Što je dba. Dopušteni standardi buke u stanu. Zašto su visoki zvukovi opasni?

Često se građani, posebice gradski, žale na pretjeranu buku u stanovima i na ulici. Posebno je neugodna (buka) vikendom i noću. A tijekom dana malo je radosti od toga, pogotovo ako je u stanu malo dijete.

I stručnjaci i internet jednoglasni su u savjetu - trebate nazvati lokalnog policajca. Ali prije kontaktiranja predstavnika organa za provođenje zakona, potrebno je barem grubo razumjeti razine buke na kojima je takav tretman opravdan, a koji je samo iritantan faktor, ali nije zabranjen.

Dopuštene razine buke u stambenim prostorijama

Regulirano je zakonodavnim aktima, prema kojima je doba dana podijeljeno na razdoblja i za svako razdoblje je različita dopuštena razina buke.

• 22.00 – 08.00 razdoblje tišine, tijekom kojeg navedena razina ne smije prelaziti 35-40 decibela (ovdje se uzima u obzir ovaj pokazatelj).
• Od osam ujutro do deset navečer, prema zakonu, to se odnosi na dnevno svjetlo, a buka može biti nešto veća - 40-50 dB.

Mnogi se ljudi pitaju zašto postoji tolika razlika u dB. Stvar je u tome što su savezne vlasti dale samo približne vrijednosti, a svaka regija ih postavlja samostalno. Na primjer, u nekim regijama, posebno u glavnom gradu, postoje dodatna razdoblja tišine tijekom dana. Obično je to od 13.00 do 15.00 sati. Nečuvanje tijekom tog razdoblja je prekršaj.

Vrijedno je reći da standardi znače razinu koja ne može naštetiti ljudskom sluhu. Ali mnogi ne razumiju što ti pokazatelji znače. Stoga dajemo usporedna tablica s razinama buke i s čime usporediti.

• 0-5 dB – ne čuje se ništa ili gotovo ništa.
• 10 – ova se razina može usporediti s blagim šuštanjem lišća na drvetu.
• 15 – šuštanje lišća.
• 20 – jedva čujan ljudski šapat (na udaljenosti od otprilike jednog metra).
• 25 – razina kada osoba govori šapatom na udaljenosti od nekoliko metara.
• 30 decibela u usporedbi s čime? - glasan šapat, kucanje sata na zidu. Prema standardima SNiP-a, ova razina je najveća dopuštena noću u stambenim prostorijama.
• 35 - otprilike na ovoj razini razgovor se vodi, iako u prigušenim tonovima.
• 40 decibela je normalan govor. SNiP definira ovu razinu kao prihvatljivu za dan.
• 45 je također standardni razgovor.
• 50 – zvuk pisaćeg stroja (starija generacija će razumjeti).
• 55 – s čime se može usporediti ova razina? Da, isto kao i gornja linija. Usput, prema europskim standardima, ova razina je najveća dopuštena za urede klase A.
• 60 je razina određena zakonom za obične urede.
• 65-70 – glasni razgovori na udaljenosti od jednog metra.
• 75 – ljudski plač, smijeh.
• 80 je radni motocikl s prigušivačem, također je ovo razina radnog usisavača sa snagom motora od 2 kW ili više.
• 90 - zvuk koji proizvodi teretni vagon kada se kreće po komadu željeza i čuje se na udaljenosti od sedam metara.
• 95 je zvuk vagona podzemne željeznice pri kretanju.
• 100 – na ovoj razini svira limena glazba i radi motorna pila. Zvuk iste snage stvara grmljavina. Prema europskim standardima, ovo je najveća dopuštena razina za slušalice igrača.
• 105 - ova je razina bila dopuštena u putničkim zrakoplovima do 80-ih. posljednje stoljeće.
• 110 – buka koju stvara helikopter u letu.
• 120-125 – zvuk rada sjekača na udaljenosti od jednog metra.
• 130 – toliko decibela proizvodi startni avion.
• 135-145 - uz takvu buku polijeće mlazni avion ili raketa.
• 150-160 – nadzvučna letjelica prelazi zvučni zid.

Sve navedeno uvjetno je podijeljeno prema stupnju utjecaja na ljudski sluh:

• 0-10 – ne čuje se ništa ili gotovo ništa.
• 15-20 – jedva čujno.
• 25-30 – tiho.
• 35-45 je već dosta bučno.
• 50-55 – jasno čujno.
• 60-75 – bučno.
• 85-95 – vrlo bučno.
• 100-115 – izuzetno bučan.
• 120-125 je gotovo nepodnošljiva razina buke za ljudski sluh. Radnici koji rade s udarnim čekićem moraju nositi posebne slušalice, inače je gubitak sluha zajamčen.
• 130 je takozvani prag boli; zvuk viši od toga već je fatalan za ljudski sluh.
• 135-155 – bez zaštitne opreme (slušalice, kaciga) osoba doživi potres mozga i ozljedu mozga.
• 160-200 – zajamčeno pucanje bubnjića i, pažnja, pluća.

Iznad 200 decibela ne može se ni razmatrati, jer je to smrtonosna razina zvuka. Na ovoj razini djeluje takozvano bučno oružje.

Što drugo

Ali čak niže vrijednosti mogu dovesti do nepovratnih ozljeda. Na primjer, dugotrajna izloženost zvuku jačine 70-90 decibela na sluh ima štetan učinak na čovjeka, posebice na središnji živčani sustav. Za usporedbu, to je obično glasno uključenje TV-a, razina glazbe u autu za neke “ljubitelje”, zvuk u slušalicama playera. Ako ipak želite slušati glasnu glazbu, pripremite se na činjenicu da ćete se dugo morati nositi sa svojim živcima.

A ako buka prelazi 100 decibela, tada je gubitak sluha gotovo zajamčen. I kao što praksa pokazuje, glazba na ovoj razini proizvodi više negativnosti nego užitka.

U Europi je zabranjeno stavljati puno uredske opreme u jednu prostoriju, pogotovo ako soba nije ukrašena materijalima koji apsorbiraju zvuk. Doista, u maloj prostoriji dva računala, faks i pisač mogu podići razinu buke na 70 dB.

Općenito, na radnom mjestu maksimalna razina buke ne smije biti veća od 110 dB. Ako negdje prijeđe 135, onda je na tom području zabranjeno bilo kakvo prisustvo ljudi, čak i kratkotrajno.

Ako razina buke na radnom mjestu prelazi 65-70 dB, preporučuje se nošenje posebnih mekanih čepića za uši. Ako su napravljeni kvalitetno, trebali bi se smanjiti vanjska buka za 30 dB.

Izolacijske slušalice, koje se prodaju u trgovinama hardverom, ne samo da pružaju maksimalnu zaštitu od gotovo svake buke, već će također zaštititi temporalni režanj glave.

I za kraj, recimo jednu zanimljivu vijest koja bi nekome mogla biti smiješna. Statistike pokazuju da gradski stanovnik koji živi u stalnoj buci, jednom u zoni potpune tišine, gdje razina buke ne prelazi 20 dB, počinje osjećati nelagodu. Što da kažem, počinje se osjećati depresivno. To je paradoks.

Fizička karakteristika jačine zvuka je razina zvučnog tlaka, u decibelima (dB). "Buka" je neuredna mješavina zvukova.

Najveće dopuštene razine buke (LAmax, dBA) su 15 decibela više od "normalne". Na primjer, za dnevne sobe stanova dopuštena stalna razina zvuka tijekom dana je 40 decibela, a privremeni maksimum je 55.

Nečujna buka - zvukovi s frekvencijama manjim od 16-20 Hz (infrazvuk) i višim od 20 KHz (ultrazvuk). Niskofrekventne vibracije od 5-10 herca mogu izazvati rezonanciju, vibracije unutarnjih organa i utjecati na rad mozga. Niskofrekventne akustične vibracije pojačavaju bolne bolove u kostima i zglobovima kod bolesnih osoba. Izvori infrazvuka: automobili, kočije, grmljavina od munje itd. Visokofrekventne vibracije uzrokuju zagrijavanje tkiva. Učinak ovisi o jačini zvuka, mjestu i svojstvima njegovih izvora.

Snažni ventilatori u pekarama, mlinovima i drugim poduzećima u kojima se koriste ispušne nape mogu proizvesti veliku buku, a vjetar puše s njihove strane - valovito povećava domet širenja. Mogući razlog njihove buke je nepravilna ugradnja i sam dizajn, slomljeni ležajevi, neusklađenost ili jednostavno trošenje i habanje opreme. Možda ćete biti kažnjeni za ovo.

Visokofrekventni zvuk i ultrazvuk s frekvencijom od 20-50 kiloherca, s modulacijom od nekoliko herca - koriste se za tjeranje ptica s aerodroma, životinja (na primjer pasa) i insekata (komaraca, mušica).

Na radnim mjestima najveće dopuštene ekvivalentne razine zvuka za isprekidanu buku su: najveća razina zvuka ne smije prelaziti 110 dBAI, a za impulzivnu buku - 125 dBAI. Zabranjeno je čak i kratko zadržavanje u prostorima s razinom zvučnog tlaka iznad 135 dB u bilo kojem oktavnom pojasu.

Buka koju emitiraju računalo, pisač i faks u prostoriji bez materijala koji apsorbiraju zvuk može premašiti razinu od 70 db. Stoga se ne preporučuje postavljanje puno uredske opreme u jednu prostoriju. Previše bučnu opremu treba izmjestiti izvan prostorija u kojima se nalaze radna mjesta.

Razinu buke možete smanjiti ako koristite materijale koji apsorbiraju buku kao dekoraciju prostorije i zavjese od debele tkanine. Pomoći će i čepići za uši protiv buke.

Prilikom izgradnje zgrada i građevina u skladu sa suvremenim, strožim zahtjevima za zvučnu izolaciju, moraju se koristiti tehnologije i materijali koji mogu pružiti pouzdanu zaštitu od buke.

Za požarne alarme: razina zvučnog tlaka korisnog audio signala koji daje sirena mora biti najmanje 75 dBA na udaljenosti od 3 m od sirene i ne više od 120 dBA na bilo kojem mjestu u štićenom prostoru (klauzula 3.14 NPB 104 -03).

Sirena velike snage i brodski urlik - tlak je veći od 120-130 decibela.

Posebni signali (sirene i "kvaklji" - Air Horn) instalirani na servisnim vozilima regulirani su GOST R 50574 - 2002. Razina zvučnog tlaka signalnog uređaja kada se emitira poseban zvuk. signal, na udaljenosti od 2 metra duž osi sirene, ne smije biti manji od:

116 dB(A) - kod postavljanja emitera zvuka na krov vozila;

122 dBA - kod ugradnje hladnjaka u motorni prostor vozila.

Osnovne promjene frekvencije trebale bi biti od 150 do 2000 Hz. Trajanje ciklusa je od 0,5 do 6,0 s.

Sirena civilnog vozila, prema GOST R 41.28-99 i UNECE Pravilima br. 28, mora proizvoditi kontinuirani i monotoni zvuk s razinom akustičnog tlaka od najviše 118 decibela. Ovo je najveća dopuštena vrijednost za auto alarme.

Ako se gradski stanovnik, naviknut na stalnu buku, neko vrijeme nađe u potpunoj tišini (na primjer, u suhoj špilji, gdje je razina buke manja od 20 dB), tada može doživjeti depresiju umjesto odmora.

Uređaj za mjerenje zvuka i razine buke.

Za mjerenje razine buke koristi se mjerač razine zvuka koji se proizvodi u različitim modifikacijama: kućanstvo (približna cijena - 3-4 tr, rasponi mjerenja: 30-130 dB, 31,5 Hz - 8 kHz, filteri A i C), industrijski ( integrirajući, itd.) Najčešći modeli: SL, oktava, svan. Mjerači buke širokog raspona koriste se za mjerenje infrazvučne i ultrazvučne buke.

Zvukovi niske i visoke frekvencije djeluju tiše od zvukova srednje frekvencije istog intenziteta. Uzimajući to u obzir, nejednaka osjetljivost ljudskog uha na zvukove različitih frekvencija modulira se pomoću posebnog elektroničkog frekvencijskog filtra, dobivajući, kao rezultat normalizacije mjerenja, takozvanu ekvivalentnu (energetski ponderiranu) razinu zvuka s dimenzija dBA (dB(A), onda da - s filtrom "A").

