Pretvorite dbm u vate. Pretvorite dbm u mw. Decibeli i frekvencijski odziv pojačala
ŠTO SU DECIBELI?
Univerzalne logaritamske jedinice decibela široko 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 nije fizikalna veličina, već 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 kontrole 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 log 10 100 = 2 ili log 100 = 2 (čita se na sljedeći način: “logaritam od sto na bazu deset jednak 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 računalstvu se obično 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 s oduzimanjem, potenciranje s množenjem i vađenje korijena s 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 , tada 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 prigušenja: isti broj decibela s različitim predznacima odgovara brojevima obrnutog omjera. 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;
⇒ cijeli 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 uzeti u obzir 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, međutim, 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 postotke
Razmotrimo dva praktični primjeri, objašnjavajući pretvorbu postotaka u decibele.
Primjer 1. Koja razina harmonika u decibelima u odnosu na razinu signala osnovne frekvencije odgovara faktoru harmonijskog izobličenja od 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 odjeljku, udaljenom od prvog za jedinicu duljine: 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 u neoklopljenom kabelu s upredenom paricom prikazan je na sl. 2.
Riža. 2. Grafikon slabljenja signala u neoklopljenom dvožilnom kabelu
Kabeli od optičkih vlakana imaju značajno niže vrijednosti prigušenja u rasponu od 0,2 do 3 dB preko duljine 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 u otvorenoj petlji jednako DO , i s povratnom informacijom NA OS naziva se taj 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, možete otkriti izmjenični napon, što je uzrokovano vlastitom bukom uređaja. Razlozi koji uzrokuju intrinzičnu buku mogu biti ili vanjski - zbog smetnji, lošeg filtriranja napona napajanja ili unutarnji, zbog intrinzične buke 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:
Ovaj 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 višekratnici su 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 buke 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 maksimalne glasnoće, napon frekvencije od 1 kHz se dovodi na ulaz audio pojačala takve veličine da se na izlazu pojačala uspostavi napon koji odgovara određenoj specificiranoj 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. Poznavajući opća pravila za korištenje ovih jedinica, možete 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 je odnos između komponenti složeniji, a kada nema jasne jasnoće, trebate se pozvati na opis tehnike mjerenja kako biste izbjegli ozbiljne pogreške.
Kod decibela uvijek treba paziti kojem omjeru jedinica - snage ili napona - odgovara svaki pojedini slučaj, odnosno koji koeficijent - 10 ili 20 - treba stajati ispred znaka logaritma.
LOGARITAMSKA SKALA
Logaritamski sustav, uključujući decibele, često se koristi pri izradi amplitudno-frekvencijskih karakteristika (AFC) - krivulja koje prikazuju ovisnost koeficijenta prijenosa različitih uređaja (pojačala, razdjelnici, filtri) o frekvenciji 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 nižih frekvencija komprimiran je , a u višim frekvencijama je razvučena.
