Что такое децибел (дБ)? Перевод из децибел в разы.
Перевод из децибел в разы и обратно
Довольно часто в популярной радиотехнической литературе, в описании электронных схем употребляется единица измерения – децибел (дБ или dB).
При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к таким абсолютным единицам измерения как Ампер (сила тока), Вольт (напряжение и ЭДС), Ом (электрическое сопротивление) и многим другим, с помощью которых обозначают количественно тот или иной электрический параметр (ёмкость, индуктивность, частоту).
Начинающему радиолюбителю, как правило, не составляет особого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Тут всё понятно, есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить. Есть начальный уровень отсчёта, который принимается по умолчанию в формулировке данной единицы измерения. Есть условное обозначение этого параметра или величины (A, V). И вправду, как только мы читаем надпись 12 V, то мы понимаем, что речь идёт о напряжении, аналогичном, например, напряжению автомобильной аккумуляторной батареи.
Но как только встречается надпись, к примеру: напряжение повысилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм (10 dBm), то у многих возникает недоумение. Как это? Почему упоминается напряжение или мощность, а значение указывается в каких-то децибелах?
Практика показывает, что не многие начинающие радиолюбители понимают, что же такое децибел. Попытаемся развеять непроглядный туман над такой таинственной единицей измерения как децибел.
Что такое децибел?
Единицу измерения под названием Бел стали впервые применять инженеры телефонной лаборатории Белла. Децибел является десятой частью Бела (1 децибел = 0,1 Бел). На практике широко используется как раз децибел.
Как уже говорилось, децибел, это особенная единица измерения. Стоит отметить, что децибел не является частью официальной системы единиц СИ. Но, несмотря на это, децибел получил признание и занял прочное место наряду с другими единицами измерения.
Вспомните, когда мы хотим объяснить какое-либо изменение, мы говорим, что, например, стало ярче в 2 раза. Или, например, напряжение упало в 10 раз. При этом мы устанавливаем определённый порог отсчёта, относительно которого и произошло изменение в 10 или 2 раза. С помощью децибел также измеряют эти “разы”, только в логарифмическом масштабе.
График логарифмической зависимости
Например, изменение на 1 дБ, соответствует изменению энергетической величины в 1,26 раза. Изменение на 3 дБ соответствует изменению энергетической величины в 2 раза.
Но зачем так заморачиваться с децибелами, если отношения можно измерять в разах? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но уж, поскольку, децибелы активно применяются, то наверняка это оправдано.
Причины для использования децибел всё-таки есть. Перечислим их.
Частично ответ на этот вопрос кроется в так называемом законе Вебера-Фехнера. Это эмпирический психофизиологический закон, т.е основан он на результатах реальных, а не теоретических экспериментов. Суть его заключается в том, что любые изменения каких-либо величин (яркости, громкости, веса) ощущаются нами при условии, если эти изменения носят логарифмический характер.
График зависимости ощущения громкости от силы (мощности) звука. Закон Вебера-Фехнера
Так, например, чувствительность человеческого уха уменьшается с ростом уровня громкости звукового сигнала. Именно поэтому, при выборе переменного резистора, который планируется применить в регуляторе громкости звукового усилителя стоит брать с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки регулятора. В этом случае, при повороте движка регулятора громкости звук в динамике будет нарастать плавно. Регулировка громкости будет линейной, так как показательная зависимость регулятора громкости компенсирует логарифмическую зависимость нашего слуха и в сумме станет линейной. При взгляде на рисунок это станет более понятно.
Зависимость сопротивления переменного резистора от угла поворота движка (А-линейная, Б-логарифмическая, В-показательная)
Здесь показаны графики зависимости сопротивления переменных резисторов разных типов: А – линейная, Б – логарифмическая, В – показательная. Как правило, на переменных резисторах отечественного производства указывается, какой зависимостью обладает переменный резистор. На тех же принципах основаны цифровые и электронные регуляторы громкости.
Также стоит отметить, что человеческое ухо воспринимает звуки, мощность которых различается на колоссальную величину в 10 000 000 000 000 раз! Таким образом, самый громкий звук отличается от самого тихого, который может уловить наш слух, на 130 дБ (10 000 000 000 000 раз).
Вторая причина широкого использования децибел является простота вычислений.
Согласитесь, что куда проще при вычислениях использовать небольшие числа вроде 10, 20, 60,80,100,130 (наиболее часто используемые числа при расчёте в децибелах) по сравнению с числами 100 (20 дБ), 1000 (30 дБ), 1000 000 (60 дБ),100 000 000 (80 дБ),10 000 000 000 (100 дБ), 10 000 000 000 000 (130 дБ). Ещё одним достоинством децибел является то, что их просто суммируют. Если проводить вычисления в разах, то числа необходимо умножать.
Например, 30 дБ + 30 дБ = 60 дБ (в разах: 1000 * 1000 = 1000 000). Думаю, с этим всё ясно.
Также децибелы очень удобны при графическом построении различных зависимостей. Все графики вроде диаграмм направленности антенн, амплитудно-частотных характеристик усилителей выполняют с применением децибел.
Децибел является безразмерной единицей измерения. Мы уже выяснили, что децибел на самом деле показывает, во сколько раз возросла, либо уменьшилась какая-либо величина (ток, напряжение, мощность). Отличие децибел от разов заключается лишь в том, что происходит измерение по логарифмическому масштабу. Чтобы это как-то обозначить и приписывают обозначение дБ. Так или иначе, при оценке приходится переходить от децибел к разам. Сравнивать с помощью децибел можно любые единицы измерения (не только ток, напряжение и проч.), так как децибел является относительной, безразмерной величиной.
Если указывается знак “-”, например, –1 дБ, то значение измеряемой величины, например, мощности, уменьшилось в 1,26 раз. Если перед децибелами не ставят никакого знака, то речь идёт об увеличении, росте величины. Это стоит учитывать. Иногда вместо знака “-” говорят о затуханиях, снижении коэффициента усиления.
Переход от децибел к разам.
На практике чаще всего приходится переходить от децибел к разам. Для этого есть простая формула:
Внимание! Данные формулы применяются для так называемых “энергетических” величин. Таких как энергия и мощность.
m = 10(n / 10) ,где m – отношение в разах, n – отношение в децибелах.
Например, 1дБ равен 10(1дБ / 10) = 1,258925…= 1,26 раза.
Аналогично,
Но, не всё так просто. Есть и подводные камни. Например, затухание сигнала составляет -10 дБ. Тогда:
при -10 дБ: 10(-10дБ / 10) = 0,1
Если мощность с 5 Вт уменьшилась до 0,5 Вт, то снижение мощности равно -10 дБ (уменьшению в 10 раз).
при -20 дБ: 10(-20дБ / 10) = 0,01
Здесь аналогично. При снижении мощности с 5 Вт до 0,05 Вт, в децибелах падение мощности составит -20 дБ (уменьшению в 100 раз).
Таким образом, при -10 дБ мощность сигнала уменьшилась в 10 раз! При этом если мы перемножим начальную величину сигнала на 0,1 ,то и получим значение мощности сигнала при затухании в -10 дБ. Именно поэтому значение 0,1 и указано без «разов», как в предыдущих примерах. Учитывайте эту особенность при подстановке в данные формулы значений децибел со знаком «-«.
Переход от разов к децибелам можно осуществить по следующей формуле:
n = 10 * log10(m) ,где n – значение в децибелах, m – отношение в разах.
Например, рост мощности в 4 раза будет соответствовать значению в 6,021 дБ.
10 * log10(4) = 6,021 дБ.
Внимание! Для пересчёта отношений таких величин как
(Сила тока и напряжение, это так называемые “силовые” величины. Поэтому и формулы отличаются.)
n – значение в децибелах, m – отношение в разах.
Если Вы успешно дошли до этих строк, то считайте, что сделали ещё один весомый шаг в освоении электроники!
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Мы часто встречаем уровни звука, указанные в децибелах — дБ или dBu и привыкли считать что это единица измерения шума, звука. А вот и нет. Это совсем не так. Децибел — это не единица измерения вообще. Это относительная характеристика, которая может отражать напряжение, мощность, силу тока и т.д. Что-то типа процентов, долей, но в логарифмической зависимости. Сначала понять, что такое децибел, непросто, но затем оказывается, что это очень удобно.
Содержание статьи
Понятие децибела
Мы хорошо воспринимаем измерение каких-либо параметров в прямых величинах. Например, напряжение измеряется в вольтах, сила тока — в амперах, сопротивление — в омах и т.д. Когда говорим об этом, все ясно и понятно. Когда говорим об увеличении или снижении в этих прямых единицах измерения тоже все понятно. Например, напряжение с 220 вольт снизилось до 150 вольт. Все понятно. Выражение «мощность возросла на 50 ватт» тоже вопросов не вызывает.