Osoba može čuti zvukove jačine 10-15 dB i više. Maksimalni raspon frekvencija za ljudsko uho je od 20 do 20 000 Hz. Bolje se čuje zvuk s frekvencijom od 2-3 KHz (uobičajeno u telefonima i na radijima u MW i LW opsegu). S godinama se slušni raspon zvukova sužava, posebno za zvukove visoke frekvencije, smanjujući se na 18 kiloherca ili manje.

Ako na zidovima prostorija nema materijala koji apsorbiraju zvuk (tepisi, posebne obloge), zvuk će biti jači zbog višestruke refleksije (reverberacije, odnosno odjeka od zidova, stropa i namještaja), što će povećati razina buke za nekoliko decibela.

Skala buke (razine zvuka, decibeli), u tablici

Jačina zvuka - razina buke.

Buka se definira kao neuredna kombinacija različitih zvukova koji imaju tonove različite jačine i frekvencije. Razine buke moraju se mjeriti u količinama koje mogu izraziti stupanj proizvedenog zvučnog tlaka. Takve jedinice mjerenja razine buke povezane su s imenima dvojice fizičara - Alexandera Bella i Heinricha Hertza.

Belovi, ili češće decibeli, izražavaju relativnu glasnoću zvuka. U svojoj srži, decibel je deset puta veći od logaritma omjera intenziteta postojeće zvučne energije i njegove vrijednosti. To nije izravno mjerna jedinica, već prije izraz odnosa.

Mjerljiva karakteristika zvuka je količina energije sadržane u njemu. To jest, njegov intenzitet kao protok ove energije. Iz tog razloga kvantitativne karakteristike Na primjer, izraz se izražava u vatima po kvadratnom metru (W/m2). Međutim, dobivene vrijednosti u odnosu na referentnu razinu od 10−12 W/m2 toliko su male i neshvatljive većini običnih ljudi da je 1 bel "usvojen" za izražavanje rezultirajućih omjera. Na primjer, razina buke mlaznog zrakoplova je oko 13 belsa, odnosno u manjim jedinicama 130 decibela (dB). Za ljudsko uho, normalni raspon buke definiran je granicama od 20 do 120 decibela. Kod zvukova iznad ove razine, osoba može pretrpjeti ozbiljne ozljede bubnjića i kontuziju. A 160 dB može biti smrtonosno.

Svi ljudi doživljavaju buku u svojim domovima. Sastoje se od onih koji izravno nastaju u prostoriji i prodiru izvana. U cilju zaštite zdravlja i normalnog stanja građana, donesene su norme dopuštene prodorne buke. To je 40 dB danju i 30 noću. Prosječni pokazatelji jedinica razine buke dokazuju da u približno 80% slučajeva, čak i uz normalan rad radija i TV-a, razgovora, buka koja prodire iz susjednih stanova ostaje na razini od 40-45 dB, a zvukovi iz ulaza (kretanje dizala) , lupanje vratima) dosežu 60 dB.

Osim na jačinu zvuka, ljudsko je uho osjetljivo i na buku, vibracije. Hertz je jedinica frekvencije, jednaka frekvenciji tekućeg periodičkog procesa, u kojem se jedan ciklus takvog periodičkog procesa događa u 1 sekundi (to jest, 1 oscilacija). Stoga je za objektivnu karakterizaciju potrebno koristiti obje ove jedinice mjerenja razine buke. Slušni aparat ljudi su osjetljiviji na vibracije koje stvaraju visoke frekvencije nego niske frekvencije. Ali u industrijskim i životnim uvjetima svatko je pod utjecajem cijelog spektra. S tim u vezi, pri usporedbi razine glasnoće zvuka potrebno je, osim karakteristika jakosti i intenziteta zvuka u decibelima, navesti i frekvenciju titraja u sekundi.

Poglavlje iz knjige “Buka” engleskog inženjera Ruperta Taylora, R. Taylor “Buka”

Danas su svi već čuli nešto o "decibelima", ali gotovo nitko ne zna što je to. Čini se da je decibel nešto poput akustičnog ekvivalenta "svijeće" - jedinice intenziteta svjetlosti - i čini se da je povezan sa zvonjavom zvona (bell znači zvono, zvono na engleskom). Međutim, to uopće nije točno: decibel je dobio ime u čast Alexandera Grahama Bella, izumitelja telefona.

Decibel ne samo da nije mjerna jedinica za zvuk, on uopće nije mjerna jedinica, barem u istom smislu kao npr. volti, metri, grami itd. Ako želite, možete čak i izmjeriti duljina kose u decibelima, što je apsolutno nemoguće učiniti u voltima. Naizgled, sve ovo zvuči malo čudno, pa pokušajmo razjasniti. Vjerojatno se nitko neće iznenaditi ako kažem da je udaljenost od Londona do Invernessa dvadeset puta veća nego od moje kuće do Londona. Mogu izraziti bilo koju udaljenost uspoređujući je s udaljenošću od moje kuće do Piccadilly Circusa dvadeset šest puta veća od ove posljednje udaljenosti, ali do Australije 500 puta to ne znači da je Australija udaljena 500 jedinica od bilo čega. Svi navedeni brojevi izražavaju samo omjere veličina.

Jedna od mjerljivih karakteristika zvuka je količina energije koju sadrži; Intenzitet zvuka u bilo kojoj točki može se izmjeriti kao protok energije po jedinici površine i izraziti, na primjer, u vatima po kvadratnom metru (W/m2). Pri pokušaju snimanja intenziteta obične buke u ovim jedinicama odmah nastaju poteškoće, budući da je intenzitet najtišeg zvuka koji može percipirati osoba s najoštrijim sluhom približno 0,000 000 000 001 W/m 2 . Jedan od naj glasni zvukovi, s kojim se više ne susrećemo bez opasnosti od štetnih posljedica, je buka mlaznog zrakoplova koji leti na udaljenosti od oko 50 m. Njen intenzitet je oko 10 W/m2. A na udaljenosti od 100 m od mjesta lansiranja rakete Saturn intenzitet zvuka zamjetno prelazi 1000 W/m2. Očito je vrlo teško baratati brojevima koji izražavaju intenzitete zvuka koji se nalaze u tako širokom rasponu, bez obzira da li ih predstavljamo u jedinicama energije ili čak u obliku omjera. Postoji jednostavan, iako ne sasvim očit, izlaz iz ove poteškoće. Intenzitet najslabijeg čujnog zvuka je 0,000 000 000 001 W/m2. Matematičari će ovaj broj radije napisati ovako: 10 -12 W/m2. Ako je ova oznaka nekome neobična, prisjetimo se da je 10 2 10 na kvadrat, ili 100, a 10 3 je 10 na kub, ili 1000. Slično tome, 10 -2 znači 1/10 2, ili 1/100, ili 0, 01, a 10 -3 je 1/10 3 ili 0,001. Množenje bilo kojeg broja s 10 x znači x puta njegovo množenje s 10.

Pokušavajući pronaći najviše prikladan način izraze intenziteta zvuka, pokušajmo ih prikazati u obliku omjera, uzimajući kao referentni intenzitet vrijednost od 10 -12 W/m2. Istovremeno ćemo zabilježiti koliko je puta referentni intenzitet potrebno pomnožiti s 10 da bi se dobio navedeni intenzitet zvuka. Na primjer, buka mlaznog aviona je 10 000 000 000 000 (ili 10 13) puta veća od našeg standarda, odnosno taj se standard mora pomnožiti 13 puta s 10. Ovaj način izražavanja omogućuje nam značajno smanjenje vrijednosti brojeva koji izražavaju gigantski raspon intenziteta zvuka; ako jedno povećanje od 10 puta označimo kao 1 bel, dobivamo “jedinicu” za izražavanje omjera. Dakle, razina buke mlaznog zrakoplova odgovara 13 bel. Ispada da je Bel prevelik; Pogodnije je koristiti manje jedinice, desetinke bela, koje se nazivaju decibeli. Dakle, intenzitet buke mlaznog motora je 130 decibela (130 dB), ali kako bi se izbjegla zabuna s bilo kojim drugim standardom intenziteta zvuka, treba napomenuti da je 130 dB definirano u odnosu na referentnu razinu od 10 -12 W/m 2 .

Ako se omjer intenziteta danog zvuka i referentnog intenziteta izrazi nekim manje okruglim brojem, na primjer 8300, pretvorba u decibele neće biti tako jednostavna. Očito je da će broj množenja s 10 biti veći od 3 i manji od 4, ali potrebni su dugotrajni izračuni za točno određivanje tog broja. Kako zaobići ovu poteškoću? Ispada da je prilično jednostavno, budući da su svi omjeri izraženi u jedinicama "deseterostrukog povećanja" odavno izračunati - to su logaritmi.

Bilo koji broj može se predstaviti kao 10 do određenog stupnja: 100 je 10 2 i stoga je 2 logaritam od 100 na bazi 10; 3 je logaritam od 1000 na bazu 10 i, manje očito, 3,9191 je logaritam od 8300. Nema potrebe stalno govoriti "baza 10" jer je 10 najčešća baza logaritma, a osim ako nije drugačije navedeno, to je ono što značilo bazu. U formulama se ova vrijednost piše kao log10 ili log.

Koristeći definiciju decibela, sada možemo napisati razinu intenziteta zvuka kao:

Na primjer, s intenzitetom zvuka od 0,26 (2,6 × 10 -1) W/m 2, razina intenziteta u dB u odnosu na standardnih 10 -12 W/m 2 jednaka je

Ali logaritam od 2,6 je 0,415; stoga konačni odgovor izgleda ovako:

10 × 11,415 = 114 dB(precizno do 1 dB)

Ne treba zaboraviti da decibeli nisu mjerne jedinice u istom smislu kao npr. volt ili ohm, te da se prema tome s njima treba drugačije postupati. Ako dvoje punjive baterije 6 V (volti) je spojeno u seriju, tada će razlika potencijala na krajevima strujnog kruga biti 12 V. Što se događa ako šumu od 80 dB dodate još jedan šum od 80 dB? Buka ukupnog intenziteta od 160 dB? Ne, jer kad se broj udvostruči, njegov se logaritam povećava za 0,3 (točno na dvije decimale). Zatim, kada se intenzitet zvuka udvostruči, razina intenziteta raste za 0,3 belsa, odnosno za 3 dB. Ovo vrijedi za bilo koju razinu intenziteta: udvostručenje intenziteta zvuka rezultira povećanjem razine intenziteta od 3 dB. U tablici Slika 1 pokazuje kako se razina intenziteta, izražena u decibelima, povećava kada se zbroje zvukovi različitih intenziteta.

Tablica br. 1

Sada, nakon što smo riješili misterij decibela, dajmo nekoliko primjera.

Razina buke u decibelima

U tablici 2 daje popis tipičnih zvukova i njihove razine intenziteta u decibelima.

Tablica br. 2

Kako možete odrediti intenzitet određenog zvuka? Ovo je prilično težak zadatak; Puno je lakše mjeriti fluktuacije tlaka u zvučnim valovima. U tablici 3 prikazuje vrijednosti zvučnog tlaka za zvukove različitih intenziteta. Iz ove tablice može se vidjeti da raspon zvučnih tlakova nije tako širok kao raspon intenziteta: tlak raste dvostruko sporije od intenziteta. Kada se zvučni tlak udvostruči, energija zvučnog vala trebala bi se povećati četiri puta - tada će se brzina čestica medija odgovarajuće povećati. Stoga, ako izmjerimo zvučni tlak kao i intenzitet na logaritamskoj ljestvici i dodatno uvedemo faktor 2, dobivamo iste vrijednosti za razinu intenziteta. Na primjer, zvučni tlak najslabijeg zvučnog zvuka je približno 0,00002 N (njutna)/m 2, au kabini dizelskog kamiona je 2 N/m 2, dakle, razina intenziteta buke u kabini je

Tablica br. 3

Kada se razina zvučnog tlaka izražava u decibelima, treba imati na umu da kada se tlak udvostruči, dodaje se 6 dB. Ako buka u kabini dizelskog kamiona dosegne 106 dB, tada će se zvučni tlak udvostručiti i iznositi 4 N/m2, a intenzitet će se četiri puta povećati i doseći 0,04 W/m2.