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 niz 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 ljestvici, 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 telefonskoj komunikacijskoj tehnologiji. 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 osjetljivosti 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
| Oznaka | Opis | |
| međunarodni | ruski | |
| dBs | dBc | referenca je razina nosive frekvencije (engl. carrier) ili osnovnog harmonika u spektru; na primjer, "razina izobličenja je -60 dBc." |
| dBu | dBu | referentni napon 0,775 V, što odgovara snazi od 1 mW u opterećenju od 600 Ohma; na primjer, standardizirana razina signala za profesionalnu audio opremu je +4 dBu, tj. 1,23 V. |
| dBV | dBV | referentni napon 1 V pri nazivnom opterećenju (za Kućanski aparati obično 47 kOhm); na primjer, standardizirana razina signala za potrošačku audio opremu je –10 dBV, tj. 0,316 V |
| dBμV | dBµV | referentni napon 1 µV; na primjer, "osjetljivost prijemnika je -10 dBµV." |
| dBm | dBm | referentna snaga od 1 mW, što odgovara snazi od 1 milivata pri nazivnom opterećenju (u telefoniji 600 Ohma, za profesionalnu opremu obično 10 kOhma za frekvencije manje od 10 MHz, 50 Ohma za visokofrekventne signale, 75 Ohma za televizijski signali); na primjer, "osjetljivost mobitela je -110 dBm" |
| dBm0 | dBm0 | referentna snaga u dBm na nultoj točki relativne razine. dBm - referentni napon odgovara toplinskom šumu idealnog otpornika od 50 ohma na sobnoj temperaturi u pojasu od 1 Hz. Na primjer, "razina buke pojačala je 6 dBm0" |
| dBFS |
|
(engleski Full Scale - "puna skala") referentni napon odgovara punoj skali uređaja; na primjer, "razina snimanja je –6 dBfs" |
| dBSPL |
|
(Engleska razina zvučnog tlaka - "razina zvučnog tlaka") - referentni zvučni tlak od 20 μPa, što odgovara pragu čujnosti; na primjer, "glasnoća 100 dBSPL." dBPa - referentni zvučni tlak 1 Pa ili 94 dB skala glasnoće zvuka dBSPL; na primjer, "za glasnoću od 6 dBPa, mikser je postavljen na +4 dBu, a kontrola snimanja postavljena je na -3 dBFS, izobličenje je bilo -70 dBc." |
|
dBA, dBB, dBC, dBD |
|
referentne razine odabrane su tako da odgovaraju frekvencijskom odzivu standardnih "filtara za težinu" tipa A, B, C ili D (filtri odražavaju jednake krivulje glasnoće za različite uvjete, pogledajte dolje u odjeljku "Mjerači razine zvuka") |
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 (dana je u podacima o putovnici), možete izračunati njegovu osjetljivost u jedinicama napona.
U 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:
Posljednja jednadžba vrijedi samo ako su akustički otpori jednaki, drugim riječima, fizički parametri medija u kojem se šire zvučni valovi su konstantni.
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 maksimalnih i minimalnih vrijednosti u određenom frekvencijskom području različitih odašiljača i prijamnika zvuka: mikrofona, zvučnika itd. U ovom slučaju, brojanje se obično provodi od prosječna vrijednost vrijednosti koja se razmatra, ili (kada se radi u rasponu zvuka) 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 signale.
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. Međunarodni sporazum 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 promjena glasnoće zvuka za pola (prema procjeni sluha) približno jednaka 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 nosite Svakidašnjica, bučne su prirode. 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 utjecaja buke: sastav frekvencije, diskretne komponente u njezinom 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 karakteristika buke koriste se posebni uređaji - mjerači razine zvuka. Mjerač razine zvuka samostalni je 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, širokopojasnog pojačala, prekidača osjetljivosti koji mijenja pojačanje u koracima od 10 dB, prekidača frekvencijskog odziva i grafički indikator, koji obično nudi više mogućnosti 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 nazvati 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 cijele staze mjerača razine zvuka, uključujući mikrofon, standardizirane su. 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 mjerače razine zvuka klase 1 potrebne karakteristike su: A, B, C I Lin . Frekvencijski odziv D - dodatni. Mjerači razine zvuka druge klase moraju imati karakteristike A I S ; ostali su dopušteni.
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 razine 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 ostalih 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 u razinama 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 stambenim i javne zgrade i u stambenim područjima” standardizirani parametri trajne ili povremene buke su razine zvučnog tlaka (u decibelima) u oktavnim frekvencijskim pojasima s prosječnim frekvencijama od 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, u danju Dopušteni standard buke u stambenim prostorijama, uzimajući u obzir amandman, iznosi 40 dB.
Ovisno o spektralnom sastavu buke, približna norma najvećih dopuštenih razina, dB, karakterizirana je sljedećim brojkama:
| Visoka frekvencija od 800 Hz i više | 75-85 |
| Srednja frekvencija 300-800 Hz | 85-90 |
| Niska frekvencija ispod 300 Hz | 90-100 |
U nedostatku mjerača razine zvuka, približna procjena razina glasnoće različitih zvukova može se napraviti pomoću tablice. 5.
