Что измеряют в децибелах

 

Децибел широко используется при количественных оценках параметров различных аудио, видео, измерительных устройств. Из этой статьи вы узнаете..

Что такое децибел?

Относительные логарифмические единицы Белы (децибелы) широко используются при количественных оценках параметров различных аудио, видео, измерительных устройств. Физическая природа сравниваемых мощностей может быть любой — электрической, электромагнитной, акустической, механической, — важно лишь, чтобы обе величины были выражены в одинаковых единицах — ваттах, милливаттах и т. п. Бел выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения, причем под энергетическими величинами понимаются: мощность, энергия.

Кстати, эта единица получила свое название в честь Александра Белл (1847 – 1922) – американского ученого шотландского происхождения, основоположника телефонии, основателя всемирно известных компаний AT&T и “Bell Laboratories”. Еще интересно напомнить, что во многих современных мобильных телефонах (смартфонах) обязательно есть выбираемый звук звонка (оповещения), так и называемый “bell”. Впрочем, Бел относится к единицам, не входящим в Международную систему единиц (СИ), но в соответствии с решением Международного комитета мер и весов допускается к применению без ограничений совместно с единицами СИ. В основном применяется в электросвязи, акустике, радиотехнике.

Закон Вебера-Фехнера

Почему именно децибелы? Все исходит от закона Вебера-Фехнера, который говорит нам, что интенсивность ощущения человеческих чувств прямо-пропорциональна логарифму интенсивности какого-либо раздражителя.

Так светильник, в котором восемь лампочек, кажется нам настолько же ярче светильника из четырёх лампочек, насколько светильник из четырёх лампочек ярче светильника из двух лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться  каждый раз вдвое, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. То есть если добавить к нашим 32 лампочкам на графике еще одну лампочку, то мы даже и не заметим разницы. Для того, чтобы для нашего глаза была заметна разница, мы должны к 32 лампочкам добавить еще 32 лампочки, и т.д. Или иными словами, для того, чтобы нам казалось, что наш светильник плавно набирает яркость, нам надо зажигать вдвое больше лампочек каждый раз, чем было предыдущее значение.

Поэтому децибел действительно удобнее в некоторых случаях, так как сравнивать две величины намного проще в маленьких цифрах, чем в миллионах и миллиардах. А так как электроника – это чисто физическое явление, то и децибелы не обошли ее стороной.

Формулы для вычисления децибелов

Бел (Б) = lg (P2/P1)

где

P1 – мощность до усиления, Вт

P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт

На практике, оказалось, что удобнее пользоваться уменьшенным в 10 раз значением Бел, т.е. децибел, поэтому:

дециБел (дБ) = 10 * lg(P2/P1)

Усиление или ослабление мощности в децибелах выражается формулой:

где

NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах

P1 – мощность до усиления, Вт

P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт

Значения Бел, децибел могут быть со знаком “плюс”, если P2 > P1 (усиление сигнала)  и со знаком “минус”, если P2 < P1 (ослабление сигнала)

Во многих случаях, сравнение сигналов путем измерения мощностей может быть неудобным или невозможным – проще измерить напряжение или ток.
В этом случае, если мы сравниваем напряжения или токи, формула примет уже другой вид:

где

NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах

U1 – это напряжение до усиления, В

U2  – напряжение после усиления, В

I1 – сила тока до усиления, А

I2 – сила тока после усиления, А

Вот небольшая табличка, в которой приведены основные отношения напряжений и соответствующее число децибел:

Дело в том, что операции умножения и деления над числами в обычном базисе, заменяются операциями сложения и вычитания в логарифмическом базисе. Например, у нас есть два каскадно-включенных усилителя с коэффициентами усиления K1 = 963 и K2 = 48. Какой общий коэффициент усиления? Правильно – он равен произведению K = K1 * K2. Вы можете в уме быстро вычислить 963*48? Я – нет. Я могу прикинуть K = 1000*50 = 50 тыс., не более. А, если нам известно, что K1 = 59 дБ и K2 = 33 дБ, то К = 59+33 = 92 дБ – сложить было не трудно, надеюсь.

Впрочем, актуальность таких вычислений было велика в эпоху, когда ввели понятие Бел и когда не было не то, что айфонов, но и электронных калькуляторов.  Сейчас же достаточно открыть калькулятор на ваших гаджетах и быстренько посчитать , что есть что. Ну и чтобы не париться каждый раз при переводе дБ в разы, удобнее всего найти в интернете онлайн-калькулятор. Да хотя бы вот.

