Was ist dba. Zulässige Lärmnormen in der Wohnung. Warum sind hohe Töne gefährlich?

Häufig beschweren sich Bürger, insbesondere Stadtbewohner, über übermäßigen Lärm in Wohnungen und auf der Straße. Besonders störend (der Lärm) ist es am Wochenende und in der Nacht. Und tagsüber macht es wenig Freude, besonders wenn ein kleines Kind in der Wohnung ist.

Sowohl Experten als auch das Internet sind sich einig: Sie müssen den örtlichen Polizeibeamten anrufen. Doch bevor man sich an einen Vertreter der Strafverfolgungsbehörden wendet, muss man sich zumindest grob darüber im Klaren sein, bei welchen Lärmpegeln eine solche Behandlung gerechtfertigt ist und die nur ein störender, aber nicht verbotener Faktor ist.

Zulässiger Lärmpegel in Wohngebäuden

Sie wird durch Rechtsakte geregelt, nach denen die Tageszeit in Zeiträume eingeteilt wird und für jeden Zeitraum ein unterschiedlicher zulässiger Lärmpegel gilt.

• 22.00 – 08.00 Uhr Ruhezeit, in der der angegebene Pegel 35-40 Dezibel nicht überschreiten sollte (hier wird dieser Indikator berücksichtigt).
• Von acht Uhr morgens bis zehn Uhr abends bezieht es sich laut Gesetz auf die Tageslichtstunden und der Lärm kann etwas lauter sein – 40-50 dB.

Viele Menschen interessieren sich dafür, warum es einen solchen Unterschied in dB gibt. Die Sache ist, dass die Bundesbehörden nur ungefähre Werte angegeben haben und jede Region diese unabhängig festlegt. Beispielsweise gibt es in einigen Regionen, insbesondere in der Hauptstadt, tagsüber zusätzliche Ruhephasen. Normalerweise ist dies von 13.00 bis 15.00 Uhr. Das Unterlassen des Schweigens während dieser Frist stellt einen Verstoß dar.

Es ist erwähnenswert, dass die Standards den Pegel bedeuten, der das menschliche Gehör nicht schädigen kann. Doch viele verstehen nicht, was diese Indikatoren bedeuten. Deshalb geben wir Vergleichstabelle mit Geräuschpegeln und was man vergleichen kann.

• 0-5 dB – nichts oder fast nichts ist zu hören.
• 10 – dieser Wert kann mit dem leichten Rascheln der Blätter eines Baumes verglichen werden.
• 15 – Rascheln der Blätter.
• 20 – kaum hörbares menschliches Flüstern (in einer Entfernung von ungefähr einem Meter).
• 25 – Pegel, wenn eine Person in einer Entfernung von einigen Metern flüsternd spricht.
• 30 Dezibel im Vergleich zu was? - ein lautes Flüstern, das Ticken der Uhr an der Wand. Gemäß den SNiP-Standards ist dieser Wert nachts in Wohngebäuden der maximal zulässige Wert.
• 35 – ungefähr auf dieser Ebene wird das Gespräch geführt, wenn auch in gedämpftem Ton.
• 40 Dezibel sind normale Sprache. SNiP definiert diesen Wert als akzeptabel für den Tag.
• 45 ist auch ein Standardgespräch.
• 50 – das Geräusch, das eine Schreibmaschine macht (die ältere Generation wird es verstehen).
• 55 – womit ist dieses Niveau zu vergleichen? Ja, das Gleiche wie in der obersten Zeile. Nach europäischen Standards ist dieser Wert übrigens der maximal zulässige Wert für Büros der Klasse A.
• 60 ist die gesetzlich festgelegte Höhe für ordentliche Ämter.
• 65-70 – laute Gespräche im Abstand von einem Meter.
• 75 – menschliches Weinen, Lachen.
• 80 ist ein funktionsfähiges Motorrad mit Schalldämpfer, außerdem entspricht dies dem Niveau eines funktionsfähigen Staubsaugers mit einer Motorleistung von 2 kW oder mehr.
• 90 – das Geräusch, das ein Güterwagen erzeugt, wenn er sich auf einem Stück Eisen bewegt, und das in einer Entfernung von sieben Metern zu hören ist.
• 95 ist das Geräusch eines fahrenden U-Bahnwagens.
• 100 – auf diesem Niveau spielt eine Blaskapelle und eine Kettensäge arbeitet. Der Klang derselben Kraft wird durch Donner erzeugt. Nach europäischen Standards ist dies der maximal zulässige Pegel für die Kopfhörer des Players.
• 105 – dieser Wert war bis in die 80er Jahre in Passagierflugzeugen zulässig. letztes Jahrhundert.
• 110 – Lärm eines fliegenden Hubschraubers.
• 120-125 – das Geräusch eines Häckslers, der in einem Meter Entfernung arbeitet.
• 130 – so viele Dezibel erzeugt ein startendes Flugzeug.
• 135-145 – ein Düsenflugzeug oder eine Rakete hebt mit solchem ​​Lärm ab.
• 150-160 – ein Überschallflugzeug überquert die Schallmauer.

Alle oben genannten Punkte werden bedingt nach dem Grad der Auswirkung auf das menschliche Gehör unterteilt:

• 0-10 – nichts oder fast nichts ist zu hören.
• 15-20 – kaum hörbar.
• 25-30 – ruhig.
• 35-45 ist schon ziemlich laut.
• 50-55 – deutlich hörbar.
• 60-75 – laut.
• 85-95 – sehr laut.
• 100-115 – extrem laut.
• 120-125 ist ein für das menschliche Gehör nahezu unerträglicher Geräuschpegel. Arbeiter, die mit einem Presslufthammer arbeiten, müssen spezielle Kopfhörer tragen, sonst ist ein Hörverlust garantiert.
• Bei 130 liegt die sogenannte Schmerzgrenze; ​​ein darüber liegender Schall ist für das menschliche Gehör bereits tödlich.
• 135-155 – ohne Schutzausrüstung (Kopfhörer, Helme) erleidet eine Person eine Gehirnerschütterung und eine Hirnverletzung.
• 160-200 – garantierter Bruch des Trommelfells und, Achtung, der Lunge.

Über 200 Dezibel kommen nicht einmal in Betracht, da dies ein tödlicher Schallpegel ist. Auf dieser Ebene operiert die sogenannte Lärmwaffe.

Was sonst

Aber auch niedrigere Werte können zu irreversiblen Verletzungen führen. Beispielsweise hat die langfristige Einwirkung eines Schalls mit einer Lautstärke von 70–90 Dezibel auf das Gehör eine schädliche Wirkung auf den Menschen, insbesondere auf das Zentralnervensystem. Zum Vergleich: Dies ist normalerweise ein lauter Fernseher, der Musikpegel im Auto, bei manchen „Liebhabern“, der Ton im Kopfhörer des Players. Wenn Sie dennoch laute Musik hören möchten, müssen Sie sich darauf einstellen, dass Sie lange Zeit mit Ihren Nerven zu kämpfen haben.

Und wenn der Lärm 100 Dezibel überschreitet, ist ein Hörverlust fast garantiert. Und wie die Praxis zeigt, erzeugt Musik auf diesem Niveau mehr Negativität als Vergnügen.

In Europa ist es verboten, viele Bürogeräte in einem Raum aufzustellen, insbesondere wenn der Raum nicht mit schallabsorbierenden Materialien ausgestattet ist. Tatsächlich können in einem kleinen Raum zwei Computer, ein Faxgerät und ein Drucker den Geräuschpegel auf 70 dB erhöhen.

Im Allgemeinen darf der maximale Lärmpegel am Arbeitsplatz nicht mehr als 110 dB betragen. Wenn irgendwo der Wert 135 übersteigt, ist jeglicher menschlicher Aufenthalt, auch kurzfristig, in diesem Bereich verboten.

Wenn der Lärmpegel am Arbeitsplatz 65-70 dB übersteigt, wird das Tragen spezieller weicher Ohrstöpsel empfohlen. Wenn sie von hoher Qualität sind, sollten sie reduziert werden Außengeräusche um 30 dB.

Isolierende Kopfhörer, die im Baumarkt erhältlich sind, bieten nicht nur maximalen Schutz vor nahezu jedem Lärm, sondern schützen auch den Schläfenlappen des Kopfes.

Lassen Sie uns zum Schluss noch eine interessante Neuigkeit sagen, die manchen vielleicht komisch vorkommt. Statistiken haben gezeigt, dass ein Stadtbewohner, der in ständigem Lärm lebt, sich unwohl fühlt, sobald er sich in einer Zone völliger Stille befindet, in der der Lärmpegel 20 dB nicht überschreitet. Was soll ich sagen, er beginnt sich deprimiert zu fühlen. Das ist so ein Paradoxon.

Das physikalische Merkmal der Lautstärke ist der Schalldruckpegel in Dezibel (dB). „Lärm“ ist eine ungeordnete Mischung von Geräuschen.

Die maximal zulässigen Schallpegel (LAmax, dBA) liegen 15 Dezibel über „normal“. Beispielsweise beträgt der zulässige konstante Schallpegel für Wohnräume von Wohnungen tagsüber 40 Dezibel und der vorübergehende Höchstwert 55.

Unhörbarer Lärm – Geräusche mit Frequenzen unter 16–20 Hz (Infraschall) und über 20 kHz (Ultraschall). Niederfrequente Schwingungen von 5–10 Hertz können Resonanzen und Vibrationen innerer Organe verursachen und die Gehirnfunktion beeinträchtigen. Niederfrequente akustische Schwingungen verstärken bei erkrankten Menschen schmerzende Schmerzen in Knochen und Gelenken. Infraschallquellen: Autos, Kutschen, Blitzdonner usw. Hochfrequente Vibrationen führen zu einer Erwärmung des Gewebes. Die Wirkung hängt von der Stärke des Schalls, dem Standort und den Eigenschaften seiner Quellen ab.

Leistungsstarke Ventilatoren in Bäckereien, Mühlen und anderen Betrieben, in denen Abzugshauben eingesetzt werden, können viel Lärm verursachen, und der Wind weht von ihrer Seite – wellenförmig erhöht die Ausbreitungsreichweite. Ein möglicher Grund für ihre Geräusche ist eine unsachgemäße Installation und Konstruktion selbst, defekte Lager, Fehlausrichtung oder einfach Abnutzung der Ausrüstung. Es kann sein, dass Ihnen hierfür eine Geldstrafe auferlegt wird.

Hochfrequenter Schall und Ultraschall mit einer Frequenz von 20-50 Kilohertz und einer Modulation von mehreren Hertz werden verwendet, um Vögel, Tiere (z. B. Hunde) und Insekten (Mücken, Mücken) von Flugplätzen abzuschrecken.

An Arbeitsplätzen betragen die maximal zulässigen äquivalenten Schallpegel für intermittierenden Lärm: Der maximale Schallpegel sollte 110 dBAI und für Impulslärm 125 dBAI nicht überschreiten. Es ist verboten, sich auch nur kurzzeitig in Bereichen mit Schalldruckpegeln über 135 dB in jedem Oktavband aufzuhalten.

Der Lärm, den ein Computer, ein Drucker und ein Fax in einem Raum ohne schallabsorbierende Materialien abgeben, kann einen Wert von über 70 dB erreichen. Daher ist es nicht empfehlenswert, viele Bürogeräte in einem Raum unterzubringen. Zu laute Geräte sollten außerhalb der Räumlichkeiten, in denen sich die Arbeitsplätze befinden, aufgestellt werden.

Sie können den Geräuschpegel reduzieren, wenn Sie geräuschabsorbierende Materialien als Raumdekoration und Vorhänge aus dickem Stoff verwenden. Auch lärmgeschützte Ohrstöpsel helfen.

Bei der Errichtung von Gebäuden und Bauwerken nach modernen, verschärften Schallschutzanforderungen müssen Technologien und Materialien zum Einsatz kommen, die einen zuverlässigen Lärmschutz bieten.

Bei Feuermeldern: Der Schalldruckpegel des von der Sirene bereitgestellten Nutztonsignals muss in einem Abstand von 3 m von der Sirene mindestens 75 dBA und an keiner Stelle des geschützten Gebäudes mehr als 120 dBA betragen (Ziffer 3.14 NPB 104). -03).

Eine Hochleistungssirene und ein Schiffsheuler – der Druck beträgt mehr als 120-130 Dezibel.

Spezielle Signale (Sirenen und „Quacksalber“ – Air Horn), die in Servicefahrzeugen installiert sind, werden durch GOST R 50574 – 2002 geregelt. Schalldruckpegel eines Signalgeräts, wenn ein spezieller Ton ausgegeben wird. Das Signal darf in einem Abstand von 2 Metern entlang der Hornachse nicht geringer sein als:

116 dB(A) – bei der Installation eines Schallstrahlers auf dem Dach eines Fahrzeugs;

122 dBA – beim Einbau des Kühlers im Motorraum eines Fahrzeugs.

Grundfrequenzänderungen sollten zwischen 150 und 2000 Hz liegen. Die Zyklusdauer beträgt 0,5 bis 6,0 s.

Die Hupe eines Zivilfahrzeugs muss gemäß GOST R 41.28-99 und UNECE-Regel Nr. 28 einen kontinuierlichen und monotonen Ton mit einem Schalldruckpegel von nicht mehr als 118 Dezibel erzeugen. Dies ist der maximal zulässige Wert für Autoalarmanlagen.

Befindet sich ein Stadtbewohner, der an ständigen Lärm gewöhnt ist, für einige Zeit in völliger Stille (z. B. in einer trockenen Höhle, wo der Lärmpegel weniger als 20 dB beträgt), kann es durchaus sein, dass er statt Ruhe unter Depressionen leidet.

Ein Schallmessgerät zur Messung von Schall- und Lärmpegeln.

Zur Messung des Geräuschpegels wird ein Schallpegelmesser verwendet, der in verschiedenen Modifikationen hergestellt wird: Haushalt (ungefährer Preis - 3-4 tr, Messbereiche: 30-130 dB, 31,5 Hz - 8 kHz, Filter A und C), industriell ( integrierend usw.) Die gängigsten Modelle: SL, Oktave, Svan. Zur Messung von Infraschall- und Ultraschalllärm werden Weitbereichslärmmessgeräte eingesetzt.

Nieder- und Hochfrequenztöne scheinen leiser zu sein als Mittelfrequenztöne gleicher Intensität. Vor diesem Hintergrund wird die ungleichmäßige Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs gegenüber Geräuschen unterschiedlicher Frequenz mit einem speziellen elektronischen Frequenzfilter moduliert, wodurch durch Normalisierung der Messungen der sogenannte äquivalente (energiegewichtete) Schallpegel mit dem erhalten wird Dimension dBA (dB(A), dann ja - mit Filter „A“).