Как понять что такое децибел и что он означает
Но иногда говорят об увеличении или уменьшении того же напряжения или мощности на 2 децибела. Как это понять? Что измеряется в децибелах? Ведь мощность меряем в ваттах? Как соотнести децибелы с ваттами или вольтами, амперами и другими величинами. Ведь так описывают многие параметры. Тут надо разбираться. Не очень просто сначала понять, но потом все становится очевидным.
Что значит бел и децибел
Сразу стоит уяснить, что бел и децибел — это не единицы измерения чего-либо. Это не результат измерений. Децибел — это величина, которая показывает насколько/во сколько раз изменился тот или иной параметр. То есть бел или децибел — это относительная величина, которая высчитывается при сравнении двух измерений одного и того же параметра.
Например, на рисунке дан график, который построили по результатам измерения напряжение на выходе прибора при изменении подаваемой на вход частоты (АЧХ). Сняты были характеристики при уровне сигнала 1 V (график 1) и 100 мV (график 2). Если смотреть на графики прямых измерений, понять что-то сложно. На втором рисунке график построен в децибелах. На этом графике очевидно, что реакция прибора одинаковая, изменился только уровень сигнала на выходе, что и понятно.
Два графика измерений. Левый — прямая зависимость (напряжения от частоты), правый — изменение напряжения в дБ при изменении частоты
Первоначально стали использовать единицу Бел. Международное обозначение бела — B, российское — Б (например, 10Б или 10B). Но более удобным оказалось применение одной ее десятой доли — децибела или дБ в российском обозначении и dBu в международном. То есть один децибел — это 0,1 Бела.
Дальше, к сожалению, без математики не обойтись. Придется вспомнить что такое десятичный логарифм. Десятичный логарифм показывает, в какую степень надо возвести число 10 чтобы получить требуемую цифру. На рисунке вы видите соотношение, возможно будет понятнее в таком виде.
Несколько значений десятичных логарифмов
Теперь, собственно о Белах и децибелах. Если говорить об определениях, то Бел — это десятичный логарифм отношения двух величин. Любых двух величин. Мощностей, напряжения, силы звука, частоты и т.д. Давайте на примере. Надо понять, что выдает прибор на выходе при изменении параметров на входе. Выбирают какую-то точку отсчета — базу. Затем изменяют параметр, проводят измерение результата, делят его на «базу» и берут десятичный логарифм. Получают результат измерения в децибелах. Так измеряют параметры, пересчитывают в децибелы и строят зависимости.
Формула, которая поясняет что такое дБ (децибел) и как их считают
На рисунке даны две формулы — для вычисления энергетических величин (по мощности) и амплитудных (по напряжению). Как видите, они отличаются только коэффициентом. U1 тут — это результат измерений, а Uo — базовая величина, с который сравнивают измерений.
Почему используют децибелы, а не прямые величины
Использование логарифмических зависимостей часто более понятно и несет больше информации, чем прямые измерения. Это видно на примере построения графиков амплитудно-частотной характеристики. И такой случай не единичный, многие зависимости более информативны в логарифмической зависимости.
Кроме того, децибелы используют в тех областях, где параметры изменяются в очень широком диапазоне. Более понятна нам ситуация со звуками. Человек в состоянии воспринимать частоты от 20 Гц до 20 000 Гц. Ничего себе разброс! В тысячу раз.
Интенсивность звука и его соответствие в дБА
С уровнем звука еще круче. Нижний предел восприятия — 10-12 Вт/м, а уровень, при котором возникает боль — 10 Вт/м. То есть, диапазон измерения значений — 13 порядков. Это 10 000 000 000 000 раз. Оперировать такими цифрами, как минимум неудобно. С использованием относительных величин — децибел — цифры получаются значительно меньше, работать, воспринимать и запоминать их легче. Несколько примеров:
- Если показатель увеличился в 10 раз, говорят, что он увеличился на 1 Бел.
- Если тот же показатель увеличился в 100 раз, то говорят об увеличении на 2 Бела.
- Увеличение в 100 000 тысяч раз — всего на 5 Бел.
Заметили разницу? Показатель увеличился в 100 раз, а в белах увеличился на 2 Б. Это удобнее. Согласитесь, проще оперировать единицами, чем сотнями тысяч. Важно просто понимать смысл сказанного. При возрастании прямых величин их надо умножать на то число, на которое параметр увеличился. При оперировании децибелами их складывают. Согласитесь, это проще.
Что такое dBm, dBv, dBA (дБм, дБв, дБА)
Как вы уже поняли, децибел — это относительная величина и отражать она может что угодно. Надо только выбрать точку отсчета, базу, эталон, с которым сравнивают все последующие изменения. База для сравнения может быть взята произвольно. Но тогда непонятно как соотносить разные измерения. В таком случае, обычно, указывают относительно чего считался логарифм. То есть, что подставляли в знаменатель (в формуле выше это Uo).
Для электротехники и мощностей были выбраны базовые точки отсчета — две величины напряжения, с которыми сравнивают большую часть измерений электрических величин.
- Основная база — это мощность в один милливатт (1 мВт) при нагрузке 600 Ом. Если пересчитать, то напряжение получаем 0,775 Вольта. Именно эти значения и являются той базой, относительно которой высчитывают логарифмы. Это принято и в международных измерениях, и в отечественных. Именно при использовании такой базы ставят обозначение dBu или дБ в русском варианте. Реже встречается обозначение dBm. Это тоже, что dBu.
- Иногда выходное напряжение сравнивают с 1 В. В этом случае результат подписывают как dBv или дБв.
На что влияет точка отсчета? Просто на уровень, на котором строится зависимость. Если же по данным построить график, он будет иметь ту же форму.
При описании звуков и шумов употребляют дБА (dBA) или акустические децибелы. При таком исчислении за точку отсчета берут нижний порог слышимости или частоты, которую различает человеческое ухо. Это 2·10-5 Па и относительно нее вычисляют отношение.
Как считают децибелы
Больше в ходу не Белы, а их десятая часть — децибелы (обозначение dB или дБ). Ведь чаще увеличение не в сотни и тысячи раз, а чуть поскромнее. Так что обычно говорят об увеличении того или иного показания или характеристики на 5 дБ или на 10 дБ.
Пример соответствия децибел и «раз»
Но важно помнить, что описанная выше прямая зависимость характерна только для энергетических величин (это если мощность возросла в 10 раз, то она увеличилась на 10 дБ). Для других зависимость тоже логарифмическая, но вычисляется по другой формуле. И это надо помнить.
| Децибелы | Соотношение мощностей | Соотношение амплитуд |
|---|---|---|
| -3 | 0,5 | 0,7 |
| -6 | 0,25 | 0,5 |
| -10 | 0,1 | 0,3 |
| -20 | 1,01 | 0,1 |
| -25 | 0,03 | 0,05 |
| -40 | 0,01 | 0,0001 |
| -60 | 0,001 | 0,000001 |
Возможно, поможет понять что такое децибел следующие сравнение. Представим, что мощность изменяется литрами. Соотношение между 0,5 литра и 1 литром такое же как и между 1 литром и 2 литрами. Это 0,5 и равно оно 6 дБ. Но если сравнивать 0,5 и 0,75 литра, то они относятся как 0,66(6) что в децибелах около 3,6 дБ. Примерно так.
Децибелы в акустике
Вы, возможно, удивитесь, но для акустики децибелы подходят просто идеально. Собственно, Александр Белл ввел понятие Бел при исследовании порога слышимости. Он определил, что «громкость» мы воспринимаем не по реальной мощности сигнала, а по десятичному логарифму от этой мощности. Как так? Давайте рассмотрим пример.
Имеется усилитель, который выдает сигнал мощностью 1 Вт. Чтобы увеличить его в 1,1 раза, добавить надо только 0,1 Вт. А если на выходе у нас 100 Вт, то чтобы увеличить мощность в 1,1 раза надо поднять мощность на 10 Вт. Увеличение громкости в обоих случаях будет «для уха» одинаковым, а увеличение мощности имеет явно нелинейный характер.
Мы воспринимаем не реальный уровень сигнала, а логарифмическую зависимость
На основании вот этого явления Белл и вывел то самое логарифмическое отношение. В его честь и названа эта относительная единица измерений. Что еще это нам дает? А вот такие факты:
- 1 дБ — это минимальный уровень слышимости сигнала. Звуки с более низкой мощностью (о дБ и ниже) большинство людей не замечают и определяют как «абсолютную тишину».
- Если говорят о том, что мощность сигнала/звука возросла на 3 дБ, то значит она возросла в два раза. Не путайте с громкостью.
- При увеличении мощности звука на 10 дБ, громкость увеличивается в 2 раза.
- Увеличение напряжения в два раза — это 6 дБ.
Принять децибелы не так легко. Но наверное, вы уже поняли, что в децибелах громкость звука/шума не измеряется. Эта цифра показывает насколько изменился сигнал относительно «нулевой» точки восприятия. Примерно так можно это сформулировать.
