Обозначение на нивото на шума db a. Норма за шум в децибели в апартамента

В последната статия засегнахме темата за почистване на ушите с памучни тампони. Оказа се, че въпреки разпространението на такава процедура, самопочистването на ушите може да доведе до перфорация (разкъсване) на тъпанчевата мембрана и значително намаляване на слуха, до пълна глухота. Неправилното почистване на ушите обаче не е единственото нещо, което може да развали слуха ни. Прекомерният шум, надвишаващ здравните стандарти, както и баротравмата (нараняване поради спадане на налягането) също могат да доведат до загуба на слуха.

За да имате представа за опасността, която шумът представлява за слуха, трябва да се запознаете с допустимите стандарти за шум за различни часове на деня, както и да разберете какво ниво на шум в децибели произвеждат определени звуци. По този начин можете да започнете да разбирате какво е безопасно за слуха и какво е опасно. И с разбиране, способността да се избягва вредното въздействие на звука върху ухото ще дойде.

Според санитарните стандарти допустимото ниво на шум, което не уврежда слуха дори при продължително излагане на слуховия апарат, се счита за 55 децибела (dB) през деня и 40 децибела (dB) през нощта. Тези стойности са нормални за нашето ухо, но, за съжаление, много често се нарушават, особено в големите градове.

Ниво на шума в децибели (dB)

Всъщност нормалното ниво на шум често се превишава значително. Ето примери само за някои от звуците, които срещаме в живота си и колко децибела (dB) всъщност съдържат тези звуци:

Устната реч варира от 45 децибела (dB) до 60 децибела (dB), в зависимост от силата на гласа;
Клаксонът на автомобила достига 120 децибела (dB);
Силен шум от трафика - до 80 децибела (dB);
Бебешки плач - 80 децибела (dB);
Шумът от различни офис оборудване, прахосмукачка - 80 децибела (dB);
Шум от бягащ мотоциклет, влакове - 90 децибела (dB);
Звук на денс музика в нощен клуб - 110 децибела (dB);
Шум от самолета - 140 децибела (dB);
Шум при ремонт - до 100 децибела (dB);
Готвене на печката - 40 децибела (dB);
Горски шум от 10 до 24 децибела (dB);
Нивото на шума, което е смъртоносно за човек, звукът от експлозия е 200 децибела (dB).

Както можете да видите, повечето шумове, които срещаме буквално всеки ден, са значително по-високи от допустимия праг на нормата. И това са само естествени шумове, за които не можем да направим нищо. Но има и шум от телевизора, силна музика, на която ние самите излагаме слуховите си апарати. И със собствените си ръце нанасяме голяма вреда на слуха си.

Какво ниво на шум е вредно?

Ако нивото на шума достигне 70-90 децибела (dB) и продължи доста дълго време, тогава такъв шум при продължително излагане може да доведе до заболявания на централната нервна система. А продължителното излагане на нива на шум над 100 децибела (dB) може да доведе до значителна загуба на слуха, до пълна глухота. Следователно, ние получаваме много повече вреда от силната музика, отколкото удоволствие и полза.

Какво се случва със слуха, когато е изложен на шум?

Агресивното и продължително излагане на шум на слуховия апарат може да доведе до перфорация (разкъсване) на тъпанчевата мембрана. Последица от това е загуба на слуха и в краен случай пълна глухота. Въпреки че перфорацията (разкъсването) на тъпанчевата мембрана е обратимо заболяване (т.е. тъпанчевата мембрана може да заздравее), процесът на възстановяване е дълъг и зависи от тежестта на перфорацията. Във всеки случай лечението на перфорация на тъпанчевата мембрана се извършва под наблюдението на лекар, който след преглед избира режим на лечение.

Гражданите, особено градските жители, често се оплакват от прекомерен шум в апартаментите и на улицата. Особено досадно (шум) е през уикендите и през нощта. Да, и следобед има малко радост от него, особено ако в апартамента има малко дете.

И експертите, и интернет са единни в съветите си - трябва да се обадите на районния полицай. Но преди да се свържете с представител на правоприлагащите органи, е необходимо поне приблизително да разберете нивата на шум, при които такова третиране е оправдано и което е само досаден фактор, но не попада под забраната.

Допустими нива на шум в жилищните помещения

Той е регламентиран със законодателни актове, според които времето на деня е разделено на периоди и за всеки период допустимото ниво на шум е различно.

22.00 - 08.00 - период на тишина, през който определеното ниво не трябва да надвишава 35-40 децибела (именно в тях се разглежда този индикатор).
От осем сутринта до десет вечерта според закона се отнася за дневните часове и може да се вдигне малко повече шум - 40-50 dB.

Мнозина се чудят защо такова разпространение в dB. Работата е там, че федералните власти дадоха само приблизителни стойности и всеки регион ги определя самостоятелно. Например, в някои региони, по-специално в столицата, има допълнителни периоди на тишина през деня. Обикновено това е интервалът от 13.00 до 15.00 часа. Неспазването на тишината през този период е нарушение.

Струва си да се каже, че нормите означават нивото, което не може да причини никаква вреда на човешкия слух. Но мнозина не разбират какво означават тези показатели. Затова даваме сравнителна таблица с нивата на шума и с какво да се сравни.

0-5 dB - не се чува нищо или почти нищо.
10 - това ниво може да се сравни с малко шумолене на листа на дърво.
15 - шумолене на зеленина.
20 - едва доловим човешки шепот (на приблизително разстояние от един метър).
25 - ниво, когато човек говори шепнешком на разстояние от няколко метра.
30 децибела с какво да сравним? - силен шепот, часовникът на стената. Според стандартите на SNiP това ниво е максимално допустимото през нощта в жилищни помещения.
35 - на това ниво разговорът обаче се води с приглушени тонове.
40 децибела е обикновена реч. SNiP определя това ниво като приемливо за деня.
45 също е стандартен разговор.
50 е звукът на пишеща машина (по-старото поколение ще разбере).
55 - с какво се сравнява това ниво? Да, същото като горната линия. Между другото, според европейските стандарти това ниво е максимално допустимото за офиси от клас А.
60 е нивото, определено от закона за обикновените служби.
65-70 - силни разговори на разстояние един метър.
75 - човешки писък, смях.
80 - работещ мотоциклет с ауспух, това също е нивото на работеща прахосмукачка с двигател от 2 kW или повече.
90 - звукът, излъчван от товарен вагон, когато се движи по парче желязо и се чува на разстояние от седем метра.
95 е звукът на вагон на метрото по време на шофиране.
100 - на това ниво свири духов оркестър, работи резачка. Звук със същата сила предизвиква гръм. Според европейските стандарти това е максимално допустимото ниво за слушалките на плейъра.
105 - това ниво е било разрешено в пътническите самолети до 80-те години. последния век.
110 - шум, излъчван от летящ хеликоптер.
120-125 - звукът на калник, работещ на разстояние от един метър.
130 - това е колко децибела произвежда стартов самолет.
135-145 - с такъв шум излита реактивен самолет или ракета.
150-160 - Свръхзвуков самолет преминава звуковата бариера.

Всичко по-горе е условно разделено според нивото на въздействие върху човешкия слух:

0-10 - не се чува нищо или почти нищо.
15-20 - едва се чува.
25-30 - тихо.
35-45 вече е доста шумно.
50-55 - ясно се чува.
60-75 - шумно.
85-95 - много шумно.
100-115 - изключително шумно.
120-125 е почти непоносимо ниво на шум за човешкия слух. Работниците, работещи с чук, трябва да носят специални слушалки, в противен случай загубата на слуха е гарантирана.
130 е така нареченият праг на болка, звукът по-висок за човешкия слух вече е фатален.
135-155 - без защитно оборудване (слушалки, каски), човек има контузия, мозъчна травма.
160-200 - гарантирано разкъсване на тъпанчевите мембрани и, внимание, белите дробове.

Над 200 децибела дори могат да бъдат игнорирани, тъй като това е смъртоносно ниво на звука. Именно на това ниво действа така нареченото шумово оръжие.

Какво друго

Но дори по-ниските проценти могат да доведат до необратими наранявания. Например, дългосрочният ефект върху слуха на звук от 70-90 децибела има пагубен ефект върху човек, по-специално върху централната нервна система. За сравнение - обикновено това е силно свирещ телевизор, нивото на музиката в колата за някои "аматьори", звукът в слушалките на плейъра. Ако искате да слушате и силна музика - бъдете готови за това, че по-късно ще трябва да лекувате нервите си дълго време.

И ако шумът надвишава 100 децибела, тогава загубата на слуха е почти гарантирана. И както показва практиката, от музиката на това ниво има повече негативност, отколкото удоволствие.

В Европа е забранено поставянето на много офис оборудване в една стая, особено ако стаята не е завършена със звукопоглъщащи материали. Всъщност в малка стая два компютъра, факс машина и принтер могат да повишат нивото на шума до 70 dB.