Tablica 5.Šumovi i njihova procjena
| Ocjena glasnoće slušno |
Razina buka, dB |
Izvor i mjesto mjerenja buke |
| Zaglušujući | 160 | Oštećenje bubnjića. |
| 140-170 | Mlazni motori (izbliza). | |
| 140 | Granica tolerancije buke. | |
| 130 | Prag boli (zvuk se percipira kao bol); klipni zrakoplovni motori (2-3 m). | |
| 120 | Grmljavina iznad glave. | |
| 110 | Snažni motori velike brzine (2-3 m); stroj za zakivanje (2-3 m); vrlo bučna radionica. | |
| Jako glasno | 100 | Simfonijski orkestar (vrhovi glasnoće); strojevi za obradu drva (na radnom mjestu) |
| 90 | Vanjski zvučnik; bučna ulica; strojevi za rezanje metala (na radnom mjestu). | |
| 80 | Radio glasno (2 m) | |
| Glasno | 70 | Interijer autobusa; vrisak; policijska zviždaljka (15 m); srednje bučna ulica; bučan ured; dvorana velike trgovine |
| Umjereno | 60 | Miran razgovor (1 m). |
| 50 | Osobni automobil (10-15 m); tihi ured; živi prostor. | |
| Slab | 40 | Šapat; soba za citanje. |
| 60 | Šuštanje papira. | |
| 20 | Bolnički odjel. | |
| Vrlo slaba |
10 | Miran vrt; studio radijskog centra. |
| 0 | Prag sluha |
2 Logaritmi negativnih brojeva su kompleksni brojevi i nećemo ih dalje razmatrati.
Pri mjerenju parametara radio opreme često se mora raditi s relativnim vrijednostima izraženim u decibelima [dB]. Decibeli izražavaju intenzitet zvuka, napon, struju ili stupanj snage, gubitak prijenosa ili slabljenje signala itd.
Decibel je univerzalan logaritamska jedinica. Raširena uporaba predstavljanja veličina u dB je zbog pogodnosti logaritamske ljestvice, au izračunima decibeli slijede zakone aritmetike - mogu se zbrajati i oduzimati ako signali imaju isti oblik.
Postoji formula za pretvaranje omjera dvaju napona u broj decibela (slična formula vrijedi i za struje):
Na primjer, ako izlazni signal U2 ima razinu dvostruko veću od U1, tada će ovaj omjer biti +6 dB (Ig2=0,301). Ako je U2>U1 10 puta, tada je omjer signala 20 dB (Ig10=1). Ako je U1>U2, tada se predznak omjera mijenja za minus 20 dB.
Tako, na primjer, na mjerni generator atenuator za prigušivanje izlaznog signala može se graduirati u dB. U ovom slučaju, za pretvaranje vrijednosti iz decibela u apsolutnu vrijednost, rezultat će se dobiti brže ako koristite već izračunatu tablicu. 6; 1. Ima razlučivost od 1 dB (što je sasvim dovoljno u većini slučajeva) i raspon vrijednosti 0...-119 dB.
Stol 6.1 može se koristiti za prevođenje decibela prigušenja atenuatora u razinu izlaznog napona. Radi lakšeg korištenja tablice, potrebno je postaviti razinu napona od 1 V (rms ili amplituda) na izlazu generatora u odsutnosti prigušenja (0 dB na prigušniku). U ovom slučaju, odgovarajuće željenu vrijednost izlazni napon nakon postavljanja prigušenja nalazi se na sjecištu vodoravnog i okomitog grafikona (vrijednosti u decibelima zbrajaju se aritmetički).