Eine Person kann Geräusche mit einer Lautstärke von 10-15 dB und höher hören. Der maximale Frequenzbereich für das menschliche Ohr liegt zwischen 20 und 20.000 Hz. Ton mit einer Frequenz von 2–3 kHz ist besser zu hören (häufig bei Telefonen und Radios im MW- und LW-Band). Mit zunehmendem Alter verengt sich der Hörbereich der Töne, insbesondere bei hochfrequenten Tönen, und sinkt auf 18 Kilohertz oder weniger.

Wenn an den Wänden der Räumlichkeiten keine schallabsorbierenden Materialien (Teppiche, Spezialbeläge) vorhanden sind, wird der Schall aufgrund von Mehrfachreflexionen (Nachhall, d. h. Echos von Wänden, Decke und Möbeln) lauter, was die Geräuschentwicklung erhöht Geräuschpegel um mehrere Dezibel.

Lärmskala (Schallpegel, Dezibel) in der Tabelle

Lautstärke – Geräuschpegel.

Unter Lärm versteht man eine ungeordnete Kombination verschiedener Geräusche mit Tönen unterschiedlicher Stärke und Frequenz. Lärmpegel müssen in Größen gemessen werden, die den Grad des erzeugten Schalldrucks ausdrücken können. Solche Einheiten zur Messung des Geräuschpegels sind mit den Namen zweier Physiker verbunden – Alexander Bell und Heinrich Hertz.

Bel, oder häufiger Dezibel, geben die relative Lautstärke eines Tons an. Im Kern ist ein Dezibel das Zehnfache des Logarithmus des Verhältnisses der Intensität der vorhandenen Schallenergie zu ihrem Wert. Dabei handelt es sich nicht direkt um eine Maßeinheit, sondern vielmehr um einen Ausdruck einer Beziehung.

Das messbare Merkmal von Schall ist die darin enthaltene Energiemenge. Das heißt, seine Intensität als Fluss dieser Energie. Deshalb wird das quantitative Merkmal beispielsweise in Watt pro Quadratmeter (W/m2) ausgedrückt. Allerdings sind die erhaltenen Werte relativ zum Referenzwert von 10−12 W/m2 so klein und für die meisten Normalbürger unverständlich, dass 1 Bel „angenommen“ wurde, um die resultierenden Verhältnisse auszudrücken. Beispielsweise beträgt der Lärmpegel eines Düsenflugzeugs etwa 13 Bel, in kleineren Einheiten 130 Dezibel (dB). Der für das menschliche Ohr normale Lärmbereich liegt zwischen 20 und 120 Dezibel. Bei Geräuschen über diesem Pegel kann es zu schweren Trommelfellverletzungen und Prellungen kommen. Und 160 dB können tödlich sein.

Alle Menschen erleben Lärm in ihren Häusern. Sie bestehen aus direkt im Raum entstehenden und von außen eindringenden. Um die Gesundheit und den normalen Zustand der Bürger zu schützen, wurden Standards für zulässigen durchdringenden Lärm verabschiedet. Diese beträgt tagsüber 40 dB und nachts 30 dB. Durchschnittliche Indikatoren für den Geräuschpegel von Einheiten belegen, dass in etwa 80 % der Fälle auch bei normalem Betrieb von Radio und Fernsehen Gespräche, Lärm aus benachbarten Wohnungen und Geräusche vom Eingang (Fahrstuhlbewegung) auf einem Niveau von 40–45 dB bleiben , Türknallen) erreichen 60 dB.

Neben der Schallintensität reagiert das menschliche Ohr auch auf Geräuschvibrationen. Hertz ist eine Frequenzeinheit, die der Frequenz des laufenden periodischen Prozesses entspricht, bei dem ein Zyklus eines solchen periodischen Prozesses in 1 Sekunde (d. h. 1 Schwingung) auftritt. Daher ist es für eine objektive Charakterisierung notwendig, beide dieser Einheiten zur Messung des Geräuschpegels zu verwenden. Hörgerät Menschen reagieren empfindlicher auf Vibrationen, die durch hohe Frequenzen erzeugt werden, als durch niedrige Frequenzen. Aber im Arbeits- und Lebensumfeld steht jeder unter dem Einfluss des gesamten Spektrums. In diesem Zusammenhang ist es beim Vergleich der Lautstärke erforderlich, neben den Eigenschaften der Stärke und Intensität des Schalls in Dezibel auch die Häufigkeit der Schwingungen pro Sekunde anzugeben.

Kapitel aus dem Buch „Noise“ des englischen Ingenieurs Rupert Taylor, R. Taylor „Noise“

Heutzutage hat jeder schon etwas von „Dezibel“ gehört, aber fast niemand weiß, was es ist. Das Dezibel scheint so etwas wie ein akustisches Äquivalent einer „Kerze“ zu sein – eine Einheit der Lichtstärke – und scheint mit dem Läuten von Glocken verbunden zu sein (Bell bedeutet Glocke, Glocke auf Englisch). Das stimmt jedoch überhaupt nicht: Das Dezibel erhielt seinen Namen zu Ehren von Alexander Graham Bell, dem Erfinder des Telefons.

Das Dezibel ist nicht nur keine Maßeinheit für Schall, es ist überhaupt keine Maßeinheit, zumindest nicht im gleichen Sinne wie beispielsweise Volt, Meter, Gramm usw. Wenn Sie möchten, können Sie sogar messen Die Haarlänge wird in Dezibel angegeben, was in Volt absolut unmöglich ist. Anscheinend klingt das alles etwas seltsam, also versuchen wir es klarzustellen. Wahrscheinlich wird es niemanden wundern, wenn ich sage, dass die Entfernung von London nach Inverness zwanzigmal größer ist als von meinem Zuhause nach London. Ich kann jede Entfernung ausdrücken, indem ich sie mit der Entfernung von meinem Haus nach London vergleiche, sagen wir zum Piccadilly Circus. Die Entfernung von London nach John-o-Trots ist 26-mal größer als diese letzte Entfernung und nach Australien 500-mal. Aber Dies bedeutet nicht, dass Australien 500 Einheiten von irgendetwas entfernt ist. Alle angegebenen Zahlen stellen lediglich Größenverhältnisse dar.

Eine der messbaren Eigenschaften von Schall ist die Menge an Energie, die er enthält; Die Schallintensität an jedem Punkt kann als Energiefluss pro Flächeneinheit gemessen und beispielsweise in Watt pro Quadratmeter (W/m2) ausgedrückt werden. Beim Versuch, die Intensität gewöhnlichen Lärms in diesen Geräten zu erfassen, treten sofort Schwierigkeiten auf, da die Intensität des leisesten Geräuschs, das von einer Person mit dem höchsten Gehör wahrgenommen werden kann, etwa 0,000 000 000 001 W/m 2 beträgt. Eines der lautesten Geräusche, denen wir begegnen, und das nicht ohne das Risiko schädlicher Folgen, ist der Lärm eines Düsenflugzeugs, das in einer Entfernung von etwa 50 m fliegt. Seine Intensität beträgt etwa 10 W/m2. Und in 100 m Entfernung vom Startplatz der Saturn-Rakete liegt die Schallintensität deutlich über 1000 W/m2. Es ist offensichtlich, dass es sehr schwierig ist, mit Zahlen umzugehen, die Schallintensitäten ausdrücken, die über einen so großen Bereich liegen, unabhängig davon, ob wir sie in Energieeinheiten oder sogar in Form von Verhältnissen darstellen. Es gibt einen einfachen, wenn auch nicht ganz offensichtlichen Ausweg aus dieser Schwierigkeit. Die Intensität des schwächsten hörbaren Schalls beträgt 0,000.000.000.001 W/m2. Mathematiker schreiben diese Zahl am liebsten so: 10 -12 W/m2. Wenn diese Schreibweise für irgendjemanden ungewöhnlich ist, erinnern wir uns daran, dass 10 2 10 zum Quadrat oder 100 ist und 10 3 10 in die Kubikzahl oder 1000 ist. Ebenso bedeutet 10 -2 1/10 2 oder 1/100 oder 0, 01 und 10 -3 ist 1/10 3 oder 0,001. Eine beliebige Zahl x mit 10 zu multiplizieren bedeutet, dass man sie x-mal mit 10 multipliziert.

Ich versuche das Meiste zu finden bequeme Weise Versuchen wir, Ausdrücke von Schallintensitäten in Form von Verhältnissen darzustellen, wobei wir den Wert 10 -12 W/m2 als Referenzintensität nehmen. Gleichzeitig notieren wir, wie oft die Referenzintensität mit 10 multipliziert werden muss, um die angegebene Schallintensität zu erhalten. Beispielsweise ist der Lärm eines Düsenflugzeugs 10.000.000.000.000 (oder 10 13) Mal höher als unser Standard, das heißt, dieser Standard muss 13 Mal mit 10 multipliziert werden. Mit dieser Ausdrucksweise können wir die Werte deutlich reduzieren der Zahlen, die die gigantische Bandbreite der Schallintensitäten ausdrücken; Wenn wir eine einzelne Erhöhung um das Zehnfache als 1 Bel bezeichnen, erhalten wir eine „Einheit“, um Verhältnisse auszudrücken. Somit entspricht der Lärmpegel eines Düsenflugzeugs 13 Bel. Bel erweist sich als zu groß; Es ist praktischer, kleinere Einheiten zu verwenden, Zehntel Bel, die Dezibel genannt werden. Somit beträgt die Geräuschintensität eines Strahltriebwerks 130 Dezibel (130 dB). Um jedoch Verwechslungen mit anderen Geräuschintensitätsnormen zu vermeiden, sollte beachtet werden, dass 130 dB relativ zu einem Referenzpegel von 10 -12 W/m 2 definiert sind .

Wenn das Verhältnis der Intensität eines bestimmten Tons zu einer Referenzintensität durch eine weniger runde Zahl, beispielsweise 8300, ausgedrückt wird, ist die Umrechnung in Dezibel nicht so einfach. Offensichtlich wird die Anzahl der Multiplikationen mit 10 größer als 3 und kleiner als 4 sein, aber um diese Zahl genau zu bestimmen, sind langwierige Berechnungen erforderlich. Wie kann man diese Schwierigkeit umgehen? Es stellt sich als recht einfach heraus, da alle Verhältnisse, die in Einheiten von „Zehnfacherhöhungen“ ausgedrückt werden, seit langem berechnet werden – das sind Logarithmen.

Jede Zahl kann bis zu einem gewissen Grad als 10 dargestellt werden: 100 ist 10 2 und daher ist 2 der Logarithmus von 100 zur Basis 10; 3 ist der Logarithmus von 1000 zur Basis 10 und, weniger offensichtlich, 3,9191 ist der Logarithmus von 8300. Es ist nicht nötig, ständig „Basis 10“ zu sagen, da 10 die häufigste Logarithmusbasis ist, und sofern nicht anders angegeben, ist dies der Fall meinte Basis. In Formeln wird dieser Wert als log10 oder log geschrieben.

Mit der Definition von Dezibel können wir den Schallintensitätspegel nun wie folgt schreiben:

Beispielsweise ist bei einer Schallintensität von 0,26 (2,6 × 10 -1) W/m 2 der Intensitätspegel in dB relativ zum Standard 10 -12 W/m 2 gleich

Aber der Logarithmus von 2,6 ist 0,415; daher sieht die endgültige Antwort so aus:

10 × 11,415 = 114 dB(auf 1 dB genau)

Es darf nicht vergessen werden, dass Dezibel keine Maßeinheiten im gleichen Sinne wie beispielsweise Volt oder Ohm sind und dementsprechend unterschiedlich behandelt werden müssen. Wenn zwei wiederaufladbare Batterien Werden 6 V (Volt) in Reihe geschaltet, beträgt die Potentialdifferenz an den Enden des Stromkreises 12 V. Was passiert, wenn man zu einem Rauschen von 80 dB noch ein weiteres Rauschen von 80 dB hinzufügt? Lärm mit einer Gesamtintensität von 160 dB? Nein, denn wenn sich eine Zahl verdoppelt, erhöht sich ihr Logarithmus um 0,3 (auf zwei Dezimalstellen genau). Wenn sich dann die Schallintensität verdoppelt, erhöht sich der Intensitätspegel um 0,3 Bel, also um 3 dB. Dies gilt für jede Intensitätsstufe: Eine Verdoppelung der Schallintensität führt zu einer Erhöhung der Intensitätsstufe um 3 dB. In der Tabelle Abbildung 1 zeigt, wie der Intensitätsgrad, ausgedrückt in Dezibel, zunimmt, wenn Geräusche unterschiedlicher Intensität addiert werden.

Tabelle Nr. 1

Nachdem wir nun das Rätsel um das Dezibel gelöst haben, wollen wir einige Beispiele nennen.

Geräuschpegel in Dezibel

In der Tabelle 2 enthält eine Liste typischer Geräusche und deren Intensitätsstufen in Dezibel.

Tabelle Nr. 2

Wie kann man die Intensität eines bestimmten Tons bestimmen? Das ist eine ziemlich schwierige Aufgabe; Es ist viel einfacher, Druckschwankungen in Schallwellen zu messen. In der Tabelle In Abb. 3 zeigt die Schalldruckwerte für Geräusche unterschiedlicher Intensität. Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass der Schalldruckbereich nicht so groß ist wie der Intensitätsbereich: Der Druck steigt doppelt so langsam wie die Intensität. Wenn sich der Schalldruck verdoppelt, sollte sich die Energie der Schallwelle vervierfachen – dann erhöht sich die Geschwindigkeit der Teilchen des Mediums entsprechend. Wenn wir also sowohl den Schalldruck als auch die Intensität logarithmisch messen und zusätzlich einen Faktor 2 einführen, erhalten wir die gleichen Werte für die Intensitätsstufe. Beispielsweise beträgt der Schalldruck des schwächsten hörbaren Geräuschs etwa 0,00002 N (Newton)/m 2 und in der Kabine eines Diesel-Lkw beträgt er 2 N/m 2, daher beträgt die Geräuschintensität in der Kabine

Tabelle Nr. 3

Bei der Angabe des Schalldruckpegels in Dezibel ist zu beachten, dass bei einer Verdoppelung des Drucks 6 dB hinzukommen. Wenn der Lärm in der Kabine eines Diesel-Lkw 106 dB erreicht, verdoppelt sich der Schalldruck und beträgt 4 N/m2, die Intensität vervierfacht sich und erreicht 0,04 W/m2.