Puno smo govorili o mjeri intenziteta zvuka, ali se uopće nismo dotakli praktičnih metoda mjerenja ove veličine. Mjerljive karakteristike zvučnog vala uključuju intenzitet, tlak, brzinu i pomak čestica. Sve ove karakteristike su međusobno izravno povezane, a ako se barem jedna od njih može izmjeriti, ostale je moguće izračunati.

Nije teško vidjeti ili osjetiti vibracije svjetlosnih objekata koji se nalaze na putu zvučnog vala. Na ovom se fenomenu temelji princip rada osciloskopa, najstarijeg tipa mjerača razine zvuka. Osciloskop se sastoji od dijafragme s tankom niti pričvršćenom na središte, mehaničkog sustava za pojačavanje vibracija i igle koja bilježi pomake dijafragme na papirnatu traku. Takve oznake podsjećaju na "valovite linije" o kojima smo govorili u prethodnom poglavlju.

Ovaj uređaj je bio izuzetno neosjetljiv i bio je pogodan samo za potvrdu akustičkih teorija tadašnjih znanstvenika. Inercija mehaničkih dijelova izuzetno je ograničila frekvencijski odziv i točnost uređaja. Zamjena mehaničkog pojačala optičkim sustavom i korištenje fotografske metode snimanja signala omogućili su značajno smanjenje inercije uređaja. U ovako poboljšanom uređaju navoj dijafragme bio je namotan na rotirajući bubanj, postavljen na os, na koju je bilo pričvršćeno zrcalo koje se okreće s bubnjem. Zraka svjetlosti pala je na ogledalo; okretanjem zrcala u jednom ili drugom smjeru, što se događalo kao posljedica vibracija membrane, dolazilo je do skretanja zrake, a ta su se odstupanja mogla bilježiti na fotoosjetljivom papiru. Tek s razvojem elektronike razvijeni su manje-više precizni mjerni instrumenti, a za konstruiranje modernog prijenosnog mjerača razine zvuka morali smo pričekati izum tranzistora.

U suštini, moderni mjerač razine zvuka elektronički je analog starog mehaničkog uređaja. Prvi korak u procesu mjerenja je pretvaranje zvučnog tlaka u promjene električnog napona; mikrofon proizvodi ovu pretvorbu. Trenutno takvi uređaji najviše koriste mikrofone različite vrste: kondenzator, pokretna zavojnica, kristal, vrpca, grijana žica, Rochelle - ovo je samo mali dio svih vrsta mikrofona. U našoj knjizi nećemo razmatrati principe njihovog rada.

Svi mikrofoni obavljaju istu osnovnu funkciju, a većina ima membranu ove ili one vrste koja se pokreće promjenama tlaka u zvučnom valu. Pomaci membrane uzrokuju odgovarajuće promjene napona na stezaljkama mikrofona. Sljedeći korak u mjerenju je pojačanje, a zatim ispravljanje. naizmjenična struja a završna operacija je slanje signala voltmetru kalibriranom u decibelima. U većini ovih uređaja voltmetar ne mjeri maksimum, već "efektivne vrijednosti" signala, odnosno rezultat određene vrste usrednjavanja, koji se koristi češće od maksimalnih vrijednosti.

Konvencionalni voltmetar ne može pokriti ogroman raspon zvučnih tlakova, pa stoga u dijelu uređaja gdje se pojačava signal postoji nekoliko krugova koji se razlikuju u pojačanju za 10 dB, a koji se mogu uključivati ​​u nizu jedan za drugim. Međutim, poboljšani model starog osciloskopa još uvijek se široko koristi. U osciloskopu s katodnim zrakama, problem inercije svojstven mehaničkom osciloskopu potpuno je eliminiran, budući da je masa elektronskog snopa zanemariva, a lako se skreće elektromagnetskim poljem i crta krivulju fluktuacija napona koji se dovodi u uređaj na zaslon.

Dobiveni oscilografski zapis koristi se za matematičku analizu oblika zvučnog vala. Osciloskopi su također izuzetno korisni za mjerenje impulsnog šuma. Kao što smo već rekli, konvencionalni mjerač razine zvuka kontinuirano određuje RMS vrijednosti signala. No, na primjer, zvučni pljesak ili pucanj ne stvara kontinuiranu buku, već stvara jedan, vrlo snažan, ponekad opasan za sluh, puls pritiska, koji je popraćen postupnim prigušivanjem kolebanja tlaka (slika 13). Početni skok tlaka može oštetiti sluh ili razbiti prozorsko staklo, ali budući da je jednokratan i kratkotrajan, srednja kvadratna vrijednost neće biti karakteristična za njega i može samo dovesti do nesporazuma. Iako postoje posebni mjerači razine zvuka za mjerenje pulsirajućih zvukova, većina njih neće moći registrirati punu efektivnu vrijednost pulsa jednostavno zato što nemaju vremena za rad. Ovdje osciloskop dolazi do izražaja, trenutno iscrtavajući točnu krivulju porasta tlaka tako da se maksimalni tlak u pulsu može izmjeriti izravno na zaslonu.

Riža. 13. Tipični impulsni šum

Možda jedno od najznačajnijih pitanja u akustici je ovisnost ponašanja zvuka o njegovoj frekvenciji. Donja frekvencijska granica ljudske percepcije zvuka je oko 30 Hz, a gornja granica nije viša od 18 kHz; stoga bi mjerač razine zvuka morao registrirati zvukove u istom frekvencijskom rasponu. Ali ovdje nastaje ozbiljna poteškoća. Kao što ćemo vidjeti u sljedećem poglavlju, osjetljivost ljudskog uha za različite frekvencije daleko je od jednake; tako, na primjer, da bi zvukovi frekvencije 30 Hz i 1 kHz zvučali jednako glasno, razina zvučnog tlaka prvog od njih mora biti 40 dB viša od drugog. Stoga očitanja mjerača razine zvuka sama po sebi ne vrijede mnogo.

Stručnjaci za elektroniku su se pozabavili ovim problemom, a moderni mjerači razine zvuka opremljeni su krugovima za korekciju koji se sastoje od zasebnih lanaca, čijim spajanjem možete smanjiti osjetljivost mjerača razine zvuka na zvukove niske i vrlo visoke frekvencije i time postići frekvencijske karakteristike uređaja bliže svojstvima ljudskog uha. Tipično, mjerač razine zvuka sadrži tri kruga korekcije, označena A, B i C; ispravak A je najkorisniji; ispravak B koristi se samo povremeno; korekcija C ima mali učinak na osjetljivost u rasponu 31,5 Hz - 8 kHz. Neke vrste mjerača razine zvuka također koriste D korekciju, koja omogućuje izravno očitavanje uređaja u jedinicama PN dB koje se koriste za mjerenje buke zrakoplova. Precizan izračun PN dB prilično je složen, ali za visoke razine buke razina u jedinicama PN dB jednaka je razini dB izmjerenoj pomoću D-korigiranog mjerača razine zvuka plus 7 dB; U većini slučajeva, buka mlaznog zrakoplova izražena u PN dB približno je jednaka razini dB izmjerenoj A-ponderiranim mjeračem razine zvuka plus 13 dB.

Danas se gotovo posvuda razina buke uzima kao jednaka razini izmjerenoj u dB pomoću A-ponderiranog mjerača razine zvuka, a izražava se u jedinicama dBA. Iako ljudsko uho percipira zvuk neusporedivo profinjenije od mjerača razine zvuka, te stoga razine zvuka izražene u dBA nikako ne odgovaraju točno fiziološkom odgovoru, jednostavnost ovog uređaja čini ga izuzetno praktičnim za praktičnu upotrebu.

Glavni nedostatak mjerenja glasnoće u dBA je taj što podcjenjuje naš odgovor na zvukove niske frekvencije i potpuno zanemaruje povećanu osjetljivost uha na glasnoću čistih tonova.

Jedna od prednosti dBA ljestvice je posebice činjenica da ovdje, kao što ćemo vidjeti u sljedećem poglavlju, udvostručenje glasnoće otprilike odgovara povećanju razine buke za 10 dBA. Međutim, čak i ova ljestvica daje samo grubu indikaciju uloge frekvencijskog sastava buke, a budući da je ova karakteristika buke često iznimno važna, rezultati mjerenja provedenih pomoću mjerača razine zvuka moraju se nadopuniti dobivenim podacima koristeći druge instrumente.

Frekvencije se, kao i intenziteti, mjere na logaritamskoj ljestvici, a za osnovu se uzima udvostručenje broja oscilacija u sekundi. Budući da je, međutim, raspon frekvencija manji od raspona intenziteta, broj deseterostrukih povećanja se ne izračunava, decimalni logaritmi se ne koriste, a frekvencije zvuka uvijek se izražavaju brojem oscilacija, odnosno ciklusa u sekundi. Jedinica frekvencije je jedan titraj u sekundi ili 1 herc (Hz). Određivanje intenziteta zvuka za svaku frekvenciju zahtijevalo bi beskonačan broj mjerenja. Stoga je, kao iu glazbenoj praksi, cijeli niz podijeljen na oktave. Najviša frekvencija u svakoj oktavi dvostruko je najniža. Prva, najjednostavnija faza frekvencijske analize zvuka je mjerenje razine zvučnog tlaka unutar svake od 8 ili 11 oktava, ovisno o frekvencijskom području koje nas zanima; Prilikom mjerenja, signal s izlaza mjerača razine zvuka dovodi se do skupa oktavnih filtara ili do oktavnog propusnog analizatora. Riječ "pojas" označava određeni dio frekvencijskog spektra. Analizator sadrži 8 ili 11 elektroničkih filtara. Ovi uređaji propuštaju samo one frekvencijske komponente signala koje se nalaze unutar njihovog pojasa. Uključujući filtre jedan po jedan, možete uzastopno mjeriti razinu zvučnog tlaka u svakom pojasu izravno pomoću mjerača razine zvuka. Ali u mnogim slučajevima čak ni oktavni analizatori ne daju dovoljno informacija o signalu, pa se onda pribjegava detaljnijoj analizi, korištenjem filtara od pola ili jedne trećine oktave. Za još detaljniju analizu koriste se uskopojasni analizatori koji šum "režu" na trake konstantne relativne širine, npr. 6% prosječne frekvencije trake, ili na trake širine određenog broja herca, na primjer 10 ili 6 Hz. Ako spektar šuma sadrži čiste tonove, što se često događa, njihovu frekvenciju i amplitudu moguće je točno odrediti pomoću diskretnog frekvencijskog analizatora.

Obično je oprema za analizu zvuka vrlo glomazna i stoga je njezina uporaba ograničena na laboratorije. Često se zvuk koji se ispituje snima preko mikrofona i krugova pojačanja mjerača razine zvuka na visokokvalitetnom prijenosnom magnetofonu, koristeći kontrolne signale za kalibraciju; zatim se snimka reproducira u laboratoriju, šaljući signal analizatoru, koji automatski crta frekvencijski spektar na papirnatu vrpcu. Na sl. Slika 14 prikazuje spektre tipične buke dobivene pomoću analizatora oktave, jedne trećine oktave i uskopojasnog (pojas 6 Hz).

Riža. 14. Analiza zvuka pomoću filtara oktave, jedne trećine oktave i 6 Hz.

Međutim, za mjerenje buke nije dovoljno znati razinu glasnoće i frekvenciju zvuka. Ako govorimo o buci okoliša, ona se sastoji od mnoštva pojedinačnih zvukova različitog podrijetla: to su buka uličnog prometa, buka zrakoplova, buka industrije, kao i buka koja proizlazi iz drugih vrsta ljudskih aktivnosti. Ako pokušate izmjeriti razinu buke na ulici s konvencionalnim mjeračem razine zvuka, vidjet ćete da je to izuzetno težak zadatak: igla mjerača razine zvuka neprestano će varirati u vrlo širokom rasponu. Što treba uzeti kao razinu buke? Maksimalno odbrojavanje? Ne, ova brojka je previsoka i beznačajna. Prosječna razina? To bi bilo moguće, ali je izuzetno teško procijeniti prosječnu vrijednost za bilo koje određeno vremensko razdoblje, a kako biste zadržali iglu unutar ljestvice, morat ćete stalno mijenjati razine pojačanja zvukomjera.