По принцип на работното място максималното ниво на шум може да бъде не повече от 110 dB. Ако някъде надвишава 135, тогава всеки престой на човек, дори кратък, е забранен на този сайт.

Ако нивото на шума на работното място надвишава 65-70 dB, се препоръчва да се носят специални меки тапи за уши. Ако са направени с високо качество, тогава те трябва да намалят външния шум с 30 dB.

Изолиращите слушалки, налични в магазините за усъвършенстване на дома, не само осигуряват максимална защита от практически всякакъв шум, но също така предпазват темпоралния дял на главата.

И в заключение, нека кажем една интересна новина, която може да се стори смешна на някого. Статистиката показва, че градски жител, живеещ в режим на постоянен шум, попаднал в зона на пълна тишина, където нивото на шума не надвишава 20 dB, започва да изпитва дискомфорт. Какво да кажа, той започва да се депресира. Ето един такъв парадокс.

Шумът се определя като хаотично съчетание на различни звуци с тонове с различна сила и честота. Нивата на шум трябва да се измерват в количества, които могат да изразят степента на произведеното звуково налягане. Такива единици за измерване на нивото на шума са свързани с имената на двама физици - Александър Бел и Хайнрих Херц.

Белами, и по-често децибели, е относителната сила на звука. В основата си един децибел е десет пъти по-голям от логаритъма на съотношението на интензитета на съществуващата звукова енергия към неговата стойност. Това не е директно мерна единица, а израз на връзка.

Измеримата характеристика на звука е количеството енергия, което съдържа. Тоест неговата интензивност като поток от тази енергия. Ето защо, например, изразът във ватове на квадратен метър (W / m2) действа като количествена характеристика. Въпреки това, получените стойности спрямо референтното ниво от 10-12 W / m2 са толкова малки и неразбираеми за повечето обикновени хора, че 1 бел е "приет", за да изрази получените съотношения. Например, нивото на шума на реактивен самолет е от порядъка на 13 бела или, при по-малки стойности, 130 децибела (dB). За човешкото ухо нормалният диапазон на шума е от 20 до 120 децибела. Звуци над това ниво могат да причинят сериозно нараняване на тъпанчето и контузия. А 160 dB могат да бъдат фатални.

Всички хора се сблъскват с домашния шум. Те се състоят от тези, които възникват директно в стаята и проникват отвън. С цел опазване здравето и нормалното състояние на гражданите са приети нормите за допустим проникващ шум. Това е 40 dB през деня и 30 dB през нощта. Средните показатели на единиците за измерване на шума доказват, че в около 80% от случаите, дори при нормална работа на радио и телевизия, разговори, шумът, идващ от съседни апартаменти, се поддържа на ниво 40-45 dB, а звуците от входа (асансьор движение, пляскане на врати) достигат 60 dB.

В допълнение към интензивността на звука, човешкото ухо е чувствително и към шумови вибрации. Херц е единица C за честота, равна на честотата на текущия периодичен процес, при който един цикъл на такъв периодичен процес се случва за 1 секунда (тоест 1 трептене). Следователно, за обективна характеристика е необходимо да се използват и двете мерни единици за нивото на шума. Човешкият слухов апарат е по-чувствителен към вибрации, генерирани от високи честоти, отколкото от ниски честоти. Но в промишлени и битови условия всеки е под влиянието на целия спектър. В тази връзка, когато се сравнява нивото на силата на звука, е необходимо, освен характеристиките на силата и интензитета на звука в децибели, да се посочи честотата на вибрациите в секунда.

КАКВО СА ДЕЦИБЕЛИ?

Универсални логаритмични единици децибели намират широко приложение при количествени оценки на параметрите на различни аудио и видео устройства у нас и в чужбина. В радиоелектрониката, по-специално в проводната комуникация, технологията за запис и възпроизвеждане на информация, децибелите са универсална мярка.

Децибелът не е физическа величина, а математическо понятие

В електроакустиката децибелът по същество е единствената единица за характеризиране на различни нива - интензитет на звука, звуково налягане, сила на звука, а също и за оценка на ефективността на средствата за справяне с шума.

Децибелът е специфична мерна единица, която не е подобна на нито една от тези, които трябва да срещаме в ежедневната практика. Децибелът не е официална единица в системата SI, въпреки че според решението на Генералната конференция по теглилки и мерки може да се използва без ограничения във връзка с SI и Международната камара по мерки и теглилки препоръча включването му в тази система.

Децибелът не е физическа величина, а математическо понятие.

В това отношение децибелите имат някои прилики с процентите. Подобно на процентите, децибелите са безразмерни и служат за сравняване на две стойности с едно и също име, по принцип много различни, независимо от тяхното естество. Трябва да се отбележи, че терминът "децибел" винаги се свързва само с енергийни количества, най-често с мощност и, с известни резерви, с напрежение и ток.

Децибел (руско обозначение - dB, международно обозначение - dB) е една десета от по-голяма единица - bela 1.

Бел е десетичният логаритъм на съотношението на двете степени. Ако са известни две степени Р 1 и Р 2 , то тяхното съотношение, изразено в бели, се определя по формулата:

Физическата природа на сравняваните мощности може да бъде всяка - електрическа, електромагнитна, акустична, механична - важно е само двете величини да са изразени в едни и същи единици - ватове, миливатове и т.н.

Нека си припомним накратко какво е логаритъм. Всяко положително число 2, както цяло, така и дробно, може да бъде представено с друго число до известна степен.

Така например, ако 10 2 = 100, тогава 10 се нарича основа на логаритъма, а числото 2 - логаритъмът на 100 и означава log 10 100 = 2 или lg 100 = 2 (четете така: "логаритъмът от сто в основата десет е две").

Логаритмите с основа 10 се наричат десетични логаритми и се използват най-често. За числа, делими на 10, този логаритъм е числово равен на броя нули на единица, а за други числа се изчислява на калкулатор или се намира от таблици с логаритми.

Логаритмите с основа e = 2,718 ... се наричат естествени. В изчисленията обикновено се използват логаритми с основа 2.

Основни свойства на логаритмите:

Разбира се, тези свойства са валидни и за десетични и естествени логаритми. Логаритмичният начин за представяне на числата често е много удобен, тъй като ви позволява да замените умножението със събиране, деление с изваждане, повишаване на степен чрез умножение и извличане на корен чрез деление.

На практика белът се оказа твърде голям, например всякакви съотношения на мощността в диапазона от 100 до 1000 се вписват в един bel - от 2 B до 3 B. Ето защо, за по-голяма яснота, решихме да умножим числото, показващо брой бели по 10 и пребройте получения продукт като индикатор в децибели, т.е., например, 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB и т.н.

Обикновено съотношението на мощността се изразява незабавно в децибели, като се използва формулата:

Операциите с децибели са същите като операциите с логаритми.

2 dB = 1 dB + 1 dB → 1,259 * 1,259 = 1,585;
3dB → 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.

Знакът → означава „съвпадение“.

По същия начин можете да създадете таблица за отрицателни децибели. Минус 1 dB характеризира намаляване на мощността с 1 / 0,794 = 1,259 пъти, тоест също с около 26%.

Не забравяйте, че:

⇒ Ако Р 2 = П 1 т.е. P 2 / P 1 = 1 , тогава н dB = 0 , защото lg 1 = 0 .

⇒ Ако П 2 > П л , тогава броят на децибелите е положителен.

⇒ Ако Р 2 < P 1 , тогава децибелите се изразяват в отрицателни числа.

Положителните децибели често се наричат децибели на усилване. Отрицателните децибели обикновено характеризират загубите на енергия (във филтри, разделители, дълги линии) и се наричат децибели за затихване или загуба.

Има проста връзка между децибелите на усилването и затихването: противоположните числа на съотношенията съответстват на същия брой децибели с различни знаци. Ако например релацията Р 2 /Р 1 = 2 → 3 dB , тогава –3 dB → 1/2 , т.е. 1 / Р 2 /Р 1 = П 1 /Р 2

⇒ Ако Р 2 /Р 1 представлява степен от десет, т.е. Р 2 /Р 1 = 10 к , където к - всяко цяло число (положително или отрицателно), тогава NdB = 10k , защото LG 10 к = k .

⇒ Ако Р 2 или Р 1 е равно на нула, тогава изразът за NdB губи смисъла си.

И още една особеност: кривата, която определя стойностите на децибелите в зависимост от съотношенията на мощността, първо расте бързо, след това растежът й се забавя.

Знаейки броя на децибелите, съответстващи на едно съотношение на мощността, е възможно да се преизчисли за друго - близко или многократно съотношение. По-специално, за съотношенията на мощността, които се различават с коефициент 10, броят на децибелите се различава с 10 dB. Тази характеристика на децибелите трябва да бъде добре разбрана и твърдо запомнена - тя е една от основите на цялата система.