Wir haben viel über das Maß der Schallintensität gesprochen, aber die praktischen Methoden zur Messung dieser Größe überhaupt nicht angesprochen. Zu den messbaren Eigenschaften einer Schallwelle gehören Intensität, Druck, Geschwindigkeit und Partikelverschiebung. Alle diese Merkmale stehen in direktem Zusammenhang miteinander, und wenn mindestens eines davon gemessen werden kann, kann der Rest berechnet werden.

Es ist nicht schwer, die Vibration von Lichtobjekten zu sehen oder zu spüren, die sich im Weg der Schallwelle befinden. Das Funktionsprinzip eines Oszilloskops, der ältesten Art von Schallpegelmessern, basiert auf diesem Phänomen. Ein Oszilloskop besteht aus einer Membran, in deren Mitte ein dünner Faden befestigt ist, einem mechanischen System zur Verstärkung der Schwingungen und einem Stift, der die Verschiebungen der Membran auf einem Papierband aufzeichnet. Solche Notationen erinnern an die „Wellenlinien“, über die wir im vorherigen Kapitel gesprochen haben.

Dieses Gerät war äußerst unempfindlich und eignete sich lediglich zur Bestätigung der akustischen Theorien der damaligen Wissenschaftler. Die Trägheit mechanischer Teile schränkte den Frequenzgang und die Genauigkeit des Geräts extrem ein. Durch den Ersatz des mechanischen Verstärkers durch ein optisches System und die Verwendung der fotografischen Methode der Signalaufzeichnung konnte die Trägheit des Geräts deutlich reduziert werden. Bei dem so verbesserten Gerät war der Blendenfaden auf einer rotierenden Trommel aufgewickelt, die auf einer Achse montiert war, an der ein mit der Trommel rotierender Spiegel befestigt war. Ein Lichtstrahl fiel auf den Spiegel; Beim Drehen des Spiegels in die eine oder andere Richtung, was durch Vibrationen der Membran verursacht wurde, wurde der Strahl abgelenkt und diese Abweichungen konnten auf lichtempfindlichem Papier aufgezeichnet werden. Erst mit der Entwicklung der Elektronik wurden mehr oder weniger genaue Messgeräte entwickelt, und um einen modernen tragbaren Schallpegelmesser zu entwickeln, mussten wir auf die Erfindung der Transistoren warten.

Im Wesentlichen ist ein moderner Schallpegelmesser ein elektronisches Analogon eines alten mechanischen Geräts. Der erste Schritt des Messvorgangs besteht darin, den Schalldruck in Änderungen der elektrischen Spannung umzuwandeln; Das Mikrofon erzeugt diese Umwandlung. Derzeit verwenden solche Geräte am häufigsten Mikrofone verschiedene Arten: Kondensator, Schwingspule, Kristall, Band, beheizter Draht, Rochelle – das ist nur ein kleiner Teil aller Arten von Mikrofonen. In unserem Buch werden wir nicht auf die Prinzipien ihrer Funktionsweise eingehen.

Alle Mikrofone erfüllen die gleiche Grundfunktion und die meisten verfügen über eine Art Membran, die durch Druckänderungen in der Schallwelle angetrieben wird. Verschiebungen der Membran führen zu entsprechenden Spannungsänderungen an den Mikrofonanschlüssen. Der nächste Schritt der Messung ist die Verstärkung und anschließende Gleichrichtung. Wechselstrom und der letzte Vorgang besteht darin, ein Signal an ein in Dezibel kalibriertes Voltmeter zu senden. Bei den meisten dieser Geräte misst das Voltmeter nicht das Maximum, sondern die „Effektivwerte“ des Signals, also das Ergebnis einer bestimmten Art der Mittelung, die häufiger verwendet wird als die Maximalwerte.

Ein herkömmliches Voltmeter kann einen großen Schalldruckbereich nicht abdecken, daher gibt es in dem Teil des Gerätes, in dem das Signal verstärkt wird, mehrere Schaltkreise, die sich in der Verstärkung um 10 dB unterscheiden und nacheinander in Reihe geschaltet werden können. Allerdings ist ein verbessertes Modell des alten Oszilloskops immer noch weit verbreitet. Bei einem Kathodenstrahloszilloskop entfällt das Trägheitsproblem eines mechanischen Oszilloskops vollständig, da die Masse des Elektronenstrahls vernachlässigbar ist und er durch das elektromagnetische Feld leicht abgelenkt wird und eine Kurve der dem Gerät zugeführten Spannungsschwankungen zeichnet der Bildschirm.

Die resultierende oszillographische Aufzeichnung wird zur mathematischen Analyse der Schallwellenform verwendet. Oszilloskope eignen sich auch hervorragend zur Messung von Impulsrauschen. Wie bereits erwähnt, ermittelt ein herkömmlicher Schallpegelmesser kontinuierlich die RMS-Werte des Signals. Aber beispielsweise ein lautes Klatschen oder ein Schuss erzeugt keinen Dauerlärm, sondern erzeugt einen einzelnen, sehr starken, teilweise hörgefährlichen Druckimpuls, der mit einer allmählichen Dämpfung der Druckschwankungen einhergeht (Abb. 13). Der anfängliche Druckstoß kann das Gehör schädigen oder Fensterglas zerbrechen, aber da er einmalig und kurzlebig ist, ist der Effektivwert nicht charakteristisch für ihn und kann nur zu Missverständnissen führen. Zwar gibt es spezielle Schallpegelmesser zur Messung gepulster Geräusche, die meisten von ihnen sind jedoch nicht in der Lage, den vollen Effektivwert des Impulses zu erfassen, da ihnen die Zeit zum Betrieb fehlt. Hier kommt das Oszilloskop ins Spiel, das sofort eine genaue Druckanstiegskurve zeichnet, sodass der maximale Druck in einem Impuls direkt auf dem Bildschirm gemessen werden kann.

Reis. 13. Typisches Impulsgeräusch

Eines der vielleicht bedeutendsten Probleme in der Akustik ist die Abhängigkeit des Schallverhaltens von seiner Frequenz. Die untere Frequenzgrenze der menschlichen Schallwahrnehmung liegt bei etwa 30 Hz und die obere Grenze liegt bei nicht mehr als 18 kHz; Daher müsste der Schallpegelmesser Geräusche im gleichen Frequenzbereich registrieren. Aber hier entsteht eine ernsthafte Schwierigkeit. Wie wir im nächsten Kapitel sehen werden, ist die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs für verschiedene Frequenzen bei weitem nicht gleich; Damit beispielsweise Geräusche mit einer Frequenz von 30 Hz und 1 kHz gleich laut klingen, muss der Schalldruckpegel des ersten Schalldruckpegels 40 dB höher sein als der des zweiten. Und deshalb sind die Messwerte des Schallpegelmessers allein nicht viel wert.

Elektronikspezialisten haben sich diesem Problem angenommen und moderne Schallpegelmesser sind mit Korrekturschaltungen ausgestattet, die aus separaten Ketten bestehen, durch deren Anschluss Sie die Empfindlichkeit des Schallpegelmessers gegenüber niederfrequenten und sehr hochfrequenten Tönen reduzieren und dadurch die Frequenzeigenschaften des Geräts näher an den Eigenschaften des menschlichen Ohrs. Typischerweise enthält der Schallpegelmesser drei Korrekturschaltungen mit den Bezeichnungen A, B und C; Korrektur A ist am nützlichsten; Korrektur B wird nur gelegentlich verwendet; Die Korrektur C hat kaum Auswirkungen auf die Empfindlichkeit im Bereich 31,5 Hz – 8 kHz. Einige Arten von Schallpegelmessern verwenden auch eine D-Korrektur, die es ermöglicht, das Gerät direkt in PN-dB-Einheiten abzulesen, die zur Messung von Fluglärm verwendet werden. Die genaue Berechnung von PN dB ist ziemlich komplex, aber bei hohen Geräuschpegeln entspricht der Pegel in PN dB-Einheiten dem dB-Pegel, der mit einem D-korrigierten Schallpegelmesser gemessen wird, plus 7 dB; In den meisten Fällen entspricht der Lärm von Düsenflugzeugen, ausgedrückt in PN dB, ungefähr dem dB-Wert, der mit einem A-bewerteten Schallpegelmesser gemessen wird, plus 13 dB.

Heutzutage wird der Geräuschpegel fast überall als der mit einem A-bewerteten Schallpegelmesser in dB gemessene Pegel angenommen und in der Einheit dBA ausgedrückt. Obwohl das menschliche Ohr Geräusche unvergleichlich feiner wahrnimmt als ein Schallpegelmesser und die in dBA ausgedrückten Schallpegel daher keineswegs genau der physiologischen Reaktion entsprechen, ist dieses Gerät aufgrund seiner Einfachheit äußerst praktisch für den praktischen Einsatz.

Der Hauptnachteil der Messung der Lautstärke in dBA besteht darin, dass sie unsere Reaktion auf niederfrequente Geräusche unterschätzt und die erhöhte Empfindlichkeit des Ohrs für die Lautstärke reiner Töne völlig ignoriert.

Einer der Vorteile der dBA-Skala liegt insbesondere darin, dass hier, wie wir im nächsten Kapitel sehen werden, eine Verdoppelung der Lautstärke in etwa einer Erhöhung des Geräuschpegels um 10 dBA entspricht. Allerdings gibt auch diese Skala nur einen groben Hinweis auf die Rolle der Frequenzzusammensetzung von Lärm, und da diese Eigenschaft von Lärm oft von äußerster Bedeutung ist, müssen die Ergebnisse von Messungen mit einem Schallpegelmesser durch gewonnene Daten ergänzt werden Verwendung anderer Instrumente.

Frequenzen werden ebenso wie Intensitäten im logarithmischen Maßstab gemessen, wobei die Verdoppelung der Anzahl der Schwingungen pro Sekunde zugrunde gelegt wird. Da jedoch der Frequenzbereich kleiner ist als der Intensitätsbereich, wird die Anzahl der zehnfachen Erhöhungen nicht berechnet, es werden keine dezimalen Logarithmen verwendet und Schallfrequenzen werden immer durch die Anzahl der Schwingungen oder Zyklen pro Sekunde ausgedrückt. Die Einheit der Frequenz ist eine Schwingung pro Sekunde oder 1 Hertz (Hz). Um die Schallintensität für jede Frequenz zu bestimmen, wären unendlich viele Messungen erforderlich. Daher wird, wie in der Musikpraxis, der gesamte Tonumfang in Oktaven unterteilt. Die höchste Frequenz in jeder Oktave ist doppelt so hoch wie die niedrigste. Der erste und einfachste Schritt der Frequenzanalyse von Schall ist die Messung des Schalldruckpegels innerhalb jeder der 8 oder 11 Oktaven, je nachdem, welcher Frequenzbereich uns interessiert; Bei der Messung wird das Signal vom Ausgang des Schallpegelmessers einem Satz Oktavfilter oder einem Oktavbandpassanalysator zugeführt. Das Wort „Band“ bezeichnet einen bestimmten Teil des Frequenzspektrums. Der Analysator enthält 8 oder 11 elektronische Filter. Diese Geräte lassen nur die Frequenzkomponenten des Signals durch, die in ihrem Band liegen. Indem Sie die Filter einzeln einschalten, können Sie den Schalldruckpegel in jedem Band nacheinander direkt mit einem Schallpegelmesser messen. Aber in vielen Fällen liefern selbst Oktavanalysatoren keine ausreichenden Informationen über das Signal und greifen dann auf eine detailliertere Analyse zurück, indem sie Halb- oder Terzfilter verwenden. Um eine noch detailliertere Analyse zu erhalten, werden Schmalbandanalysatoren verwendet, die das Rauschen in Bänder mit konstanter relativer Breite, beispielsweise 6 % der durchschnittlichen Frequenz des Bandes, oder in Bänder mit einer bestimmten Breite „schneiden“. Hertz, zum Beispiel 10 oder 6 Hz. Wenn das Geräuschspektrum reine Töne enthält, was häufig vorkommt, können deren Frequenz und Amplitude mit einem diskreten Frequenzanalysator genau bestimmt werden.

Schallanalysegeräte sind in der Regel sehr sperrig und daher auf Labore beschränkt. Nicht selten wird der zu untersuchende Schall über ein Mikrofon und Verstärkungsschaltungen des Schallpegelmessers auf einem hochwertigen tragbaren Tonbandgerät aufgezeichnet und mit Steuersignalen zur Kalibrierung genutzt; Anschließend wird die Aufnahme im Labor abgespielt und ein Signal an einen Analysator gesendet, der automatisch ein Frequenzspektrum auf ein Papierband zeichnet. In Abb. Abbildung 14 zeigt Spektren typischer Geräusche, die mit Oktav-, Terz- und Schmalbandanalysatoren (6-Hz-Band) erhalten wurden.

Reis. 14. Klanganalyse mit Oktav-, Terz- und 6-Hz-Filtern.

Um Lärm zu messen, reicht es jedoch nicht aus, die Lautstärke und die Frequenz des Schalls zu kennen. Wenn wir von Umgebungslärm sprechen, besteht er aus vielen einzelnen Geräuschen unterschiedlicher Herkunft: Dies sind Straßenverkehrslärm, Fluglärm, Industrielärm sowie Lärm, der durch andere Arten menschlicher Aktivitäten entsteht. Wenn Sie versuchen, den Lärmpegel auf der Straße mit einem herkömmlichen Schallpegelmesser zu messen, werden Sie feststellen, dass dies eine äußerst schwierige Aufgabe ist: Die Nadel des Schallpegelmessers schwankt ständig in einem sehr weiten Bereich. Wie hoch ist der Geräuschpegel? Maximaler Countdown? Nein, diese Zahl ist zu hoch und unbedeutend. Durchschnittsniveau? Dies wäre möglich, aber es ist äußerst schwierig, den Durchschnittswert für einen bestimmten Zeitraum zu schätzen, und um die Nadel innerhalb der Skala zu halten, müssen Sie die Verstärkungsstufen des Schallpegelmessers kontinuierlich ändern.