Таблица уровней шумов
Ну, а чтобы было понятнее, приведем таблицу сравнений привычных, знакомых звуков и их среднего уровня.
| дБ | С чем можно сравнить | дБ | С чем можно сравнить |
|---|---|---|---|
| 0 дБ | Полная тишина | 90 дБ | Звук работающего фена, мотоцикла, поезда |
| 1 дБ | Самый нижний порог слышимости | 100-105 дБ | Ремонт и рок-концерт |
| 10-24 дБ | Шелест листвы | 110 дБ | Музыка в ночном клубе |
| 20 дБ | Шепот | 120 дБ | Автомобильный гудок |
| 40 дБ | Так звучит дождь | 130-135 дБ | Звук работающей дрели |
| 45 дБ | Тихий разговор | 140 дБ | Шум турбин самолета |
| 60 дБ | Громкий разговор | 160 дБ | Звук выстрела возле уха |
| 80-90 дБ | Шоссе с интенсивным движением | 200 дБ | Смертельный уровень шума |
Каждый шум или звук имеет определенный уровень мощности, но проще его описывать в децибелах
Факты, которые позволят оценить важность акустики и децибелов:
- Комфортным уровнем шума считается 50-55 дБ. Как видите, эту величину можно сравнить с разговором обычной «громкости». Именно этот уровень по СНиПу определен как приемлемый для дневного времени.
- Уровень 70-90 дБ относится к «терпимым», но длительное воздействие может привести к заболеваниям нервной системы.
- Длительное воздействие шума в 100 дБ приводит к снижению слуха и глухоте.
- Звуки мощностью 130 дБ вызывают болевые ощущения.
- Мощность звука в 200 дБ может быть смертельной.
Вообще, постоянное нахождение в шумном помещении сильно снижает способность воспринимать звуки. Мало того, оно приводит к расстройствам психики, сна, что негативно сказывается и на общем самочувствии. Поэтому шумные производства — зона риска. Чтобы хорошо себя чувствовать, просто необходимо время от времени находится если не при полной тишине, то при низком уровне шума.
Перевод децибелов в разы
Давайте попробуем сформулировать что такое децибел по-другому. Децибел — это логарифм соотношения двух величин. Эта относительная величина, которая показывает во сколько одно значение больше или меньше другого (базового). «Во сколько раз» это нам понятно. Поэтому часто приходится переводить децибелы в разы и наоборот. Можно, конечно, посчитать, но проще пользоваться таблицей.
| дБ | Увеличение напряжения (силы тока) в разы | Увеличение мощности (энергетической составляющей) в разы | дБ | Увеличение напряжения (силы тока) в разы | Увеличение мощности (энергетической составляющей) в разы |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 28 | 25,12 | 631 |
| 1 | 1,12 | 1,26 | 29 | 28,17 | 794 |
| 2 | 1,26 | 1,59 | 30 | 31,64 | 1000 |
| 3 | 1,41 | 2 | 31 | 35,46 | 1257 |
| 4 | 1,59 | 2,51 | 32 | 39,84 | 1587 |
| 5 | 1,78 | 3,16 | 33 | 44,64 | 1993 |
| 6 | 2 | 2,98 | 34 | 48,08 | 2312 |
| 7 | 2,24 | 5,01 | 35 | 56,82 | 3165 |
| 8 | 2,51 | 6,31 | 36 | 63,29 | 4006 |
| 9 | 2,82 | 7,94 | 37 | 70,92 | 5030 |
| 10 | 3,16 | 10 | 38 | 79,36 | 6298 |
| 11 | 3,55 | 12,59 | 39 | 89,29 | 7973 |
| 12 | 3,98 | 15,85 | 40 | 100 | 10000 |
| 13 | 4,47 | 19,96 | 41 | 112,23 | 12596 |
| 14 | 5,01 | 25,12 | 42 | 125,94 | 15861 |
| 15 | 5,62 | 31,65 | 43 | 141,24 | 19949 |
| 16 | 6,31 | 39,84 | 44 | 158,48 | 25116 |
| 17 | 7,08 | 48,08 | 45 | 177,94 | 31663 |
| 18 | 7,94 | 63,59 | 46 | 199,60 | 39840 |
| 19 | 8,91 | 79,36 | 47 | 223,71 | 50046 |
| 20 | 10 | 100 | 48 | 251,26 | 63132 |
| 21 | 11,22 | 125,94 | 49 | 281,69 | 79349 |
| 22 | 12,59 | 158,48 | 50 | 316,5 | 100 000 |
| 23 | 14,12 | 199,60 | 60 | 1 000 | 1 000 000 |
| 24 | 15,85 | 251,26 | 70 | 3165 | 10 000 000 |
| 25 | 17,79 | 316,50 | 80 | 10 000 | 100 000 000 |
| 26 | 19,96 | 398,4 | 90 | 31650 | 1 000 000 000 |
| 27 | 22,37 | 500,42 | 100 | 100 000 | 10 000 000 000 |
Как видите, чтобы напряжение увеличилось в три раза, мощность необходимо поднять в 10 раз. Впечатляющая разница. Эта таблица позволяет точно понять связь между этими величинами.
Но сигналы и величины не только увеличиваются, они могут и снижаться. Следующая таблица дана для падения значений относительно эталона.
| дБ | Снижение напряжения (силы тока) в разы | Снижение мощности (энергетической составляющей) в разы | дБ | Снижение напряжения (силы тока) в разы | Снижение мощности (энергетической составляющей) в разы |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | -8,0 | 0,398 | 0,159 |
| -0,1 | 0,989 | 0,977 | -9,0 | 0,355 | 0,126 |
| -0,2 | 0,977 | 0,955 | -10 | 0,316 | 0,1 |
| -0,3 | 0,966 | 0,933 | -11 | 0,282 | 0,0794 |
| -0,4 | 0,955 | 0,912 | -12 | 0,251 | 0,0631 |
| -0,5 | 0,944 | 0,891 | -13 | 0,224 | 0,0501 |
| -0,6 | 0,933 | 0,871 | -14 | 0,2 | 0,0398 |
| -0,8 | 0,912 | 0,832 | -15 | 0,178 | 0,0316 |
| -1,0 | 0,891 | 0,794 | -16 | 0,159 | 0,0251 |
| -1,5 | 0,841 | 0,708 | -18 | 0,126 | 0,0159 |
| -2,0 | 0,794 | 0,631 | -20 | 0,1 | 0,01 |
| -2,5 | 0,750 | 0,562 | -30 | 0,0316 | 0,001 |
| -3,0 | 0,668 | 0,501 | -40 | 0,01 | 0,0001 |
| -3,5 | 0,631 | 0,447 | -50 | 0,00316 | 0,00001 |
| -4,0 | 0,596 | 0,398 | -60 | 0,001 | 0,000001 |
| -4,5 | 0,562 | 0,355 | -70 | 0,000316 | 0,0000001 |
| -5,0 | 0,501 | 0,316 | -80 | 0,0001 | 0,00000001 |
| -6,0 | 0,501 | 0,251 | -90 | 0,0000316 | 0,000000001 |
| -7,0 | 0,447 | 0,2 | -100 | 0,00001 | 0,0000000001 |
Ослабление того или иного сигнала проще описывать в децибелах. Простые цифры легче запоминаются. Но иногда надо знать и реальный уровень мощности. Для этого используют таблицы (перевод дБ в мкВ)
Перевод ослабления сигнала в дБ в микровольты мкВ
Довольно часто в популярной радиотехнической литературе, в описании электронных схем употребляется единица измерения – децибел (дБ или dB).
При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к таким абсолютным единицам измерения как Ампер (сила тока), Вольт (напряжение и ЭДС), Ом (электрическое сопротивление) и многим другим, с помощью которых обозначают количественно тот или иной электрический параметр (емкость , индуктивность, частоту).
Начинающему радиолюбителю, как правило, не составляет особого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Тут всё понятно, есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить. Есть начальный уровень отсчёта, который принимается по умолчанию в формулировке данной единицы измерения. Есть условное обозначение этого параметра или величины (A, V). И вправду, как только мы читаем надпись 12 V, то мы понимаем, что речь идёт о напряжении, аналогичном, например, напряжению автомобильной аккумуляторной батареи.
Но как только встречается надпись, к примеру: напряжение повысилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм (10 dBm), то у многих возникает недоумение. Как это? Почему упоминается напряжение или мощность, а значение указывается в каких-то децибелах?
Практика показывает, что не многие начинающие радиолюбители понимают, что же такое децибел. Попытаемся развеять непроглядный туман над такой таинственной единицей измерения как децибел.
Что такое децибел?
Единицу измерения под названием Бел стали впервые применять инженеры телефонной лаборатории Белла. Децибел является десятой частью Бела (1 децибел = 0,1 Бел). На практике широко используется как раз децибел.
Как уже говорилось, децибел, это особенная единица измерения. Стоит отметить, что децибел не является частью официальной системы единиц СИ. Но, несмотря на это, децибел получил признание и занял прочное место наряду с другими единицами измерения.