Предимствата на децибелната система включват:

⇒ гъвкавост, тоест способност за използване при оценка на различни параметри и явления;

⇒ огромни разлики в преобразуваните числа – от единици до милиони – се показват в децибели като числа от първата стотица;

⇒ естествените числа, представляващи степени на десет, се изразяват в децибели като кратни на десет;

⇒ реципрочните числа се изразяват в децибели с равни числа, но с различни знаци;

⇒ както абстрактните, така и наименуваните числа могат да бъдат изразени в децибели.

Недостатъците на децибелната система включват:

⇒ слаба видимост: за преобразуване на децибелите в съотношения на две числа или за извършване на противоположни действия са необходими изчисления;

⇒ Коефициентите на мощност и напрежението (или тока) се преобразуват в децибели по различни формули, което понякога води до грешки и объркване;

⇒ децибелите могат да се измерват само спрямо ниво, което не е равно на нула; абсолютната нула, например 0 W, 0 V, не се изразява в децибели.

Сравняването на два сигнала чрез сравняване на техните мощности не винаги е удобно, тъй като са необходими скъпи и сложни инструменти за директно измерване на електрическата мощност в аудио и радиочестотния диапазон. На практика, когато се работи с оборудване, е много по-лесно да се измери не мощността, която се отделя при натоварването, а спада на напрежението върху него, а в някои случаи и протичащия ток.

Познавайки напрежението или тока и съпротивлението на товара, е лесно да се определи мощността. Ако измерванията се извършват на същия резистор, тогава:

Тези формули се използват много често на практика, но имайте предвид, че ако напреженията или токове се измерват при различни натоварвания, тези формули не работят и трябва да се използват други, по-сложни зависимости.

Използвайки техниката, която е била използвана за съставяне на таблицата на децибелите на мощността, можете по подобен начин да определите какво 1 dB е равно на съотношението на напреженията и токовете. Положителният децибел ще бъде 1,122, а отрицателният децибел ще бъде 0,8913, т.е. 1 dB напрежение или ток характеризира увеличаването или намаляването на този параметър с около 12% спрямо първоначалната стойност.

Формулите са получени при предположението, че съпротивленията на натоварване са активни и няма фазово изместване между напреженията или токове. Строго погледнато, трябва да се разгледа общият случай и да се вземе предвид наличието на фазов ъгъл за напрежения (токове) и за товари не само активни, но и импедансни, включително реактивни компоненти, но това е значително само при високи честоти.

Полезно е да запомните някои от стойностите на децибелите, които често се срещат на практика, и съотношенията на мощностите и напреженията (токове), които ги характеризират, дадени в табл. 1

Маса 1.Чести децибелни стойности на мощността и напрежението

Използвайки тази таблица и свойствата на логаритмите, е лесно да се изчисли на какво съответстват произволни стойности на логаритмите. Например, 36 dB мощност може да бъде представена като 30 + 3 + 3, което съответства на 1000 * 2 * 2 = 4000. Получаваме същия резултат, като представим 36 като 10 + 10 + 10 + 3 + 3 → 10 * 10 * 10 * 2 * 2 = 4000.

СРАВНЕНИЕ НА ДЕЦИБЕЛИ С ПРОЦЕНТИ

По-рано беше отбелязано, че концепцията за децибели има някои прилики с процента. Всъщност, тъй като процентът е съотношението на едно число към друго, условно взето за сто процента, съотношението на тези числа също може да бъде представено в децибели, при условие че и двете числа характеризират мощност, напрежение или ток. За съотношението на мощността:

За съотношението на напреженията или токове:

Можете също да извлечете формули за преобразуване на децибели в проценти от съотношение:

Таблица 2 е превод на някои от най-често срещаните стойности на децибелите в проценти от съотношения. Различни междинни стойности могат да бъдат намерени на номограмата на фиг. 1

Ориз. 1. Преобразуване на децибели в проценти от съотношения според номограмата

Таблица 2.Преобразуване на децибели в проценти

Нека разгледаме два практически примера, за да илюстрираме превръщането на процента в децибели.

Пример 1.Какво е нивото на хармоника в децибели по отношение на нивото на сигнала на основната честота, съответстващо на THD от 3%?

Нека използваме фиг. 1. През точката на пресичане на вертикалната линия от 3% с графиката „напрежение“ начертайте хоризонтална линия, докато пресече вертикалната ос и получаваме отговора: –31 dB.

Пример 2.На какъв процент отслабване на напрежението съответства промяната –6 dB?

Отговор. 50% от първоначалната стойност.

При практическите изчисления дробната част от числовата стойност на децибелите често се закръглява до цяло число, но в резултатите от изчисленията се въвежда допълнителна грешка.

ДЕЦИБЕЛИ В РАДИОЕЛЕКТРОНИКАТА

Нека разгледаме няколко примера, които обясняват техниката на използване на децибели в електрониката.

Затихване в кабела

Загубите на енергия в линиите и кабелите на единица дължина се характеризират с коефициента на затихване α, който при еднакви входни и изходни съпротивления на линията се определя в децибели:

където У 1 - напрежение в произволен участък от линията; У 2 - напрежение в друг участък, отдалечено от първия с единица дължина: 1 m, 1 km и т.н. Например, високочестотен кабел от типа RK-75-4-14 с честота 100 MHz има коефициент на затихване α = –0,13 dB / m, кабел с усукана двойка от категория 5 на същата честота има затихване от порядъка на –0,2 dB / m, а за кабел от категория 6 е малко по-малко. Графикът на затихване на сигнала в кабел с неекранирана усукана двойка е показан на фиг. 2.

Ориз. 2. Графика на затихването на сигнала в кабел с неекранирана усукана двойка

Оптичните кабели имат значително по-ниски стойности на затихване в диапазона от 0,2 до 3 dB за дължина на кабела от 1000 м. Всички оптични влакна имат сложна зависимост на затихване от дължината на вълната, която има три "прозорца на прозрачност" 850 nm, 1300 nm и 1550 nm... „Прозорец на прозрачност“ означава най-малката загуба при максимално разстояние за предаване на сигнала. Графиката на затихването на сигнала в оптичните кабели е показана на фиг. 3.

Ориз. 3. Графика на затихването на сигнала в оптичните кабели

Пример 3.Намерете какво ще бъде напрежението на изхода на парче кабел с дължина RK-75-4-14 л = 50 m, ако към неговия вход се подаде напрежение от 8 V при честота 100 MHz. Съпротивлението на натоварване и характерният импеданс на кабела са равни или, както се казва, са съпоставени един с друг.

Очевидно е, че затихването, въведено от парче кабел е К = –0,13 dB / m * 50 m = –6,5 dB. Тази стойност на децибелите приблизително съответства на съотношение на напрежението от 0,47. Това означава, че напрежението в изходния край на кабела У 2 = 8V * 0,47 = 3,76V.

Този пример илюстрира много важен момент: загубите в линия или кабел нарастват изключително бързо с увеличаване на дължината. За 1 км участък от кабела затихването вече ще бъде –130 dB, тоест сигналът ще бъде отслабен повече от триста хиляди пъти!

Затихването до голяма степен зависи от честотата на сигналите - в аудиочестотния диапазон то ще бъде много по-малко, отколкото във видео диапазона, но логаритмичният закон на затихването ще бъде същият, а при дълга дължина на линията затихването ще бъде значително .

Аудио усилватели

За да се подобрят техните качествени показатели, в аудио усилвателите обикновено се въвежда отрицателна обратна връзка. Ако усилването на напрежението в отворен контур на устройството е ДА СЕ , и с обратна връзка Към ОС тогава се извиква числото, показващо колко пъти се променя усилването под действието на обратна връзка дълбочина на обратната връзка ... Обикновено се изразява в децибели. В работещ усилвател коефициентите ДА СЕ и ДА СЕ операционна система се определя експериментално, освен ако усилвателят не е възбуден с отворена обратна връзка. Когато проектирате усилвател, първо изчислете ДА СЕ и след това определете стойността Към ОС по следния начин:

където β е коефициентът на предаване на веригата за обратна връзка, т.е. съотношението на напрежението на изхода на веригата за обратна връзка към напрежението на нейния вход.

Дълбочината на обратната връзка в децибели може да се изчисли по формулата:

Стерео устройствата трябва да отговарят на допълнителни изисквания в сравнение с монофоничните. Ефектът на съраунд звук се осигурява само при добро разделяне на каналите, тоест когато няма проникване на сигнал от един канал в друг. На практика това изискване не може да бъде напълно задоволено и взаимното изтичане на сигнали се случва главно през възли, общи за двата канала. Качеството на разделяне на канала се характеризира с т.нар затихване на кръстосаните смущения a PZ Мярка за кръстосаните смущения в децибели е съотношението на изходните мощности на двата канала, когато входният сигнал се прилага само към един канал:

където Р д - максимална изходна мощност на работния канал; Р SV е изходната мощност на свободния канал.