Tabelle Nr. 4

Zur Berücksichtigung von Lärmpegelschwankungen gibt es zwei allgemein anerkannte Methoden, mit denen sich dieser Pegel numerisch ausdrücken lässt. Die erste Methode verwendet einen sogenannten statistischen Verteilungsanalysator. Dieses Gerät zeichnet den relativen Zeitanteil auf, in dem sich der gemessene Geräuschpegel innerhalb der einzelnen Skalenschritte befindet, beispielsweise alle 5 dB. Die Ergebnisse dieser Messungen geben den Bruchteil der Gesamtzeit an, in dem der jeweilige Schallpegel überschritten wurde. Durch Auftragen der in der Tabelle dargestellten Zahlen. 4: Indem wir die Punkte mit einer glatten Linie verbinden und die Pegel ermitteln, die in 1, 10, 50, 90 und 99 % der Fälle überschritten wurden, können wir eine zufriedenstellende Beschreibung des „Lärmklimas“ geben. Diese Ebenen werden wie folgt bezeichnet: L1, L10, L50, L90 und L99. L1 gibt eine Vorstellung vom Maximalwert des Geräuschpegels, L10 ist ein charakteristischer hoher Pegel, während L90 das Hintergrundgeräusch anzuzeigen scheint, also den Pegel, auf den das Geräusch absinkt, wenn eine vorübergehende Flaute auftritt. Von großem Interesse ist der Unterschied zwischen den Werten von L10 und L90; Sie gibt an, wie stark der Lärmpegel an einem bestimmten Ort schwankt, und je größer die Schwankungen des Lärms sind, desto größer ist seine störende Wirkung. Allerdings ist der L10-Pegel selbst ein guter Indikator für die störende Wirkung von Verkehrslärm; Dieser Indikator wird häufig zur Messung und Prognose von Verkehrslärm verwendet. Unter Berücksichtigung dieser Kennzahl wird die Höhe der staatlichen Entschädigung für Opfer von Lärm durch neue Autobahnen und Straßen ermittelt (siehe Kapitel 11). L10 ist also der Schallpegel, ausgedrückt in dBA, der genau zehn Prozent der gesamten Messzeit überschritten wird.

Typischerweise schwankt der Verkehrslärm in ganz bestimmter Weise, sodass der L10-Pegel als unabhängiger, recht zufriedenstellender Indikator für Lärm dient, obwohl er nur teilweise das statistische Bild von Lärm widerspiegelt. Ändert sich der Lärm zufällig, wie es beispielsweise bei der Überlagerung von Eisenbahn-, Industrie- und teilweise auch Fluglärm der Fall ist, variiert die Verteilung der Lärmpegel von Punkt zu Punkt stark. In solchen Fällen empfiehlt es sich außerdem, alle Statistiken in einer Zahl auszudrücken. Es wurden Versuche unternommen, eine Formel zu erfinden, die das gesamte Lärmbild einschließlich des Ausmaßes der Lärmschwankungen berücksichtigt. Zu diesen Indikatoren gehören der „Verkehrslärmindex“ und der „Lärmbelastungsgrad“. Der gebräuchlichste Indikator ist jedoch ein spezieller Durchschnittswert, der als Leq bezeichnet wird. Es charakterisiert den Durchschnittswert der Schallenergie (im Gegensatz zur arithmetischen Mittelung der Pegel, ausgedrückt in dB); manchmal wird Leq als äquivalenter Pegel des Dauerrauschens bezeichnet, da dieser Wert numerisch dem Pegel eines solchen streng stabilen Rauschens entspricht, bei dem das Mikrofon über den gesamten Messzeitraum hinweg die gleiche Gesamtenergiemenge erhalten würde, die mit allen Unregelmäßigkeiten in es eindringt , Bursts und Emissionen des gemessenen schwankenden Lärms. Im einfachsten Fall beträgt Leq beispielsweise 90 dBA, wenn der Lärmpegel die ganze Zeit über 90 dBA betrug oder wenn der Lärm während der Hälfte der Messzeit 93 dBA betrug und die restliche Zeit völlig ausblieb. Da eine Verdoppelung der Intensität oder Energie des Lärms zu einer Erhöhung seines Pegels um 3 dB führt, sollte die Wirkungsdauer halbiert werden, um die Gesamtenergiemenge bei einer Verdoppelung der Lärmintensität konstant zu halten. Ebenso erhalten wir den gleichen Wert von Leq = 90 dBA bei einem Geräuschpegel von 100 dBA, wenn das Gerät ein Zehntel derselben Zeitspanne in Betrieb ist. Die Messung des Stromverbrauchs mit einem Stromzähler erfolgt auf ähnliche Weise. In der Praxis kommen Perioden mit konstantem Lärmpegel und Perioden völliger Abwesenheit nicht oft vor, und daher ist es ziemlich schwierig, Leq zu berechnen. Hier kommen Verteilungstabellen wie table zum Einsatz. 4 oder speziell entwickelte automatische Zähler. Der Leq-Index hat zwei Nachteile: Bei der Mittelung leisten kurze Ausbrüche von starkem Lärm einen größeren Beitrag als Perioden mit Lärm niedriges Niveau; Darüber hinaus hat eine Erhöhung der Anzahl der Maxima nur geringe Auswirkungen auf den Wert von Leq. Wenn beispielsweise der Lärmpegel von 100 Zügen pro Tag gemittelt wird und der entsprechende Pegel Leq = 65 dBA beträgt, erhöht sich Leq bei einer Verdoppelung der Anzahl der Züge nur um 3 dBA. Damit sich der Wert von Leq in der gleichen Weise erhöht wie eine Verdoppelung der Lautstärke (d. h. als würde der Pegel um 10 dBA erhöht) des von jedem Zug erzeugten Lärms, müsste deren Anzahl um das Zehnfache erhöht werden. Und doch stellt die Leq-Skala trotz einiger Minderwertigkeit das derzeit beste universelle Maß für Lärm dar. In England wird es nach und nach ebenso weit verbreitet sein wie auf dem Kontinent. Mittlerweile wird es in England zur Messung der Lärmbelastung von Industriearbeitern eingesetzt.

Es kommt noch ein anderes Maß zum Einsatz, das dem Leq im Wesentlichen viel ähnlicher ist, als es auf den ersten Blick scheint: Es handelt sich um den Standard-Lärmindex, der leider allen, die in der Nähe großer Flughäfen wohnen, nur allzu bekannt ist. Die Skala der normalisierten Lärmindizes dient zur Charakterisierung des durchschnittlichen maximalen Lärmpegels von Flugzeugen, ausgedrückt in PN dB (dem sogenannten „empfundenen Schallpegel“, siehe Akustisches Wörterbuch), und da sie ab einem Pegel von 80 PN dB beginnt ( (ca. 67 dBA) wird der Wert 80 vom durchschnittlichen Maximalpegel abgezogen. Wenn während der Messung nur ein Flugzeug Lärm erzeugt, entspricht der Wert dieses Index theoretisch genau dem durchschnittlichen Maximalpegel in PN dB minus 80. Bei jeder Verdoppelung der Anzahl der Flugzeuge sollten 4,5 Einheiten zu dieser Zahl hinzugefügt werden. und nicht 3, wie bei der Leq-Skala. Obwohl die Formel für diesen Index etwas überwältigend erscheint, konnten wir sie oben tatsächlich vollständig charakterisieren. Unterscheiden sich die einzelnen Fluglärmspitzenpegel nur um wenige dB, lässt sich der Mittelwert rechnerisch ermitteln. Andernfalls müssen in dB ausgedrückte Geräuschpegelwerte wieder in Intensitätswerte umgerechnet werden, was eine Logarithmentabelle und einen klaren Kopf erfordert!

Es gibt viele andere Maße, Skalen und Indizes zur Messung von Lärm, darunter Phons, Sones, Lärm, verschiedene Ableitungen von PN dB und eine Reihe anderer Kriterien, wobei nicht alle internationalen Versionen der Lärmstandard-Indizesskala berücksichtigt werden. Es ist nicht erforderlich, andere Einheiten und Indikatoren zu beschreiben. Zu beachten ist, dass in den USA der Leq-Indikator zur Messung des Lärms am Arbeitsplatz verwendet wird, bei einer Verdoppelung der Lärmbelastungszeit jedoch nicht wie in Europa 3 dB, sondern 5 dB zum Wert addiert werden. Ansonsten gelten dBA, L10 und Leq weltweit gleichermaßen.

WAS SIND DEZIBEL?

Universelle logarithmische Einheiten Dezibel werden häufig bei quantitativen Bewertungen der Parameter verschiedener Audio- und Videogeräte in unserem Land und im Ausland verwendet. In der Funkelektronik, insbesondere in der drahtgebundenen Kommunikation, der Technologie zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen, sind Dezibel ein universelles Maß.

Dezibel - nein physikalische Größe und das mathematische Konzept

In der Elektroakustik dient das Dezibel im Wesentlichen als einzige Einheit zur Charakterisierung verschiedener Pegel – Schallintensität, Schalldruck, Lautstärke – sowie zur Beurteilung der Wirksamkeit von Lärmschutzmaßnahmen.

Das Dezibel ist eine spezifische Maßeinheit, die keiner der in der alltäglichen Praxis vorkommenden ähnelt. Das Dezibel ist keine offizielle Einheit im SI-Einheitensystem, kann jedoch laut Beschluss der Generalkonferenz für Maß und Gewicht uneingeschränkt in Verbindung mit dem SI verwendet werden, wie die Internationale Kammer für Maß und Gewicht bereits hat empfahl die Aufnahme in dieses System.

Ein Dezibel ist keine physikalische Größe, sondern ein mathematisches Konzept.

In dieser Hinsicht weisen Dezibel einige Ähnlichkeiten mit Prozentangaben auf. Dezibel sind wie Prozentangaben dimensionslos und dienen dazu, zwei gleichnamige Größen zu vergleichen, die im Prinzip unabhängig von ihrer Natur sehr unterschiedlich sind. Es ist zu beachten, dass der Begriff „Dezibel“ immer nur mit Energiegrößen in Verbindung gebracht wird, am häufigsten mit Leistung und mit einigen Vorbehalten mit Spannung und Strom.

Ein Dezibel (russische Bezeichnung – dB, internationale Bezeichnung – dB) ist ein Zehntel einer größeren Einheit – Bela 1.

Bel ist der dezimale Logarithmus des Verhältnisses der beiden Potenzen. Wenn zwei Kräfte bekannt sind R 1 Und R 2 , dann wird ihr Verhältnis, ausgedrückt in Bel, durch die Formel bestimmt:

Die physikalische Natur der verglichenen Leistungen kann beliebig sein – elektrisch, elektromagnetisch, akustisch, mechanisch – wichtig ist nur, dass beide Größen in den gleichen Einheiten ausgedrückt werden – Watt, Milliwatt usw.

Erinnern wir uns kurz daran, was ein Logarithmus ist. Jede positive 2-Zahl, sowohl eine ganze Zahl als auch eine gebrochene Zahl, kann bis zu einem gewissen Grad durch eine andere Zahl dargestellt werden.

Wenn also beispielsweise 10 2 = 100, dann wird 10 als Basis des Logarithmus bezeichnet, und die Zahl 2 ist der Logarithmus der Zahl 100 und wird als log 10 100 = 2 oder log 100 = 2 bezeichnet (wie folgt gelesen: „Der Logarithmus von einhundert zur Basis zehn ist gleich zwei“).

Logarithmen mit der Basis 10 werden Dezimallogarithmen genannt und am häufigsten verwendet. Bei Zahlen, die ein Vielfaches von 10 sind, entspricht dieser Logarithmus numerisch der Anzahl der Nullen hinter der Eins, bei anderen Zahlen wird er mit einem Taschenrechner berechnet oder aus Logarithmentabellen ermittelt.

Logarithmen mit der Basis e = 2,718... heißen natürlich. IN ComputertechnologieÜblicherweise werden Logarithmen mit der Basis 2 verwendet.

Grundlegende Eigenschaften von Logarithmen:

Diese Eigenschaften gelten natürlich auch für dezimale und natürliche Logarithmen. Die logarithmische Methode zur Darstellung von Zahlen erweist sich häufig als sehr praktisch, da Sie damit Multiplikation durch Addition, Division durch Subtraktion, Potenzierung durch Multiplikation und Wurzelziehen durch Division ersetzen können.

In der Praxis stellte sich heraus, dass Bel ein zu großer Wert war. Beispielsweise passt jedes Leistungsverhältnis im Bereich von 100 bis 1000 in einen Bel – von 2 B bis 3 B. Aus Gründen der Übersichtlichkeit haben wir uns daher entschieden, die Zahl zu multiplizieren Geben Sie die Anzahl der Bel durch 10 an und berechnen Sie den resultierenden Produktindikator in Dezibel, d. h. zum Beispiel 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB usw.

Normalerweise wird das Leistungsverhältnis direkt in Dezibel ausgedrückt, indem die Formel verwendet wird:

Operationen mit Dezibel unterscheiden sich nicht von Operationen mit Logarithmen.

2 dB = 1 dB + 1 dB → 1,259 * 1,259 = 1,585;
3 dB → 1,259 3 = 1,995;
4 dB → 2,512;
5 dB → 3,161;
6 dB → 3,981;
7 dB → 5,012;
8 dB → 6,310;
9 dB → 7,943;
10 dB → 10,00.

Das →-Zeichen bedeutet „Übereinstimmungen“.

Auf ähnliche Weise können Sie eine Tabelle für negative Dezibelwerte erstellen. Minus 1 dB kennzeichnet einen Leistungsabfall um das 1/0,794 = 1,259-fache, also ebenfalls um etwa 26 %.

Erinnere dich daran:

⇒ Wenn R 2 =P 1 d.h. P 2 /P 1 =1 , Das N dB = 0 , als log 1=0 .

⇒ Wenn P 2 >P l , dann ist die Anzahl der Dezibel positiv.

⇒ Wenn R 2 < P 1 , dann werden Dezibel als negative Zahlen ausgedrückt.

Positive Dezibel werden oft als Verstärkungsdezibel bezeichnet. Negative Dezibel kennzeichnen in der Regel Energieverluste (in Filtern, Teilern, langen Leitungen) und werden als Dämpfungs- oder Verlustdezibel bezeichnet.

Es besteht ein einfacher Zusammenhang zwischen der Verstärkung und der Dämpfung in Dezibel: Die gleiche Anzahl an Dezibel mit unterschiedlichen Vorzeichen entspricht reziproke Zahlen Beziehungen. Wenn zum Beispiel die Beziehung R 2 /R 1 = 2 → 3 dB , Das –3 dB → 1/2 , d.h. 1/R 2 /R 1 = P 1 /R 2

⇒ Wenn R 2 /R 1 stellt eine Zehnerpotenz dar, d.h. R 2 /R 1 = 10 k , Wo k - also eine beliebige ganze Zahl (positiv oder negativ). NdB = 10k , als LG 10 k = k .

⇒ Wenn R 2 oder R 1 gleich Null ist, dann ist der Ausdruck für NdB verliert seine Bedeutung.

Und noch eine Besonderheit: Die Kurve, die die Dezibelwerte in Abhängigkeit von den Leistungsverhältnissen bestimmt, wächst zunächst schnell, dann verlangsamt sich ihr Wachstum.