Tablica br. 4

Postoje dvije općeprihvaćene metode za uzimanje u obzir fluktuacija razine buke koje omogućuju brojčano izražavanje ove razine. Prva metoda koristi tzv. analizator statističke distribucije. Ovaj uređaj bilježi relativni udio vremena tijekom kojeg je izmjerena razina buke unutar svakog od koraka ljestvice, smještena, na primjer, svakih 5 dB. Rezultati ovih mjerenja pokazuju dio ukupnog vremena tijekom kojeg je svaka razina zvuka bila prekoračena. Ucrtavanjem brojeva prikazanih u tablici. 4, spajanjem točaka glatkom linijom i utvrđivanjem razina koje su prekoračene 1, 10, 50, 90 i 99% vremena, možemo dati zadovoljavajući opis „klime buke“. Ove razine su označene na sljedeći način: L1, L10, L50, L90 i L99. L1 daje ideju o maksimalnoj vrijednosti razine buke, L10 je karakteristična visoka razina, dok L90 kao da pokazuje pozadinsku buku, odnosno razinu do koje se buka smanjuje kada nastupi privremeno zatišje. Od velikog je interesa razlika između vrijednosti L10 i L90; pokazuje u kojoj mjeri razina buke varira na bilo kojem mjestu, a što su veće fluktuacije buke, to je veći njezin iritirajući učinak. Međutim, sama razina L10 dobar je pokazatelj uznemirujućeg učinka prometne buke; ovaj pokazatelj ima široku primjenu u mjerenju i prognoziranju prometne buke, au skladu s njim određuje se iznos državne naknade žrtvama buke novih autocesta i cesta (vidi poglavlje 11). Dakle, L10 je razina zvuka, izražena u dBA, koja je prekoračena za točno deset posto ukupnog vremena mjerenja.

Tipično, prometna buka fluktuira na vrlo specifičan način, tako da razina L10 služi kao neovisni, prilično zadovoljavajući pokazatelj buke, iako samo djelomično predstavlja statističku sliku buke. Ako se buka nasumično mijenja, kao što se, na primjer, događa kada se preklapaju buka željeznice, industrije i ponekad aviona, distribucija razina buke uvelike varira od točke do točke. U takvim slučajevima također je preporučljivo sve statistike izraziti jednim brojem. Pokušalo se izmisliti formulu koja uključuje cjelokupnu sliku buke, uključujući i opseg fluktuacija buke. Takvi pokazatelji uključuju "indeks prometne buke" i "razinu zagađenja bukom", ali najčešći pokazatelj je posebna vrsta prosječne vrijednosti, označena Leq. Karakterizira prosječnu vrijednost zvučne energije (za razliku od aritmetičkog prosjeka razina izraženih u dB); ponekad se Leq naziva ekvivalentnom razinom kontinuiranog šuma, jer brojčano ta vrijednost odgovara razini takvog strogo stabilnog šuma pri kojem bi tijekom cijelog razdoblja mjerenja mikrofon primio istu ukupnu količinu energije koja ulazi u njega sa svim nepravilnostima. , praska i emisije izmjerene fluktuirajuće buke. U najjednostavnijem slučaju, Leq će biti, na primjer, 90 dBA ako je razina buke cijelo vrijeme bila 90 dBA, ili ako je buka bila 93 dBA tijekom polovice vremena mjerenja, a ostatak vremena potpuno izostala. Doista, budući da udvostručenje intenziteta ili energije buke dovodi do povećanja njezine razine za 3 dB, tada da bi ukupna količina energije pri udvostručenju intenziteta buke ostala konstantna, trajanje njezina djelovanja treba prepoloviti. Slično, dobivamo istu vrijednost Leq = 90 dBA pri razini buke od 100 dBA, ako radi jednu desetinu istog vremenskog razdoblja. Mjerenje potrošnje električne energije pomoću električnog brojila vrši se na sličan način. U praksi se razdoblja konstantne razine buke i razdoblja potpune odsutnosti ne pojavljuju često, pa je stoga prilično teško izračunati Leq. Ovo je mjesto gdje stolovi za distribuciju poput stola dolaze u pomoć. 4, ili posebno dizajnirana automatska brojila. Indeks Leq ima dva nedostatka: kada se izračunava prosjek, kratki naleti buke visoke razine daju veći doprinos od razdoblja buke niska razina; Osim toga, povećanje broja maksimuma ima mali učinak na vrijednost Leq. Na primjer, ako je u prosjeku buka od 100 vlakova dnevno, ekvivalentna razina Leq = 65 dBA, tada kada se broj vlakova udvostruči, Leq se povećava za samo 3 dBA. Da bi se vrijednost Leq povećala na isti način kao da se udvostruči glasnoća (to jest, kao da se razina povećava za 10 dBA) buke koju stvara svaki od vlakova, njihov broj bi se morao povećati 10 puta. Pa ipak, unatoč određenoj inferiornosti, Leq ljestvica predstavlja najbolju univerzalnu mjeru buke koja je trenutno dostupna. U Engleskoj će postupno postati jednako raširen kao i na kontinentu. Sada se koristi u Engleskoj za mjerenje izloženosti buci industrijskih zaposlenika.

Također se koristi još jedna mjera, koja je u biti mnogo sličnija Lequ nego što se na prvi pogled može činiti: to je standardni indeks buke, nažalost previše poznat onima koji žive u blizini velikih zračnih luka. Ljestvica normaliziranih indeksa buke koristi se za karakterizaciju prosječnih maksimalnih razina buke zrakoplova, izraženih u PN dB (tzv. „percipirana razina zvuka“, vidi Akustički rječnik), a budući da počinje od razine od 80 PN dB ( oko 67 dBA), vrijednost 80 se oduzima od prosječne maksimalne razine. Teoretski, ako samo jedan zrakoplov proizvodi buku tijekom mjerenja, vrijednost ovog indeksa bit će točno jednaka prosječnoj maksimalnoj razini u PN dB minus 80. Sa svakim udvostručenjem broja zrakoplova ovom broju treba dodati 4,5 jedinice, a ne 3, kao za Leq ljestvicu. Iako formula za ovaj indeks izgleda prilično neodoljivo, gore smo ga zapravo mogli u potpunosti okarakterizirati. Ako se pojedinačne vršne razine buke zrakoplova razlikuju samo za nekoliko dB, prosječna vrijednost može se izračunati aritmetički. U suprotnom, vrijednosti razine buke izražene u dB morat će se pretvoriti natrag u vrijednosti intenziteta, što zahtijeva tablicu logaritama i bistru glavu!

Postoje mnoge druge mjere, ljestvice i indeksi za mjerenje buke, uključujući fone, sone, buku, razne derivate PN dB i brojne druge kriterije, ne računajući sve međunarodne verzije ljestvice standardnih indeksa buke. Ostale jedinice i pokazatelje nema potrebe opisivati. Valja napomenuti da se u SAD-u Leq indikator koristi za mjerenje buke na radnom mjestu, ali kada se vrijeme izloženosti buci udvostruči, njegovoj vrijednosti ne dodaju 3 dB, kao u Europi, već 5 dB. Inače, dBA, L10 i Leq jednako se primjenjuju u cijelom svijetu.

ŠTO SU DECIBELI?

Univerzalne logaritamske jedinice decibela naširoko se koriste u kvantitativnim procjenama parametara raznih audio i video uređaja u našoj zemlji i inozemstvu. U radioelektronici, posebice u žičanim komunikacijama, tehnologiji snimanja i reprodukcije informacija, decibeli su univerzalna mjera.

Decibel - ne fizička količina, i matematički koncept

U elektroakustici, decibel služi u biti kao jedina jedinica za karakterizaciju različitih razina - intenziteta zvuka, zvučnog tlaka, glasnoće, kao i za ocjenu učinkovitosti mjera za kontrolu buke.

Decibel je specifična mjerna jedinica, neslična niti jednoj od onih koje se susreću u svakodnevnoj praksi. Decibel nije službena jedinica u SI sustavu jedinica, iako se, prema odluci Opće konferencije za utege i mjere, može koristiti bez ograničenja zajedno sa SI, a Međunarodna komora za utege i mjere je preporučio njegovo uključivanje u ovaj sustav.

Decibel nije fizička veličina, već matematički koncept.

U tom smislu, decibeli imaju neke sličnosti s postocima. Kao i postoci, decibeli su bezdimenzionalni i služe za usporedbu dviju istoimenih veličina koje su u načelu vrlo različite, bez obzira na njihovu prirodu. Valja napomenuti da se pojam “decibel” uvijek povezuje samo s energetskim veličinama, najčešće sa snagom i, s određenim rezervama, s naponom i strujom.

Decibel (ruska oznaka - dB, međunarodna - dB) je desetina veće jedinice - bela 1.

Bel je decimalni logaritam omjera dviju potencija. Ako su poznate dvije moći R 1 I R 2 , tada je njihov omjer, izražen u belima, određen formulom:

Fizička priroda snaga koje se uspoređuju može biti bilo koja - električna, elektromagnetska, akustična, mehanička - važno je samo da su obje veličine izražene u istim jedinicama - vatima, milivatima itd.

Podsjetimo se ukratko što je logaritam. Bilo koji pozitivni broj 2, i cijeli i razlomak, može se predstaviti drugim brojem do određenog stupnja.

Tako, na primjer, ako je 10 2 = 100, tada se 10 naziva baza logaritma, a broj 2 je logaritam broja 100 i označava se kao log 10 100 = 2 ili log 100 = 2 (čitaj: logaritam od sto na bazu deset jednako je dva”).

Logaritmi s bazom 10 nazivaju se decimalni logaritmi i najčešće se koriste. Za brojeve koji su višekratnici broja 10 taj je logaritam brojčano jednak broju nula iza jedinice, a za ostale brojeve izračunava se na kalkulatoru ili se nalazi iz tablica logaritama.

Logaritmi s bazom e = 2,718... nazivaju se prirodnim. U računalna tehnologija Obično se koriste logaritmi s bazom 2.

Osnovna svojstva logaritama:

Naravno, ova svojstva vrijede i za decimalne i prirodne logaritme. Logaritamska metoda predstavljanja brojeva često se pokazuje vrlo zgodnom, jer vam omogućuje da zamijenite množenje zbrajanjem, dijeljenje oduzimanjem, potenciranje množenjem i vađenje korijena dijeljenjem.

U praksi se pokazalo da je bel prevelika vrijednost, na primjer, svaki omjer snage u rasponu od 100 do 1000 stane unutar jednog bel - od 2 B do 3 B. Stoga smo radi veće jasnoće odlučili pomnožiti broj prikazujući broj bel za 10 i izračunajte rezultirajući pokazatelj proizvoda u decibelima, tj., na primjer, 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB, itd.

Obično se omjer snage izražava izravno u decibelima pomoću formule:

Operacije s decibelima ne razlikuju se od operacija s logaritmima.

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.

Znak → znači "odgovara".

Na sličan način možete izraditi tablicu za negativne vrijednosti decibel. Minus 1 dB karakterizira smanjenje snage za 1/0,794 = 1,259 puta, tj. također za oko 26%.

Zapamti to:

⇒ Ako R 2 =P 1 tj. P 2 /P 1 =1 , To N dB = 0 , jer log 1=0 .

⇒ Ako P 2 >P l , tada je broj decibela pozitivan.

⇒ Ako R 2 < P 1 , onda se decibeli izražavaju kao negativni brojevi.

Pozitivni decibeli se često nazivaju decibelima pojačanja. Negativni decibeli, u pravilu, karakteriziraju gubitke energije (u filterima, razdjelnicima, dugim vodovima) i nazivaju se decibeli prigušenja ili gubitka.

Postoji jednostavan odnos između decibela pojačanja i slabljenja: isti broj decibela s različitim predznacima odgovara recipročni brojevi odnosima. Ako je npr. odnos R 2 /R 1 = 2 → 3 dB , To –3 dB → 1/2 , tj. 1/R 2 /R 1 = P 1 /R 2

⇒ Ako R 2 /R 1 predstavlja stepen desetice, tj. R 2 /R 1 = 10 k , Gdje k - bilo koji cijeli broj (pozitivan ili negativan), zatim NdB = 10k , jer LG 10 k = k .

⇒ Ako R 2 ili R 1 jednaka nuli, tada je izraz za NdB gubi smisao.