Децибелы и АЧХ усилителя

Фото 2

Как вы помните в  прошлом примере с ОУ, у нас неинвертирующий усилитель усиливал сигнал в 10 раз. Если посмотреть в нашу табличку, то это получается 20 дБ относительно входного сигнала. Ну да, так оно и есть:

Также в дБ на некоторых графиках АЧХ обозначают наклон характеристики АЧХ. Это может выглядеть примерно вот так:

На графике мы видим АЧХ полосового фильтра. Изменение сигнала +20 дБ на декаду (дБ/дек, dB/dec) говорит нам о том, что при каждом увеличении частоты в 10 раз, амплитуда сигнала возрастает на 20 дБ. То же самое можно сказать и про спад сигнала -20 дБ на декаду. При каждом увеличении частоты в 10 раз, у нас амплитуда сигнала будет уменьшаться на -20 дБ. Есть также похожая характеристика дБ на октаву (дБ/окт, dB/oct). Здесь почти все то же самое, только изменение сигнала происходит при каждом увеличении частоты в 2 раза.

Давайте рассмотрим пример. Имеем фильтр высоких частот (ФВЧ) первого порядка, собранного на RC-цепи.

Его АЧХ будет выглядеть следующим образом (кликните для полного открытия)

Нас сейчас интересует  наклонная прямая линия АЧХ. Так как у нее наклон примерно одинаковый до частоты среза  в -3дБ, то можно найти ее крутизну, то есть узнать, во сколько раз увеличивается сигнал при каждом увеличении частоты в 10 раз.

Итак возьмем первую точку на частоте в 10 Герц. На частоте в 10 Герц амплитуда сигнала уменьшилась на 44 дБ, это видно в правом нижнем углу (out:-44)

Умножаем частоту на 10 (декада) и получаем вторую точку в 100 Герц. На частоте в 100 Герц наш сигнал уменьшился приблизительно на 24 дБ

То есть получается за одну декаду у нас сигнал увеличился с -44  до -24 дБ на декаду. То есть наклон характеристики составил +20 дБ/декаду. Если +20 дБ/декаду перевести в дБ на октаву, то получится 6 дБ/октаву.

Достаточно часто, дискретные аттенюаторы (делители) выходного сигнала на измерительных приборах (особенно на генераторах) проградуированы в децибелах:
0, -3, -6, -10, -20, -30, -40 дБ. Это позволяет быстро ориентироваться в относительном уровне выходного сигнала.

Вопросы и ответы

Уточните пожалуйста какие пунктыCогласно Федеральному Закону «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» N52-ФЗ от 30.03.1999г. и «Санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам» (САНПИН 2.1.2.1002-00), время проведения шумных ремонтно-строительных работ в многоквартирных домах ограничено с 9.00 до 19.00 местного времени с обязательным перерывом с 13.00 до 15.00.

запрещается проведение шумных ремонтно-строительных работ в выходные и общегосударственные праздники. Какой уровень шума в дцбеллах считается превышающим нормы?

Эксперт:

Согласно ст. 23 ФЗ от 30.03.1999 N 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

1. Жилые помещения по площади, планировке, освещенности, инсоляции, микроклимату, воздухообмену, уровням шума, вибрации, ионизирующих и неионизирующих излучений должны соответствовать санитарно-эпидемиологическим требованиям в целях обеспечения безопасных и безвредных условий проживания независимо от его срока.

В свою очередь предельно допустимый уровень шума определен «СН 2.2.4/2.1.8.562-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8. Физические факторы окружающей природной среды. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Санитарные нормы» (утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31.10.1996 N 36) (данные во вложении).

Эксперт:

Вячеслав!

По данной категории дел, при решении вопроса о нарушении тишины во внимание не должен приниматься уровень шума, это не имеет юридического значения. Существенным обстоятельством является не превышение уровня шума, а сам факт нарушения тишины, а для его установления необходимы соответствующие доказательства, как правило, это объяснения соседей.

Эксперт:

По санитарным нормам, допустимым уровнем шума, который не наносит вреда слуху даже при длительном воздействии на слуховой аппарат, принято считать: 55 децибел (дБ) в дневное время и 40 децибел (дБ) ночью.