Wenn Sie die Anzahl der Dezibel kennen, die einem Leistungsverhältnis entspricht, können Sie eine Neuberechnung für ein anderes durchführen – ein nahes oder mehrfaches Verhältnis. Insbesondere bei Leistungsverhältnissen, die sich um den Faktor 10 unterscheiden, unterscheidet sich die Anzahl der Dezibel um 10 dB. Diese Dezibel-Funktion sollte gut verstanden und im Gedächtnis behalten werden – sie ist eine der Grundlagen des gesamten Systems

Zu den Vorteilen des Dezibelsystems gehören:

⇒ Universalität, d. h. die Fähigkeit, bei der Beurteilung verschiedener Parameter und Phänomene eingesetzt zu werden;

⇒ große Unterschiede in den umgerechneten Zahlen – von Einheiten bis zu Millionen – werden in Dezibel in Zahlen des ersten Hunderts angezeigt;

⇒ Natürliche Zahlen, die Zehnerpotenzen darstellen, werden in Dezibel als Vielfaches von Zehn ausgedrückt;

⇒ Kehrwerte werden in Dezibel als gleiche Zahlen ausgedrückt, jedoch mit unterschiedlichen Vorzeichen;

⇒ Sowohl abstrakte als auch benannte Zahlen können in Dezibel ausgedrückt werden.

Zu den Nachteilen des Dezibelsystems gehören:

⇒ schlechte Klarheit: Die Umrechnung von Dezibel in Verhältnisse zweier Zahlen oder die Durchführung umgekehrter Operationen erfordert Berechnungen;

⇒ Leistungsverhältnisse und Spannungsverhältnisse (oder Stromverhältnisse) werden mit unterschiedlichen Formeln in Dezibel umgerechnet, was manchmal zu Fehlern und Verwirrung führt;

⇒ Dezibel können nur relativ zu einem Wert ungleich Null gezählt werden; Der absolute Nullpunkt, zum Beispiel 0 W, 0 V, wird nicht in Dezibel ausgedrückt.

Wenn Sie die Anzahl der Dezibel kennen, die einem Leistungsverhältnis entspricht, können Sie eine Neuberechnung für ein anderes durchführen – ein nahes oder mehrfaches Verhältnis. Insbesondere bei Leistungsverhältnissen, die sich um den Faktor 10 unterscheiden, unterscheidet sich die Anzahl der Dezibel um 10 dB. Diese Eigenschaft von Dezibel sollte gut verstanden und im Gedächtnis behalten werden – sie ist eine der Grundlagen des gesamten Systems.

Der Vergleich zweier Signale durch Vergleich ihrer Leistungen ist nicht immer praktisch, da für die direkte Messung der elektrischen Leistung im Audio- und Radiofrequenzbereich teure und komplexe Instrumente erforderlich sind. In der Praxis ist es bei der Arbeit mit Geräten viel einfacher, nicht die von der Last abgegebene Leistung, sondern den Spannungsabfall an ihr und in einigen Fällen den fließenden Strom zu messen.

Wenn man die Spannung bzw. den Strom und den Lastwiderstand kennt, lässt sich die Leistung leicht bestimmen. Wenn Messungen am gleichen Widerstand durchgeführt werden, gilt:

Diese Formeln werden in der Praxis sehr häufig verwendet. Beachten Sie jedoch, dass bei der Messung von Spannungen oder Strömen bei unterschiedlichen Lasten diese Formeln nicht funktionieren und andere, komplexere Beziehungen verwendet werden sollten.

Mit der Technik, die zur Erstellung der Dezibel-Leistungstabelle verwendet wurde, können Sie auf ähnliche Weise bestimmen, was 1 dB Spannungs-Strom-Verhältnis entspricht. Ein positives Dezibel entspricht 1,122 und ein negatives Dezibel entspricht 0,8913, d. h. 1 dB Spannung oder Strom charakterisiert eine Zunahme oder Abnahme dieses Parameters um etwa 12 % gegenüber dem ursprünglichen Wert.

Die Formeln wurden unter der Annahme abgeleitet, dass die Lastwiderstände aktiver Natur sind und es keine Phasenverschiebung zwischen Spannungen oder Strömen gibt. Streng genommen sollte man den allgemeinen Fall betrachten und bei Spannungen (Strömen) das Vorhandensein eines Phasenverschiebungswinkels und bei Lasten nicht nur den aktiven Widerstand, sondern auch den Gesamtwiderstand einschließlich reaktiver Komponenten berücksichtigen, was jedoch nur bei hohen Frequenzen von Bedeutung ist.

Es ist nützlich, sich einige in der Praxis häufig vorkommende Dezibelwerte und die in der Tabelle angegebenen Leistungs- und Spannungsverhältnisse (Stromverhältnisse) zu merken, die sie charakterisieren. 1.

Tabelle 1. Gängige Dezibelwerte für Leistung und Spannung

Anhand dieser Tabelle und der Eigenschaften von Logarithmen lässt sich leicht berechnen, welchen Werten beliebige Logarithmen entsprechen. Beispielsweise können 36 dB Leistung als 30+3+3 dargestellt werden, was 1000*2*2 = 4000 entspricht. Wir erhalten das gleiche Ergebnis, wenn wir 36 als 10+10+10+3+3 → 10*10 darstellen *10* 2*2 = 4000.

VERGLEICH VON DEZIBEL MIT PROZENTSAGEN

Es wurde bereits erwähnt, dass das Konzept von Dezibel einige Ähnlichkeiten mit Prozentangaben aufweist. Da ein Prozentsatz das Verhältnis einer Zahl zu einer anderen ausdrückt, das üblicherweise als einhundert Prozent angenommen wird, kann das Verhältnis dieser Zahlen auch in Dezibel dargestellt werden, vorausgesetzt, dass beide Zahlen Leistung, Spannung oder Strom charakterisieren. Zum Leistungsverhältnis:

Für Spannungs- oder Stromverhältnis:

Sie können auch Formeln zur Umrechnung von Dezibel in Prozentverhältnisse ableiten:

In der Tabelle 2 bietet eine Übersetzung einiger der gebräuchlichsten Dezibelwerte in Prozentverhältnisse. Aus dem Nomogramm in Abb. können verschiedene Zwischenwerte entnommen werden. 1.

Reis. 1. Umrechnung von Dezibel in Prozentverhältnisse gemäß Nomogramm

Tabelle 2. Umrechnung von Dezibel in Prozentverhältnisse

Schauen wir uns zwei praktische Beispiele an, um die Umrechnung von Prozentangaben in Dezibel zu erklären.

Beispiel 1. Welchem ​​Oberwellenpegel in Dezibel im Verhältnis zum Grundfrequenzsignalpegel entspricht der Koeffizient? nichtlineare Verzerrung um 3%?

Verwenden wir Abb. 1. Zeichnen Sie durch den Schnittpunkt der vertikalen Linie 3 % mit dem „Spannungs“-Diagramm eine horizontale Linie, bis sie die vertikale Achse schneidet, und erhalten Sie das Ergebnis: –31 dB.

Beispiel 2. Wie viel Prozent der Spannungsdämpfung entspricht einer Änderung von –6 dB?

Antwort. Bei 50 % des ursprünglichen Wertes.

In praktischen Berechnungen wird der Bruchteil des Zahlenwerts von Dezibel häufig auf eine ganze Zahl gerundet, was jedoch zu einem zusätzlichen Fehler in den Berechnungsergebnissen führt.

DEZIBEL IN DER FUNKELEKTRONIK

Schauen wir uns einige Beispiele an, die die Verwendung von Dezibel in der Radioelektronik erläutern.

Kabeldämpfung

Energieverluste in Leitungen und Kabeln pro Längeneinheit werden durch den Dämpfungskoeffizienten α charakterisiert, der bei gleichen Eingangs- und Ausgangswiderständen der Leitung in Dezibel bestimmt wird:

Wo U 1 - Spannung in einem beliebigen Abschnitt der Leitung; U 2 - Spannung in einem anderen Abschnitt, der vom ersten um eine Längeneinheit beabstandet ist: 1 m, 1 km usw. Beispielsweise hat ein Hochfrequenzkabel vom Typ RK-75-4-14 einen Dämpfungskoeffizienten α bei einer Frequenz von 100 MHz = –0,13 dB/m, ein Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5 hat bei gleicher Frequenz eine Dämpfung von etwa –0,2 dB/m, ein Kabel der Kategorie 6 ist etwas geringer. Signaldämpfungsdiagramm ungeschirmtes Kabel Twisted-Pair ist in Abb. dargestellt. 2.

Reis. 2. Diagramm der Signaldämpfung in einem ungeschirmten Twisted-Pair-Kabel

Glasfaserkabel haben deutlich geringere Dämpfungswerte im Bereich von 0,2 bis 3 dB über eine Kabellänge von 1000 m. Alle Glasfasern weisen eine komplexe Dämpfungs-Wellenlängen-Beziehung auf, die drei „Transparenzfenster“ von 850 nm, 1300 nm und 1550 nm aufweist . „Transparenzfenster“ bedeutet den geringsten Verlust bei maximaler Signalübertragungsentfernung. Das Signaldämpfungsdiagramm in Glasfaserkabeln ist in Abb. dargestellt. 3.

Reis. 3. Diagramm der Signaldämpfung in Glasfaserkabeln

Beispiel 3. Finden Sie heraus, wie hoch die Spannung am Ausgang eines Kabelstücks der Länge RK-75-4-14 sein wird l = 50 m, wenn an seinem Eingang eine Spannung von 8 V mit einer Frequenz von 100 MHz angelegt wird. Der Lastwiderstand und der Wellenwiderstand des Kabels sind gleich oder, wie man sagt, angepasst.

Offensichtlich beträgt die durch ein Kabelsegment verursachte Dämpfung K = –0,13 dB/m * 50 m = –6,5 dB. Dieser Dezibelwert entspricht in etwa einem Spannungsverhältnis von 0,47. Dies bedeutet, dass die Spannung am Ausgangsende des Kabels beträgt U 2 = 8 V * 0,47 = 3,76 V.

Dieses Beispiel verdeutlicht einen sehr wichtigen Punkt: Die Verluste in einer Leitung oder einem Kabel nehmen mit zunehmender Länge extrem schnell zu. Bei einem Kabelabschnitt von 1 km Länge beträgt die Dämpfung –130 dB, d. h. das Signal wird um mehr als das Dreihunderttausendfache geschwächt!

Die Dämpfung hängt weitgehend von der Frequenz der Signale ab – im Audiofrequenzbereich ist sie viel geringer als im Videobereich, aber das logarithmische Dämpfungsgesetz ist dasselbe und bei einer großen Leitungslänge wird die Dämpfung erheblich sein.

Audioverstärker

In Audioverstärkern wird normalerweise eine negative Rückkopplung eingeführt, um deren Qualitätsleistung zu verbessern. Wenn die Spannungsverstärkung des Geräts ohne ist Rückmeldung gleicht ZU , und mit Feedback ZU OS Die Zahl, die angibt, wie oft sich die Verstärkung unter dem Einfluss von Rückkopplungen ändert, wird aufgerufen Tiefe des Feedbacks . Sie wird üblicherweise in Dezibel ausgedrückt. In einem funktionierenden Verstärker sind die Koeffizienten ZU Und ZU Betriebssystem experimentell bestimmt, es sei denn, der Verstärker wird mit offener Rückkopplungsschleife betrieben. Berechnen Sie beim Entwurf eines Verstärkers zunächst ZU , und bestimmen Sie dann den Wert ZU OS auf die folgende Weise:

Dabei ist β der Übertragungskoeffizient des Rückkopplungskreises, also das Verhältnis der Spannung am Ausgang des Rückkopplungskreises zur Spannung an seinem Eingang.

Die Rückkopplungstiefe in Dezibel kann mit der Formel berechnet werden:

Stereogeräte müssen im Vergleich zu Monogeräten zusätzliche Anforderungen erfüllen. Der Surround-Sound-Effekt wird nur bei guter Kanaltrennung erreicht, d. h. wenn keine Signaldurchdringung von einem Kanal zum anderen erfolgt. Unter praktischen Bedingungen kann diese Anforderung nicht vollständig erfüllt werden, und ein gegenseitiger Signalverlust erfolgt hauptsächlich über Knoten, die beiden Kanälen gemeinsam sind. Die Qualität der Kanaltrennung wird durch die sogenannte gekennzeichnet vorübergehende Dämpfung a PZ Ein Maß für die Übersprechdämpfung in Dezibel ist das Verhältnis der Ausgangsleistungen beider Kanäle, wenn das Eingangssignal nur an einen Kanal angelegt wird:

Wo R D - maximale Ausgangsleistung des aktuellen Kanals; R NE - Ausgangsleistung des freien Kanals.

Eine gute Kanaltrennung entspricht einer Übergangsdämpfung von 60-70 dB, ausgezeichnet -90-100 dB.

Lärm und Hintergrund

Am Ausgang jedes Empfangs- und Verstärkergeräts kann auch bei fehlendem nutzbaren Eingangssignal eine Wechselspannung festgestellt werden, die durch das Eigenrauschen des Geräts verursacht wird. Die Gründe, die Eigenrauschen verursachen, können entweder externer Natur sein – durch Interferenzen, schlechte Filterung der Versorgungsspannung – oder intern, aufgrund des Eigenrauschens von Funkkomponenten. Am gravierendsten sind Rauschen und Störungen, die in den Eingangskreisen und in der ersten Verstärkerstufe entstehen, da sie von allen nachfolgenden Stufen verstärkt werden. Eigenrauschen beeinträchtigt die tatsächliche Empfindlichkeit des Empfängers oder Verstärkers.

Lärm kann auf verschiedene Arten quantifiziert werden.

Die einfachste Möglichkeit besteht darin, dass sämtliches Rauschen, unabhängig von der Ursache und dem Ort seines Ursprungs, in den Eingang umgewandelt wird, d. h. die Rauschspannung am Ausgang (bei Fehlen eines Eingangssignals) wird durch die Verstärkung geteilt:

Diese in Mikrovolt ausgedrückte Spannung dient als Maß für das Eigenrauschen. Um ein Gerät unter dem Gesichtspunkt der Interferenz zu bewerten, kommt es jedoch nicht auf den absoluten Wert des Rauschens an, sondern auf das Verhältnis zwischen dem Nutzsignal und diesem Rauschen (Signal-Rausch-Verhältnis), da das Nutzsignal dies tun muss zuverlässig von der Hintergrundstörung unterschieden werden. Das Signal-Rausch-Verhältnis wird üblicherweise in Dezibel ausgedrückt:

Wo R Mit - spezifizierte oder Nennausgangsleistung des Nutzsignals nebst Rauschen; R w - Rauschausgangsleistung, wenn die Nutzsignalquelle ausgeschaltet ist; U C - Signal- und Rauschspannung am Lastwiderstand; U Sch - Rauschspannung am selben Widerstand. So entsteht das sogenannte „ungewichtetes“ Signal-Rausch-Verhältnis.

