Довольно часто в популярной технической радиотехнической литературе, а также при описании электронных схем используется единица измерения децибел (дБ). Однако не все до конца понимают, что это означает.
Что означает децибел
При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к абсолютным единицам измерения, таким как ампер (ток), вольт (напряжение и ЭДС), ом (электрическое сопротивление) и многим другим, которые используются для количественной оценки определенного электрического параметра (емкости, индуктивности, частоты).
Начинающему радиолюбителю обычно не составляет большого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Понятно, что есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить. Есть начальный уровень отсчета, который является стандартным в формулировке этой единицы измерения. Есть условное обозначение для этого параметра или величины (A, V). Действительно, как только вы читаете надпись 12 В, вы понимаете, что речь идет о напряжении, подобном, например, напряжению автомобильного аккумулятора.
Однако как только в нем появляется надпись, например, что напряжение увеличилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм, у многих возникает недоумение.
Вот что вы должны знать о децибелах.
Что такое децибел
Сразу стоит уточнить, что белы и децибелы не являются единицами измерения чего-либо. Они не являются результатом измерений. Децибел — это величина, которая показывает, насколько/во сколько раз изменился тот или иной параметр. Другими словами, бел или децибел — это относительная величина, которая вычисляется путем сравнения двух измерений одного и того же параметра.
Теперь, собственно, о белах и децибелах. С точки зрения определений, Бел — это десятичный логарифм отношения двух величин. Любых двух величин. Мощность, напряжение, сила звука, частота и т.д. Давайте разберем на примере. Вам нужно понять, что выдает прибор при изменении входных параметров. Выбирают некоторую точку отсчета — базу. Затем изменяют параметр, измеряют результат, делят его на «базу» и берут десятичный логарифм. Получаете результат в децибелах. То есть вы измеряете параметры, пересчитываете их в децибелы и строите зависимости.
Что такое громкость звука
Любой звук — это волна, распространяющаяся в упругой среде, такой как воздух. Волны создаются колеблющимися телами и распространяются от них во всех направлениях, неся механическую энергию. Именно эта энергия заставляет вибрировать барабанную перепонку нашего уха или мембрану микрофона.
Шумомер — это, прежде всего, микрофон. Чем больше энергия волны, тем больше амплитуда колебаний мембраны микрофона и тем больше электрический ток, который течет от микрофона по проводам. Вы можете измерить этот ток и с его помощью узнать, какова была энергия звуковой волны, которая заставила мембрану колебаться.
Если энергия для вас слишком абстрактна, давайте подойдем к этому вопросу с другой стороны. Вместо того чтобы один человек в комнате говорил с одинаковой громкостью, пусть десять человек говорят одновременно. Естественно предположить, что это сделает шум в комнате в десять раз громче. А физик скажет вам, что десять человек, говорящих одновременно, по сравнению с одним человеком, создают в десять раз больше звуковой энергии.
Что такое определение децибела
Считается, что один сигнал на 10 децибел сильнее («громче») другого, если энергия первого сигнала превышает энергию второго в 10 раз. Самое важное в этом определении то, что оно связывает две разные арифметические операции — сложение и умножение.
Давайте найдем, во сколько раз будет отличаться энергия двух сигналов, если один из них будет на 30 дБ громче другого. Первый сигнал будет на 10 дБ громче второго, плюс еще 10 дБ, плюс еще 10 дБ. Давайте применим определение и поймем, что энергия первого сигнала будет в 10 раз больше энергии второго, затем в 10 раз больше, а затем в 10 раз больше. Однако увеличить что-то в 10 раз три раза подряд — значит увеличить это в 10 × 10 × 10 = 1000 раз.
Что означает 0 дБ
Это не отсутствие звука в физическом смысле — это уровень звука, при котором человеческое ухо перестает что-либо слышать. Звук в физическом смысле, например, колебания воздуха, все еще существует, но мы больше не можем его услышать, потому что он слишком слаб для человека. Если сделать этот звук в 10 раз громче, он будет 10 дБ, еще раз в 10 раз громче — 20 дБ и так далее. Заметьте также, что громкость звука по шкале децибел может быть отрицательной — вы просто не услышите такие звуки, хотя какое-то более чувствительное ухо или физический прибор все же сможет их обнаружить.
Если уровень звука на громкой дискотеке составляет 100 дБ, это означает, что он в 10 000 000 000 000 раз (десять нулей) громче самого тихого звука, который вы можете услышать. Приблизительные значения для различных уровней громкости приведены в этой таблице. Интересно отметить, что психологически люди воспринимают децибелы, а не звуковую энергию: громкий и тихий разговор отличаются на 30 дБ, но никто не почувствует, что разговор в 1000 раз громче.