Доброто разделяне на канала съответства на кръстосани смущения от 60-70 dB, отлично –90-100 dB.

Шум и фон

На изхода на всяко приемно-усилващо устройство, дори при липса на полезен входен сигнал, може да се открие променливо напрежение, което е причинено от присъщия шум на устройството. Причините, които причиняват вътрешен шум, могат да бъдат както външни - поради смущения, лошо филтриране на захранващото напрежение, така и вътрешни, поради вътрешния шум на радиокомпонентите. Шумът и смущенията, възникващи във входните вериги и в първия етап на усилвателя, са най-засегнати, тъй като се усилват от всички следващи стъпала. Вътрешният шум влошава действителната чувствителност на приемника или усилвателя.

Шумът се определя количествено по няколко начина.

Най-простият е, че всички шумове, независимо от причината и мястото на тяхното възникване, се преизчисляват на входа, т.е. шумовото напрежение на изхода (при липса на входен сигнал) се разделя на усилването:

Това напрежение, изразено в микроволта, е мярка за присъщия шум. Въпреки това, за оценка на устройство от гледна точка на смущенията, не е важна абсолютната стойност на шума, а съотношението между полезния сигнал и този шум (отношение сигнал/шум), тъй като полезният сигнал трябва надеждно да се разграничи от фона на смущенията. Съотношението сигнал/шум обикновено се изразява в децибели:

където Р с - определената или номиналната изходна мощност на полезния сигнал заедно със шума; Р NS - изходна мощност на шума, когато източникът на полезния сигнал е изключен; У ° С - сигнално и шумово напрежение на товарния резистор; У NS - шумово напрежение на същия резистор. Така се получава т.нар. "Непретеглено" съотношение сигнал/шум.

Често съотношението сигнал/шум се дава в параметрите на аудио оборудването, измерено с филтър за тежест („претеглени“). Филтърът ви позволява да вземете предвид различната чувствителност на слуха на човек към шум на различни честоти. Най-често използваният филтър е тип A, като в този случай обозначението обикновено показва мерната единица "dBA" ("dBA"). Използването на филтър обикновено дава по-добри количествени резултати, отколкото за непретегления шум (обикновено съотношението сигнал/шум е с 6-9 dB по-високо), поради което (по маркетингови причини) производителите на оборудване често посочват точно „претеглената“ стойност. За повече информация относно филтрите за претегляне вижте раздела Звукомери по-долу.

Очевидно за успешната работа на устройството съотношението сигнал/шум трябва да е по-високо от някаква минимална приемлива стойност, която зависи от предназначението и изискванията към устройството. За Hi-Fi оборудване този параметър трябва да бъде най-малко 75 dB, за Hi-End оборудване - най-малко 90 dB.

Понякога на практика те използват обратното съотношение, характеризиращо нивото на шума спрямо полезния сигнал. Нивото на шума се изразява в същите децибели като съотношението сигнал/шум, но с отрицателен знак.

В описанията на приемно-усилващото оборудване понякога се появява терминът фоново ниво, който характеризира в децибели съотношението на компонентите на фоновото напрежение към напрежението, съответстващо на дадена номинална мощност. Фоновите компоненти са кратни на честотата на мрежата (50, 100, 150 и 200 Hz) и по време на измерването са изолирани от общото напрежение на смущения с помощта на лентови филтри.

Съотношението сигнал/шум обаче не позволява да се прецени коя част от шума е пряко причинена от елементите на веригата и коя е внесена в резултат на несъвършенства в дизайна (пикап, фон). За оценка на шумовите свойства на радиокомпонентите се въвежда концепцията шумов фактор ... Цифрата на шума се оценява по отношение на мощността и също се изразява в децибели. Този параметър може да се характеризира по следния начин. Ако на входа на устройството (приемник, усилвател) има полезен сигнал с мощност Р с и мощност на шума Р NS , тогава съотношението сигнал/шум на входа ще бъде (Р с /Р NS ) в След укрепване на нагласата (Р с /Р NS ) навън ще бъде по-малко, тъй като усиленият вътрешен шум на усилващите стъпала също ще бъде добавен към входния шум.

Коефициентът на шума е съотношението, изразено в децибели:

където ДА СЕ Р е коефициентът на усилване на мощността.

Следователно, стойността на шума представлява съотношението на мощността на изходния шум към усилената входна шумова мощност.

смисъл Rsh.in определя се чрез изчисление; Psh.out измерени и ДА СЕ Р обикновено. известни от изчисление или след измерване. Идеалният усилвател по отношение на шума трябва да усилва само полезни сигнали и не трябва да внася допълнителен шум. Както следва от уравнението, за такъв усилвател стойността на шума е Ф NS = 0 dB .

За транзистори и ИС, предназначени за работа в първите степени на усилвателни устройства, стойността на шума се регулира и се дава в справочниците.

Напрежението на собствения шум определя и друг важен параметър на много усилващи устройства - динамичния диапазон.

Динамичен обхват и корекции

Динамичен обхват е съотношението на максималната неизкривена изходна мощност към нейната минимална стойност, изразена в децибели, при която все още е осигурено допустимото съотношение сигнал/шум:

Колкото по-нисък е нивото на шума и колкото по-висока е неизкривената изходна мощност, толкова по-широк е динамичният диапазон.

Динамичният диапазон на източниците на звук - оркестър, глас, се определя по подобен начин, само че тук минималната звукова мощност се определя от фоновия шум. За да може устройството да предава както минималните, така и максималните амплитуди на входния сигнал без изкривяване, неговият динамичен диапазон трябва да бъде не по-малък от динамичния диапазон на сигнала. В случаите, когато динамичният обхват на входния сигнал надвишава динамичния диапазон на устройството, той се компресира изкуствено. Това се прави например при запис.

Ефективността на ръчния контрол на силата на звука се проверява в две крайни позиции на контрола. Първо, когато регулаторът е в позиция за максимална сила на звука, напрежение от 1 kHz се подава към входа на аудиочестотния усилвател, така че на изхода на усилвателя се установява напрежение, съответстващо на определена определена мощност. След това копчето за регулиране на силата на звука се завърта до минималната сила на звука и напрежението на входа на усилвателя се повишава, докато изходното напрежение отново стане равно на първоначалното. Съотношението на входното напрежение с копчето в позиция за минимална сила на звука към входното напрежение при максимална сила на звука, изразено в децибели, е индикация за това как работи контролът на силата на звука.

Дадените примери далеч не са изчерпани практически случаи на приложение на децибелите за оценка на параметрите на радиоелектронни устройства. Познавайки общите правила за прилагане на тези единици, може да се разбере как те се използват при други условия, които не са разгледани тук. Изправен пред непознат термин, дефиниран в децибели, трябва ясно да си представим на кои две величини съответства той. В някои случаи това става ясно от самата дефиниция, в други случаи връзката между компонентите е по-сложна и когато няма ясна яснота, трябва да се направи справка с описанието на процедурата за измерване, за да се избегнат сериозни грешки.

Когато работите с децибели, винаги трябва да обръщате внимание на съотношението на кои единици - мощност или напрежение - отговаря всеки конкретен случай, тоест какъв коефициент - 10 или 20 - трябва да бъде пред знака на логаритъма.

ЛОГАРИТМИЧНА СКАЛА

Логаритмичната система, включително децибелите, често се използва при конструиране на амплитудно-честотни характеристики (AFC) - криви, изобразяващи зависимостта на коефициента на пренос на различни устройства (усилватели, делители, филтри) от честотата на външните влияния. За да се конструира честотната характеристика, редица точки, характеризиращи изходното напрежение или мощност при постоянно входно напрежение при различни честоти, се определят чрез изчисление или експеримент. Гладката крива, свързваща тези точки, характеризира честотните свойства на устройството или системата.

Ако числовите стойности се начертаят по оста на честотата в линейна скала, т.е. пропорционално на действителните им стойности, тогава такава честотна характеристика ще бъде неудобна за използване и няма да бъде визуална: в областта на по-ниските честоти тя се компресира , а в областта на по-високите честоти се разтяга.

Честотните характеристики обикновено се нанасят в така наречената логаритмична скала. На честотната ос, в удобна за работа скала, се нанасят стойности, които са пропорционални не на самата честота е , и логаритъмът lgf / f о , където е О - честотата, съответстваща на произхода. Стойностите са обозначени срещу знаци на ос е ... За изграждане на логаритмична честотна характеристика се използва специална логаритмична милиметрова хартия.

Когато извършват теоретични изчисления, те обикновено използват повече от честотата е , и стойността ω = 2πf която се нарича кръгова честота.

Честота е О , съответстващ на началото, може да бъде произволно малък, но не може да бъде равен на нула.

По вертикалната ос съотношението на коефициентите на предаване при различни честоти към максималната или средната му стойност е нанесено в децибели или в относителни числа.