Zu den Parametern von Audiogeräten gehört häufig das Signal-Rausch-Verhältnis, das mit einem gewichteten Filter gemessen wird. Mit dem Filter können Sie die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs gegenüber Geräuschen verschiedener Frequenzen berücksichtigen. Der am häufigsten verwendete Filter ist Typ A, wobei in der Bezeichnung meist die Maßeinheit „dBA“ („dBA“) angegeben ist. Die Verwendung eines Filters liefert in der Regel bessere quantitative Ergebnisse als bei ungewichtetem Rauschen (normalerweise ist das Signal-Rausch-Verhältnis 6–9 dB höher), daher geben Gerätehersteller (aus Marketinggründen) häufig den „gewichteten“ Wert an. Weitere Informationen zu Wägefiltern finden Sie im Abschnitt „Schallpegelmesser“ weiter unten.

Für einen erfolgreichen Betrieb des Geräts muss das Signal-Rausch-Verhältnis natürlich über einem bestimmten minimal zulässigen Wert liegen, der vom Verwendungszweck und den Anforderungen des Geräts abhängt. Bei Geräten der Hi-Fi-Klasse muss dieser Parameter mindestens 75 dB betragen, bei Hi-End-Geräten mindestens 90 dB.

In der Praxis wird manchmal das umgekehrte Verhältnis verwendet, das den Rauschpegel im Verhältnis zum Nutzsignal charakterisiert. Der Geräuschpegel wird in der gleichen Anzahl von Dezibel ausgedrückt wie das Signal-Rausch-Verhältnis, jedoch mit negativem Vorzeichen.

In Beschreibungen von Empfangs- und Verstärkergeräten taucht manchmal der Begriff Hintergrundpegel auf, der das Verhältnis der Komponenten der Hintergrundspannung zur Spannung, die einer bestimmten Nennleistung entspricht, in Dezibel charakterisiert. Die Hintergrundkomponenten sind Vielfache der Netzfrequenz (50, 100, 150 und 200 Hz) und werden mithilfe von Bandpassfiltern aus der gesamten Rauschspannung gemessen.

Anhand des Signal-Rausch-Verhältnisses können wir jedoch nicht beurteilen, welcher Teil des Rauschens direkt von den Schaltungselementen verursacht wird und welcher Teil durch Designfehler (Interferenzen, Hintergrund) verursacht wird. Zur Beurteilung der Rauscheigenschaften von Funkkomponenten wird das Konzept eingeführt Lärmfaktor . Der Geräuschpegel wird anhand der Leistung gemessen und auch in Dezibel ausgedrückt. Dieser Parameter kann wie folgt charakterisiert werden. Liegt am Eingang eines Gerätes (Receiver, Verstärker) ein Nutzsignal mit einer Leistung von R Mit und Lärmleistung R w , dann beträgt das Signal-Rausch-Verhältnis am Eingang (R Mit /R w )In Nach Stärkung der Einstellung (R Mit /R w )aus geringer sein, da das verstärkte Eigenrauschen der Verstärkerstufen zum Eingangsrauschen addiert wird.

Die Rauschzahl ist das in Dezibel ausgedrückte Verhältnis:

Wo ZU R - Leistungsgewinn.

Daher stellt die Rauschzahl das Verhältnis der Rauschleistung am Ausgang zur verstärkten Rauschleistung am Eingang dar.

Bedeutung Rsh.in durch Berechnung bestimmt; Rsh.out gemessen wird und ZU R gewöhnlich. aus der Berechnung oder nach der Messung bekannt. Ein aus Rauschsicht idealer Verstärker sollte nur Nutzsignale verstärken und kein zusätzliches Rauschen verursachen. Wie aus der Gleichung hervorgeht, beträgt die Rauschzahl für einen solchen Verstärker F Sch = 0 dB .

Für Transistoren und ICs, die in den ersten Stufen von Verstärkergeräten betrieben werden sollen, ist die Rauschzahl geregelt und in Nachschlagewerken angegeben.

Die Eigenrauschspannung bestimmt auch einen weiteren wichtigen Parameter vieler Verstärkergeräte – Dynamikbereich.

Dynamikbereich und Anpassungen

Dynamikbereich ist das Verhältnis der maximalen unverzerrten Ausgangsleistung zu ihrem Minimalwert, ausgedrückt in Dezibel, bei dem das akzeptable Signal-Rausch-Verhältnis noch gewährleistet ist:

Je niedriger das Grundrauschen und je höher die unverzerrte Ausgangsleistung, desto größer ist der Dynamikbereich.

Der Dynamikumfang von Schallquellen – einem Orchester, einer Stimme – wird auf ähnliche Weise bestimmt, nur dass hier die minimale Schallleistung durch das Hintergrundgeräusch bestimmt wird. Damit ein Gerät sowohl die minimale als auch die maximale Amplitude des Eingangssignals verzerrungsfrei übertragen kann, darf sein Dynamikbereich nicht kleiner sein als der Dynamikbereich des Signals. In Fällen, in denen der Dynamikbereich des Eingangssignals den Dynamikbereich des Geräts überschreitet, wird es künstlich komprimiert. Dies geschieht beispielsweise bei Tonaufnahmen.

Die Wirksamkeit der manuellen Lautstärkeregelung wird an zwei Extremstellungen des Reglers überprüft. Zunächst wird bei maximaler Lautstärkestellung des Reglers an den Eingang des Audioverstärkers eine Spannung mit einer Frequenz von 1 kHz angelegt, die so groß ist, dass sich am Ausgang des Verstärkers eine Spannung einstellt, die einer bestimmten vorgegebenen Leistung entspricht. Dann wird der Lautstärkeregler auf die minimale Lautstärke gedreht und die Spannung am Verstärkereingang erhöht, bis die Ausgangsspannung wieder dem Original entspricht. Das Verhältnis der Eingangsspannung bei minimaler Lautstärke zur Eingangsspannung bei maximaler Lautstärke, ausgedrückt in Dezibel, ist ein Indikator für die Funktion des Lautstärkereglers.

Die angegebenen Beispiele erschöpfen nicht die praktischen Fälle der Anwendung von Dezibel zur Bewertung der Parameter radioelektronischer Geräte. Wissen Allgemeine Regeln Durch die Anwendung dieser Einheiten ist es möglich zu verstehen, wie sie unter anderen Bedingungen verwendet werden, die hier nicht berücksichtigt werden. Wenn Sie auf einen unbekannten Begriff stoßen, der in Dezibel definiert ist, sollten Sie sich klar vorstellen, welchem ​​Verhältnis die beiden Größen entsprechen. In einigen Fällen geht dies bereits aus der Definition hervor, in anderen Fällen ist die Beziehung zwischen den Komponenten komplexer, und wenn keine klare Klarheit besteht, sollten Sie auf die Beschreibung der Messtechnik zurückgreifen, um schwerwiegende Fehler zu vermeiden.

Beim Umgang mit Dezibel sollte man immer darauf achten, welchem ​​Verhältnis welche Einheiten – Leistung oder Spannung – dem jeweiligen Einzelfall entsprechen, also welcher Koeffizient – ​​10 oder 20 – vor dem Logarithmuszeichen stehen sollte.

LOGARITHMISCHE DARSTELLUNG

Das logarithmische System, einschließlich Dezibel, wird häufig bei der Konstruktion von Amplituden-Frequenz-Kennlinien (AFC) verwendet – Kurven, die die Abhängigkeit des Übertragungskoeffizienten darstellen verschiedene Geräte(Verstärker, Teiler, Filter) auf die Frequenz Äußerer Einfluss. Um einen Frequenzgang zu konstruieren, werden durch Berechnung oder Experiment eine Reihe von Punkten ermittelt, die die Ausgangsspannung oder -leistung bei konstanter Eingangsspannung bei verschiedenen Frequenzen charakterisieren. Eine glatte Kurve, die diese Punkte verbindet, charakterisiert die Frequenzeigenschaften des Geräts oder Systems.

Wenn numerische Werte linear auf der Frequenzachse aufgetragen werden, also im Verhältnis zu ihren tatsächlichen Werten, dann ist ein solcher Frequenzgang unpraktisch in der Anwendung und nicht klar: in der Fläche niedrigere Frequenzen es wird gestaucht, während die höheren gestreckt werden.

Frequenzverläufe werden üblicherweise im sogenannten logarithmischen Maßstab aufgetragen. Entlang der Frequenzachse werden Werte, die nicht proportional zur Frequenz selbst sind, in einer für die Arbeit geeigneten Skala aufgetragen. F , und der Logarithmus LGF/F Ö , Wo F Ö - Frequenz entsprechend dem Referenzpunkt. Werte werden gegen die Markierungen auf der Achse geschrieben. F . Zur Konstruktion logarithmischer Frequenzgänge wird spezielles logarithmisches Millimeterpapier verwendet.

Bei theoretischen Berechnungen verwenden sie in der Regel nicht nur die Frequenz F , und die Größe ω = 2πf was als Kreisfrequenz bezeichnet wird.

Frequenz F Ö , entsprechend dem Ursprung, kann beliebig klein sein, aber nicht gleich Null sein.

Auf der vertikalen Achse ist das Verhältnis des Übertragungskoeffizienten bei verschiedenen Frequenzen zu seinem Maximal- oder Durchschnittswert in Dezibel oder in relativen Zahlen aufgetragen.

Die logarithmische Skala ermöglicht die Darstellung eines breiten Frequenzbereichs auf einem kleinen Achsensegment. Auf einer solchen Achse entsprechen gleiche Verhältnisse zweier Frequenzen Abschnitten gleicher Länge. Das Intervall, das einen zehnfachen Anstieg der Frequenz charakterisiert, wird aufgerufen Jahrzehnt ; entspricht einem doppelten Frequenzverhältnis Oktave (Dieser Begriff ist der Musiktheorie entlehnt).

Frequenzbereich mit Grenzfrequenzen F H Und F IN nimmt seit Jahrzehnten einen Streifen ein F B /F H = 10m , Wo M - die Anzahl der Dekaden und in Oktaven 2 N , Wo N - Anzahl der Oktaven.

Wenn ein Band von einer Oktave zu breit ist, können Intervalle mit einem kleineren Frequenzverhältnis von einer halben Oktave oder einer Terz einer Oktave verwendet werden.

Die durchschnittliche Frequenz einer Oktave (einer halben Oktave) ist nicht gleich dem arithmetischen Mittel der unteren und oberen Frequenzen der Oktave, sondern gleich 0,707 f IN .

Auf diese Weise ermittelte Häufigkeiten werden als quadratischer Mittelwert bezeichnet.

Bei zwei benachbarten Oktaven bilden die mittleren Frequenzen ebenfalls Oktaven. Mit dieser Eigenschaft kann man wahlweise dieselben logarithmischen Frequenzreihen entweder als Oktavgrenzen oder als deren Durchschnittsfrequenzen betrachten.

Bei Formen mit logarithmischem Raster teilt die Mittelfrequenz die Oktavreihe in zwei Hälften.

Auf einer Frequenzachse im logarithmischen Maßstab gibt es für jede Terz einer Oktave gleiche Achsensegmente mit einer Länge von jeweils einer Terz einer Oktave.

Bei der Prüfung elektroakustischer Geräte und der Durchführung akustischer Messungen empfiehlt sich die Verwendung mehrerer Vorzugsfrequenzen. Die Häufigkeiten dieser Reihe sind Terme einer geometrischen Folge mit einem Nenner von 1,122. Der Einfachheit halber wurden einige Frequenzen auf ±1 % gerundet.

Der Abstand zwischen den empfohlenen Frequenzen beträgt ein Sechstel einer Oktave. Dies geschah nicht zufällig: Die Serie enthält einen ausreichend großen Satz von Frequenzen für verschiedene Typen Messungen und umfasst Frequenzreihen in Intervallen von 1/3, 1/2 und einer ganzen Oktave.

Und noch eine wichtige Eigenschaft einer Reihe bevorzugter Frequenzen. Teilweise wird nicht eine Oktave, sondern eine Dekade als Hauptfrequenzintervall verwendet. Daher kann der bevorzugte Frequenzbereich gleichermaßen als binär (Oktave) und dezimal (dekadisch) betrachtet werden.

Der Nenner der Progression, auf deren Grundlage der bevorzugte Frequenzbereich aufgebaut wird, ist numerisch gleich 1 dB Spannung oder 1/2 dB Leistung.

DARSTELLUNG GENANNTER ZAHLEN IN DEZIBEL

Bisher gingen wir davon aus, dass sowohl der Dividend als auch der Divisor unter dem Logarithmuszeichen einen beliebigen Wert haben. Für die Dezibelumrechnung ist es wichtig, nur ihr Verhältnis zu kennen, unabhängig von den absoluten Werten.

Spezifische Leistungswerte sowie Spannungen und Ströme können auch in Dezibel ausgedrückt werden. Wenn der Wert eines der Terme unter dem Logarithmuszeichen in den zuvor besprochenen Formeln angegeben wird, bestimmen sich der zweite Term des Verhältnisses und die Anzahl der Dezibel eindeutig gegenseitig. Wenn Sie also eine Referenzleistung (Spannung, Strom) als bedingten Vergleichspegel festlegen, entspricht eine andere damit verglichene Leistung (Spannung, Strom) einer genau definierten Anzahl von Dezibel. In diesem Fall entspricht null Dezibel einer Leistung, die der Leistung des herkömmlichen Vergleichspegels entspricht, seit wann N P = 0 R 2 =P 1 daher wird dieser Pegel üblicherweise als Null bezeichnet. Offensichtlich wird bei unterschiedlichen Nullpegeln die gleiche spezifische Leistung (Spannung, Strom) in unterschiedlichen Dezibelzahlen ausgedrückt.

Wo R - Leistung, die in Dezibel umgerechnet werden soll, und R 0 - Nullleistungsniveau. Größe R 0 wird in den Nenner gestellt, während die Leistung in positiven Dezibel ausgedrückt wird P > P 0 .