Izlazni napon u tablici naveden je u mikrovoltima (1 µV = 10-6 V). ja
Pomoću ove tablice nije teško riješiti inverzni problem - pomoću potrebnog napona odredite kakvo prigušenje signala treba postaviti na prigušivaču u decibelima. Na primjer, da biste dobili napon od 5 μV na izlazu generatora, kao što se može vidjeti iz tablice, morat ćete postaviti prigušenje na 100 + 6 = 106 dB na prigušivaču. Omjer snaga dvaju signala u decibelima izračunava se po formuli:
Formula za snagu vrijedi pod uvjetom da su ulazna i izlazna impedancija uređaja iste, što se često radi u visokofrekventnim uređajima kako bi se olakšalo njihovo međusobno usklađivanje.
Da biste odredili snagu, možete koristiti izračunatu tablicu. 6.2
Često je pri korištenju dB u praksi važno znati apsolutnu vrijednost omjera dviju veličina, tj. koliko je puta napon ili snaga na izlazu veći nego na ulazu (ili obrnuto). Ako je označen omjer dviju veličina: K=U2/U1 ili K=P2/P1, tada možete koristiti tablicu. 6.3 za pretvorbu vrijednosti iz dB u puta (K) i obrnuto.
Na primjer, antensko pojačalo daje pojačanje snage signala od 28 dB. Sa stola 6.3 pokazuje da je signal pojačan 631 puta.
Literatura: I.P. Šelestov - Korisni dijagrami za radioamatere, knjiga 3.
Natjecanje nije obveza, to je odmor. Osim toga, divno je vrijeme za iznenađenja. Nikad ne znaš koji će ti novi prefiks sudbina dati. Navodim razlog koji me potaknuo da se dotaknem ove teme - pismo. Citiram jednom riječju: "Pozdrav Georgy! Ovo je Andrey (UR5XMM). Hvala vam na zanimljivim člancima i bilješkama na vašim web stranicama http://ham.cn.ua i http://gosh-radist.blogspot.com/ !!! Vrlo zanimljivo i ugodno za čitanje!!!Jesen je već stigla i pravo je vrijeme za CQ WW natjecanja. Kao početnika, zanimaju me priče i savjeti iskusnijih kratkovalnih operatera o pripremama za ispite... . ... možda mi možeš nešto reći, kao početniku.Kako se pripremate sebe, u smislu moralno, koliko sati sna je bolje, i kada ići u krevet i kada ustati. Vrijeme i trajanje pauze. Na kojem rasponu počinjete raditi na testu? Koji softver najčešće koristite? Dodat ću u svoje ime, sada sam prešao na 5MContest - prekrasan program za mene. Također me zanima gdje radiš za vrijeme izlaska i zalaska sunca (raspon). Kada je bolje koga uzeti iz kojeg smjera? Posebno me zanima prijelaz na 21, 28 MHz, jer tamo imam još vrlo malo priključaka, a naravno nemam iskustva, Vi vjerojatno već imate dosta iskustva po tim pitanjima. Što jedete? Ujutro, navečer, prije testa i navečer prije spavanja. Čaj kava pivo itd. Baš me zanima kako se drugi pripremaju za takve testove. Želio bih steći iskustvo od starijih kolega."
Možda je iskustvo jedino što se može naučiti od starih ljudi... :-) I onda pažljivo.
Povoljna zaštita od udara za mikrofon
Nastavak teme ljubavi prema vodoinstalaterskoj plastici......
Zapravo nisam obožavatelj SSB-a, ali kad sam dobio primopredajnik s normalnim SSB signalom i ekvilajzerom, mogao sam pokušati zvučati odgovarajuće kvalitete. Ali već prvo uključivanje mog desktopa Icom SM50 dovelo me na moje mjesto (na koljena :-) Osim buke Icom ventilatora, kroz površinu stola prenosila se i mehanička pozadina od 50 Hz (jer napajanje je na jednoj od polica ovog stola). Prije danas Mikrofon je smješten na dva pjenasta madraca različite gustoće, no, uglavnom, problem nije u potpunosti riješen.