Вспомните, когда мы хотим объяснить какое-либо изменение, мы говорим, что, например, стало ярче в 2 раза. Или, например, напряжение упало в 10 раз. При этом мы устанавливаем определённый порог отсчёта, относительно которого и произошло изменение в 10 или 2 раза. С помощью децибел также измеряют эти “разы”, только в логарифмическом масштабе .
Например, изменение на 1 дБ, соответствует изменению энергетической величины в 1,26 раза. Изменение на 3 дБ соответствует изменению энергетической величины в 2 раза.
Но зачем так заморачиваться с децибелами, если отношения можно измерять в разах? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но уж, поскольку, децибелы активно применяются, то наверняка это оправдано.
Причины для использования децибел всё-таки есть. Перечислим их.
Частично ответ на этот вопрос кроется в так называемом законе Вебера-Фехнера . Это эмпирический психофизиологический закон, т.е основан он на результатах реальных, а не теоретических экспериментов. Суть его заключается в том, что любые изменения каких-либо величин (яркости, громкости, веса) ощущаются нами при условии, если эти изменения носят логарифмический характер.
График зависимости ощущения громкости от силы (мощности) звука. Закон Вебера-Фехнера
Так, например, чувствительность человеческого уха уменьшается с ростом уровня громкости звукового сигнала. Именно поэтому, при выборе переменного резистора, который планируется применить в регуляторе громкости звукового усилителя стоит брать с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки регулятора. В этом случае, при повороте движка регулятора громкости звук в динамике будет нарастать плавно. Регулировка громкости будет линейной, так как показательная зависимость регулятора громкости компенсирует логарифмическую зависимость нашего слуха и в сумме станет линейной. При взгляде на рисунок это станет более понятно.
Зависимость сопротивления переменного резистора от угла поворота движка (А-линейная, Б-логарифмическая, В-показательная)
Здесь показаны графики зависимости сопротивления переменных резисторов разных типов: А – линейная, Б – логарифмическая, В – показательная. Как правило, на переменных резисторах отечественного производства указывается, какой зависимостью обладает переменный резистор. На тех же принципах основаны цифровые и электронные регуляторы громкости.
Также стоит отметить, что человеческое ухо воспринимает звуки, мощность которых различается на колоссальную величину в 10 000 000 000 000 раз! Таким образом, самый громкий звук отличается от самого тихого, который может у
Довольно часто в популярной радиотехнической литературе , в описании электронных схем употребляется единица измерения – децибел (дБ или dB).
При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к таким абсолютным единицам измерения как Ампер (сила тока), Вольт (напряжение и ЭДС), Ом (электрическое сопротивление) и многим другим, с помощью которых обозначают количественно тот или иной электрический параметр (ёмкость , индуктивность, частоту).
Начинающему радиолюбителю, как правило, не составляет особого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Тут всё понятно, есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить . Есть начальный уровень отсчёта, который принимается по умолчанию в формулировке данной единицы измерения. Есть условное обозначение этого параметра или величины (A, V). И вправду, как только мы читаем надпись 12 V, то мы понимаем, что речь идёт о напряжении, аналогичном, например, напряжению автомобильной аккумуляторной батареи .
Но как только встречается надпись, к примеру: напряжение повысилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм (10 dBm), то у многих возникает недоумение. Как это? Почему упоминается напряжение или мощность, а значение указывается в каких-то децибелах?
Практика показывает, что не многие начинающие радиолюбители понимают, что же такое децибел. Попытаемся развеять непроглядный туман над такой таинственной единицей измерения как децибел.
Единицу измерения под названием Бел стали впервые применять инженеры телефонной лаборатории Белла. Децибел является десятой частью Бела (1 децибел = 0,1 Бел). На практике широко используется как раз децибел.
Как уже говорилось, децибел, это особенная единица измерения. Стоит отметить, что децибел не является частью официальной системы единиц СИ. Но, несмотря на это, децибел получил признание и занял прочное место наряду с другими единицами измерения.
Вспомните, когда мы хотим объяснить какое-либо изменение, мы говорим, что, например, стало ярче в 2 раза. Или, например, напряжение упало в 10 раз. При этом мы устанавливаем определённый порог отсчёта, относительно которого и произошло изменение в 10 или 2 раза. С помощью децибел также измеряют эти “разы”, только в логарифмическом масштабе .
Например, изменение на 1 дБ, соответствует изменению энергетической величины в 1,26 раза. Изменение на 3 дБ соответствует изменению энергетической величины в 2 раза.
Но зачем так заморачиваться с децибелами, если отношения можно измерять в разах? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но уж, поскольку, децибелы активно применяются, то наверняка это оправдано.
Причины для использования децибел всё-таки есть. Перечислим их.
Частично ответ на этот вопрос кроется в так называемом законе Вебера-Фехнера . Это эмпирический психофизиологический закон, т.е основан он на результатах реальных, а не теоретических экспериментов. Суть его заключается в том, что любые изменения каких-либо величин (яркости, громкости, веса) ощущаются нами при условии, если эти изменения носят логарифмический характер.
График зависимости ощущения громкости от силы (мощности) звука. Закон Вебера-Фехнера
Так, например, чувствительность человеческого уха уменьшается с ростом уровня громкости звукового сигнала. Именно поэтому, при выборе переменного резистора , который планируется применить в регуляторе громкости звукового усилителя стоит брать с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки регулятора. В этом случае, при повороте движка регулятора громкости звук в динамике будет нарастать плавно. Регулировка громкости будет линейной, так как показательная зависимость регулятора громкости компенсирует логарифмическую зависимость нашего слуха и в сумме станет линейной. При взгляде на рисунок это станет более понятно.
Зависимость сопротивления переменного резистора от угла поворота движка (А-линейная, Б-логарифмическая, В-показательная)
Здесь показаны графики зависимости сопротивления переменных резисторов разных типов: А – линейная, Б – логарифмическая, В – показательная. Как правило, на переменных резисторах отечественного производства указывается, какой зависимостью обладает переменный резистор. На тех же принципах основаны цифровые и электронные регуляторы громкости.
Также стоит отметить, что человеческое ухо воспринимает звуки, мощность которых различается на колоссальную величину в 10 000 000 000 000 раз! Таким образом, самый громкий звук отличается от самого тихого, который может уловить наш слух, на 130 дБ (10 000 000 000 000 раз).
Вторая причина широкого использования децибел является простота вычислений.
Согласитесь, что куда проще при вычислениях использовать небольшие числа вроде 10, 20, 60,80,100,130 (наиболее часто используемые числа при расчёте в децибелах) по сравнению с числами 100 (20 дБ), 1000 (30 дБ), 1000 000 (60 дБ),100 000 000 (80 дБ),10 000 000 000 (100 дБ), 10 000 000 000 000 (130 дБ). Ещё одним достоинством децибел является то, что их просто суммируют. Если проводить вычисления в разах, то числа необходимо умножать.
Например, 30 дБ + 30 дБ = 60 дБ (в разах: 1000 * 1000 = 1000 000). Думаю, с этим всё ясно.
Также децибелы очень удобны при графическом построении различных зависимостей. Все графики вроде диаграмм направленности антенн, амплитудно-частотных характеристик усилителей выполняют с применен
Online калькулятор разы и проценты в децибелы
Урок третий+. Учимся разбирать электрические схемы.
Так как тема довольно таки обширная и теоретического материала много, его сокращение будет лежать на плечах учителя, проводящего занятия. Нужно учитывать так же усвояемость материала и затягивать данную тему сильно не стоит. Может даже имеет смысль этот материал разбирать с перерывами на другие темы ну или например по определнным дням недели.
В подборе материала я решил не «изобретать велосипед» и воспользоваться готовыми материалами от сайта «Практическая электроника».
Подробнее…Как создавать материалы в JCE редакторе
В Джумле материалы не как в блоге, по хронологии, а пишутся в базу данных, что даёт возможность группировать их по особому, выводить в нужное время в нужное место и т.д. То есть надо помимо самого текста и картинок указать другие, служебные параметры. Главных два — это категория и опубликовать или придержать в редактор на самом деле в БД). Итак заходим на hammania.net, в меню выбираем Статьи — создать материал. Попадаем на этот экран. Если не попадаем то или не прошли авторизацию, или не дали прав.
Подробнее…Урок второй. Электричество — подробнее
В наше повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электрический ток». Что же это такое и всегда ли люди знали о его существовании?
Сейчас без электричества представить нашу жизнь невозможно. Электричество настолько глубоко проникло в нашу обыденную жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это явление помогает нам во всех аспектах нашей жизни.
Подробное изучение электрического тока можно отнести к периоду конца девятнадцатого века, но первые электрические явления люди наблюдали ещё в пятом веке до нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что, если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они поднимаются, отталкиваясь друг от друга.