Логаритмичната скала позволява на малък участък от оста да се изобразят широк диапазон от честоти. На такава ос равни съотношения на две честоти съответстват на участъци с еднаква дължина. Интервалът, характеризиращ десетократното увеличение на честотата, се нарича десетилетие ; съответства два пъти честотното съотношение октава (този термин е заимстван от теорията на музиката).

Честотен диапазон с гранични честоти е Х и е V заема ивица от десетилетия е Б / е Х = 10 м , където м - броят на десетилетията и в октави 2 н , където н - брой октави.

Ако честотната лента на една октава е твърде широка, тогава могат да се използват интервали с по-ниско честотно съотношение от половин октава или една трета от октава.

Средната честота на една октава (полуоктава) не е равна на средноаритметичната стойност на по-ниските и по-високите честоти на октавата, а е равна на 0,707 е V .

Честотите, намерени по този начин, се наричат rms.

За две съседни октави средните честоти също образуват октави. Използвайки това свойство, една и съща логаритмична честотна серия може да се разглежда или като граници на октави, или като техни средни честоти, ако е необходимо.

При логаритмичните форми централната честота разполовява октавния ред.

На честотната ос в логаритмична скала за всяка трета от октава има равни сегменти на ос, дълги всяка една трета от октава.

При тестване на електроакустично оборудване и извършване на акустични измервания се препоръчва използването на редица предпочитани честоти. Честотите на тази серия са членове на геометрична прогресия със знаменател 1,122. За удобство някои честоти са закръглени до ± 1%.

Интервалът между препоръчителните честоти е една шеста от октава. Това не беше направено случайно: серията съдържа достатъчно голям набор от честоти за различни видове измервания и улавя серията от честоти на интервали от 1/3, 1/2 и цяла октава.

И още едно важно свойство на редица предпочитани честоти. В някои случаи като основен честотен интервал се използва не октава, а декада. Така че предпочитаният диапазон от честоти може да се разглежда еднакво като двоичен (октава) и десетичен (десетилетие).

Знаменателят на прогресията, на базата на която се изгражда предпочитаният честотен диапазон, е числено равен на 1 dB напрежение, или 1/2 dB мощност.

ПРЕДСТАВЯНЕ НА ИМЕНОВАНИ ЧИСЛА В ДЕЦИБЕЛИ

Досега приемахме, че и делителят, и делителят под знака на логаритъма имат произволна стойност и за извършване на преобразуването на децибелите е важно да се знае само тяхното съотношение, независимо от абсолютните стойности.

В децибели можете също да изразите конкретни стойности на мощности, както и напрежения и токове. Когато се даде стойността на един от термините под знака на логаритъма в разглежданите по-рано формули, вторият член на съотношението и броят на децибелите ще се определят еднозначно. Следователно, ако зададете референтна мощност (напрежение, ток) като условно ниво за сравнение, тогава друга мощност (напрежение, ток), сравнена с нея, ще съответства на строго определен брой децибели. В този случай мощност, равна на мощността на нивото на условно сравнение, съответства на нула децибела, тъй като at н П = 0 R 2 = П 1 следователно това ниво обикновено се нарича нула. Очевидно при различни нулеви нива една и съща специфична мощност (напрежение, ток) ще бъде изразена в различни децибели.

където Р е мощността, която трябва да се преобразува в децибели, и Р 0 - нулево ниво на мощност. Величината Р 0 се поставя в знаменателя, докато мощността се изразява в положителни децибели P> P 0 .

Условното ниво на мощност, с което се прави сравнението, по принцип може да бъде всичко, но не всеки би бил удобен за практическа употреба. Най-често за нулево ниво се избира мощност от 1 mW, разсейвана през резистор 600 ома. Изборът на тези параметри се случи исторически: първоначално децибелът като мерна единица се появи в технологията на телефонната комуникация. Характерният импеданс на въздушните двужични медни линии е близо 600 ома, а мощност от 1 mW се развива без усилване от висококачествен въглероден телефонен микрофон при съпоставен импеданс на натоварването.

За случая, когато Р 0 = 1 mW = 10 –3 У: П Р = 10 lg P + 30

Фактът, че децибелите на представения параметър се отчитат спрямо определено ниво, се подчертава с термина "ниво": ниво на шум, ниво на мощност, ниво на силата на звука

Използвайки тази формула, е лесно да се установи, че спрямо нулевото ниво от 1 mW мощността на 1 W се определя като 30 dB, 1 kW като 60 dB, а 1 MW е 90 dB, т.е. почти всички мощности, които трябва да попаднете в рамките на първите сто децибела. Мощностите по-малки от 1 mW ще бъдат изразени в отрицателни децибели.

Децибелите, определени по отношение на ниво от 1 mW, се наричат децибел-миливата и означават dBm или dBm. Най-често срещаните стойности за нулеви нива са обобщени в таблица 3.

По същия начин можете да представите формули за изразяване на напрежения и токове в децибели:

където У и аз - напрежение или ток, който трябва да се преобразува, a У 0 и аз 0 - нулеви нива на тези параметри.

Фактът, че децибелите на представения параметър се отчитат спрямо определено ниво, се подчертава с термина "ниво": ниво на шум, ниво на мощност, ниво на силата на звука.

Чувствителност на микрофона , т.е. съотношението на електрическата мощност към звуковото налягане, действащо върху диафрагмата, често се изразява в децибели чрез сравняване на мощността, доставяна от микрофона при неговия номинален импеданс на натоварване, със стандартно нулево ниво на мощност П 0 = 1 mW ... Този параметър на микрофона се нарича стандартна чувствителност на микрофона ... Типични условия на изпитване се считат за звуково налягане от 1 Pa с честота 1 kHz, съпротивление на натоварване за динамичен микрофон - 250 Ohm.

Таблица 3.Нулеви нива за измерване на именувани числа

Обозначаване		Описание
международен	Руски	Описание
dBc	dBc	еталонът е нивото на носителя или основния хармоник в спектъра; например „изкривяването е –60 dBc“.
dBu	dBu	еталонно напрежение от 0,775 V, съответстващо на мощност от 1 mW при натоварване от 600 ома; например стандартизираното ниво на сигнала за професионално аудио оборудване е +4 dBu, т.е. 1,23 V.
dBV	dBV	референтно напрежение 1 V при номинално натоварване (за домакински уреди обикновено 47 kOhm); например, стандартизираното ниво на сигнала за потребителско аудио оборудване е –10 dBV, т.е. 0,316 V
dBμV	dBμV	референтно напрежение 1mkV; например, „чувствителността на приемника е –10dBμV“.
dBm	dBm	референтна мощност от 1 mW, съответстваща на мощност от 1 миливат при номинален товар (при телефония 600 Ohm, за професионално оборудване обикновено 10 kOhm за честоти под 10 MHz, 50 Ohm за високочестотни сигнали, 75 Ohm за телевизионни сигнали) ; например, "чувствителността на мобилен телефон е -110 dBm"
dBm0	dBm0	референтната мощност в dBm в референтната точка. dBm - Референтното напрежение съответства на топлинния шум на идеален резистор от 50 ома при стайна температура в честотна лента от 1 Hz. Например, "нивото на шума на усилвателя е 6 dBm0"
dBFS		(на английски Full Scale - "пълна скала") референтното напрежение съответства на пълната скала на устройството; например "нивото на запис е –6 dBfs"
dBSPL		(на английски Sound Pressure Level - "ниво на звуковото налягане") - референтно звуково налягане от 20 μPa, съответстващо на прага на чуваемост; например "обем 100 dBSPL". dBPa - референтно звуково налягане 1 Pa или 94 dB звукова скала dBSPL; например, „за обем от 6 dBPa, миксерът беше настроен на +4 dBu, а контролът на записа беше –3 dBFS, изкривяването беше –70 dBc“.
dBA, dBB, dBC, dBD		референтните нива се избират в съответствие с честотните характеристики на стандартните "тегломерни филтри" съответно от тип A, B, C или D (филтрите отразяват криви с еднаква сила на звука за различни условия, вижте по-долу в раздела "Измери на нивото на звука")

Мощността, доставяна от динамичния микрофон, е естествено изключително ниска, много по-малко от 1 mW, и следователно нивото на чувствителност на микрофона се изразява в отрицателни децибели. Познавайки стандартното ниво на чувствителност на микрофона (то е дадено в паспортните данни), можете да изчислите неговата чувствителност в единици за напрежение.

През последните години, за да се характеризират електрическите параметри на радиооборудване, други количества също започнаха да се използват като нулеви нива, по-специално 1 pW, 1 μV, 1 μV / m (последното се използва за оценка на силата на полето).