Vrijeme je da dobijete narednika
Jučer navečer proveli smo testirajući novu konfiguraciju online SDR poslužitelja s tri prijamnika. Ali dok sam ga palio, triput sam svoju uskogrudnost spomenuo ljubaznom, tihom riječju: ima kompjutera, ima antena, ima prijemnika, ali nema dovoljno vezica. Sjećam se da je moja majka vodila računa o svemu, pa narednik satnije, pa narednik postrojbe, pa supruga..... Vodio sam računa o njenom pozivnom znaku, ali nisam mogao da je natjeram da prati dovoljan broj kablova i adaptera:-(Jednom riječju, da bih došao do antene na 435 MHz prije SDR-a morao sam ovako nešto ograditi. Nazvao bih to perverzijom da se meni ne događa :-) Prije ožičenje koje ide izravno do antene, izbrojao sam 6 priključaka i tri dijela nepoznatog kabela. Prema znanosti, svaki konektor "jede" 2-3 dB. Pitam se što slušam? Moja je sreća što je Volodya Dzhulay (UY2UA), koji je donio svoj novi SDR primopredajnik, zaboravio ovu hrpu adaptera od mene prošle godine
Ali u pogledu kvalitete prijema, novi DVBT2 V3 pokazao se takvim
Echolink. Obrazovni program.
Pitanja o echolinku nastavljaju pristizati. Skupio sam ih na hrpu i odgovor. Oni koji znaju sve o ovome neka odahnu :) Gledajte subotnju karamelu :-) Pa echolink je štaka koja uz pomoć interneta pomaže riješiti problem “zadnje milje” na VHF-u, povucite one koji nemaju dovoljno mogućnosti za stalnu i stabilnu komunikaciju s okolnim radioamaterima na radiju i o radiju. Echolink je radio koji pomoću adaptera (vrlo sličnog CAT-u, konkretno mi imamo Tiny TI) prima/odašilje na VHF, gura/raspakira na Internet i tamo vrši adresiranje: odabir kontinenta, države, regije i određenog grada (ili regija). Vrlo često se echolink “puni” u repetitorski kanal, a isto tako često se organizira konferencija (zajednica) na Internetu. Pogledajmo sve korak po korak za pametne telefone. Na računalu izgled bit će drugačiji, ali će tehnologija (ideologija izbornika) biti ista.
PTT s računala na Voki-Toki
Kako naučiti svoje računalo da razmjenjuje pakete putem radija iz svemira? Lako. Za to je potrebna prosječna antena i jednostavan VHF FM radio bilo koje vrste. Uključujući walkie-talkie. Sve dok prima i odašilje na frekvenciji 145825. Naravno, trebat će nam i računalo koje će dekodirati (i slati) pakete i prenijeti naš radio na prijenos. U pravilu se prebacivanje s prijema na prijenos provodi preko COM porta. Tako npr. rade u našoj radioamaterskoj zajednici popularni MIXW i nešto specijaliziraniji UISS by ON6MU. Pogodniji je za rad preko svemirskog digipeatera, jer je "skrojen" upravo za to: cijeli sustav naredbi je fokusiran na korištenje APRS-a, BBS RS0ISS i rad u normalnom načinu rada kroz dva radna pristupnika: RS0ISS i RS0ISS-4. Budući da je rad programa MIXW prilično dobro opisan, mislim da će biti korisnije ako opišem kako koristiti UISS. Za početak, naravno, trebali biste
Danas su mi moji automatski "prisluškivači" javili da se može potvrditi nova zemlja putem digik ISS - Izrael. Lijepo je vidjeti da se geografija korisnika svemirskih repetitora širi. Doista, možete izvoditi DXCC :-) Moje uši i zvučna kartica bili su zauzeti prijemom Tigrisata, ali oprema je uspjela bez mene :-) Bit savjeta je da automatizirate proces pomoću nekoliko Orbitron-SharpSDR.
