьер, который не дает шуму проезжающих машин распространяться за пределы трассы. Некоторые барьеры сконструированы так удачно, что человек, стоящий по другую его сторону от трассы, практически не слышит проезжающие машины. К сожалению, не все барьеры так хорошо сделаны. Некоторые блокируют звук только на уровне первого этажа, и совсем не защищают от шума людей, живущих в многоэтажных домах.
Благодаря их конструкции, двигатели электромобилей намного тише двигателей автомобилей, работающих на бензине. Иногда электромобили передвигаются настолько тихо, что их не слышно пешеходам, поэтому для безопасности окружающих электромобили иногда снабжают устройством, которое производит шум вместо двигателя. Это необходимо для безопасности движения.
Шум от строительства и ремонтных работ, например от ремонта трасс и железных дорог, часто способствует общему шумовому загрязнению. Ремонтные работы особенно часто проводят в то время, когда путями или дорогами пользуется наименьшее число людей, то есть, ночью. Один и тот же шум ночью мешает людям гораздо сильнее, не только потому, что его лучше слышно в тишине, но и потому, что в это время большинство людей спит. В большинстве случаев этот шум невозможно контролировать, и он неизбежен. Во многих странах компания, которая проводит строительные или ремонтные работы, должна вначале получить разрешение. В нем обычно указаны условия работы, например запрет на работы ночью, по выходным, или в праздники.
Шум в частных домах трудно регулировать с помощью законов, однако городские власти обычно регулируют шум в общественных местах. Так, например, в некоторых странах ограничивают или полностью запрещают частным лицам устраивать фейверки. В некоторых случаях фейверки разрешены только в определенные праздничные дни. Нарушителей обычно штрафуют. Городские власти также иногда ограничивают максимальный шум пиротехнических средств. В некоторых странах органы, которые следят за шумовым загрязнением в городе или районе, выпускают брошюры с советами жителям о том, как уменьшить количество бытового шума, который они производят. Например, в них советуют заранее сообщать соседям в случае предстоящих шумных мероприятий или работ. Советуют также делать ремонт и другие дела, которые производят много шума, в то время суток, когда большинство людей бодрствует, а также дрессировать собак, чтобы те меньше лаяли, и устанавливать шумную бытовую технику подальше от стен, смежных со стенами соседей. Если шум из соседних домов и квартир чрезмерно громок, то в ряде стран считается нормальным звонить в полицию с жалобами.
Бесплатная юридическая консультация:
Звукоизоляция в некоторых зданиях, особенно в многоквартирных домах, сделана плохо, поэтому покупая или снимая дом или квартиру необходимо хорошо проверить, насколько звук с улицы или из других квартир проникает внутрь. Для этого можно попробовать следующее:
Если, несмотря на тщательную проверку, вы обнаружили после переезда, что в квартире шумно, то попробуйте для уменьшения шума сделать следующее:
В некоторых съемных квартирах хозяева требуют от жильцов, чтобы во всех комнатах на полу было ковровое покрытие. Если ваши соседи сверху сильно шумят и вы подозреваете, что у них нет ковров, то можно обратиться к домовладельцу, чтобы это проверить.
В некоторых странах шум регулируют соответствующими законами. Нарушения обычно грозят штрафами. В этом случае жители могут пожаловаться на шум в окрестностях в органы, ответственные за соблюдение порядка. Жалобу обычно рассматривают, и по возможности проверяют источник шума. В ряде стран в многоквартирных домах также часто существуют правила о шуме, например о том, можно ли и в какое время разрешено играть на музыкальных инструментах.
Бесплатная юридическая консультация:
Во многих городах, чтобы построить или открыть в жилом районе ресторан, бар, ночной клуб, или другое заведение, в которых играет громкая музыка, необходимо получить лицензию. В ней часто указывается, какой уровень звука допустим, и в какое время. В некоторых районах запрещают строить такие заведения, или разрешают, но с условием, что здание будет звукоизолировано. С шумовым загрязнением также помогает зонирование, то есть, деление города на зоны, такие как спальная, промышленная, и другие. В этом случае зоны с наибольшим шумовым загрязнением, например промышленные зоны с предприятиями и заводами, стараются разместить как можно дальше от жилых районов, больниц и школ.