I još jedna značajka: krivulja koja određuje vrijednosti decibela ovisno o omjerima snage u početku brzo raste, a zatim se njen rast usporava.

Znajući broj decibela koji odgovara jednom omjeru snage, možete ponovno izračunati za drugi - blizak ili višestruki omjer. Konkretno, za omjere snage koji se razlikuju za faktor 10, broj decibela razlikuje se za 10 dB. Ovu značajku decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti - ona je jedan od temelja cijelog sustava

Prednosti sustava decibela uključuju:

⇒ univerzalnost, odnosno mogućnost korištenja pri procjeni različitih parametara i pojava;

⇒ ogromne razlike u preračunatim brojevima - od jedinica do milijuna - prikazane su u decibelima u brojevima prve stotine;

⇒ prirodni brojevi koji predstavljaju potencije broja deset izražavaju se u decibelima kao višekratnici broja deset;

⇒ recipročni brojevi se izražavaju u decibelima kao jednaki brojevi, ali s različitim predznacima;

⇒ i apstraktni i imenovani brojevi mogu se izraziti u decibelima.

Nedostaci sustava decibela uključuju:

⇒ loša jasnoća: pretvaranje decibela u omjere dvaju brojeva ili izvođenje obrnutih operacija zahtijeva izračune;

⇒ omjeri snage i omjeri napona (ili struje) pretvaraju se u decibele pomoću različitih formula, što ponekad dovodi do pogrešaka i zabune;

⇒ decibeli se mogu računati samo u odnosu na razinu različitu od nule; apsolutna nula, na primjer 0 W, 0 V, ne izražava se u decibelima.

Znajući broj decibela koji odgovara jednom omjeru snage, možete ponovno izračunati za drugi - blizak ili višestruki omjer. Konkretno, za omjere snage koji se razlikuju za faktor 10, broj decibela razlikuje se za 10 dB. Ovu značajku decibela treba dobro razumjeti i čvrsto zapamtiti - to je jedan od temelja cijelog sustava.

Usporedba dva signala usporedbom njihovih snaga nije uvijek prikladna, budući da izravno mjerenje električne snage u audio i radio frekvencijskom području zahtijeva skupe i složene instrumente. U praksi, kada radite s opremom, mnogo je lakše mjeriti ne snagu koju oslobađa opterećenje, već pad napona na njemu, au nekim slučajevima i struju koja teče.

Poznavajući napon ili struju i otpor opterećenja, lako je odrediti snagu. Ako se mjerenja provode na istom otporniku, tada:

Ove formule se vrlo često koriste u praksi, ali imajte na umu da ako se naponi ili struje mjere pri različitim opterećenjima, ove formule ne rade i treba koristiti druge, složenije odnose.

Koristeći tehniku ​​koja je korištena za sastavljanje tablice snage decibela, možete na sličan način odrediti čemu je jednak 1 dB omjera napona i struje. Pozitivni decibel bit će jednak 1,122, a negativni decibel bit će jednak 0,8913, tj. 1 dB napona ili struje karakterizira povećanje ili smanjenje ovog parametra za približno 12% u odnosu na izvornu vrijednost.

Formule su izvedene pod pretpostavkom da su otpori opterećenja aktivne prirode i da nema faznog pomaka između napona ili struja. Strogo govoreći, treba razmotriti opći slučaj i uzeti u obzir za napone (struje) prisutnost kuta faznog pomaka, a za opterećenja ne samo aktivan, već i ukupni otpor, uključujući reaktivne komponente, ali to je značajno samo na visokim frekvencijama.

Korisno je zapamtiti neke vrijednosti decibela koje se često susreću u praksi i omjere snage i napona (struje) koji ih karakteriziraju, dane u tablici. 1.

Stol 1. Uobičajene vrijednosti decibela za snagu i napon

Koristeći ovu tablicu i svojstva logaritama, lako je izračunati čemu odgovaraju proizvoljne vrijednosti logaritma. Na primjer, 36 dB snage može se predstaviti kao 30+3+3, što odgovara 1000*2*2 = 4000. Isti rezultat dobivamo predstavljanjem 36 kao 10+10+10+3+3 → 10*10 *10* 2*2 = 4000.

USPOREDBA DECIBELA S POSTOCIMA

Prethodno je navedeno da koncept decibela ima neke sličnosti s postocima. Doista, budući da postotak izražava omjer jednog broja prema drugom, konvencionalno prihvaćen kao sto posto, omjer ovih brojeva također se može predstaviti u decibelima, pod uvjetom da oba broja karakteriziraju snagu, napon ili struju. Za omjer snage:

Za omjer napona ili struje:

Također možete izvesti formule za pretvaranje decibela u postotne omjere:

U tablici 2 daje prijevod nekih od najčešćih vrijednosti decibela u postotne omjere. Različite srednje vrijednosti mogu se pronaći iz nomograma na slici. 1.

Riža. 1. Pretvaranje decibela u postotne omjere prema nomogramu

Tablica 2. Pretvaranje decibela u postotne omjere

Pogledajmo dva praktična primjera za objašnjenje pretvorbe postotaka u decibele.

Primjer 1. Kojoj razini harmonika u decibelima u odnosu na razinu signala osnovne frekvencije odgovara koeficijent? nelinearna distorzija na 3%?

Iskoristimo fig. 1. Kroz točku sjecišta okomite crte 3% s grafom „napona“, povucite vodoravnu crtu do sjecišta s okomitom osi i dobijete odgovor: –31 dB.

Primjer 2. Koliki postotak slabljenja napona odgovara promjeni od –6 dB?

Odgovor. Na 50% izvorne vrijednosti.

U praktičnim proračunima razlomački dio numeričke vrijednosti decibela često se zaokružuje na cijeli broj, ali to uvodi dodatnu pogrešku u rezultate izračuna.

DECIBELI U RADIO ELEKTRONICI

Pogledajmo nekoliko primjera koji objašnjavaju način korištenja decibela u radioelektronici.

Prigušenje kabela

Gubici energije u vodovima i kabelima po jedinici duljine karakterizirani su koeficijentom prigušenja α, koji se pri jednakim ulaznim i izlaznim otporima voda određuje u decibelima:

Gdje U 1 - napon u proizvoljnom dijelu voda; U 2 - napon u drugom dijelu, udaljenom od prvog jediničnom duljinom: 1 m, 1 km, itd. Na primjer, visokofrekventni kabel tipa RK-75-4-14 ima koeficijent prigušenja α na frekvenciji od 100 MHz = –0,13 dB/m, kabel s upredenom paricom kategorije 5 na istoj frekvenciji ima prigušenje od oko -0,2 dB/m, a kabel kategorije 6 nešto manje. Grafikon slabljenja signala neoklopljeni kabel upredena parica prikazana je na sl. 2.

Riža. 2. Grafikon slabljenja signala u neoklopljenom dvožilnom kabelu

Kabeli od optičkih vlakana imaju znatno niže vrijednosti prigušenja u rasponu od 0,2 do 3 dB na duljini kabela od 1000 m. Sva optička vlakna imaju složen odnos prigušenja prema valnim duljinama koji ima tri "prozora prozirnosti" od 850 nm, 1300 nm i 1550 nm. . "Prozor transparentnosti" znači najmanji gubitak pri maksimalnom rasponu prijenosa signala. Grafikon slabljenja signala u optičkim kabelima prikazan je na sl. 3.

Riža. 3. Grafikon slabljenja signala u svjetlovodnim kabelima

Primjer 3. Odredite koliki će biti napon na izlazu kabela dugog RK-75-4-14 l = 50 m, ako se na njegov ulaz dovede napon od 8 V s frekvencijom od 100 MHz. Otpor opterećenja i karakteristična impedancija kabela su jednaki ili, kako se kaže, usklađeni.

Očito je prigušenje koje uvodi segment kabela K = –0,13 dB/m * 50 m = –6,5 dB. Ova vrijednost u decibelima otprilike odgovara omjeru napona od 0,47. To znači da je napon na izlaznom kraju kabela U 2 = 8 V * 0,47 = 3,76 V.

Ovaj primjer ilustrira vrlo važnu točku: gubici u liniji ili kabelu rastu izuzetno brzo kako se njihova duljina povećava. Za dionicu kabela duljine 1 km, prigušenje će biti -130 dB, tj. signal će biti oslabljen više od tri stotine tisuća puta!

Prigušenje uvelike ovisi o frekvenciji signala - u audio frekvencijskom rasponu bit će puno manje nego u video rasponu, ali će logaritamski zakon prigušenja biti isti, a s velikom duljinom linije prigušenje će biti značajno.

Audio pojačala

Negativna povratna sprega obično se uvodi u audio pojačala kako bi se poboljšala njihova kvalitetna izvedba. Ako je naponsko pojačanje uređaja bez Povratne informacije jednaki DO , i s povratnom informacijom NA OS zove se onaj broj koji pokazuje koliko se puta pojačanje mijenja pod utjecajem povratne sprege dubina povratne informacije . Obično se izražava u decibelima. U radnom pojačalu koeficijenti DO I DO OS određeno eksperimentalno, osim ako se pojačalo ne pokreće s otvorenom povratnom spregom. Kad projektirate pojačalo, prvo izračunajte DO , a zatim odredite vrijednost NA OS na sljedeći način:

gdje je β koeficijent prijenosa povratnog kruga, tj. omjer napona na izlazu povratnog kruga i napona na njegovom ulazu.

Dubina povratne sprege u decibelima može se izračunati pomoću formule:

Stereo uređaji moraju ispunjavati dodatne zahtjeve u usporedbi s mono uređajima. Efekt surround zvuka postiže se samo uz dobro odvajanje kanala, tj. kada nema prodora signala iz jednog kanala u drugi. U praktičnim uvjetima ovaj se zahtjev ne može u potpunosti zadovoljiti, a međusobno curenje signala događa se uglavnom kroz čvorove koji su zajednički za oba kanala. Kvalitetu odvajanja kanala karakterizira tzv prijelazno slabljenje a PZ Mjera slabljenja preslušavanja u decibelima je omjer izlaznih snaga oba kanala kada se ulazni signal primijeni na samo jedan kanal:

Gdje R D - maksimalna izlazna snaga trenutnog kanala; R NE - izlazna snaga slobodnog kanala.

Dobro odvajanje kanala odgovara prijelaznom prigušenju od 60-70 dB, odlično -90-100 dB.

Buka i pozadina

Na izlazu bilo kojeg uređaja za prijem i pojačanje, čak i u nedostatku korisnog ulaznog signala, može se detektirati izmjenični napon, koji je uzrokovan vlastitim šumom uređaja. Razlozi koji uzrokuju intrinzični šum mogu biti vanjski - zbog smetnji, lošeg filtriranja napona napajanja ili unutarnji, zbog intrinzičnog šuma radio komponenti. Najjači učinak je šum i smetnje koje nastaju u ulaznim krugovima i u prvom stupnju pojačala, budući da se pojačavaju u svim sljedećim stupnjevima. Unutarnji šum degradira stvarnu osjetljivost prijemnika ili pojačala.

Buka se može kvantificirati na nekoliko načina.

Najjednostavniji je da se sav šum, bez obzira na uzrok i mjesto nastanka, pretvara u ulaz, tj. da se napon šuma na izlazu (u nedostatku ulaznog signala) podijeli s pojačanjem:

Taj napon, izražen u mikrovoltima, služi kao mjera vlastitog šuma. Međutim, za procjenu uređaja sa stajališta smetnji nije važna apsolutna vrijednost šuma, već omjer između korisnog signala i ovog šuma (omjer signal-šum), budući da korisni signal mora pouzdano razlikovati od pozadinskih smetnji. Omjer signala i šuma obično se izražava u decibelima:

Gdje R S - specificirana ili nazivna izlazna snaga korisnog signala zajedno sa šumom; R w - izlazna snaga šuma kada je izvor korisnog signala isključen; U c - napon signala i šuma na otporniku opterećenja; U Sh - napon šuma preko istog otpornika. Tako nastaje tzv “neponderirani” omjer signala i šuma.