Priključak 3 MFJ-1278>COM3: IDLE
Fm 4Z4DP do APWW10 putem RS0ISS*
:SVI: Ugodan tjedan, 73 de Dovid
Fm RS0ISS u CQ
>ARISS - Međunarodna svemirska postaja
Prolaz za tri dana
Mislim da nema potrebe podsjećati na izreku o tegobama jutra na početku tjedna...... Kapitalisti barem znaju zasladiti pilulu - njihov tjedan počinje u nedjelju :-) A za nas, Slavene, “kako je Lemeshev pjevao, “maglovito jutro, sivo jutro”..... Gledajući klaster, shvaćate da predugo živite u ovom svijetu: postoje DX teritoriji iu klaster i u eteru, ali nema s kim raditi - sve je već DUPE! Postoji samo jedna utjeha - oni koji su u telegrafskom uredu nisu iritirani još jednom daju "5NN" :-) Glavna stvar nije da počnem pričati o tvojim antenama - niti jedan dodatni bod :-) Ja sam U zadnje vrijeme Radim na audio - TR8CA, CW, 14 mHz 
Prolaz točno odgovara prognozi i ostao je takav već tri tjedna. Zbog kasnog zatopljenja nad Europom, sloj D se ponaša neobično. “Usporava”, ili još preciznije, “ne prati Sunce”. Evo, za početak, prognoza za prvih deset. Dobro je, zar ne :-(Ali uz sve to, tijekom dana se otvaraju vremenski “prozori” koji se nikako ne mogu predvidjeti sat vremena, maksimalno jedan i pol u nizu, tijekom kojih je dobar prolaz do područja osvijetljenih Suncem. Očito postoje "rupe" u sloju D. Morate paziti iza klastera ili, kao što ja radim, kontrolirati CB radio kanale gdje su kamiondžije aktivni. Čim počne squelch " pljeskanje”, znači ima prolaz u deset.
Pitanje pretvaranja dB u dBm i obrnuto često se čuje od klijenata i nalazi se na specijaliziranim forumima. Međutim, koliko god to željeli, nemoguće je pretvoriti snagu u prigušenje.
Ako se snaga optičkog signala mjeri u dBm, tada je za određivanje prigušenja A (dB) potrebno snagu signala na izlazu linije oduzeti od snage signala na ulazu u liniju. Ali razgovarajmo o svemu ovome redom.
Optička snaga ili optička snaga zračenja temeljni je parametar optičkog signala. Može se izraziti u našim uobičajenim mjernim jedinicama - vat (W), milivat (mW), mikrovat (μW). I također u logaritamskim jedinicama - dBm.
Prigušenje optičkog signala (A) je vrijednost koja pokazuje koliko je puta snaga signala na izlazu komunikacijske linije (P out) manja od snage signala na ulazu te linije (Pin). Prigušenje se izražava u dB (deciBell) i može se odrediti sljedećom formulom:
Slika 1 - formula za izračun optičkog prigušenja ako je optička snaga izražena u W
Malo neobično, zar ne? Rubovi i tablice stvar su prošlosti; barem za mlade instalatere, odavno ih je zamijenio kalkulator. Čak i uzimajući u obzir korištenje kalkulatora, ova formula nije baš prikladna. Stoga je, kako bi se pojednostavili izračuni, odlučeno pretvoriti jedinice snage u logaritamski format i tako se riješiti logaritama u formuli:
.jpg)
Slika 2 - pretvorba snage iz mW u dBm
Da biste pretvorili dBm u W i obrnuto, također možete koristiti tablicu:
| dBm | Millivat |
| 0 | 1,0 |
| 1 | 1,3 |
| 2 | 1,6 |
| 3 | 2,0 |
| 4 | 2,5 |
| 5 | 3,2 |
| 6 | 4 |
| 7 | 5 |
| 8 | 6 |
| 9 | 8 |
| 10 | 10 |
| 11 | 13 |
| 12 | 16 |
| 13 | 20 |
| 14 | 25 |
| 15 | 32 |
Kao rezultat ponovnog izračuna, formula za izračunavanje optičkog prigušenja (slika 1) pretvara se u:
Slika 3 - pretvorba dBm u dB (dBm u dB), odnos između snage i prigušenja
S obzirom na to da svi autoru poznati optički mjerači snage koriste dBm kao glavnu mjernu jedinicu, koristeći formulu na slici 3., inženjer može odrediti razinu prigušenja čak iu svojoj glavi. Osim toga, mnogi uređaji imaju funkciju za postavljanje referentne razine, zahvaljujući kojoj korisnik odmah dobiva vrijednost gubitka u dB.