Понякога се налага преизчисляване на известното ниво на мощност П Р или напрежение П У дадено спрямо едно нулево ниво Р 01 (или У 01 ) друг Р 02 (или У 02 ). Това може да стане с помощта на следната формула:

Възможността да се представят както абстрактни, така и наименувани числа в децибели води до факта, че едно и също устройство може да се характеризира с различни числа в децибела. Тази двойственост на децибелите трябва да се има предвид. Ясното разбиране на естеството на определяния параметър може да служи като защита срещу грешки.

За да избегнете объркване, препоръчително е да посочите изрично референтното ниво, напр. –20 dB (спрямо 0,775 V).

Когато преобразувате нивата на мощност в нива на напрежение и обратно, е задължително да се вземе предвид съпротивлението, което е стандартно за тази задача. По-специално, dBV за 75 ома телевизионна верига е (dBm – 11dB); dBμV за 75 ома телевизионна верига съответства на (dBm + 109dB).

Децибели в акустиката

Досега, говорейки за децибели, ние оперирахме в електрически термини – мощност, напрежение, ток, съпротивление. Междувременно логаритмичните единици се използват широко в акустиката, където те са най-често използваната единица при количествени оценки на звуковите величини.

Звуково налягане Р представлява свръхналягането в средата спрямо постоянното налягане, което съществува там преди появата на звукови вълни (мерна единица - паскал (Pa)).

Пример за приемник на звуково налягане (или градиент на звуковото налягане) са повечето видове съвременни микрофони, които преобразуват това налягане в пропорционални електрически сигнали.

Интензитетът на звука е свързан със звуковото налягане и вибрационната скорост на въздушните частици чрез проста зависимост:

J = pv

Ако звукова вълна се разпространява в свободно пространство, където няма отражение на звука, тогава

v = p / (ρc)

тук ρ е плътността на средата, kg / m3; с - скоростта на звука в средата, m / s. Продукт ρ ° С характеризира средата, в която се извършва разпространението на звукова енергия и се нарича специфично акустично съпротивление ... За въздух при нормално атмосферно налягане и температура 20 ° С ρ ° С = 420 kg / m2 * s; за вода ρ ° С = 1,5 * 106 kg / m2 * s.

Можете да напишете това:

J = стр 2 / (ρс)

всичко, което беше казано за преобразуването на електрически величини в децибели, се отнася еднакво и за акустични явления

Ако сравните тези формули с изведените по-рано формули за мощност. ток, напрежение и съпротивление, лесно е да се намери аналогия между отделните понятия, които характеризират електрически и акустични явления, и уравненията, описващи количествените връзки между тях.

Таблица 4.Връзката между електрическото и акустичното представяне

Аналогът на електрическата мощност е акустичната мощност и интензивността на звука; аналогът на напрежението е звуковото налягане; електрическият ток съответства на вибрационната скорост, а електрическото съпротивление - на специфичното акустично съпротивление. По аналогия със закона на Ом за електрическа верига, можем да говорим за акустичния закон на Ом. Следователно всичко, което беше казано за преобразуването на електрическите величини в децибели, важи еднакво и за акустичните явления.

Използването на децибели в акустиката е много удобно. Интензитетите на звуците, които трябва да се справят в съвременните условия, могат да се различават стотици милиони пъти. Такъв огромен диапазон от промени в акустичните величини създава голямо неудобство при сравняване на техните абсолютни стойности, а при използване на логаритмични единици този проблем се отстранява. Освен това беше установено, че силата на звука при оценка на ухото се увеличава приблизително пропорционално на логаритъма на интензитета на звука. По този начин нивата на тези количества, изразени в децибели, съответстват доста точно на силата на звука, възприемана от ухото. За повечето хора с нормален слух се усеща промяна в силата на звука от 1 kHz, когато интензитетът на звука се промени с около 26%, тоест с 1 dB.

В акустиката, по аналогия с електротехниката, дефиницията на децибелите се основава на съотношението на две степени:

където Дж 2 и Дж 1 - акустична мощност на два произволни източника на звук.

По същия начин съотношението на два интензитета на звука се изразява в децибели:

Последното уравнение е валидно само ако акустичните импеданси са равни, с други думи, постоянството на физическите параметри на средата, в която се разпространяват звуковите вълни.

Децибелите, определени по горните формули, не са свързани с абсолютните стойности на акустичните стойности и се използват за оценка на затихването на звука, например ефективността на звукоизолацията и системите за потискане и потискане на шума. По подобен начин се изразява и неравномерността на честотните характеристики, т.е. разликата между максималните и минималните стойности в даден честотен диапазон на различни излъчватели и приемници на звук: микрофони, високоговорители и др. обхват) спрямо стойността при честота от 1 kHz.

В практиката на акустичните измервания обаче, като правило, трябва да се работи със звуци, чиито стойности трябва да бъдат изразени в конкретни числа. Оборудването за извършване на акустични измервания е по-сложно от оборудването за електрически измервания и по отношение на точността е значително по-ниско от него. За да се опрости техниката на измерване и да се намали грешката в акустиката, се дава предпочитание на измервания спрямо еталонни, калибрирани нива, чиито стойности са известни. За същата цел, за измерване и изследване на акустични сигнали, те се преобразуват в електрически.

Абсолютните стойности на мощностите, интензитета на звуците и звуковото налягане също могат да бъдат изразени в децибели, ако в горните формули посочите стойностите на един от термините под знака на логаритъма. По международно споразумение се счита, че референтното ниво на интензитета на звука (нулево ниво). Дж 0 = 10 –12 W/m 2 ... Тази незначителна интензивност, под влиянието на която амплитудата на вибрациите на тъпанчевата мембрана е по-малка от размера на атома, условно се счита за праг на слуха на ухото в честотния диапазон на най-високата чувствителност на слуха. Ясно е, че всички звукови звуци се изразяват по отношение на това ниво само в положителни децибели. Действителният праг на слуха за хора с нормален слух е малко по-висок и е равен на 5-10 dB.

За да представите интензитета на звука в децибели спрямо дадено ниво, използвайте формулата:

Стойността на интензитета, изчислена по тази формула, обикновено се нарича ниво на интензитет на звука .

Нивото на звуковото налягане може да се изрази по подобен начин:

За да могат нивата на интензитета на звука и звуковото налягане в децибели да бъдат числено изразени в една величина, стойността трябва да се приеме като нулево ниво на звуково налягане (праг на звуковото налягане):

Пример.Нека определим какво ниво на интензитет в децибели създава оркестър със звукова мощност 10 W на разстояние r = 15 m.

Интензитетът на звука на разстояние r = 15 m от източника ще бъде:

Ниво на интензитет в децибели:

Същият резултат ще се получи, ако преобразувате не нивото на интензитета в децибели, а нивото на звуковото налягане.

Тъй като нивото на интензитета на звука и нивото на звуковото налягане се изразяват в еднакъв брой децибели на мястото на приемане на звука, на практика често се използва терминът „ниво в децибели“, без да се уточнява за кой параметър се отнасят тези децибели.

След като определи нивото на интензитета в децибели във всяка точка от пространството на разстояние r 1 от източник на звук (чрез изчисление или експеримент) е лесно да се изчисли нивото на интензитета от разстояние r 2 :

Ако приемникът на звук се влияе едновременно от два или повече източника на звук и интензитетът на звука в децибели, произведен от всеки от тях, е известен, тогава за определяне на получената стойност на децибелите трябва да се преобразува в абсолютни стойности на интензитета (W / m2), добавя ги и тази сума отново се превръща в децибели. В този случай е невъзможно да се добавят децибели наведнъж, тъй като това би съответствало на произведението на абсолютните стойности на интензитетите.

Ако има н няколко идентични източника на звук с нивото на всеки Л Дж , тогава общото им ниво ще бъде:

Ако нивото на интензитета на един източник на звук надвишава нивата на останалите с 8-10 dB или повече, може да се вземе предвид само този източник, а ефектът на останалите може да се пренебрегне.

В допълнение към разглежданите акустични нива, понякога можете да намерите и понятието за нивото на звуковата мощност на източник на звук, определено по формулата:

където Р - звукова мощност на характеризирания произволен източник на звук, W; Р 0 - начална (прагова) звукова мощност, чиято стойност обикновено се приема равна на P 0 = 10 –12 W.

НИВА НА ОБЕМ

Чувствителността на ухото към звуци с различни честоти е различна. Тази зависимост е доста сложна. При ниски нива на интензитет на звука (до около 70 dB) максималната чувствителност е 2-5 kHz и намалява с увеличаване и намаляване на честотата. Следователно звуците с еднакъв интензитет, но с различни честоти, ще изглеждат на ухото като различни по силата на звука. С увеличаване на звуковата мощност, честотната характеристика на ухото се изравнява и при високи нива на интензитет (80 dB и повече) ухото реагира приблизително еднакво на звуци с различни честоти от звуковия диапазон. От това следва, че интензивността на звука, която се измерва със специални широколентови устройства, и силата на звука, която се записва от ухото, не са еквивалентни понятия.