Često parametri audio opreme uključuju omjer signala i šuma mjeren ponderiranim filtrom. Filtar vam omogućuje da uzmete u obzir različitu osjetljivost ljudskog sluha na buku na različitim frekvencijama. Najčešće korišten filter je tip A, u kojem slučaju oznaka obično označava mjernu jedinicu “dBA” (“dBA”). Korištenje filtra obično daje bolje kvantitativne rezultate nego za neponderiranu buku (obično je omjer signala i šuma 6-9 dB veći), stoga (iz marketinških razloga) proizvođači opreme često navode "ponderiranu" vrijednost. Za više informacija o filtrima za vaganje pogledajte odjeljak Mjerači razine zvuka u nastavku.

Očito je da za uspješan rad uređaja omjer signal/šum mora biti veći od određene minimalno dopuštene vrijednosti, koja ovisi o namjeni i zahtjevima za uređaj. Za opremu klase Hi-Fi ovaj parametar mora biti najmanje 75 dB, za opremu Hi-End - najmanje 90 dB.

Ponekad u praksi koriste inverzni omjer, karakterizirajući razinu šuma u odnosu na korisni signal. Razina šuma izražava se istim brojem decibela kao i omjer signal/šum, ali s negativnim predznakom.

U opisima opreme za prijem i pojačanje ponekad se pojavljuje izraz pozadinska razina, koja karakterizira u decibelima omjer komponenata pozadinskog napona prema naponu koji odgovara danoj nazivnoj snazi. Pozadinske komponente su višekratnici mrežne frekvencije (50, 100, 150 i 200 Hz) i mjere se iz ukupnog napona buke korištenjem pojasnih filtara.

Omjer signala i šuma nam, međutim, ne dopušta prosuditi koji je dio šuma uzrokovan izravno elementima kruga, a koji je dio uveden kao rezultat nedostataka dizajna (smetnje, pozadina). Za procjenu svojstava šuma radijskih komponenti uvodi se koncept faktor buke . Brojka buke mjeri se snagom i također se izražava u decibelima. Ovaj se parametar može okarakterizirati na sljedeći način. Ako je na ulazu uređaja (prijemnik, pojačalo) koristan signal snage R S i snagu buke R w , tada će omjer signala i šuma na ulazu biti (R S /R w )u Nakon učvršćivanja stava (R S /R w ) van će biti manji, budući da će se pojačani intrinzični šum stupnjeva pojačala dodati ulaznom šumu.

Brojka buke je omjer izražen u decibelima:

Gdje DO R - dobitak snage.

Stoga brojka šuma predstavlja omjer snage šuma na izlazu i pojačane snage šuma na ulazu.

Značenje Rsh.in određeno proračunom; Rsh.out mjeri se i DO R obično. poznat iz proračuna ili nakon mjerenja. Idealno pojačalo sa stajališta buke trebalo bi samo pojačati korisne signale i ne bi trebalo unositi dodatni šum. Kao što slijedi iz jednadžbe, za takvo pojačalo broj šuma je F Sh = 0 dB .

Za tranzistore i ICs namijenjene za rad u prvim stupnjevima uređaja za pojačanje, brojka šuma je regulirana i navedena u referentnim knjigama.

Napon vlastitog šuma također određuje još jedan važan parametar mnogih uređaja za pojačanje - dinamički raspon.

Dinamički raspon i podešavanja

Dinamički raspon je omjer najveće neiskrivljene izlazne snage i njezine minimalne vrijednosti, izražene u decibelima, pri kojoj je još uvijek osiguran prihvatljivi omjer signala i šuma:

Što je niža razina buke i veća neiskrivljena izlazna snaga, širi je dinamički raspon.

Dinamički raspon izvora zvuka - orkestar, glas - određuje se na sličan način, samo što je minimalna snaga zvuka određena pozadinskom bukom. Kako bi uređaj prenio minimalnu i maksimalnu amplitudu ulaznog signala bez izobličenja, njegov dinamički raspon ne smije biti manji od dinamičkog raspona signala. U slučajevima kada dinamički raspon ulaznog signala premašuje dinamički raspon uređaja, on se umjetno komprimira. To se radi, na primjer, prilikom snimanja zvuka.

Učinkovitost ručne kontrole glasnoće provjerava se na dva krajnja položaja kontrole. Prvo, s regulatorom u položaju maksimalan volumen Na ulazu audio pojačala dovodi se napon frekvencije od 1 kHz takve veličine da se na izlazu pojačala uspostavi napon koji odgovara određenoj zadanoj snazi. Zatim se gumb za kontrolu glasnoće okrene na minimalnu glasnoću, a napon na ulazu pojačala se podiže sve dok izlazni napon ponovno ne postane jednak izvornom. Omjer ulaznog napona s kontrolom pri minimalnoj glasnoći i ulaznog napona pri maksimalnoj glasnoći, izražen u decibelima, pokazatelj je rada kontrole glasnoće.

Navedenim primjerima nisu iscrpljeni praktični slučajevi primjene decibela za ocjenu parametara radioelektroničkih uređaja. znajući Opća pravila, primjene ovih jedinica, moguće je razumjeti kako se koriste u drugim uvjetima koji ovdje nisu razmatrani. Kada naiđete na nepoznati pojam definiran u decibelima, trebate jasno zamisliti kojem omjeru dviju veličina odgovara. U nekim slučajevima to je jasno iz same definicije, u drugim slučajevima odnos između komponenti je složeniji, a kada nema jasne jasnoće, trebali biste se pozvati na opis tehnike mjerenja kako biste izbjegli ozbiljne pogreške.

Kod decibela uvijek treba paziti kojem omjeru jedinica - snage ili napona - odgovara svaki konkretan slučaj, odnosno koji koeficijent - 10 ili 20 - treba stajati ispred znaka logaritma.

LOGARITAMSKA SKALA

Logaritamski sustav, uključujući decibele, često se koristi pri konstruiranju amplitudno-frekvencijskih karakteristika (AFC) - krivulja koje prikazuju ovisnost koeficijenta prijenosa razne uređaje(pojačala, razdjelnici, filteri) na frekvenciju vanjski utjecaj. Za konstruiranje frekvencijskog odziva, određeni broj točaka se određuje izračunom ili eksperimentom, karakterizirajući izlazni napon ili snagu pri konstantnom ulaznom naponu na različitim frekvencijama. Glatka krivulja koja povezuje te točke karakterizira frekvencijska svojstva uređaja ili sustava.

Ako su numeričke vrijednosti iscrtane duž frekvencijske osi na linearnoj ljestvici, tj. razmjerno njihovim stvarnim vrijednostima, tada će takav frekvencijski odziv biti nezgodan za korištenje i neće biti jasan: u području niže frekvencije stisnut je, dok su viši rastegnuti.

Frekvencijske karakteristike obično se crtaju na tzv. logaritamskoj skali. Duž frekvencijske osi, vrijednosti koje nisu proporcionalne samoj frekvenciji iscrtavaju se na skali prikladnoj za rad. f , i logaritam lgf/f o , Gdje f O - frekvencija koja odgovara referentnoj točki. Vrijednosti su ispisane uz oznake na osi. f . Za konstruiranje logaritamskih frekvencijskih odziva koristi se poseban logaritamski milimetarski papir.

Kada provode teoretske proračune, obično ne koriste samo frekvenciju f , i veličina ω = 2πf koja se naziva kružna frekvencija.

Frekvencija f O , koji odgovara ishodištu, može biti proizvoljno mali, ali ne može biti jednak nuli.

Na okomitoj osi ucrtan je omjer koeficijenata prijenosa na različitim frekvencijama prema njegovoj najvećoj ili prosječnoj vrijednosti u decibelima ili relativnim brojevima.

Logaritamska ljestvica omogućuje vam prikaz širokog raspona frekvencija na malom segmentu osi. Na takvoj osi jednaki omjeri dviju frekvencija odgovaraju dionicama jednake duljine. Naziva se interval koji karakterizira deseterostruko povećanje frekvencije desetljeće ; odgovara dvostrukom omjeru frekvencija oktava (ovaj izraz je posuđen iz teorije glazbe).

Frekvencijski raspon s graničnim frekvencijama f H I f U zauzima traku u desetljećima f B /f H = 10m , Gdje m - broj dekada iu oktavama 2 n , Gdje n - broj oktava.

Ako je pojas od jedne oktave preširok, tada se mogu koristiti intervali s manjim omjerom frekvencija od pola oktave ili trećine oktave.

Prosječna frekvencija oktave (pola oktave) nije jednaka aritmetičkoj sredini donje i gornje frekvencije oktave, već je jednaka 0,707 f U .

Frekvencije dobivene na ovaj način nazivaju se srednji kvadrat.

Za dvije susjedne oktave, srednje frekvencije također tvore oktave. Koristeći ovo svojstvo, po izboru se može uzeti u obzir isti logaritamski niz frekvencija ili kao granice oktava ili kao njihove prosječne frekvencije.

Na obrascima s logaritamskom mrežom srednja frekvencija dijeli oktavni red na pola.

Na frekvencijskoj osi na logaritamskoj skali, za svaku trećinu oktave postoje jednaki segmenti osi, svaki dug jednu trećinu oktave.

Prilikom testiranja elektroakustičke opreme i provođenja akustičkih mjerenja preporučuje se korištenje nekoliko preferiranih frekvencija. Frekvencije ovog niza su članovi geometrijske progresije s nazivnikom 1,122. Radi praktičnosti, neke su frekvencije zaokružene na ±1%.

Interval između preporučenih frekvencija je jedna šestina oktave. To nije učinjeno slučajno: serija sadrži dovoljno velik skup frekvencija za različiti tipovi mjerenja i uključuje nizove frekvencija u intervalima od 1/3, 1/2 i cijele oktave.

I još jedno važno svojstvo niza preferiranih frekvencija. U nekim slučajevima kao glavni frekvencijski interval ne koristi se oktava, već dekada. Dakle, preferirani raspon frekvencija može se jednako smatrati i binarnim (oktava) i decimalnim (dekadnim).

Nazivnik progresije, na temelju kojeg se gradi preferirani raspon frekvencija, brojčano je jednak 1 dB napona, odnosno 1/2 dB snage.

PREDSTAVLJANJE IMENOVANIH BROJEVA U DECIBELIMA

Do sada smo pretpostavljali da i dividenda i djelitelj pod znakom logaritma imaju proizvoljnu vrijednost i za pretvorbu decibela važno je znati samo njihov omjer, bez obzira na apsolutne vrijednosti.

Specifične vrijednosti snaga, kao i napona i struja također se mogu izraziti u decibelima. Kada je dana vrijednost jednog od članova pod znakom logaritma u prethodno razmotrenim formulama, drugi član omjera i broj decibela će se jednoznačno odrediti. Posljedično, ako postavite bilo koju referentnu snagu (napon, struja) kao uvjetnu razinu usporedbe, tada će druga snaga (napon, struja) u usporedbi s njom odgovarati strogo definiranom broju decibela. U ovom slučaju, nula decibela odgovara snazi ​​jednakoj snazi ​​konvencionalne razine usporedbe, od kada N P = 0 R 2 =P 1 stoga se ova razina obično naziva nula. Očito, na različitim nultim razinama, ista specifična snaga (napon, struja) bit će izražena u različitim brojevima decibela.

Gdje R - snaga koja se pretvara u decibele, i R 0 - nulta razina snage. Veličina R 0 stavlja se u nazivnik, dok se snaga izražava u pozitivnim decibelima P > P 0 .

Uvjetna razina snage s kojom se vrši usporedba može, u načelu, biti bilo koja, ali ne bi svatko bio prikladan za praktičnu upotrebu. Najčešće je nulta razina postavljena na 1 mW snage raspršene u otporniku od 600 Ohma. Izbor ovih parametara dogodio se povijesno: u početku se decibel kao mjerna jedinica pojavio u tehnologiji telefonska komunikacija. Karakteristična impedancija nadzemnih dvožilnih bakrenih vodova je blizu 600 Ohma, a snagu od 1 mW razvija bez pojačanja visokokvalitetni karbonski telefonski mikrofon pri usklađenoj impedanciji opterećenja.

Za slučaj kada R 0 = 1 mW = 10 –3 uto: P R = 10 log P + 30

Činjenica da su decibeli predstavljenog parametra prijavljeni u odnosu na određenu razinu naglašava se izrazom "razina": razina smetnji, razina snage, razina glasnoće

Koristeći ovu formulu, lako je pronaći da je u odnosu na nultu razinu od 1 mW snaga od 1 W definirana kao 30 dB, 1 kW kao 60 dB, a 1 MW je 90 dB, tj. gotovo sve snage koje se susreću stane unutar prvih sto decibela. Snage manje od 1 mW bit će izražene u negativnim brojevima decibela.