U ovom slučaju, mjerenje prigušenja optičke linije znatno je pojednostavljeno, kao što je prikazano u sljedećem videu.
Mjerenje prigušenja optičke linije
Često je dovoljna izmjerena vrijednost prigušenja u dB. Međutim, kako biste zamislili koliko se puta ulazni signal smanjio, možete koristiti formulu:
m = 10 (n/10)
gdje je m omjer u puta, n je omjer u decibelima
Također možete koristiti sljedeću tablicu:
Tablica 1 - pretvorba dB u vremena
| dB | Jednom | dB | Jednom | dB | Jednom |
| 0 | 1,000 | 0,9 | 1,109 | 9 | 2,82 |
| 0,1 | 1,012 | 1 | 1,122 | 10 | 3,16 |
| 0,2 | 1,023 | 2 | 1,26 | 11 | 3,55 |
| 0,3 | 1,035 | 3 | 1,41 | 12 | 3,98 |
| 0,4 | 1,047 | 4 | 1,58 | 13 | 4,47 |
| 0,5 | 1,059 | 5 | 1,78 | 14 | 5,01 |
| 0,6 | 1,072 | 6 | 2,00 | 15 | 5,62 |
| 0,7 | 1,084 | 7 | 2,24 | 16 | 6,31 |
| 0,8 | 1,096 | 8 | 2,51 | 17 | 7,08 |
Na mnogim forumima ljudi postavljaju pitanje: kako pretvoriti dB u dBm?
Kao što je gore pokazano, prednost logaritamske ljestvice je očita kada ispitamo koliko je puta vrijednost jedne veličine veća ili manja od druge.
Na primjer, gubici na elementu vodova od optičkog vlakna (u razdjelniku, u optičkom vlaknu ili u mehaničkom konektoru) određeni su relacijom:
gdje su P 1 i P 2 snage signala na ulazu i izlazu elementa, izražene u W, mW (mW, milivatt) ili μW (μW, mikrovat).
Osim dB, postoji još jedna slična logaritamska mjerna jedinica - dBm. Za razliku od dB, koji karakterizira gubitak (za koliko se puta smanjuje snaga optičkog signala) ili pojačanje (za koliko se puta povećava snaga optičkog signala), dBm pokazuje razinu snage signala u odnosu na referentnu snagu od 1 mW.
Snaga signala se pretvara iz mW u logaritamsku ljestvicu - dBm, pomoću optičkog mjerača zračenja pomoću formule
(2.1)
gdje je P 0 =1 mW apsolutna nulta razina koju preporučuje ITU-T (International Telecommunication Union, sektor standardizacije). Slovo "m" dodano nakon dB označava da je referentna razina snage 1 mW. Ako uzmemo 1 µW kao referentnu razinu snage, tada će oznaka biti dBmk. U literaturi na engleskom jeziku, dBm se često označava dBmW, (prevedeno na ruski kao dBmW), naglašavajući da je dB uzet snagom, a ne naponom ili strujom. Da bi se skratio zapis, vati se obično izostavljaju, ostavljajući samo dBm.
Može se postaviti pitanje: zašto pretvarati snagu signala u dBm? Odgovor je očigledan - kako biste mogli raditi s dB u svojim izračunima i, kao rezultat gubitaka i pojačanja signala koji se javljaju u komunikacijskoj liniji (žičanoj ili bežičnoj), izračunati njegovu razinu na ulazu prijemnika.