Нивото на силата на звука на всяка честота се характеризира със стойността на нивото, равна на силата на звука с честота 1 kHz

Нивото на силата на звука на всяка честота се характеризира със стойността на нивото, равно по сила на звука с честота 1 kHz. Нивата на силата на звука се характеризират с така наречените криви на еднаква сила на звука, всяка от които показва какво ниво на интензитет при различни честоти трябва да развие източникът на звук, за да създаде впечатление за еднаква сила на звука с тон от 1 kHz с даден интензитет (фиг. 4).

Ориз. 4. Криви на еднаква сила на звука

Кривите на еднаква сила на звука представляват по същество семейство от честотни характеристики на ухото в децибелна скала за различни нива на интензитет. Тяхната разлика от обичайната честотна характеристика е само в начина на изграждане: "блокирането" на характеристиката, тоест намаляването на коефициента на предаване, се показва тук чрез увеличение, а не намаляване на съответния участък от кривата .

Единицата, характеризираща нивото на силата на звука, за да се избегне объркване с децибелите интензитет и звуково налягане, е получила специално име - заден план .

Нивото на силата на звука във фона е числено равно на нивото на звуковото налягане в децибели на чист тон с честота 1 kHz, равно на него по силата на звука.

С други думи, едно бръмчене е 1 dB SPL на тон от 1 kHz, коригиран за честотната характеристика на ухото. Няма постоянна връзка между двете тези единици: тя се променя в зависимост от силата на звука на сигнала и неговата честота. Само за токове с честота 1 kHz, числените стойности за нивото на силата на звука във фонове и нивото на интензитета в децибели съвпадат.

Позовавайки се на фиг. 4 и за да се проследи хода на една от кривите, например за фоново ниво 60, е лесно да се определи, че за да се осигури еднаква сила на звука с тон от 1 kHz при честота 63 Hz, интензитет на звука 75 Изисква се dB, а при честота от 125 Hz само 65 dB.

Висококачествените аудио усилватели използват ръчни контроли на силата на звука или, както още се наричат, компенсирани контроли. Такива контроли, едновременно с регулирането на стойността на входния сигнал в посока на намаляване, осигуряват увеличаване на честотната характеристика в нискочестотната област, поради което се създава постоянен звуков тембър за слуха при различни обеми на възпроизвеждане на звук.

Проучванията също така установиха, че двукратната промяна в силата на звука (както се оценява на ухото) е приблизително еквивалентна на промяна в нивото на силата на звука с 10 phon. Тази зависимост се използва като основа за оценка на силата на звука. За единица сила, наречена мечта , условно прие ниво на силата на звука от 40 фон. Удвоената сила на звука, равна на два спя, съответства на 50 phon, четири спя - 60 phon и т. н. Преобразуването на нивата на силата на звука в единици за сила на звука се улеснява от графиката на фиг. 5.

Ориз. 5. Връзка между обем и обем

Повечето от звуците, с които трябва да се справяте в ежедневието, са шумни по природа. Характеризирането на силата на шума въз основа на сравнение с чисти тонове от 1 kHz е лесно, но резултатите от възприемания шум от ухото може да са в противоречие с показанията на измервателните уреди. Това се обяснява с факта, че при равни нива на сила на шума (на фона), най-досадният ефект върху човек се произвежда от шумови компоненти в диапазона от 3-5 kHz. Шумовете могат да се възприемат като еднакво неприятни, въпреки че нивата на силата им не са равни.

Досадният ефект на шума се оценява по-точно от друг параметър, т.нар възприемано ниво на шума ... Мярка за възприемания шум е звуковото ниво на равномерен шум в октавна лента със средна честота 1 kHz, което при дадени условия се оценява от слушателя като еднакво неприятно с измервания шум. Възприеманите нива на шум се изразяват в PNdB или PNdB единици. Изчисляването им се извършва по специален метод.

По-нататъшното развитие на системата за оценка на шума е така наречените ефективни нива на възприемания шум, изразени в EPNdB. Системата EPNdB позволява цялостна оценка на естеството на въздействащия шум: честотния състав, дискретните компоненти в неговия спектър, както и продължителността на излагането на шум.

По аналогия с единицата за сън на силата на звука е въведена единицата за шум - Ной .

За един Ной прието ниво на шум на равномерен шум в обхвата 910-1090 Hz при ниво на звуково налягане от 40 dB. В други отношения шумът е подобен на сънищата: двукратно увеличение на шума съответства на повишаване на нивото на възприемания шум с 10 RNdB, т.е. 2 noi = 50 RNdB, 4 noi = 60 RNdB и т.н.

Когато се работи с акустични концепции, трябва да се има предвид, че интензитетът на звука е обективен физически феномен, който може да бъде точно определен и измерен. То наистина съществува, независимо дали някой го чува или не. Силата на звука определя ефекта, който звукът произвежда върху слушателя, и следователно е чисто субективно понятие, тъй като зависи от състоянието на органите на слуха на човека и неговите лични свойства за възприемане на звука.

ШУМОМЕРИ

За измерване на всички видове шумови характеристики се използват специални устройства - шумомери. Шумомерът е самостоятелно преносимо устройство, което ви позволява да измервате директно в децибели нива на интензитет на звука в широк диапазон спрямо стандартните нива.

Шумомерът (фиг. 6) се състои от висококачествен микрофон, широколентов усилвател, превключвател за чувствителност, който променя усилването на стъпки от 10 dB, превключвател на честотната характеристика и графичен индикатор, който обикновено предоставя няколко опции за представяне на измерени данни - от числа и таблици до графики.

Ориз. 6. Преносим цифров шумомер

Съвременните шумомери са много компактни, което позволява измервания на труднодостъпни места. От домашни шумомери може да назовете устройството на компанията "Octava-Electrodesign" "Octava-110A" (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Шумомерите позволяват определяне както на общите нива на интензитет на звука при измервания с линейна честотна характеристика, така и на нивата на звука във фонов режим, когато се измерват с честотни характеристики, подобни на тези на човешкото ухо. Диапазонът на измерване на нивата на звуково налягане обикновено е в диапазона от 20-30 до 130-140 dB спрямо стандартното ниво на звуково налягане от 2 * 10-5 Pa. Със сменяеми микрофони нивото на измерване може да се разшири до 180 dB.

В зависимост от метрологичните параметри и технически характеристики домашните шумомери са разделени на първи и втори клас.

Честотните характеристики на целия път на шумомера, включително микрофона, са стандартизирани. Има общо пет честотни характеристики. Един от тях е линеен в целия работен честотен диапазон (символ Лин), четири други приблизително повтарят характеристиките на човешкото ухо за чисти тонове при различни нива на силата на звука. Те са наречени с първите букви на латинската азбука. А, Б, В и д ... Формата на тези характеристики е показана на фиг. 7. Превключвателят на честотната характеристика е независим от превключвателя на обхвата. За шумомери от първи клас се изискват характеристики А, Б, В и Лин ... Честотна характеристика д - допълнителен. Шумомерите от втори клас трябва да имат характеристиките А и С ; останалите са разрешени.

Ориз. 7. Стандартни честотни характеристики на шумомерите

Характеристика А симулира ухото на около 40 fon. Тази характеристика се използва при измерване на слаб шум - до 55 dB и при измерване на нива на силата на звука. В практически условия най-често се използва АЧХ с корекция. А ... Това се обяснява с факта, че въпреки че възприемането на звук от човек е много по-сложно от обикновена честотна зависимост, която определя характеристиката А , в много случаи измерванията на инструмента са в добро съответствие с оценките на слуховия шум при ниски нива на силата на звука. Много стандарти - местни и чужди - препоръчват оценката на шума по характеристиката А независимо от действителното ниво на интензитет на звука.

Характеристика V повтаря характеристиката на ухото на ниво 70 фон. Използва се при измерване на шум в диапазона 55-85 dB.

Характеристика С равномерно в диапазона 40-8000 Hz. Тази характеристика се използва при измерване на значителни нива на силата на звука - от 85 phon и повече, при измерване на нива на звуково налягане - независимо от границите на измерване, както и при свързване на устройства към шумомера за измерване на спектралния състав на шума в случаите, когато шумомерът няма честотна характеристика Лин .

Характеристика д - спомагателни. Той представлява средната стойност на ухото при около 80 фона, като се вземе предвид увеличението на чувствителността му в обхвата от 1,5 до 8 kHz. Когато се използва тази характеристика, показанията на шумомера по-точно, отколкото според други характеристики, съответстват на нивото на възприемания шум от човек. Тази характеристика се използва главно при оценка на дразнещия ефект на шум с висока интензивност (самолет, високоскоростни автомобили и др.).

Шумомерът включва и превключвател Бързо - Бавно - Пулс , който контролира времевите характеристики на устройството. Когато превключвателят е на позиция Бързо , устройството успява да следи бързите промени в нивата на звука, в позицията бавно инструментът показва средната стойност на измерения шум. Характеристика на времето Пулс използва се за запис на кратки звукови импулси. Някои видове шумомери съдържат и интегратор с времева константа от 35 ms, който симулира инерцията на човешкото звуково възприятие.