Подробнее…Перечень знаний и умений на ECC Report 089 CEPT (ENTRY LEVEL)
Тематический перечень для экзаменационных вопросов для присвоения категории
согласно положениям рекомендации ECC Report 089 CEPT (ENTRY LEVEL)
1. Практические рабочие аспекты
1.1. Знакомство с управлением передатчика или трансивера
1.1.1. Включение/выключение питания, переключатель диапазонов, настройка и индикация частоты, громкость, уровень мощности и дисплей, усиление звукового сигнала с микрофона.
1.2. Работа на коротких волнах
1.2.1. Настройка в режиме SSB с верхней и нижней боковой полосой,
1.2.2. Вызов корреспондента, общий вызов,
1.2.3. Способность проведения радиосвязи в приемлемом формате, рапорта, обмен информации об имени оператора, информации о станции. Демонстрация использования аппаратуры
Подробнее…Как мы будем учить
Увважаемые читатели. Мы открывает нашу виртуальную школу при виртуальной коллективной радиостанции для того чтобы дать вам возможность приобщиться к очень интересному занятию — радиолюбительству. Наши уроки будут очными, заочными и контрольными. Материалы будут излагаться короткими тезисами, не более 50-100 строк за раз, очень простым языком. По вечерам наши преподы (сенсей Гена, сенсей Саша и сенсей Гоша) часто будут доступны в онлайн, где попытаются ответить на ваши вопросы. Еще удобнее форма общения в форуме, потому что снимает вопрос времени : когда вам удобно.
Урок первый. Электричество.
Начнём с простого. Батарейка. Это «законсервированное» электричество. Оно находится внутри и по команде (замыканию выключателя) может делать какую-то работу: светить, вращать моторчик ручного вентилятора, когда жарко, обеспечивать вас звуком от работающего радиоприёмника на пляже…. Пока контакты не замкнуты, электричество есть, но работу не делает. Спит. Это называется напряжение. Или потенциал. Типа может делать, но пока не делает. Напряжение всегда подают по ДВУМ проводам: плюс и минус. Вообще-то бывает еще и переменное напряжение, но о нём позже.
Подробнее…Таблица перевода из децибел в разы
Некоторые думают, что децибелы придумали, чтобы свести их с ума. Но на самом деле децибелы придумали для удобства. Да, да, все эти логарифмы, производные и прочие интегралы всегда кем-то придумывались для удобства и облегчения жизни.
- Нам редко нужно знать какие-то конкретные величины. Кому интересен усилитель, способный усиливать с 4,9мВ до 490мВ? Зато нам очень часто надо знать отношение двух величин. И если мы напишем, что усилитель усиливает в 100 раз, то интерес к этому усилителю возрастёт.
- На практике используется чрезвычайно широкий диапазон разных величин. Он настолько широк, что пользоваться этими величинами неудобно. Человек способен слышать звуки, различающиеся по уровню в 100000 раз. Уложить этот диапазон на одном графике просто невозможно.
- К счастью, чувствительность слуха не линейна, а изменяется по логарифмическому закону. Допустим, на выходе усилителя имеется звуковой сигнал с напряжением 1В. Для увеличения громкости в 1,1 раза надо добавить напряжение всего 0,1В. Но если на выходе усилителя было 100В, то для увеличения громкости в 1,1 раза нужно добавить 10В. В обоих случаях человеку будет казаться, что приращение громкости было одинаковым. Этим можно воспользоваться, графики с логарифмической шкалой занимают гораздо меньше места, а информативность повышается.
- Выяснилось, что очень многое в природе удобнее отображать в логарифмическом масштабе. Похоже, бог любил логарифмы (либо логарифмы любит архитектор матрицы, кому что больше нравится).
Итак, децибелы — это соотношение двух величин, выраженное в логарифмическом масштабе. При этом отношение тока и напряжения имеет коэффициент 20
а отношение мощности коэффициент 10.
Если у нас есть напряжения 1В, 10В, 100В, 1000В, то каждое напряжение больше предыдущего на 20дБ.
Переводить в уме разы в децибелы практически невозможно, но имеются два исключения. Увеличению в 2 раза и в 10 раз соответствуют круглые значения в децибелах, их легко запомнить, а промежуточные варианты прикидывать приблизительно. Кроме того, существуют таблицы.
Таблица перевода из децибел в разы
Левая таблица для ослаблений сигнала, правая для усиления
Источник
Очень часто новички сталкивается с таким понятием, как децибел. Многие из них интуитивно догадываются, что это такое, но у большинства до сих пор возникают вопросы.
Что такое децибел?
Относительные логарифмические единицы Белы (децибелы) широко используются при количественных оценках параметров различных аудио, видео, измерительных устройств. Физическая природа сравниваемых мощностей может быть любой — электрической, электромагнитной, акустической, механической, — важно лишь, чтобы обе величины были выражены в одинаковых единицах — ваттах, милливаттах и т. п. Бел выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения, причем под энергетическими величинами понимаются: мощность, энергия.
Кстати, эта единица получила свое название в честь Александра Белл (1847 – 1922) – американского ученого шотландского происхождения, основоположника телефонии, основателя всемирно известных компаний AT&T и “Bell Laboratories”. Еще интересно напомнить, что во многих современных мобильных телефонах (смартфонах) обязательно есть выбираемый звук звонка (оповещения), так и называемый “bell”. Впрочем, Бел относится к единицам, не входящим в Международную систему единиц (СИ), но в соответствии с решением Международного комитета мер и весов допускается к применению без ограничений совместно с единицами СИ. В основном применяется в электросвязи, акустике, радиотехнике.
Формулы для вычисления децибелов
Бел (Б) = lg (P2/P1)
где
P1 – мощность до усиления, Вт
P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт
На практике, оказалось, что удобнее пользоваться уменьшенным в 10 раз значением Бел, т.е. децибел, поэтому:
дециБел (дБ) = 10 * lg(P2/P1)
Усиление или ослабление мощности в децибелах выражается формулой:
где
NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах
P1 – мощность до усиления, Вт
P2 – мощность после усиления или ослабления, Вт
Значения Бел, децибел могут быть со знаком “плюс”, если P2 > P1 (усиление сигнала) и со знаком “минус”, если P2 < P1 (ослабление сигнала)
Во многих случаях, сравнение сигналов путем измерения мощностей может быть неудобным или невозможным – проще измерить напряжение или ток.
В этом случае, если мы сравниваем напряжения или токи, формула примет уже другой вид:
где
NдБ – усиление, либо ослабление мощности в децибелах
U1 – это напряжение до усиления, В
U2 – напряжение после усиления, В
I1 – сила тока до усиления, А
I2 – сила тока после усиления, А
Вот небольшая табличка, в которой приведены основные отношения напряжений и соответствующее число децибел:
Дело в том, что операции умножения и деления над числами в обычном базисе, заменяются операциями сложения и вычитания в логарифмическом базисе. Например, у нас есть два каскадно-включенных усилителя с коэффициентами усиления K1 = 963 и K2 = 48. Какой общий коэффициент усиления? Правильно – он равен произведению K = K1 * K2. Вы можете в уме быстро вычислить 963*48? Я – нет. Я могу прикинуть K = 1000*50 = 50 тыс., не более. А, если нам известно, что K1 = 59 дБ и K2 = 33 дБ, то К = 59+33 = 92 дБ – сложить было не трудно, надеюсь.
Впрочем, актуальность таких вычислений было велика в эпоху, когда ввели понятие Бел и когда не было не то, что айфонов, но и электронных калькуляторов. Сейчас же достаточно открыть калькулятор на ваших гаджетах и быстренько посчитать , что есть что. Ну и чтобы не париться каждый раз при переводе дБ в разы, удобнее всего найти в интернете онлайн-калькулятор. Да хотя бы вот.
Закон Вебера-Фехнера
Почему именно децибелы? Все исходит от закона Вебера-Фехнера, который говорит нам, что интенсивность ощущения человеческих чувств прямо-пропорциональна логарифму интенсивности какого-либо раздражителя.
Так светильник, в котором восемь лампочек, кажется нам настолько же ярче светильника из четырёх лампочек, насколько светильник из четырёх лампочек ярче светильника из двух лампочек. То есть количество лампочек должно увеличиваться каждый раз вдвое, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. То есть если добавить к нашим 32 лампочкам на графике еще одну лампочку, то мы даже и не заметим разницы. Для того, чтобы для нашего глаза была заметна разница, мы должны к 32 лампочкам добавить еще 32 лампочки, и т.д. Или иными словами, для того, чтобы нам казалось, что наш светильник плавно набирает яркость, нам надо зажигать вдвое больше лампочек каждый раз, чем было предыдущее значение.
Поэтому децибел действительно удобнее в некоторых случаях, так как сравнивать две величины намного проще в маленьких цифрах, чем в миллионах и миллиардах. А так как электроника – это чисто физическое явление, то и децибелы не обошли ее стороной.