Уровень шума в децибелах (дБ)

Действительно, часто нормальный уровень шума бывает существенно превышен. Вот примеры лишь некоторых звуков, с которыми мы сталкиваемся в нашей жизни и то, сколько децибел (дБ) в действительности эти звуки содержат:
Разговорная речь колеблется от 45 децибел (дБ) до 60 децибел (дБ), в зависимости от громкости голоса;
Автомобильный гудок достигает 120 децибел (дБ);
Шум интенсивного уличного движения – до 80 децибел (дБ);
Детский плач – 80 децибел (дБ);
Шум работы разнообразного офисного оборудования, пылесоса – 80 децибел (дБ);
Шум работающего мотоцикла, поезда — 90 децибел (дБ);
Звук танцевальной музыки в ночном клубе — 110 децибел (дБ);
Шум пролетающего самолета – 140 децибел (дБ);
Шум ремонтных работ – до 100 децибел (дБ);
Приготовление пищи на плите – 40 децибел (дБ);
Шум леса от 10 до 24 децибел (дБ);
Смертельный для человека уровень шума, звук взрыва — 200 децибел (дБ).

blogozdorovie.ru/normy-shuma/

Я живу на съёмной квартире.Стены тонкие.Музыку слушаю днем,но соседка снизу постоянно прибегает и орёт на меня за это.Подскажите пожалуйста,до скольки можно слушать музыку?И есть ли ограничения в децибелах?

Эксперт:

Екатерина!

Музыку вы можете слушать хоть весь день, но вопрос стоит в громкости этой музыки. Громкость должна быть такой, чтобы не нарушать права соседей на тишину, и это не измеряется в децибелах. Достаточно того, что соседям некомфортно от того, что они вынуждены слушать вашу музыку.

За нарушение тишины полагается штраф — от 500 до 1000 рублей, нарушите повторно — штраф будет от 1000 до 2000 рублей.

Купите себе наушники, и все будут довольны.

Эксперт:

Что касается децибел. Законодательством РФ установлена норма 55 децибел в дневное время и 45 децибел в ночное время.

Для сравнения:

Человеческий шепот
30-40 дБ
Движение лифта
35-43 дБ
Работа холодильника
42 дБ
Кондиционер
45 дБ
Стекающая в ёмкость вода
38-58 дБ
Детский плач
70 дБ
Игра на фортепиано
80 дБ
Шум в супермаркете
60 дБ

Согласно Закону Иркутской области от 12.11.2007 N 107-оз (ред. от 09.10.2014) «Об административной ответственности за отдельные правонарушения в сфере охраны общественного порядка в Иркутской области»:

1. Нарушение общественного порядка, выразившееся в совершении действий, нарушающих тишину и покой граждан с 23-00 часов до 7-00 часов следующего дня, за исключением проведения аварийных и спасательных работ, а также других неотложных работ, необходимых для обеспечения безопасности граждан либо функционирования объектов жизнеобеспечения населения, действий, совершаемых на улицах, площадях, в парках, скверах, на стадионах при отправлении религиозных культов в рамках канонических требований соответствующих конфессий, а также при проведении в соответствии с законодательством культурно-массовых мероприятий, в случае, если указанные действия не содержат административного правонарушения, предусмотренного статьей 20.1 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях,
-влечет предупреждение или наложение административного штрафа на граждан в размере от трехсот до пятисот рублей;
Нарушение общественного порядка, выразившееся в проведении с 21-00 часа до 8-00 часов следующего дня строительных, ремонтных, погрузочно-разгрузочных работ, нарушающих тишину и покой граждан, проживающих в жилых помещениях, за исключением проведения аварийных и спасательных работ, а также других неотложных работ, необходимых для обеспечения безопасности граждан либо функционирования объектов жизнеобеспечения населения,
-влечет предупреждение или наложение административного штрафа на граждан в размере от ста до пятисот рублей, на должностных лиц — от одной тысячи до одной тысячи пятисот рублей; на юридических лиц — от двух тысяч до трех тысяч рублей.
Нарушение общественного порядка, выразившееся в использовании на повышенной громкости телевизоров, радиоприемников, иных звуковоспроизводящих аппаратур и звукоусиливающих технических средств, в том числе установленных на автомобилях (транспортных средствах), в жилых помещениях, на балконах или подоконниках, в объектах розничной торговли (ларьках, киосках, павильонах, перемещаемых временных объектах розничной торговли),нарушающее тишину и покой граждан, проживающих в жилых помещениях, если указанные действия не влекут административной ответственности за административные правонарушения, предусмотренные частями 1 — 1(2) настоящей статьи, — влечет предупреждение или наложение административного штрафа на граждан в размере от пятисот до одной тысячи рублей; на должностных лиц — от одной тысячи до одной тысячи пятисот рублей; на юридических лиц — от двух тысяч до пяти тысяч рублей.

Источники

Использованные источники информации.

  • https://www.ruselectronic.com/chto-takoe-decibel/
0 из 5. Оценок: 0.

Комментарии (0)

Поделитесь своим мнением о статье.

Ещё никто не оставил комментария, вы будете первым.


Написать комментарий