Der bedingte Leistungspegel, mit dem der Vergleich durchgeführt wird, kann im Prinzip beliebig sein, aber nicht jeder wäre für den praktischen Einsatz geeignet. Am häufigsten wird der Nullpegel auf 1 mW Verlustleistung in einem 600-Ohm-Widerstand eingestellt. Die Wahl dieser Parameter erfolgte historisch: Zunächst tauchte in der Technik das Dezibel als Maßeinheit auf Telefonkommunikation. Die charakteristische Impedanz von Zweidraht-Kupferfreileitungen liegt bei etwa 600 Ohm, und eine Leistung von 1 mW wird ohne Verstärkung durch ein hochwertiges Carbon-Telefonmikrofon bei angepasster Lastimpedanz entwickelt.

Für den Fall, dass R 0 = 1 mW=10 –3 Di: P R = 10 log P + 30

Dass die Dezibel des dargestellten Parameters relativ zu einem bestimmten Pegel angegeben werden, wird durch den Begriff „Pegel“ hervorgehoben: Störpegel, Leistungspegel, Lautstärkepegel

Mit dieser Formel lässt sich leicht feststellen, dass relativ zum Nullpegel von 1 mW die Leistung von 1 W als 30 dB, 1 kW als 60 dB und 1 MW als 90 dB definiert ist, d. h. fast alle auftretenden Leistungen passen in die ersten hundert Dezibel. Leistungen unter 1 mW werden in negativen Dezibelzahlen ausgedrückt.

Dezibel, die relativ zum 1-mW-Pegel definiert sind, werden Dezibel-Milliwatt genannt und mit dBm oder dBm bezeichnet. Die häufigsten Werte für Nullniveaus sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Auf ähnliche Weise können wir Formeln zum Ausdrücken von Spannungen und Strömen in Dezibel präsentieren:

Wo U Und ICH - umzuwandelnde Spannung oder Strom, a U 0 Und ICH 0 - Nullstufen dieser Parameter.

Dass die Dezibel des dargestellten Parameters relativ zu einem bestimmten Pegel angegeben werden, wird durch den Begriff „Pegel“ hervorgehoben: Störpegel, Leistungspegel, Lautstärkepegel.

Mikrofonempfindlichkeit , d. h. das Verhältnis des elektrischen Ausgangssignals zum auf die Membran wirkenden Schalldruck, wird oft in Dezibel ausgedrückt, wobei die vom Mikrofon bei der Nennlastimpedanz entwickelte Leistung mit dem Standard-Nullleistungspegel verglichen wird P 0 =1 mW . Diese Mikrofoneinstellung wird aufgerufen Standardniveau Mikrofonempfindlichkeit . Als typische Testbedingungen gelten ein Schalldruck von 1 Pa bei einer Frequenz von 1 kHz und ein Lastwiderstand für ein dynamisches Mikrofon von 250 Ohm.

Tisch 3. Nullstufen zum Messen benannter Zahlen

Die von einem dynamischen Mikrofon entwickelte Leistung ist naturgemäß äußerst gering, deutlich unter 1 mW, und die Empfindlichkeit des Mikrofons wird daher in negativen Dezibel angegeben. Wenn Sie die Standardempfindlichkeit des Mikrofons kennen (diese ist in den Passdaten angegeben), können Sie seine Empfindlichkeit in Spannungseinheiten berechnen.

In den letzten Jahren werden zur Charakterisierung der elektrischen Parameter von Funkgeräten zunehmend auch andere Werte als Nullwerte verwendet, insbesondere 1 pW, 1 μV, 1 μV/m (letzteres zur Abschätzung der Feldstärke).

Manchmal ist es notwendig, ein bekanntes Leistungsniveau neu zu berechnen P R oder Spannung P U , angegeben relativ zu einem Nullniveau R 01 (oder U 01 ) ein anderer R 02 (oder U 02 ). Dies kann mit der folgenden Formel erfolgen:

Die Fähigkeit, sowohl abstrakte als auch benannte Zahlen in Dezibel darzustellen, führt dazu, dass dasselbe Gerät durch unterschiedliche Dezibelzahlen charakterisiert werden kann. Diese Dualität der Dezibel muss im Auge behalten werden. Ein klares Verständnis der Art des zu ermittelnden Parameters kann als Schutz vor Fehlern dienen.

Um Verwirrung zu vermeiden, empfiehlt es sich, den Referenzpegel explizit anzugeben, beispielsweise –20 dB (bezogen auf 0,775 V).

Bei der Umrechnung von Leistungspegeln in Spannungspegel und umgekehrt muss der für diese Aufgabe übliche Widerstand berücksichtigt werden. Konkret beträgt die dBV für einen 75-Ohm-TV-Schaltkreis (dBm–11 dB); dBµV für einen 75-Ohm-TV-Schaltkreis entspricht (dBm+109dB).

DEZIBEL IN DER AKUSTIK

Wenn wir bisher über Dezibel sprachen, verwendeten wir elektrische Begriffe – Leistung, Spannung, Strom, Widerstand. Mittlerweile sind logarithmische Einheiten in der Akustik weit verbreitet, wo sie die am häufigsten verwendete Einheit bei der quantitativen Beurteilung von Schallgrößen sind.

Schalldruck R stellt den Überdruck in einem Medium gegenüber dem dort herrschenden konstanten Druck dar, bevor die Schallwellen auftreten (Einheit ist Pascal (Pa)).

Ein Beispiel für Schalldruckempfänger (oder Schalldruckgradientenempfänger) sind die meisten modernen Mikrofone, die diesen Druck in proportionale elektrische Signale umwandeln.

Die Schallintensität hängt durch eine einfache Beziehung mit dem Schalldruck und der Schwingungsgeschwindigkeit von Luftpartikeln zusammen:

J=pv

Wenn sich eine Schallwelle im freien Raum ausbreitet, wo es keine Schallreflexion gibt, dann

v=p/(ρc)

hier ist ρ die Dichte des Mediums, kg/m3; Mit - Schallgeschwindigkeit im Medium, m/s. Produkt ρ C charakterisiert die Umgebung, in der sich Schallenergie ausbreitet und heißt spezifischer akustischer Widerstand . Für Luft bei normalem atmosphärischem Druck und einer Temperatur von 20 °C ρ C =420 kg/m2*s; für Wasser ρ C = 1,5*106 kg/m2*s.

Wir können das schreiben:

J=p 2 / (ρс)

Alles, was über die Umrechnung elektrischer Größen in Dezibel gesagt wurde, gilt auch für akustische Phänomene

Vergleichen wir diese Formeln mit den zuvor abgeleiteten Formeln für die Leistung. Strom, Spannung und Widerstand, dann lässt sich leicht eine Analogie zwischen einzelnen Konzepten, die elektrische und akustische Phänomene charakterisieren, und Gleichungen erkennen, die quantitative Abhängigkeiten zwischen ihnen beschreiben.

Tabelle 4. Zusammenhang zwischen elektrischen und akustischen Eigenschaften

Das Analogon zur elektrischen Leistung ist die akustische Leistung und die Schallintensität; Das Analogon der Spannung ist der Schalldruck; elektrischer Strom entspricht der Schwingungsgeschwindigkeit und der elektrische Widerstand entspricht der spezifischen akustischen Impedanz. In Analogie zum Ohmschen Gesetz für Stromkreis Wir können über das akustische Gesetz von Ohm sprechen. Folglich gilt alles, was über die Umrechnung elektrischer Größen in Dezibel gesagt wurde, auch für akustische Phänomene.

Die Verwendung von Dezibel in der Akustik ist sehr praktisch. Die Intensität der Geräusche, die man unter modernen Bedingungen antrifft, kann hunderte Millionen Mal variieren. Eine so große Bandbreite an Änderungen der akustischen Größen verursacht große Unannehmlichkeiten beim Vergleich ihrer absoluten Werte, aber bei der Verwendung logarithmischer Einheiten wird dieses Problem beseitigt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Lautstärke eines Schalls bei der Beurteilung durch das Gehör etwa proportional zum Logarithmus der Schallintensität zunimmt. Somit entsprechen die Pegel dieser Größen, ausgedrückt in Dezibel, ziemlich genau der vom Ohr wahrgenommenen Lautstärke. Für die meisten normalhörenden Menschen wird eine Änderung der Lautstärke eines 1-kHz-Tons als Änderung der Tonintensität von etwa 26 %, also 1 dB, wahrgenommen.

In der Akustik basiert die Definition von Dezibel analog zur Elektrotechnik auf dem Verhältnis zweier Leistungen:

Wo J 2 Und J 1 - akustische Leistungen zweier beliebiger Schallquellen.

Ebenso wird das Verhältnis zweier Schallintensitäten in Dezibel ausgedrückt:

Die letzte Gleichung ist nur gültig, wenn akustischer Widerstand, also die Konstanz der physikalischen Parameter des Mediums, in dem sich Schallwellen ausbreiten.

Die durch die obigen Formeln ermittelten Dezibel beziehen sich nicht auf die absoluten Werte akustischer Größen und werden zur Bewertung der Schalldämpfung verwendet, beispielsweise der Wirksamkeit von Schalldämmungs- und Lärmunterdrückungs- und -dämpfungssystemen. In ähnlicher Weise werden auch ungleichmäßige Frequenzeigenschaften ausgedrückt, d.h. die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten in einem bestimmten Frequenzbereich verschiedener Schallsender und -empfänger: Mikrofone, Lautsprecher usw. In diesem Fall erfolgt die Zählung üblicherweise ab der Mittelwert des betrachteten Wertes oder (bei Arbeiten im Schallbereich) relativ zum Wert bei einer Frequenz von 1 kHz.

In der Praxis akustischer Messungen hat man es jedoch in der Regel mit Geräuschen zu tun, deren Werte in bestimmten Zahlen ausgedrückt werden müssen. Die Geräte zur Durchführung akustischer Messungen sind komplexer als die Geräte zur elektrischen Messung und weisen eine deutlich geringere Genauigkeit auf. Um die Messtechnik zu vereinfachen und Fehler in der Akustik zu reduzieren, werden Messungen relativ zu kalibrierten Referenzpegeln bevorzugt, deren Werte bekannt sind. Zum gleichen Zweck, zur Messung und Untersuchung akustischer Signale, werden diese in elektrische umgewandelt.

Die absoluten Werte von Leistungen, Schallintensitäten und Schalldrücken können auch in Dezibel ausgedrückt werden, wenn sie in den obigen Formeln durch die Werte eines der Terme unter dem Logarithmuszeichen angegeben werden. Als Schallintensitäts-Referenzpegel (Nullpegel) gilt nach internationaler Vereinbarung J 0 = 10 –12 W/m 2 . Diese unbedeutende Intensität, unter deren Einfluss die Schwingungsamplitude des Trommelfells kleiner als die Größe eines Atoms wird, wird üblicherweise als Hörschwelle des Ohrs im Frequenzbereich der höchsten Hörempfindlichkeit angesehen. Es ist klar, dass alle hörbaren Geräusche relativ zu diesem Pegel nur in positiven Dezibel ausgedrückt werden. Die tatsächliche Hörschwelle für Normalhörende liegt etwas höher und liegt bei 5-10 dB.

Um die Schallintensität in Dezibel relativ zu einem bestimmten Pegel darzustellen, verwenden Sie die Formel:

Der nach dieser Formel berechnete Intensitätswert wird üblicherweise aufgerufen Schallintensitätspegel .

Der Schalldruckpegel kann auf ähnliche Weise ausgedrückt werden:

Damit die Schallintensität und der Schalldruckpegel in Dezibel numerisch als ein Wert ausgedrückt werden können, muss der Null-Schalldruckpegel (Schalldruckschwelle) wie folgt angenommen werden:

Beispiel. Bestimmen wir, welchen Intensitätspegel in Dezibel ein Orchester mit einer Schallleistung von 10 W im Abstand r = 15 m erzeugt.

Die Schallintensität im Abstand r = 15 m von der Quelle beträgt:

Intensitätsstufe in Dezibel:

Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn man nicht den Intensitätspegel, sondern den Schalldruckpegel in Dezibel umrechnet.

Da am Ort des Schallempfangs der Schallintensitätspegel und der Schalldruckpegel durch die gleiche Anzahl an Dezibel ausgedrückt werden, wird in der Praxis häufig der Begriff „Dezibelpegel“ verwendet, ohne anzugeben, auf welchen Parameter sich diese Dezibel beziehen.

Durch Bestimmung des Intensitätsniveaus in Dezibel an einem beliebigen Punkt im Raum in einiger Entfernung R 1 Aus der Schallquelle (berechnet oder experimentell) lässt sich der Intensitätspegel in einiger Entfernung leicht berechnen R 2 :

Wenn der Schallempfänger gleichzeitig von zwei oder mehr Schallquellen beeinflusst wird und die von jeder von ihnen erzeugte Schallintensität in Dezibel bekannt ist, müssen zur Ermittlung des resultierenden Dezibelwerts die Dezibel in absolute Intensitätswerte (W/m2) umgerechnet werden ), addiert und diese Summe wiederum in Dezibel umgerechnet. In diesem Fall ist es nicht möglich, die Dezibel auf einmal zu addieren, da dies dem Produkt der Absolutwerte der Intensitäten entsprechen würde.

Wenn verfügbar N mehrere identische Schallquellen mit dem jeweiligen Pegel L J , dann ist ihr Gesamtniveau:

Übersteigt der Intensitätspegel einer Schallquelle den Pegel der anderen um 8–10 dB oder mehr, kann nur diese eine Quelle berücksichtigt und die Auswirkungen der anderen vernachlässigt werden.

Zusätzlich zu den betrachteten akustischen Pegeln kann man manchmal auf den Begriff des Schallleistungspegels einer Schallquelle stoßen, der durch die Formel bestimmt wird:

Wo R - Schallleistung der charakterisierten beliebigen Schallquelle, W; R 0 - anfängliche (Schwellen-)Schallleistung, deren Wert normalerweise mit P 0 = 10 –12 W angenommen wird.

LAUTSTÄRKE

Die Empfindlichkeit des Ohrs gegenüber Geräuschen unterschiedlicher Frequenz ist unterschiedlich. Diese Abhängigkeit ist recht komplex. Bei niedrigen Schallintensitätspegeln (bis ca. 70 dB) beträgt die maximale Empfindlichkeit 2-5 kHz und nimmt mit zunehmender und abnehmender Frequenz ab. Daher klingen Töne gleicher Intensität, aber unterschiedlicher Frequenz unterschiedlich laut. Mit zunehmender Schallintensität gleicht sich der Frequenzgang des Ohrs aus und bei hohen Intensitätspegeln (80 dB und mehr) reagiert das Ohr ungefähr gleich auf Geräusche unterschiedlicher Frequenz im Audiobereich. Daraus folgt, dass Schallintensität, die mit speziellen Breitbandgeräten gemessen wird, und Lautstärke, die mit dem Ohr aufgenommen wird, keine gleichwertigen Begriffe sind.