Уровень звука измеряют, чтобы убедиться, что он не превышает нормы и соответствует требованиям выполняемой работы, например, что микрофоны обеспечивают достаточную громкость звука во время мероприятия. Такие измерения также необходимы для обеспечения безопасного уровня шума на рабочем месте.
Если окружающий шум превышает 85 децибел, то высока вероятность повреждения слуха, особенно когда человек подвержен такому шуму в течение длительного времени. Болевой порог человека начинается с 115 децибел, но у некоторых людей он может быть и 140 децибел. То есть, даже если уровень звука грозит потерей слуха, люди этого не замечают. Именно поэтому в ситуациях, когда люди подвергаются воздействию громкого звука в течение длительного времени, уровень звука измеряют специальными приборами, чтобы убедиться, что этот уровень не превышает норму. Обычно это - шумомеры. Большинство из них портативны, и их можно приобрести по доступной цене.
Если необходимо измерить не только уровень звука на данный момент, но и общую дозу шумового воздействия в течение определенного промежутка времени, используют звуковые дозиметры. Так как часто повреждение слуха происходит именно из-за длительного воздействия громких звуков, дозиметры помогают определить, нужно ли людям, работающим в условиях повышенного шума, носить защитные наушники или ушные пробки. Также удобно использовать дозиметры, если уровень звука в течении дня неодинаков. Обычно дозиметры прикрепляют к одежде самих работников, но не все приветствуют использование дозиметров на рабочем месте, так как с ними связано много проблем. Например, работники могут легко исказить данные, намеренно или случайно, особенно когда они видят индикатор уровня звука. Дозиметры также часто мешают работе, и даже могут зацепиться и попасть в оборудование. Это грозит не только сломанным оборудованием, но вероятно и несчастными случаями с работниками. По этой причине вместо дозиметров можно использовать шумомеры, измеряя уровень звука в разное время и в разных местах. С помощью этой информации создается шумовая карта, которая дает приблизительное представление о шумовом загрязнении на разных участках рабочего помещения. Это особенно полезно знать, если работники каждый день работают в одних и тех же местах. В последнее время производители дозиметров также стараются бороться с указанными выше проблемами, выпуская дозиметры меньшего размера, с короткими проводами или вообще без проводов, и часто без дисплея, чтобы работник не мог влиять на работу прибора, основываясь на текущей информации о шуме.
На заводах, в аэропортах и на других рабочих местах, где много шума, необходимо не только измерять, но и контролировать количество шума, который слышат работники, чтобы защитить их слух и предотвратить его потерю. Шум не только ухудшает слух, но и не дает людям сосредоточиться. Это мешает работе и подвергает их дополнительной опасности, так как по невнимательности они могут не услышать аварийную сигнализацию из-за шума, что может привести к несчастному случаю. К тому же, в шумном помещении неприятно находиться и работать, поэтому звук контролируют еще и для комфорта работников. Не всегда есть возможность воспользоваться шумомером. В такой ситуации действует простое правило: если для того, чтобы быть услышанным, приходится кричать - то это значит, что помещение слишком шумное, и этот шум необходимо уменьшать.
Бесплатная юридическая консультация:
Есть два основных способа борьбы с шумом: шумоизоляция или шумоподавление с помощью противодействующего шума. Первый метод - пассивный, а второй - активный. Какой из двух методов использовать - решают в зависимости от ситуации, а иногда используют оба сразу. Также можно одновременно использовать сразу несколько способов пассивного шумоподавления или блокирования шума. Например, команды наземного технического обслуживания в аэропортах часто используют ушные пробки и наушники с пассивным шумоподавлением одновременно.
Иногда на заводах и фабриках также используются звукопоглотители. Они предотвращают усиление звука в помещении и его отражение от стен и других поверхностей. Для этого звукопоглотители изготавливают из материалов, хорошо поглощающих звук.
Для пассивного шумоподавления используют материалы, которые хорошо поглощают звук. Большинство приведенных выше советов об уменьшении шума в квартире основаны именно на этом принципе. Звукопоглащающие материалы, используемые в наушниках - это вспененные полимеры.
С помощью активного шумоподавления можно уменьшить окружающий шум примерно на 20 децибел. Принцип активного подавления звука заключается в том, что входящая звуковая волна гасится при помощи исходящей волны с одинаковой амплитудой, но с противоположной фазой. Исходящий шум создают наушники.