U redu, zašto se onda 1 mW uzima kao referentna razina? Ne bi li bilo jednostavnije uzeti P 0 = 1 W i prikazati razinu signala također u dB? Prema OST 45.159-2000, decibel je logaritamska jedinica razina, prigušenja i pojačanja. Stoga se razina signala također može izraziti u dB, samo u ovom slučaju, očito, kako se razina signala ne bi brkala s gubicima, koristi se oznaka dBW
(2.2)
Obrnuta pretvorba iz dBW u W provodi se pomoću sljedeće formule:
Zašto je 1 mW uzet kao referentna razina? Iskreno govoreći, odgovor na ovo pitanje nema nigdje. Po našem mišljenju, ova se vrijednost koristi zbog sljedećih okolnosti.
Mjerna jedinica dBm koristi se u radiotehnici, mikrovalnoj tehnici i prijenosnim sustavima s optičkim vlaknima kao prikladna mjera razine snage signala. Kod izražavanja vrijednosti snage u dBm, referentna snaga P 0 =1 mW uzima se kao nulta referenca, tj. signal snage P=1 mW odgovara 0 dBm. U radiokomunikacijama i svjetlovodnim vodovima koriste se signali čija je snaga približno u području 1 mW. Na primjer, pri organiziranju bežične lokalne mreže pomoću prijenosnih računala, tipična snaga emitiranog radio signala je 32 mW. U optičkom kanalu maksimalna snaga ograničena je, s jedne strane, mogućnošću nelinearnih učinaka, as druge strane, sigurnosnim razlozima lasera. Laser od 500 mW može zaslijepiti pilota aviona. Maksimalna snaga grupnog optičkog signala u MRI-SM sučelju ne bi trebala prelaziti 50 mW (razina snage P0max = 17 dBm). Izlazna snaga generatora signala obično se kreće od -140 dBm do +20 dBm ili od 0,01 fW (femto Watt) do 0,1 W. Mobilne bazne stanice odašilju signale na približno +43 dBm ili 20 W. Razina signala Mobiteli kreće se od +10 dBm do +33 dBm ili od 10 mW do 2 W. Odašiljači za emitiranje rade između +70 dBm i +90 dBm ili 10 kW do 1 MW.
U tom smislu, ako bismo koristili dBW za prikaz razine signala, morali bismo raditi s negativnim vrijednostima: 1 mW odgovara minus 30 dBW, 50 mW odgovara minus 13 dBW. Očito ovo uzrokuje zabunu - više snage jednako je manjoj snazi signala. Stoga je izražavanje razine snage u dBm u telekomunikacijskim sustavima u većini slučajeva praktičnije od dBW.
Također je moguće da je izbor referentne snage od 1 mW proizašao iz sljedećih okolnosti. Povijesno smo uzeli 0,775 V (iz ranih telefonskih standarda) kao efektivnu vrijednost referentnog napona u prijenosnom kanalu i 600 Ohma kao opterećenje (otpor zavojnica prijamnog elektromagneta u Morseovom stroju). U ovom slučaju, disipacija snage na opterećenju bit će 1 mW.
Obrazovne činjenice
Često se neperi koriste zajedno s decibelima. Neper je logaritamska veličina (prirodni logaritam bezdimenzionalnog omjera fizikalne veličine prema istoimenoj fizikalnoj veličini, uzetoj kao početna). Ova je jedinica dobila ime u čast matematičara, "izumitelja logaritama" Johna Napiera.
Decibel nije službena jedinica u SI sustavu jedinica, iako je Opća konferencija za utege i mjere dopustila njegovu upotrebu bez ograničenja u vezi sa SI, a Međunarodna komora za utege i mjere preporučila je njegovo uključivanje u ovaj sustav.
Uz određenu vještinu, sasvim je moguće izvoditi operacije s decibelima u glavi. Da biste to učinili, korisno je zapamtiti sljedeće odnose:
1 dB - 1,25 puta,
3 dB - 2 puta,
10 dB - 10 puta.
Odavde, rastavljajući "složenije vrijednosti" na "kompozitne", dobivamo:
6 dB = 3 dB + 3 dB - 2 2 = 4 puta,
12 dB = 4 (3 dB) - 24 = 16 puta
13 dB = 10 dB + 3 dB - 10 2 = 20 puta,
20 dB = 10 dB + 10 dB - 10 10 = 100 puta,