Decibeli definirani u odnosu na razinu od 1 mW nazivaju se decibel milivati ​​i označavaju se dBm ili dBm. Najčešće vrijednosti za nulte razine sažete su u tablici 3.

Na sličan način možemo prikazati formule za izražavanje napona i struja u decibelima:

Gdje U I ja - napon ili struja koju treba pretvoriti, a U 0 I ja 0 - nulte razine ovih parametara.

Činjenica da su decibeli prikazanog parametra prijavljeni u odnosu na određenu razinu naglašava se izrazom "razina": razina smetnji, razina snage, razina glasnoće.

Osjetljivost mikrofona , tj. omjer električnog izlaznog signala i zvučnog tlaka koji djeluje na dijafragmu, često se izražava u decibelima, uspoređujući snagu koju razvija mikrofon pri nominalnoj impedanciji opterećenja sa standardnom nultom razinom snage P 0 =1 mW . Ova postavka mikrofona se zove standardna razina osjetljivost mikrofona . Tipični uvjeti ispitivanja smatraju se zvučnim tlakom od 1 Pa s frekvencijom od 1 kHz i otporom opterećenja za dinamički mikrofon od 250 Ohma.

Tablica 3. Nulte razine za mjerenje imenovanih brojeva

Snaga koju razvija dinamički mikrofon je prirodno izuzetno niska, puno manja od 1 mW, pa se stoga razina osjetljivosti mikrofona izražava u negativnim decibelima. Poznavajući standardnu ​​razinu osjetljivosti mikrofona (navedena je u podacima o putovnici), možete izračunati njegovu osjetljivost u jedinicama napona.

Posljednjih godina, za karakterizaciju električnih parametara radio opreme, druge vrijednosti počele su se koristiti kao nulte razine, posebno 1 pW, 1 μV, 1 μV/m (potonje za procjenu jakosti polja).

Ponekad je potrebno ponovno izračunati poznatu razinu snage P R odnosno napon P U , navedeno u odnosu na jednu nultu razinu R 01 (ili U 01 ) drugi R 02 (ili U 02 ). To se može učiniti pomoću sljedeće formule:

Mogućnost predstavljanja i apstraktnih i imenovanih brojeva u decibelima dovodi do činjenice da se isti uređaj može karakterizirati različitim brojem decibela. Ovu dvojnost decibela treba imati na umu. Jasno razumijevanje prirode parametra koji se određuje može poslužiti kao zaštita od pogrešaka.

Kako biste izbjegli zabunu, preporučljivo je izričito navesti referentnu razinu, na primjer –20 dB (u odnosu na 0,775 V).

Pri pretvaranju razina snage u razine napona i obrnuto potrebno je uzeti u obzir otpor koji je standardan za ovaj zadatak. Konkretno, dBV za TV krug od 75 ohma je (dBm–11dB); dBµV za TV krug od 75 ohma odgovara (dBm+109dB).

DECIBELI U AKUSTICI

Do sada smo, kada govorimo o decibelima, koristili električne pojmove - snaga, napon, struja, otpor. U međuvremenu, logaritamske jedinice naširoko se koriste u akustici, gdje su najčešće korištene jedinice u kvantitativnim procjenama zvučnih veličina.

Tlak zvuka R predstavlja višak tlaka u mediju u odnosu na stalni tlak koji postoji prije pojave zvučnih valova (jedinica je pascal (Pa)).

Primjer prijamnika zvučnog tlaka (ili gradijenta zvučnog tlaka) je većina tipova modernih mikrofona, koji taj tlak pretvaraju u proporcionalne električne signale.

Intenzitet zvuka povezan je sa zvučnim tlakom i brzinom vibracije čestica zraka jednostavnim odnosom:

J=pv

Ako se zvučni val širi u slobodnom prostoru gdje nema refleksije zvuka, tada

v=p/(ρc)

ovdje je ρ gustoća medija, kg/m3; S - brzina zvuka u mediju, m/s. Proizvod ρ c karakterizira okolinu u kojoj se širi zvučna energija i naziva se specifični akustični otpor . Za zrak pri normalnom atmosferskom tlaku i temperaturi 20° C ρ c =420 kg/m2*s; za vodu ρ c = 1,5*106 kg/m2*s.

Možemo to napisati:

J=str 2 / (ρs)

sve što je rečeno o pretvorbi električnih veličina u decibele jednako vrijedi i za akustičke pojave

Ako ove formule usporedimo s ranije izvedenim formulama za snagu. struje, napona i otpora, tada je lako otkriti analogiju između pojedinačnih pojmova koji karakteriziraju električne i akustičke pojave i jednadžbi koje opisuju kvantitativne ovisnosti među njima.

Tablica 4. Odnos između električnih i akustičkih karakteristika

Analog električne snage je akustična snaga i intenzitet zvuka; Analog napona je zvučni tlak; struja odgovara oscilatornoj brzini, a električni otpor odgovara specifičnoj akustičkoj impedanciji. Po analogiji s Ohmovim zakonom za strujni krug možemo govoriti o Ohmovom akustičkom zakonu. Prema tome, sve što je rečeno o pretvaranju električnih veličina u decibele jednako vrijedi i za akustičke pojave.

Korištenje decibela u akustici vrlo je zgodno. Intenziteti zvukova koji se susreću u modernim uvjetima mogu varirati stotinama milijuna puta. Takav veliki raspon promjena akustičkih veličina stvara velike neugodnosti pri usporedbi njihovih apsolutnih vrijednosti, ali pri korištenju logaritamskih jedinica taj problem je eliminiran. Osim toga, utvrđeno je da se glasnoća zvuka, procijenjena sluhom, povećava približno proporcionalno logaritmu intenziteta zvuka. Dakle, razine ovih količina, izražene u decibelima, prilično odgovaraju glasnoći koju percipira uho. Za većinu ljudi s normalnim sluhom, promjena u glasnoći zvuka od 1 kHz percipira se kao promjena u intenzitetu zvuka od približno 26%, tj. 1 dB.

U akustici, analogno elektrotehnici, definicija decibela temelji se na omjeru dviju snaga:

Gdje J 2 I J 1 - akustičke snage dva proizvoljna izvora zvuka.

Slično tome, omjer dvaju intenziteta zvuka izražava se u decibelima:

Zadnja jednadžba vrijedi samo ako akustični otpor, drugim riječima, stalnost fizičkih parametara medija u kojem se šire zvučni valovi.

Decibeli određeni gornjim formulama nisu povezani s apsolutnim vrijednostima akustičnih veličina i koriste se za procjenu prigušenja zvuka, na primjer, učinkovitost zvučne izolacije i sustava za suzbijanje i prigušivanje buke. Na sličan način izražavaju se nejednake frekvencijske karakteristike, tj. razlika između maksimalnog i minimalne vrijednosti u određenom frekvencijskom rasponu različitih emitera i prijamnika zvuka: mikrofona, zvučnika itd. U ovom slučaju, brojanje se obično provodi od prosječne vrijednosti vrijednosti koja se razmatra, ili (kada se radi u audio rasponu) u odnosu na vrijednost na frekvenciji od 1 kHz.

U praksi akustičkih mjerenja, međutim, u pravilu se mora raditi sa zvukovima čije vrijednosti moraju biti izražene određenim brojevima. Oprema za izvođenje akustičkih mjerenja složenija je od opreme za električna mjerenja i značajno je inferiorna u točnosti. Kako bi se pojednostavile tehnike mjerenja i smanjile pogreške u akustici, prednost se daje mjerenjima u odnosu na referentne, kalibrirane razine, čije su vrijednosti poznate. U istu svrhu, za mjerenje i proučavanje akustičkih signala, oni se pretvaraju u električne.

Apsolutne vrijednosti snaga, intenziteta zvuka i zvučnog tlaka također se mogu izraziti u decibelima ako su u gornjim formulama specificirane vrijednostima jednog od članova pod znakom logaritma. Prema međunarodnom sporazumu, referentna razina intenziteta zvuka (nulta razina) smatra se J 0 = 10 –12 W/m 2 . Ovaj beznačajni intenzitet, pod čijim je utjecajem amplituda titraja bubnjića manja od veličine atoma, konvencionalno se smatra pragom čujnosti uha u frekvencijskom području najveće osjetljivosti sluha. Jasno je da su svi zvučni zvukovi izraženi u odnosu na ovu razinu samo u pozitivnim decibelima. Stvarni prag sluha za ljude s normalnim sluhom je nešto viši i iznosi 5-10 dB.

Kako biste predstavili intenzitet zvuka u decibelima u odnosu na danu razinu, upotrijebite formulu:

Vrijednost intenziteta izračunata ovom formulom obično se naziva razina intenziteta zvuka .

Razina zvučnog tlaka može se izraziti na sličan način:

Kako bi se intenzitet zvuka i razine zvučnog tlaka u decibelima numerički izrazili kao jedna vrijednost, nulta razina zvučnog tlaka (prag zvučnog tlaka) mora biti:

Primjer. Odredimo koju razinu intenziteta u decibelima stvara orkestar zvučne snage 10 W na udaljenosti r = 15 m.

Intenzitet zvuka na udaljenosti r = 15 m od izvora bit će:

Razina intenziteta u decibelima:

Isti rezultat dobit ćete ako ne pretvorite razinu intenziteta u decibele, već razinu zvučnog tlaka.

Budući da se na mjestu primanja zvuka razina intenziteta zvuka i razina zvučnog tlaka izražavaju istim brojem decibela, u praksi se često koristi izraz “razina decibela” bez navođenja na koji se parametar ti decibeli odnose.

Određivanjem razine intenziteta u decibelima u bilo kojoj točki prostora na udaljenosti r 1 iz izvora zvuka (izračunato ili eksperimentalno), lako je izračunati razinu intenziteta na daljinu r 2 :

Ako na prijamnik zvuka istodobno utječu dva ili više izvora zvuka i poznat je intenzitet zvuka u decibelima koji stvara svaki od njih, tada za određivanje rezultirajuće vrijednosti decibela decibele treba pretvoriti u apsolutne vrijednosti intenziteta (W/m2 ), zbrajaju i ovaj zbroj ponovno pretvaraju u decibele. U ovom slučaju nemoguće je dodati decibele odjednom, jer bi to odgovaralo umnošku apsolutnih vrijednosti intenziteta.

Ako je dostupno n nekoliko identičnih izvora zvuka s razinom svakog od njih L J , tada će njihova ukupna razina biti:

Ako razina intenziteta jednog izvora zvuka premašuje razine ostalih za 8-10 dB ili više, samo se ovaj izvor može uzeti u obzir, a učinci ostalih se mogu zanemariti.

Osim razmatranih akustičnih razina, ponekad se može susresti s konceptom razine zvučne snage izvora zvuka, koji se određuje formulom:

Gdje R - zvučna snaga karakteriziranog proizvoljnog izvora zvuka, W; R 0 - početna (prag) zvučna snaga, čija se vrijednost obično uzima jednakom P 0 = 10 –12 W.

RAZINE GLASNOĆE

Osjetljivost uha na zvukove različitih frekvencija varira. Ova je ovisnost prilično složena. Na niskim razinama intenziteta zvuka (do približno 70 dB), maksimalna osjetljivost je 2-5 kHz i smanjuje se s povećanjem i smanjenjem frekvencije. Stoga će zvukovi istog intenziteta, ali različitih frekvencija zvučati različito po glasnoći. Kako se jačina zvuka povećava, frekvencijski odziv uha se izravnava i na visokim razinama intenziteta (80 dB i više), uho približno jednako reagira na zvukove različitih frekvencija u audio rasponu. Iz ovoga proizlazi da intenzitet zvuka, koji se mjeri posebnim širokopojasnim uređajima, i glasnoća, koja se bilježi uhom, nisu ekvivalentni pojmovi.