Децибелы и АЧХ усилителя
Как вы помните в прошлом примере с ОУ, у нас неинвертирующий усилитель усиливал сигнал в 10 раз. Если посмотреть в нашу табличку, то это получается 20 дБ относительно входного сигнала. Ну да, так оно и есть:
Также в дБ на некоторых графиках АЧХ обозначают наклон характеристики АЧХ. Это может выглядеть примерно вот так:
На графике мы видим АЧХ полосового фильтра. Изменение сигнала +20 дБ на декаду (дБ/дек, dB/dec) говорит нам о том, что при каждом увеличении частоты в 10 раз, амплитуда сигнала возрастает на 20 дБ. То же самое можно сказать и про спад сигнала -20 дБ на декаду. При каждом увеличении частоты в 10 раз, у нас амплитуда сигнала будет уменьшаться на -20 дБ. Есть также похожая характеристика дБ на октаву (дБ/окт, dB/oct). Здесь почти все то же самое, только изменение сигнала происходит при каждом увеличении частоты в 2 раза.
Давайте рассмотрим пример. Имеем фильтр высоких частот (ФВЧ) первого порядка, собранного на RC-цепи.
Его АЧХ будет выглядеть следующим образом (кликните для полного открытия)
Нас сейчас интересует наклонная прямая линия АЧХ. Так как у нее наклон примерно одинаковый до частоты среза в -3дБ, то можно найти ее крутизну, то есть узнать, во сколько раз увеличивается сигнал при каждом увеличении частоты в 10 раз.
Итак возьмем первую точку на частоте в 10 Герц. На частоте в 10 Герц амплитуда сигнала уменьшилась на 44 дБ, это видно в правом нижнем углу (out:-44)
Умножаем частоту на 10 (декада) и получаем вторую точку в 100 Герц. На частоте в 100 Герц наш сигнал уменьшился приблизительно на 24 дБ
То есть получается за одну декаду у нас сигнал увеличился с -44 до -24 дБ на декаду. То есть наклон характеристики составил +20 дБ/декаду. Если +20 дБ/декаду перевести в дБ на октаву, то получится 6 дБ/октаву.
Достаточно часто, дискретные аттенюаторы (делители) выходного сигнала на измерительных приборах (особенно на генераторах) проградуированы в децибелах:
0, -3, -6, -10, -20, -30, -40 дБ. Это позволяет быстро ориентироваться в относительном уровне выходного сигнала.
Что еще измеряют в децибелах?
Также очень часто в дБ выражают отношение сигнал-шум (signal-to-noise ratio, сокр. SNR)
где
Uc – это эффективное значение напряжения сигнала, В
Uш – эффективное значение напряжения шума, В
Чем выше значение сигнал/шум, тем более чистый звук обеспечивается аудиосистемой. Для музыкальной аппаратуры желательно, чтобы это отношение было не менее 75 дБ, а для Hi-Fi аппаратуры не менее 90 дБ. Не имеет значение физическая природа сигнала, важно, чтобы единицы были в одинаковых измерениях.
В качестве единицы логарифмического отношения двух одноимённых физических величин применяется также непер (Нп) — 1 Нп ~ 0,8686 Б. В основе лежит не десятичный (lg), а натуральный (ln) логарифм отношений. В настоящее время используется редко.
Во многих случаях, удобно сравнивать между собой не произвольные величины, а одну величину относительно другой, названной условно опорной (нулевой, базовой).
В электротехнике, в качестве такой опорной или нулевой величины выбрано значение мощности равное 1 мВт выделяемое на резисторе сопротивлением 600 Ом.
В этом случае, базовыми значениями при сравнении напряжений или токов станут величины 0.775 В или 1.29 мА.
Для звуковой мощности такой базовой величиной является 20 микроПаскаль (0 дБ), а порог +130 дБ считается болевым для человека:
Более подробно об этом написано в Википедии по этой ссылке.
Для случаев когда в качестве базовых значений используются те или иные конкретные величины, придуманы даже специальные обозначения единиц измерений:
dbW (дБВт) – здесь отсчет идет относительно 1 Ватта (Вт). Например, пусть уровень мощности составил +20 дБВт. Это значит что мощность увеличилась в 100 раз, то есть на 100 Вт.
dBm (дБм) – здесь у нас отсчет уже идет относительно 1 милливатта (мВт). Например, уровень мощности в +30дБм будет соответственно равен 1 Вт. Не забываем, что это у нас энергетические децибелы, поэтому для них будет справедлива формула
Следующие характеристики – это уже амплитудные децибелы. Для них будет справедлива формула
dBV (дБВ) – как вы догадались, опорное напряжение 1 Вольт. Например, +20дБВ даст – это 10 Вольт
От дБВ также вытекают другие виды децибелов с разными приставками:
dBmV (дБмВ) – опорный уровень 1 милливольт.
dBuV (дБмкВ) – опорное напряжение 1 микровольт.
Здесь я привел наиболее употребимые специальные виды децибелов в электронике.
Децибелы используются и в других отраслях, где они также показывают отношение каких-либо двух измеряемых величин в логарифмическом масштабе.
Также на YouTube есть интересное видео о децибелах.
При участии Jeer
Что такое децибел (дБ)?
Децибел (дБ) определение, как конвертировать, калькулятор и дБ в таблицу коэффициентов.
Децибел (дБ) определение
Децибел (Символ: дБ) является логарифмической единицей, которая указывает коэффициент или усиление.
Децибел используется для индикации уровня акустических волн и электронных сигналов.
Логарифмическая шкала может описывать очень большие или очень маленькие числа с более короткими обозначениями.
Уровень дБ можно рассматривать как относительное усиление одного уровня по сравнению сдругой уровень или абсолютный логарифмический уровень шкалы для хорошо известных контрольных уровней.
Децибел — безразмерная единица.
Отношение в бельях — это основание 10 логарифм отношения P 1 и P 0 :
Коэффициент B = log 10 ( P 1 / P 0 )
Децибел — это одна десятая части бела, поэтому 1 бел равен 10 децибелам:
1B = 10 дБ
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности в децибелах (дБ) в 10 раз превышает логарифм по основанию 10 отношения P 1 и P 0 :
Отношение дБ = 10⋅log 10 ( P 1 / P 0 )
Коэффициент амплитуды
Соотношение величин, таких как напряжение, ток и уровень звукового давления, рассчитывается как отношение квадратов.
Отношение амплитуд в децибелах (дБ) в 20 раз превышает логарифм по основанию 10 отношения V 1 и V 0 :
Отношение дБ = 10⋅log 10 ( V 1 2 / V 0 2 ) = 20⋅log 10 ( V 1 / В 0 )
дБ в ватт, вольт, герц, паскаль калькулятор преобразования
Преобразование дБ, дБм, дБВт, дБВ, дБмВ, дБмкВ, дБу, дБмкА, дБГц, дБСПЛ, дБА, в ватты, вольт, ампер, герц, звуковое давление.
- Установите тип количества и децибел.
- Введите значения в одно или два текстовых поля и нажмите соответствующую кнопку Преобразовать :
Соотношение мощности в дБ
Коэффициент усиления G дБ равна 10 раз по основанию 10 логарифм отношения мощности Р 2 и опорной мощности P 1 .
G дБ = 10 log 10 ( P 2 / P 1 )
P 2 — уровень мощности.
P 1 — указанный уровень мощности.
G дБ — это коэффициент мощности или усиление в дБ.
Пример
Найти усиление в дБ для системы с входной мощностью 5 Вт и выходной мощностью 10 Вт.
G дБ = 10 log 10 ( P из / P в ) = 10 log 10 (10 Вт / 5 Вт) = 3,01 дБ
дБ в преобразование отношения мощности
мощность Р 2 равна эталонной мощности Р 1 раз 10 поднят на коэффициент усиления G в дБ , деленное на 10.
P 2 = P 1 ⋅ 10 ( G дБ / 10)
P 2 — уровень мощности.
P 1 — указанный уровень мощности.
G дБ — это коэффициент мощности или усиление в дБ.
Отношение амплитуд к дБ
Для амплитуды волн, таких как напряжение, ток и уровень звукового давления:
G дБ = 20 log 10 ( A 2 / A 1 )
A 2 — уровень амплитуды.
A 1 — указанный уровень амплитуды.
G дБ — коэффициент амплитуды или усиления в дБ.
дБ в преобразование отношения амплитуды
A 2 = A 1 ⋅ 10 ( G дБ / 20)
A 2 — уровень амплитуды.
A 1 — указанный уровень амплитуды.
G дБ — коэффициент амплитуды или усиления в дБ.
Пример
Найти выходное напряжение для системы с входным напряжением 5 В и усилением напряжения 6 дБ.
В из = В в ⋅ 10 ( G дБ /20) = 5 В ⋅ 10 (6 дБ / 20) = 9,976 В ≈ 10 В
Коэффициент усиления по напряжению
Коэффициент усиления по напряжению ( G дБ ) в 20 раз превышает логарифм на 10 оснований для отношения выходного напряжения ( В к ) и входного напряжения ( В в ):
G дБ = 20⋅log 10 ( В из / В в )
Текущий прирост
Коэффициент усиления по току ( G дБ ) в 20 раз превышает логарифм на 10 оснований отношения выходного тока ( I из ) и входного тока ( I в ):
G дБ = 20⋅log 10 ( I из / I в )
Акустическое усиление
Акустическое усиление слухового аппарата ( G дБ ) в 20 раз превышает логарифм на 10 оснований отношения уровня выходного звука ( L из ) и уровень входного звука ( L, , в ).