То, что происходит в этом случае со звуком, можно продемонстрировать с помощью примера о качелях. Когда один человек толкает качели вперед, а другой, с той же амплитудой начнет качать их назад, то эти толчки будут в противофазе. Когда две волны находятся в противофазе, то их общая сумма равна нулю. То есть, в случае с качелями - они перестанут качаться.
Бесплатная юридическая консультация:
Чтобы правильно блокировать звук, шумоподавляющие устройства сначала должны определить амплитуду и частоту входящих звуковых волн, чтобы потом создать аналогичные волны в противофазе. Такие устройства хорошо работают с монотонным повторяющимся звуком, который легко предсказать. Если же звук спонтанный и все время меняется, то шумоподавляющие устройства неэффективны. Входящий звук принимается в таких устройствах, например наушниках, на встроенный микрофон. Кроме кабин последних моделей автомобилей и бытовых наушников, активное шумоподавление используется в некоторых защитных наушниках для работников аэропортов.
Несмотря на то, что работодатели во многих странах обязаны предоставить своим работникам персональное средства защиты слуха, например наушники и ушные пробки, всегда лучше проверять их перед использованием, чтобы убедиться, что они в рабочем состоянии и нигде нет трещин. Это особенно важно потому, что иногда происходят ошибки, и неисправное снаряжение может быть не замечено при его проверке.
Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Звук представляет собой упругие волны, распространяющиеся в упругой среде (твердое тело, жидкость или газ) и создающие в ней механические колебания. Звуковые волны являются одним из примеров множества колебательных процессов.
Децибел (дБ) - единица измерения уровня звука, уровней мощности или амплитуды электрических сигналов путем сравнения их с заданным уровнем с применением к полученному отношению логарифмического масштаба. Более широко децибел можно определить как логарифмическую безразмерную единицу отношения уровней к некоторому опорному уровню, а также затуханий и усилений. Величина, выраженная в децибелах, численно равна десятичному логарифму безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять. Децибел равен одной десятой бела, который используется редко. Изменение мощности в 100 раз представляется как изменение в 20 дБ. Изменение на 3 дБ приблизительно соответствует изменению мощности в два раза. В науке и технике, в частности, в электронике и радиотехнике, децибел применяется для измерения отношения некоторых величин - «энергетических» (мощности, энергии, плотности потока мощности) или «амплитудных» (силы тока, напряжения, силы звука).
В акустике децибел обычно используется для указания громкости звука относительно уровня 0 децибел, который определяется как уровень звукового давления 20 микропаскалей. Обычно это отношение указывается для мощности.
Непер (Нп)- логарифмическая безразмерная единица измерения отношения двух уровней, затуханий или усилений. Непер не входит в систему единиц СИ. Разница между белом и непером заключается в том, что отношение величин, выраженное в белах или децибелах, предполагает использование десятичных логарифмов, в то время как для отношения в неперах используются натуральные логарифмы (по основанию е).
На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую. Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.
Пользуйтесь конвертером для преобразования нескольких сотен единиц в 76 категориях или несколько тысяч пар единиц, включая метрические, британские и американские единицы. Вы сможете перевести единицы измерения длины, площади, объема, ускорения, силы, массы, потока, плотности, удельного объема, мощности, давления, напряжения, температуры, времени, момента, скорости, вязкости, электромагнитные и другие.
Примечание. В связи с ограниченной точностью преобразования возможны ошибки округления. В этом конвертере целые числа считаются точными до 15 знаков, а максимальное количество цифр после десятичной запятой или точки равно 10.
Для представления очень больших и очень малых чисел в этом калькуляторе используется компьютерная экспоненциальная запись, являющаяся альтернативной формой нормализованной экспоненциальной (научной) записи, в которой числа записываются в форме a · 10 x . Например: = 1,103 · 10 6 = 1,103E+6. Здесь E (сокращение от exponent ) - означает «· 10^», то есть «. умножить на десять в степени. » . Компьютерная экспоненциальная запись широко используется в научных, математических и инженерных расчетах.
Мы работаем над обеспечением точности конвертеров и калькуляторов TranslatorsCafe.com, однако мы не можем гарантировать, что они не содержат ошибок и неточностей. Вся информация предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Условия.
Если вы заметили неточность в расчётах или ошибку в тексте, или вам необходим другой конвертер для перевода из одной единицы измерения в другую, которого нет на нашем сайте - напишите нам!
ANVICA Software Development 2002-2018.