Der Lautstärkepegel eines Tons einer beliebigen Frequenz wird durch den Wert des Pegels eines Tons gleicher Lautstärke mit einer Frequenz von 1 kHz charakterisiert

Der Lautstärkepegel eines Tons beliebiger Frequenz wird durch den Pegel eines Tons gleicher Lautstärke mit einer Frequenz von 1 kHz charakterisiert. Lautstärkepegel werden durch sogenannte Equal-Loudness-Kurven charakterisiert, die jeweils zeigen, welche Intensität bei verschiedenen Frequenzen eine Schallquelle entwickeln muss, um den Eindruck gleicher Lautstärke wie bei einem 1-kHz-Ton einer bestimmten Intensität zu erwecken (Abb. 4).

Reis. 4. Gleiche Lautstärkekurven

Kurven gleicher Lautstärke stellen im Wesentlichen eine Familie von Ohrfrequenzreaktionen auf einer Dezibelskala für unterschiedliche Intensitätsstufen dar. Der Unterschied zu herkömmlichen Frequenzgängen liegt lediglich in der Konstruktionsweise: Die „Blockierung“ der Kennlinie, also eine Abnahme des Übertragungskoeffizienten, wird hier durch eine Zunahme und nicht durch eine Abnahme des entsprechenden Kurvenabschnitts dargestellt .

Um Verwechslungen mit Intensität und Schalldruck-Dezibel zu vermeiden, wurde der Einheit zur Charakterisierung des Lautstärkepegels ein besonderer Name gegeben – Hintergrund .

Der Lautstärkepegel im Hintergrund entspricht numerisch dem Schalldruckpegel in Dezibel eines reinen Tons mit einer Frequenz von 1 kHz und gleicher Lautstärke.

Mit anderen Worten: Ein Brummen entspricht 1 dB SPL eines 1-kHz-Tons, korrigiert um den Ohrfrequenzgang. Es gibt keine konstante Beziehung zwischen diesen beiden Einheiten: Sie ändert sich je nach Lautstärke des Signals und seiner Frequenz. Lediglich bei Strömen mit einer Frequenz von 1 kHz sind die Zahlenwerte für den Lautstärkepegel im Hintergrund und den Intensitätspegel in Dezibel gleich.

Wenn wir uns auf Abb. Betrachtet man 4 und zeichnet den Verlauf einer der Kurven beispielsweise für einen Pegel von 60 von auf, so lässt sich leicht ermitteln, dass bei gleicher Lautstärke bei einem Ton von 1 kHz bei einer Frequenz von 63 Hz eine Schallintensität von 75 dB erforderlich ist erforderlich, und bei einer Frequenz von 125 Hz nur 65 dB.

Hochwertige Audioverstärker verwenden manuelle Lautstärkeregler mit Lautheitskompensation, oder wie sie auch genannt werden, kompensierte Regler. Solche Regler sorgen gleichzeitig mit der Absenkung des Eingangssignalwerts für eine Erhöhung des Frequenzgangs im unteren Frequenzbereich, wodurch für das Ohr eine konstante Klangfarbe entsteht verschiedene Volumina Tonwiedergabe.

Untersuchungen haben außerdem ergeben, dass eine Verdoppelung der Lautstärke (gemessen durch das Gehör) ungefähr einer Änderung der Lautstärke um 10 Hintergrundgeräusche entspricht. Diese Abhängigkeit ist die Grundlage für die Schätzung der Lautstärke. Pro Lautstärkeeinheit, genannt Traum , wird herkömmlicherweise ein Lautstärkepegel von 40 Hintergrund angenommen. Doppelte Lautstärke gleich zwei Söhnen entspricht 50 Hintergründen, vier Söhne entsprechen 60 Hintergründen usw. Die Umrechnung der Lautstärkepegel in Lautstärkeeinheiten wird durch die Grafik in Abb. erleichtert. 5.

Reis. 5. Zusammenhang zwischen Lautstärke und Lautstärkepegel

Die meisten Geräusche, denen wir im Alltag begegnen, sind Lärm. Die Charakterisierung der Lautstärke von Geräuschen anhand des Vergleichs mit reinen Tönen von 1 kHz ist einfach, führt jedoch dazu, dass die Beurteilung von Geräuschen durch das Gehör von den Messwerten von Messgeräten abweichen kann. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass bei gleicher Lautstärke (im Hintergrund) Lärmkomponenten im Bereich von 3-5 kHz die stärkste Reizwirkung auf den Menschen ausüben. Geräusche können als gleichermaßen unangenehm empfunden werden, auch wenn ihre Lautstärke nicht gleich ist.

Die irritierende Wirkung von Lärm lässt sich anhand eines anderen Parameters genauer beurteilen, dem sogenannten wahrgenommener Geräuschpegel . Ein Maß für den wahrgenommenen Lärm ist der Schallpegel eines gleichmäßigen Lärms in einem Oktavband mit einer durchschnittlichen Frequenz von 1 kHz, der unter gegebenen Bedingungen vom Zuhörer als ebenso unangenehm empfunden wird wie der gemessene Lärm. Der wahrgenommene Lärmpegel wird durch die Einheiten PNdB oder PNdB charakterisiert. Sie werden nach einer speziellen Methode berechnet.

Eine Weiterentwicklung des Lärmbewertungssystems ist der sogenannte effektive wahrgenommene Lärmpegel, ausgedrückt in EPNdB. Mit dem EPNdB-System können Sie die Art der Lärmbelastung umfassend beurteilen: Frequenzzusammensetzung, diskrete Komponenten in ihrem Spektrum sowie die Dauer der Lärmbelastung.

In Analogie zur Lautstärkeeinheit Schlaf wurde eine Lärmeinheit eingeführt – Noah .

In Eins Noah Angenommen wird der Geräuschpegel eines gleichmäßigen Lärms im Bereich 910-1090 Hz bei einem Schalldruckpegel von 40 dB. Ansonsten ähneln Noi den Söhnen: Eine Verdoppelung des Lärmpegels entspricht einem Anstieg des wahrgenommenen Lärmpegels um 10 PNdB, d. h. 2 Noi = 50 PNdB, 4 Noi = 60 PNdB usw.

Bedenken Sie bei der Arbeit mit akustischen Konzepten, dass die Schallintensität ein objektives physikalisches Phänomen darstellt, das genau definiert und gemessen werden kann. Es existiert wirklich, ob jemand es hört oder nicht. Die Lautstärke eines Schalls bestimmt die Wirkung, die der Schall auf den Zuhörer auslöst, und ist daher ein rein subjektiver Begriff, da sie vom Zustand der Hörorgane des Menschen und seiner persönlichen Fähigkeit zur Schallwahrnehmung abhängt.

KLANGMASSNAHMEN

Zum Messen aller Art Geräuscheigenschaften Es werden spezielle Geräte verwendet - Schallpegelmesser. Ein Schallpegelmesser ist ein eigenständiges, tragbares Gerät, mit dem Sie Schallintensitätspegel direkt in Dezibel über einen weiten Bereich im Vergleich zu Standardpegeln messen können.

Ein Schallpegelmesser (Abb. 6) besteht aus einem hochwertigen Mikrofon, einem Breitbandverstärker, einem Empfindlichkeitsschalter, der die Verstärkung in 10-dB-Schritten ändert, einem Frequenzgangschalter und einer grafischen Anzeige, die in der Regel mehrere Optionen bietet Darstellung der Messdaten – von Zahlen über Tabellen bis hin zu Grafiken.

Reis. 6. Tragbarer digitaler Schallpegelmesser

Moderne Schallpegelmesser sind sehr kompakt, was Messungen an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht. Unter den Haushaltsschallpegelmessern kann man das Gerät der Firma Octava-Electrodesign „Octava-110A“ nennen (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Schallpegelmesser können sowohl allgemeine Schallintensitätspegel bei der Messung mit einem linearen Frequenzgang als auch Hintergrundschallpegel bei der Messung mit Frequenzcharakteristiken, die denen des menschlichen Ohrs ähneln, bestimmen. Der Messbereich des Schalldruckpegels liegt üblicherweise im Bereich von 20–30 bis 130–140 dB relativ zum Normschalldruckpegel von 2 * 10–5 Pa. Mittels austauschbarer Mikrofone kann der Messpegel auf bis zu 180 dB erweitert werden.

Abhängig von messtechnischen Parametern und technische Eigenschaften Haushaltsschallpegelmesser werden in die erste und zweite Klasse eingeteilt.

Die Frequenzeigenschaften des gesamten Schallpegelmesserpfads, einschließlich des Mikrofons, sind standardisiert. Insgesamt gibt es fünf Frequenzgänge. Einer davon ist im gesamten Betriebsfrequenzbereich linear ( Symbol Lin), die anderen vier nähern sich den Eigenschaften des menschlichen Ohrs für reine Töne bei unterschiedlichen Lautstärkepegeln an. Sie werden nach den Anfangsbuchstaben des lateinischen Alphabets benannt A, B, C Und D . Das Erscheinungsbild dieser Merkmale ist in Abb. dargestellt. 7. Der Frequenzgangschalter ist unabhängig vom Messbereichschalter. Für Schallpegelmesser der Klasse 1 sind folgende Eigenschaften erforderlich: A, B, C Und Lin . Frequenzgang D - zusätzlich. Schallpegelmesser der zweiten Klasse müssen über die Eigenschaften verfügen A Und MIT ; der Rest ist erlaubt.

Reis. 7. Standardfrequenzeigenschaften von Schallpegelmessern

Charakteristisch A imitiert ein Ohr bei ca. 40° Hintergrund. Diese Eigenschaft wird bei der Messung schwacher Geräusche – bis zu 55 dB – und bei der Messung von Lautstärkepegeln verwendet. Unter praktischen Bedingungen wird am häufigsten der Frequenzgang mit Korrektur verwendet A . Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die menschliche Wahrnehmung von Schall zwar viel komplexer ist als die einfache Frequenzabhängigkeit, die die Charakteristik bestimmt A In vielen Fällen stimmen die Messergebnisse des Geräts gut mit der Beurteilung von Hörgeräuschen bei geringer Lautstärke überein. Viele Normen – inländische und ausländische – empfehlen, die Lärmbeurteilung anhand der Merkmale durchzuführen A unabhängig von der tatsächlichen Schallintensität.

Charakteristisch IN Wiederholt die Charakteristik des Ohrs im Hintergrund der Stufe 70. Es wird zur Messung von Lärm im Bereich von 55-85 dB verwendet.

Charakteristisch MIT gleichmäßig im Bereich 40-8000 Hz. Diese Eigenschaft wird bei der Messung erheblicher Lautstärkepegel – ab 85 von und höher, bei der Messung von Schalldruckpegeln – unabhängig von den Messgrenzen, sowie beim Anschluss von Geräten an einen Schallpegelmesser zur Messung der spektralen Zusammensetzung von Lärm in Fällen verwendet, in denen die Schallpegelmesser haben keinen Frequenzgang Lin .

Charakteristisch D - Hilfsmittel. Es stellt die durchschnittliche Reaktion des Ohrs bei etwa 80 von dar, unter Berücksichtigung der Erhöhung seiner Empfindlichkeit im Band von 1,5 auf 8 kHz. Bei Verwendung dieses Merkmals entsprechen die Messwerte des Schallpegelmessers genauer als andere Merkmale dem von einer Person wahrgenommenen Lärmpegel. Dieses Merkmal wird hauptsächlich bei der Beurteilung der störenden Wirkung von Lärm hoher Intensität (Flugzeuge, Hochgeschwindigkeitsautos usw.) verwendet.

Der Schallpegelmesser verfügt außerdem über einen Schalter Schnell – Langsam – Impuls , das die Timing-Eigenschaften des Geräts steuert. Wenn der Schalter auf steht Schnell , schafft das Gerät die Überwachung rapide Veränderungen Schallpegel, in Position Langsam Das Gerät zeigt den Durchschnittswert des gemessenen Lärms an. Zeitcharakteristik Impuls Wird bei der Aufnahme kurzer Schallimpulse verwendet. Einige Arten von Schallpegelmessern enthalten außerdem einen Integrator mit einer Zeitkonstante von 35 ms, der die Trägheit der menschlichen Schallwahrnehmung simuliert.

Bei Verwendung eines Schallpegelmessers variieren die Messergebnisse je nach eingestelltem Frequenzgang. Um Verwirrung zu vermeiden, wird daher bei der Aufzeichnung von Messwerten auch die Art der Kennlinie angegeben, bei der die Messungen durchgeführt wurden: dB ( A ), dB ( IN ), dB ( MIT ) oder dB ( D ).

Um den gesamten Mikrofon-Messweg zu kalibrieren, enthält der Schallpegelmesser in der Regel einen akustischen Kalibrator, dessen Aufgabe es ist, bei einem bestimmten Pegel ein gleichmäßiges Geräusch zu erzeugen.

Gemäß der aktuell gültigen Richtlinie „Sanitärnormen für zulässigen Lärm in Räumen von Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden sowie in Wohngebieten“ sind die genormten Parameter für kontinuierlichen oder intermittierenden Lärm Schalldruckpegel (in Dezibel) in Oktavfrequenzbändern mit Durchschnittsfrequenzen 63 , 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Bei intermittierendem Lärm, beispielsweise Lärm durch vorbeifahrende Fahrzeuge, ist der normierte Parameter der Schallpegel in dB( A ).

Folgende Gesamtschallpegel, gemessen auf der A-Skala eines Schallpegelmessers, wurden ermittelt: Wohnräume – 30 dB, Klassenzimmer und Klassenzimmer von Bildungseinrichtungen – 40 dB, Wohngebiete und Erholungsgebiete – 45 dB, Arbeitsräume der Verwaltung Gebäude - 50 dB ( A ).

Für eine hygienische Beurteilung des Lärmpegels werden Korrekturen an den Messwerten des Schallpegelmessers von –5 dB bis +10 dB vorgenommen, die die Art des Lärms, die Gesamtzeit seiner Einwirkung, die Tageszeit und die Umgebung berücksichtigen Standort des Objekts. Beispielsweise beträgt der zulässige Lärmpegel in Wohngebäuden tagsüber unter Berücksichtigung der Novelle 40 dB.

Abhängig von der spektralen Zusammensetzung des Lärms wird die ungefähre Norm der maximal zulässigen Pegel, dB, durch die folgenden Werte charakterisiert:

Wenn kein Schallpegelmesser vorhanden ist, kann anhand einer Tabelle eine ungefähre Schätzung der Lautstärke verschiedener Geräusche vorgenommen werden. 5.

Tabelle 5. Geräusche und ihre Bewertung