G дБ = 20⋅log 10 ( L из / L в )
Соотношение сигнал / шум (SNR)
Отношение сигнал / шум ( SNR дБ ) в 20 раз превышает логарифм основания 10 амплитуды сигнала ( A сигнал ) и амплитуда шума ( А, , , шум ):
SNR дБ = 20⋅log 10 ( A сигнал / A шум )
Абсолютных децибел единиц
Единицы абсолютных децибел относятся к удельной величине единицы измерения:
| Unit | Наименование | Ссылка | Количество | Коэффициент |
|---|---|---|---|---|
| дБм | децибел милливатт | 1 мВт | электрическая мощность | Коэффициент мощности|
| дБВт | децибел ватт | 1W | электрическая мощность | Коэффициент мощности|
| дБрн | дБ, эталонный шум | 1pW | электрическая мощность | Коэффициент мощности|
| дБмкВ | децибел микровольт | 1 мкВ RMS | напряжение | Коэффициент амплитуды|
| дБмВ | децибел милливольт | 1 мВ RMS | напряжение | Коэффициент амплитуды|
| дБВ | децибел вольт | 1V RMS | напряжение | Коэффициент амплитуды|
| дБу | децибел без нагрузки | 0.775 В RMS | напряжение | Коэффициент амплитуды|
| дБЗ | децибел Z | 1 мкм 3 | отражательная способность | Коэффициент амплитуды|
| дБмкА | децибел микроампер | 1 мкА | текущий | Коэффициент амплитуды|
| дБом | децибел ом | 1Ом | сопротивление | Коэффициент амплитуды|
| дБГц | децибел герц | 1 Гц | частота | Коэффициент мощности|
| дБСПЛ | децибел уровень звукового давления | 20 мкПа | звуковое давление | Коэффициент амплитуды|
| дБА | децибел A-взвешенный | 20 мкПа | звуковое давление | Коэффициент амплитуды
Относительные единицы децибела
| Unit | Наименование | Ссылка | Количество | Коэффициент |
|---|---|---|---|---|
| дБ | децибел | — | — | мощность / поле |
| дБн | децибел перевозчик | несущая мощность | электрическая мощность | Коэффициент мощности|
| дБи | децибел изотропный | Изотропная антенна Плотность мощности | Плотность мощностиКоэффициент мощности | |
| дБС | децибел полной шкалы | полная цифровая шкала | напряжение | Коэффициент амплитуды|
| дБрн | дБ, эталонный шум |
Шумомер
Измеритель уровня звука или Измеритель уровня звукового давления — это устройство, которое измеряет уровень звукового давления (УЗД) звуковых волн в децибелах (дБ-SPL) ед.
Измеритель SPLиспользуется для тестирования и измерения громкости звуковых волн и для мониторинга шумового загрязнения.
Единица измерения уровня звукового давления — паскаль (Па), а в логарифмическом масштабе используется дБ-SPL.
дБ-SPL стол
Таблица общих уровней звукового давления в дБСПЛ:
| Тип звука | Уровень звука (дБ-SPL) |
|---|---|
| Слуховой порог | 0 дБСПЛ |
| Whisper | 30 дБСПЛ |
| Кондиционер | 50-70 дБСПЛ |
| Беседа | 50-70 дБСПЛ |
| Трафик | 60-85 дБСПЛ |
| Громкая музыка | 90-110 дБСПЛ |
| Самолет | 120-140 дБСПЛ |
дБ к коэффициенту пересчета
| дБ | Коэффициент амплитуды | Коэффициент мощности |
|---|---|---|
| -100 дБ | 10 -5 | 10 -10 |
| -50 дБ | 0.00316 | 0,00001 |
| -40 дБ | 0,010 | 0,0001 |
| -30 дБ | 0,032 | 0,001 |
| -20 дБ | 0,1 | 0,01 |
| -10 дБ | 0,316 | 0,1 |
| -6 дБ | 0.501 | 0,251 |
| -3 дБ | 0,708 | 0,501 |
| -2 дБ | 0,794 | 0,631 |
| -1 дБ | 0,891 | 0,794 |
| 0 дБ | 1 | 1 |
| 1 дБ | 1.122 | 1,259 |
| 2 дБ | 1,259 | 1,558 |
| 3 дБ | 1,413 | 2 ≈ 1,995 |
| 6 дБ | 2 ≈ 1,995 | 3.981 |
| 10 дБ | 3,162 | 10 |
| 20 дБ | 10 | 100 |
| 30 дБ | 31.623 | 1000 |
| 40 дБ | 100 | 10000 |
| 50 дБ | 316,228 | 100000 |
| 100 дБ | 10 5 | 10 10 |
дБм ►
См. Также
,Десятичный калькулятор времени
Использование калькулятора
Конвертировать научный десятичный формат числа в формате времени в формате чч: мм: сс, часы: минуты: секунды. Введите положительное десятичное число и выберите единицы в днях, часах, минутах или секундах. Этот калькулятор выполнит преобразование в формат времени в формате чч: мм: сс для часов, минут и секунд.
Как преобразовать десятичное время в формат чч: мм: сс по общим секундам
Конвертировать 42.756 часов до чч: мм: сс
42,756 часов × 3600 с / час = 153922 с
Использование Длинное деление с остатками,
153922 с ÷ 86 400 с / д = 1 д R67522 с
67522 с ÷ 3600 с / час = 18 часов R2722 с
2722 с ÷ 60 с / мин = 45 мин R22 с
R22s = 22 с
Условия объединения: 1 д, 18 ч, 45 мин, 22 с
1 д = 24 часа, то есть всего 42 часа,
42:45:22
Как преобразовать десятичные дни в формат времени
Конвертировать 3.2 дня до чч: мм: сс
- 3,2 дня можно перевести в часы путем умножения 3,2 дня * 24 часа / день = 76,8 часов
- 76,8 часа можно разбить на 76 часов плюс 0,8 часа — 76 часов
- 0,8 часа * 60 минут / час = 48 минут — 48 минут
- Ничего не осталось — 0 секунд с
- 76:48:00
Как преобразовать десятичные часы в формат времени
Конвертировать 2.88 часов до чч: мм: сс
- 2,88 часа можно разбить на 2 часа плюс 0,88 часа — 2 часа
- 0,88 часа * 60 минут / час = 52,8 минуты — 52 минуты
- 0,8 минуты * 60 секунд / минута = 48 секунд — 48 секунд с
- 02:52:48
Как преобразовать десятичные минуты в формат времени
Конвертировать 78.6 минут до чч: мм: сс
- 78,6 минут можно перевести в часы путем деления 78,6 минут / 60 минут / час = 1,31 часа
- 1,31 часа можно разбить на 1 час плюс 0,31 часа — 1 час
- 0,31 часа * 60 минут / час = 18,6 минуты — 18 минут
- 0,6 минуты * 60 секунд / минута = 36 секунд — 36 секунд с
- 01:18:36
Как преобразовать десятичные секунды в формат времени
Конвертировать 7147.От 3 секунд до чч: мм: сс
- 7147,3 секунды можно перевести в часы, разделив 7147,3 секунды / 3600 секунд / час ≈ 1.9854 часов
- 1,9544 часа можно разбить на 1 час плюс 0,9854 часа — 1 час
- 0,9854 часа * 60 минут / час = 59,124 минуты — 59 минут
- 0,124 минуты * 60 секунд / минута = 7.44 секунды — округлено = 7 секунд с
- 01:59:07
Калькулятор преобразования времени
Использование калькулятора
Введите значение времени и единицы, из которых вы хотите конвертировать, затем выберите единицу времени, в которую вы хотите конвертировать. Вы можете конвертировать между секундами, миллисекундами, микросекундами, наносекундами, днями, часами, неделями, месяцами и годами.
месяцев в этом калькуляторе пересчета времени рассчитывается с использованием среднего значения 30,416 дней в месяц. Это равно 365 дням в году, разделенным на 12 месяцев в году.365 ÷ 12 = 30,416 дней в месяц.
года в этом конвертере времени рассчитываются как 365 дней в году. Этот калькулятор не учитывает дополнительный день в високосном году, который имеет 366 дней в году.
Как конвертировать единицы времени
Вы можете использовать коэффициенты пересчета для преобразования единицы времени в другую, используя умножение или деление. Зная коэффициент преобразования, преобразование между единицами может стать простой математической задачей:
S * C = E
, где S — начальное значение, C — коэффициент пересчета, и E — преобразованный результат.
преобразований за секунды
В таблице ниже приведены коэффициенты пересчета для преобразования любого значения времени в секунды с использованием умножения.