Razina glasnoće zvuka bilo koje frekvencije karakterizirana je vrijednošću razine zvuka jednake glasnoće s frekvencijom od 1 kHz

Razina glasnoće zvuka bilo koje frekvencije karakterizirana je razinom zvuka jednake glasnoće s frekvencijom od 1 kHz. Razine glasnoće karakteriziraju takozvane krivulje jednake glasnoće, od kojih svaka pokazuje koju razinu intenziteta na različitim frekvencijama izvor zvuka mora razviti da bi ostavio dojam jednake glasnoće na ton od 1 kHz danog intenziteta (slika 4).

Riža. 4. Krivulje jednake glasnoće

Krivulje jednake glasnoće u biti predstavljaju obitelj frekvencijskih odziva uha na skali decibela za različite razine intenziteta. Razlika između njih i konvencionalnih frekvencijskih odziva leži samo u metodi konstrukcije: "blokada" karakteristike, tj. smanjenje koeficijenta prijenosa, ovdje je predstavljeno povećanjem, a ne smanjenjem odgovarajućeg dijela krivulje. .

Jedinica koja karakterizira razinu glasnoće, kako bi se izbjegla zabuna s intenzitetom i zvučnim tlakom decibelima, dobila je poseban naziv - pozadina .

Razina glasnoće zvuka u pozadini brojčano je jednaka razini zvučnog tlaka u decibelima čistog tona frekvencije 1 kHz, jednake glasnoće.

Drugim riječima, jedno zujanje je 1 dB SPL tona od 1 kHz ispravljenog za frekvencijski odziv uha. Ne postoji stalan odnos između ove dvije jedinice: mijenja se ovisno o razini glasnoće signala i njegovoj frekvenciji. Samo za struje s frekvencijom od 1 kHz, numeričke vrijednosti za razinu glasnoće u pozadini i razinu intenziteta u decibelima su iste.

Ako se pozovemo na Sl. 4 i prati tijek jedne od krivulja, na primjer, za razinu od 60 von, lako je odrediti da je za osiguranje jednake glasnoće s tonom od 1 kHz na frekvenciji od 63 Hz potreban intenzitet zvuka od 75 dB potrebno, a na frekvenciji od 125 Hz samo 65 dB.

Visokokvalitetna audio pojačala koriste ručne kontrole glasnoće s kompenzacijom glasnoće ili, kako se još nazivaju, kompenzirane kontrole. Takvi regulatori, istodobno s podešavanjem vrijednosti ulaznog signala prema dolje, osiguravaju povećanje frekvencijskog odziva u nižefrekventnom području, zbog čega se stvara konstantan zvuk zvuka za uho pri različitim glasnoćama reprodukcije zvuka.

Istraživanje je također utvrdilo da je udvostručenje glasnoće (prema sluhu) približno jednako promjeni glasnoće za 10 pozadina. Ova ovisnost je osnova za procjenu glasnoće zvuka. Po jedinici glasnoće, tzv san , uobičajeno se pretpostavlja da je razina glasnoće 40 u pozadini. Dvostruki volumen jednak dvama sinovima odgovara 50 pozadina, četiri sinova odgovara 60 pozadina, itd. Pretvorbu razina glasnoće u jedinice glasnoće olakšava graf na sl. 5.

Riža. 5. Odnos između glasnoće i razine glasnoće

Većina zvukova s ​​kojima se susrećemo u svakodnevnom životu su buka u prirodi. Karakteriziranje glasnoće buke na temelju usporedbe s čistim tonovima od 1 kHz je jednostavno, ali dovodi do činjenice da se procjena buke na uho može razlikovati od očitanja mjernih instrumenata. To se objašnjava činjenicom da pri jednakim razinama glasnoće buke (u pozadini) najiritantniji učinak na čovjeka imaju komponente buke u rasponu od 3-5 kHz. Zvukovi se mogu percipirati kao jednako neugodni iako njihova glasnoća nije jednaka.

Nadražujuće djelovanje buke točnije se procjenjuje drugim parametrom, tzv percipiranu razinu buke . Mjera percipirane buke je razina zvuka jednolike buke u oktavnom pojasu s prosječnom frekvencijom od 1 kHz, koju u danim uvjetima slušatelj ocjenjuje jednako neugodnom kao i izmjerenu buku. Percipirane razine buke karakterizirane su jedinicama PNdB ili PNdB. Izračunavaju se posebnom metodom.

Daljnji razvoj sustava procjene buke su takozvane efektivne percipirane razine buke, izražene u EPNdB. Sustav EPNdB omogućuje sveobuhvatnu procjenu prirode udarne buke: sastav frekvencije, diskretne komponente u njenom spektru, kao i trajanje izloženosti buci.

Po analogiji s jedinicom glasnoće spavanje, uvedena je jedinica buke - Noa .

U jednom Noa Pretpostavlja se razina jednolike buke u pojasu 910-1090 Hz pri razini zvučnog tlaka od 40 dB. U ostalim aspektima, noi su slični sinovima: udvostručenje razine buke odgovara povećanju razine percipirane buke za 10 PNdB, tj. 2 noi = 50 PNdB, 4 noi = 60 PNdB, itd.

Kada radite s akustičkim konceptima, imajte na umu da intenzitet zvuka predstavlja objektivan fizički fenomen koji se može točno definirati i mjeriti. Ona stvarno postoji čuje li je netko ili ne. Glasnoća zvuka određuje učinak koji zvuk proizvodi na slušatelja, te je stoga čisto subjektivan pojam, budući da ovisi o stanju organa sluha osobe i njegovim osobnim sposobnostima percepcije zvuka.

ZVUČNE MJERE

Za mjerenje svih vrsta karakteristike buke koriste se posebni uređaji - mjerači razine zvuka. Mjerač razine zvuka je samostalan, prijenosni uređaj koji vam omogućuje izravno mjerenje razina intenziteta zvuka u decibelima u širokom rasponu u odnosu na standardne razine.

Mjerač razine zvuka (slika 6) sastoji se od visokokvalitetnog mikrofona, pojačala širokog raspona, prekidača osjetljivosti koji mijenja pojačanje u koracima od 10 dB, prekidača frekvencijskog odziva i grafičkog indikatora, koji obično nudi nekoliko opcija za prikaz izmjerenih podataka - od brojeva i tablica do grafikona.

Riža. 6. Prijenosni digitalni mjerač razine zvuka

Moderni mjerači razine zvuka vrlo su kompaktni, što omogućuje mjerenje na teško dostupnim mjestima. Među kućnim mjeračima razine zvuka može se navesti uređaj tvrtke Octava-Electrodesign "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Mjerači razine zvuka mogu odrediti i opće razine intenziteta zvuka pri mjerenju s linearnim frekvencijskim odzivom i razine pozadinskog zvuka pri mjerenju s frekvencijskim karakteristikama sličnim onima ljudskog uha. Raspon mjerenja razine zvučnog tlaka obično je u rasponu od 20-30 do 130-140 dB u odnosu na standardnu ​​razinu zvučnog tlaka od 2 * 10–5 Pa. Korištenjem izmjenjivih mikrofona, razina mjerenja može se proširiti do 180 dB.

Ovisno o mjeriteljskim parametrima i tehničke karakteristike kućni mjerači razine zvuka dijele se na prvi i drugi razred.

Frekvencijske karakteristike cijelog puta mjerača razine zvuka, uključujući mikrofon, su standardizirane. Ukupno ima pet frekvencijskih odziva. Jedan od njih je linearan u cijelom radnom frekvencijskom području ( simbol Lin), ostala četiri približna su karakteristikama ljudskog uha za čiste tonove na različitim razinama glasnoće. Imena su dobila po prvim slovima latinične abecede A, B, C I D . Izgled ovih karakteristika prikazan je na sl. 7. Prekidač frekvencijskog odziva je neovisan o prekidaču raspona mjerenja. Za prvoklasne mjerače razine zvuka potrebne su karakteristike A, B, C I Lin . Frekvencijski odziv D - dodatni. Mjerači razine zvuka druge klase moraju imati karakteristike A I S ; ostalo je dopušteno.

Riža. 7. Standardne frekvencijske karakteristike zvukomjera

Karakteristično A oponaša uho na pozadini od približno 40°. Ova se karakteristika koristi pri mjerenju slabih zvukova - do 55 dB i pri mjerenju razine glasnoće. U praktičnim uvjetima najčešće se koristi frekvencijski odziv s korekcijom A . To se objašnjava činjenicom da, iako je ljudska percepcija zvuka mnogo složenija od jednostavne ovisnosti o frekvenciji koja određuje karakteristiku A , u mnogim slučajevima, rezultati mjerenja uređaja dobro se slažu s procjenom slušne buke pri niskim razinama glasnoće. Mnogi standardi - domaći i strani - preporučuju procjenu buke prema karakteristikama A bez obzira na stvarnu razinu intenziteta zvuka.

Karakteristično U ponavlja karakteristiku uha na razini 70 pozadine. Koristi se pri mjerenju buke u rasponu od 55-85 dB.

Karakteristično S ravnomjerno u rasponu 40-8000 Hz. Ova se karakteristika koristi pri mjerenju značajnih razina glasnoće - od 85 von i više, pri mjerenju razina zvučnog tlaka - bez obzira na granice mjerenja, kao i pri povezivanju uređaja s mjeračem razine zvuka za mjerenje spektralnog sastava buke u slučajevima kada mjerač razine zvuka nema frekvencijski odziv Lin .

Karakteristično D - pomoćni. Predstavlja prosječni odziv uha na približno 80 von, uzimajući u obzir povećanje njegove osjetljivosti u pojasu od 1,5 do 8 kHz. Kada koristite ovu karakteristiku, očitanja mjerača razine zvuka točnije od drugih karakteristika odgovaraju razini buke koju osoba percipira. Ova se karakteristika uglavnom koristi pri procjeni iritirajućeg učinka buke visokog intenziteta (zrakoplovi, brzi automobili itd.).

Mjerač razine zvuka također uključuje prekidač Brzo - Sporo - Impulsno , koji kontrolira vremenske karakteristike uređaja. Kada je prekidač postavljen na Brzo , uređaj uspijeva pratiti brze promjene razine zvuka, u položaju Polako uređaj pokazuje prosječnu vrijednost izmjerene buke. Vremenska karakteristika Puls koristi se pri snimanju kratkih zvučnih impulsa. Neki tipovi mjerača razine zvuka također sadrže integrator s vremenskom konstantom od 35 ms, simulirajući inerciju ljudske percepcije zvuka.

Kada koristite mjerač razine zvuka, rezultati mjerenja će varirati ovisno o postavljenom frekvencijskom odzivu. Stoga, prilikom snimanja očitanja, kako bi se izbjegla zabuna, također je naznačena vrsta karakteristike na kojoj su izvršena mjerenja: dB ( A ), dB ( U ), dB ( S ) ili dB ( D ).

Za kalibraciju cijelog puta mikrofona, mjerač razine zvuka obično uključuje akustični kalibrator, čija je svrha stvoriti jednoliku buku na određenoj razini.

Prema trenutno važećim uputama “Sanitarni standardi za dopuštenu buku u prostorijama stambenih i javnih zgrada te u stambenim područjima” standardizirani parametri trajne ili povremene buke su razine zvučnog tlaka (u decibelima) u oktavnim frekvencijskim pojasima s prosječnim frekvencijama 63 , 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za povremenu buku, na primjer buku od vozila koja prolaze, normalizirani parametar je razina zvuka u dB( A ).

Utvrđene su sljedeće ukupne razine zvuka, mjerene na A ljestvici zvukomjera: stambeni prostori - 30 dB, učionice i učionice obrazovnih ustanova - 40 dB, stambeni prostori i prostori za rekreaciju - 45 dB, radne prostorije upravnih zgrade - 50 dB ( A ).

Za sanitarnu procjenu razine buke vrše se korekcije očitanja mjerača razine buke od –5 dB do +10 dB, pri čemu se uzima u obzir priroda buke, ukupno vrijeme njezina djelovanja, doba dana i lokacija objekta. Na primjer, tijekom dana, dopušteni standard buke u stambenim prostorijama, uzimajući u obzir amandman, je 40 dB.

Ovisno o spektralnom sastavu buke, približna norma najvećih dopuštenih razina, dB, karakterizirana je sljedećim brojkama:

U nedostatku mjerača razine zvuka, približna procjena razina glasnoće različitih zvukova može se napraviti pomoću tablice. 5.

Tablica 5.Šumovi i njihova procjena