Пример: преобразование 120 минут в секунды
- Умножить 120 минут на 60 секунд в минуту
- 120 мин * 60 с / мин = 7200 секунд
Пример: преобразование 28 800 секунд в часы
- Умножить 28 800 секунд на 1/3600 часов в секунду
- Это то же самое, что делить 28 800 секунд на 3600 секунд в час.
- 28 800 с ÷ 3600 с / ч = 8 часов
Чтобы преобразовать любые единицы в левом столбце, скажем, из A в B, вы можете умножить на коэффициент для A, чтобы преобразовать A в секунды, а затем разделить на коэффициент для B, чтобы преобразовать из секунд.Или вы можете найти упрощенный коэффициент, разделив коэффициент преобразования для A на коэффициент преобразования для B.
Чтобы преобразовать минуты в часы, умножьте количество минут на 60, а затем разделите на 3600. Упрощенно, это то же самое, что умножить на 60/3600, что составляет 0,016666667. Для перевода напрямую из минут в часы вы умножаете на 0,016.
Единицы, символы и значения преобразования
использовал в это время калькулятор
наносекунда
нс
секунд
0.000000001
миллисекунды
мс
секунд
0,001
секунд (сидерический)
с
секунд
0,99726956
минута (звездный)
мин.
секунд
59.83617361
час (сидерический)
ч
секунд
3590.170417
день (сидерик)
д
секунд
86164.09
встряхнуть
встряхнуть
секунд
0,00000001
год (звездный)
лет
секунд
31449892.85
десятилетие
дек
секунд
315360000
век
c
секунд
3153600000
тысячелетия
тысячелетия
секунд
31536000000
Сидериал
Звездный день: единица времени, используемая в астрономии, равная периоду времени, в течение которого Земля совершает один оборот относительно звезд.Если бы мы могли видеть Землю снаружи Солнечной системы, мы бы увидели, что она фактически совершает 366 242 оборота за один год (один оборот вокруг Солнца). Мы рассчитываем только 365,242, потому что один поворот для нас отменен нашим туром по солнцу. Таким образом, звездный день, средний интервал между двумя последовательными восходами одной и той же звезды, короче среднего солнечного дня (см. День) на 1 / 366,242. Звездный день равен 23 часам 56 минутам 4,090 54 секундам или 86 164,090 54 секундам. Как и обычный день, он делится на 24 звездных часа, каждый звездный час делится на 60 звездных минут, а каждая звездная минута на 60 звездных секунд.Звездный час равен 59 минутам 50,17 секунд; звездная минута равна 59,8362 секундам; сидерическая секунда равна 0,997 270 секундам. Традиционно в обсерваториях были установлены часы на этот звездный цикл, и астрономы все еще используют звездное время при настройке телескопа.
От — Сколько? Словарь единиц измерения .
Ссылки / Дополнительная литература
Национальный институт стандартов и технологий (NIST) — Руководство по использованию международной системы единиц NIST — Приложение B, подразделы B.8 факторов для единиц, перечисленных в алфавитном порядке и B.9 Факторы для единиц, перечисленных по виду количества или области науки.
Лиде, Дэвид Р., Даниэль (главный редактор). Справочник по химии и физике CRC, 89-е издание , Нью-Йорк, Нью-Йорк: CRC Press, p. 1-28, 2008.
Википедия. «Конверсия единиц» Википедия, Свободная энциклопедия. Википедия, Свободная энциклопедия, последний раз посетила 26 июня.2011.
,A Руководство для музыкантов по базовым знаниям
Задайте себе вопрос: сколько музыкантов действительно понимают, что такое децибел ?
Не так много, верно? И это действительно не удивительно.
Потому что правда в том, что децибелы сбивают с толку.
Вы могли бы читать об этом в учебнике для колледжа целыми днями и не понять ни одной полезной вещи.
Хорошая новость заключается в том, что … для записи звука вам нужно знать только некоторые основы.
И поэтому в сегодняшнем посте я покажу вам КЛЮЧЕВЫЕ пункты о децибелах, которые должен знать каждый музыкант.
Надеюсь, вы найдете это полезным.
Прежде всего, давайте начнем с развеивания общего мифа:
ФАКТ: Децибел НЕ является единицей громкости
Это не единица чего-либо. Это соотношение. Он сравнивает значение одного числа со значением другого.
И хотя эти цифры обычно измеряют уровень звука, это не всегда так. В музыке децибелы также используются для измерения напряжения и мощности в вашем оборудовании.
СЛЕДУЮЩИЙ ФАКТ: Децибел не является ЛИНЕЙНЫМ измерением
Большинство единиц измерения ЛИНЕЙНЫЕ.Например, 2 дюйма в два раза длиннее 1 дюйма, а 4 дюйма в два раза длиннее 2 дюймов. Если вы нанесете эти числа на график, они будут образовывать прямую линию.
Но это не так, как это работает с децибелами. Децибелы — это логарифмические единицы измерения. Если вы не помните логарифмы из физики в старших классах, вот супер простая суть:
С логарифмическими числами каждая дополнительная единица умножает истинное значение числа по экспоненте. Например:
- + 3dB = в 2 раза больше мощности
- + 10 дБ = 10 раз больше мощности
- + 60 дБ = 1 000 000 раз больше мощности
Получите идею? Хорошо.Вот почему вам нужно знать этот материал:
Как децибелы применяются к музыке и звуку
В музыке децибелы — это Уровень звукового давления (SPL) . Когда мы говорим, что выступающие на рок-концерте играют на 110 дБ, мы имеем в виду, что они играют на 110 дБ SPL.
Поскольку децибел является только отношением, 110 дБ фактически является сравнением с другим числом: 0 SPL.
0 SPL — стандартный уровень давления воздуха в атмосфере (20 микропаскалей).Это обычно считается самым низким порогом человеческого слуха, и это точка отсчета, с которой сравниваются все другие звуки.
Теперь … некоторые практические вещи.
полезных примеров из жизни Уровень децибел
Самый простой способ почувствовать децибелы — это измерить реальные шумы. Вот несколько примеров шумов, с которыми мы все хорошо знакомы:
- Дыхательные звуки: 10 дБ
- Шепот: 20 дБ
- Нормальный разговор: 40 дБ
- Фоновый шум в ресторане: 60 дБ
- Прослушивание радио или просмотр ТВ: 70 дБ
- Вывоз мусора: 80 дБ
- отбойный молоток: 100 дБ
- Порог боли: 130 дБ
- Реактивный двигатель: 150 дБ
Просто верно? Хорошо.Давайте двигаться дальше.
Как децибел изменяет воспринимаемую громкость
Чтобы по-настоящему понять концепцию децибел, вам необходимо иметь интуитивное представление о том, как конкретное изменение в децибелах приводит к ощутимому изменению громкости.
Я буду честен … математика здесь заставит вашу голову кружиться. Итак, вместо этого вот несколько простых правил, которые можно использовать в качестве ярлыка:
- + 10 дБ = 2х громкость
- + 20 дБ = 4x громкость
- + 40 дБ = 16x громкость
Теперь вот слово предупреждения: хотя эти цифры полезны, они не являются «идеальными».Единственный уровень децибела фактически можно услышать на нескольких уровнях громкости.
Вот как:
Как частотный баланс влияет на громкость
Когда вы думаете о 60 дБ УЗД, вы представляете, что он привязан к одному КОНКРЕТНОМУ уровню громкости.
Оказывается, это не так. Уровень громкости, который воспринимает наш мозг, также зависит от частот, содержащихся в звуке.
При одинаковых уровнях децибела частоты среднего диапазона (частоты между 1 кГц и 4 кГц) воспринимаются как звучащие «громче», чем эти частоты в низких и высоких частотах.
Это явление может быть изучено далее на диаграмме, известной как кривая Флетчера Мансона.
Хорошо, следующая точка:
Как расстояние влияет на громкость
Это здравый смысл … чем дальше вы отдаляетесь от источника звука, тем мягче становится звук.
Что менее очевидно, «на сколько?». Опять же, математика сложна.
Итак, вот два практических правила для простоты:
- 2X расстояние = -6дБ
- 10X расстояние = -20dB
Теперь, когда у вас есть интуитивное понимание того, как децибелы измеряют уровень звука, вам нужно знать еще одну вещь:
Как децибелы используются в записывающем оборудовании
Самое распространенное место, где вы видите децибелы, используемые в студии звукозаписи, — это измерители уровня …
, которые можно найти на многих устройствах в вашей студии, таких как DAW, аудиоинтерфейс, и еще .
В верхней части измерителя уровня вы заметите отметку 0 дБFS (что означает полную шкалу 0 дБ). Это максимально возможный уровень сигнала, который оборудование может приспособить до ограничения или искажения.
Ниже вы видите постоянно растущие отрицательные значения dBFS, вплоть до -∞ dBFS.
В зависимости от того, кого вы спрашиваете, люди будут указывать вам значение от -15 дБ до -6 дБ при настройке уровней входа для записи. Я считаю, что -10dB — хороший компромисс.
,Похожие записи