Когато използвате шумомер, резултатите от измерването ще се различават в зависимост от зададената честотна характеристика. Следователно при записване на показанията, за да се избегне объркване, се посочва и типът на характеристиката, при която са направени измерванията: dB ( А ), dB ( V ), dB ( С ) или dB ( д ).

За калибриране на целия път на микрофон-метъра, комплектът за измерване на нивото на звука обикновено включва акустичен калибратор, чиято цел е да създаде равномерен шум от определено ниво.

Съгласно действащата в момента инструкция „Санитарни норми за допустим шум в жилищни и обществени сгради и на територията на жилищното застрояване“, нормализираните параметри на постоянен или периодичен шум са нива на звуково налягане (в децибели) в октавни честотни ленти със средни честоти от 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. За периодичен шум, като шум от преминаващи превозни средства, стандартизираният параметър е нивото на звука в dB ( А ).

Установени са следните общи нива на звука, измерени по скалата А на шумомера: жилищни помещения - 30 dB, аудитории и класни стаи на учебни заведения - 40 dB, жилищни зони и зони за отдих - 45 dB, работни помещения на административни сгради - 50 dB ( А ).

За санитарна оценка на нивото на шума в показанията на шумомера се въвеждат корекции от –5 dB до +10 dB, които отчитат естеството на шума, общото време на неговото действие, времето на деня и местоположение на обекта. Например, през деня допустимата норма за шум в жилищни помещения, като се вземе предвид изменението, е 40 dB.

В зависимост от спектралния състав на шума, приблизителната норма на максимално допустимите нива, dB, се характеризира със следните цифри:

Висока честота от 800 Hz и повече	75-85
Средна честота 300-800 Hz	85-90
Ниска честота под 300 Hz	90-100

При липса на шумомер може да се направи приблизителна оценка на нивата на силата на звука на различни шумове с помощта на таблицата. 5.

Таблица 5.Шумове и тяхната оценка

Оценка на силата на звука слухово	Ниво шум, dB	Източник и място на измерване на шума
Оглушаващо	160	Увреждане на тъпанчевата мембрана.
	140-170	Реактивни двигатели (отблизо).
	140	Граница на толерантност към шум.
	130	Праг на болка (звукът се възприема като болка); бутални авиационни двигатели (2-3 м).
	120	Гръм над главите.
	110	Високоскоростни мощни двигатели (2-3 м); машина за занитване (2-3 м); много шумна работилница.
Много шумен	100	Симфоничен оркестър (пикове на силата на звука); дървообработващи машини (на работното място)
	90	Външен високоговорител; шумна улица; металорежещи машини (на работното място).
	80	Радиоприемник силно (2 м)
Силно	70	Автобусен салон; вик; полицайска свирка (15 м); средно шумна улица; шумен офис; голяма магазинна зала
умерено	60	Спокоен разговор (1 м).
умерено	50	Лека кола (10-15 м); спокоен офис; жилищни помещения.
Слаба	40	Шепот; читалня.
	60	Шумоляне на хартия.
	20	Болнично отделение.
Много слаб	10	Тиха градина; студио на радио център.
Много слаб	0	Праг на слуха

1 А. Бел е американски учен, изобретател и бизнесмен от шотландски произход, основател на телефонията, основател на Bell Telephone Company, определила развитието на телекомуникационната индустрия в САЩ.
2 Логаритмите на отрицателните числа са комплексни числа и няма да бъдат разглеждани по-нататък.

Апартаментът е нашата крепост, нашето пристанище на спокойствие и комфорт. Но много често външният шум ни пречи да се отпуснем спокойно и да си починем след тежък работен ден. Особено често от такива проблеми страдат жителите на големите градове, които дори новите звукоизолирани пластмасови прозорци не спасяват от проникването на уличен шум в стаята. Проблемът се задълбочава от летните горещини, когато не е възможно да се затвори прозорецът в жилищна сграда или апартамент, тъй като не всеки има климатици. И ако през деня шумът все още може да се толерира, то през нощта е просто невъзможно да се справим с него. Но има и съседи, които, гледайки през нощта, започват да пробиват, чукат, подреждат нещата, забавляват се с гостите и слушат музика силно. А от другата страна на къщата има денонощен строеж, спрямо който шумът от съседите сякаш е минута мълчание.

Какъв закон защитава гражданите от повишен шум в жилищните помещения? Какви санитарни норми трябва да се спазват? Какво ниво в dB е приемливо в апартамент? Кой трябва да се оплаква от шумно кафене или строеж в близост до дома ви? Какво ниво на шум няма да наруши установените стандарти и да навреди на вашето здраве? Да, правилно чухте. Постоянното присъствие в шумно помещение е доста вредно за човешкото ухо и за цялото тяло като цяло. Възможно ли е да се измери нивото на шума у дома и към кой компетентен орган да се обърна при превишаване на санитарния стандарт dB за жилищни помещения? Как можете да повлияете на съседите да спрат да вдигат шум? Всички тези неотложни въпроси си задават всеки ден около седемдесет процента от жителите на града. Интернет ще ви помогне малко с търсенето на отговори. По-добре е незабавно да се свържете с опитни професионалисти, които имат опит в решаването на подобни проблеми.

Консултантите на нашия сайт са готови да ви помогнат компетентно, бързо и, което е много важно, безплатно по всяко време.

За да дадете отговори на горните въпроси, първо трябва да разберете основните понятия на темата. Какво е шум, най-вероятно е ясно за всеки човек, така че сега няма да му даваме научна основа. Но силата на звука се разбира като нивото на неговото (в смисъл на звук) налягане в мерни единици, които са dB (децибели). Максималното ниво на шум в апартамент означава увеличение на нормата с 15 dB. Тоест, ако законът установи санитарен стандарт от 40 dB през деня, тогава допустимото ниво ще бъде 55 dB. През нощта максималната норма в жилищните апартаменти е 40 децибела и не може да бъде надвишена. Защо законът определя различни показатели за помещенията през нощта и деня? Тъй като през нощта ушите се превръщат в основния орган на възприятието, има дори такова нещо като лек сън. Нивото на чувствителност към шум се увеличава с около 10-15 dB. Това означава, че резките, силни звуци пречат на съня.

Непрекъснатото нарушаване на границите на шума в децибели може да доведе до нарушаване на нормалното функциониране на тялото ви. Редовният шум в апартамента, например от действията на съседите, в размер на 70 dB вече ще се отрази негативно на вашето здраве (нервната система не почива, появява се раздразнителност, главоболие и др.). В някои случаи дори не искате да останете в жилищни помещения за дълго време поради повишения фонов шум. Няма нужда да се опитвате да спорите с хората, отговорни за тътен и крясъци. Винаги можете да намерите справедливост за съседи, строители и дори за ръководството на близкото кафене, които нарушават закона за допустимия шум през деня и през нощта. За да започнете, свържете се със специалистите и те ще ви кажат алгоритъма на действия според закона и справедливостта.

Нивата на шума като пример

Не е достатъчно да се измери dB в жилищните помещения. Също така е необходимо да разберете колко превишаване на допустимия звук може да повлияе на вашето здраве и каква степен на нарушение на закона се наблюдава в този случай (със стандартна скорост от 40 звукови единици).

Сравнителен списък на звуковите вибрации (мерната единица тук естествено ще бъде dB):

от 0 до 10 почти нищо не се чува, може да се сравни с много тихо шумолене на зеленина;
от 25 до 20 едва доловим звук, може да се сравни с човешки шепот в жилищни апартаменти на разстояние от един метър;
от 25 до 30 тих звук (тиктакане на часовник, например);
от 35 до 45 шумовият ефект от тих (евентуално дори приглушен) разговор, за жилищни сгради стандартът е 40 dB;
от 50 до 55 отчетлива звукова вълна, приемлива за нежилищни помещения, например за офиси или работни помещения, използващи технически средства (писещи машини, факс, принтер и др.);
от 60 до 75 шумната стая може да се сравни с шумни разговори, смях, викове и т.н. Искам да ви напомня, че 70 dB вече са опасни за вашето здраве;
от 80 до 95 много шумни звуци, в жилищни помещения мощна прахосмукачка може да работи по този начин, в нежилищни (включително на улицата) такива звуци се издават от метрото, рев на мотоциклет, много силни писъци и др. ;
от 100 до 115 максимален звук за слушалки, гръмотевици, хеликоптер, верижен трион и др .;
130 - нивото на звуковото налягане, попадащо под прага на болка (например звукът на двигателите на самолета при стартиране);
от 135 до 145 това звуково налягане може да доведе до сътресение;
от 150 до 160, такова звуково налягане може да доведе не само до контузия, но и до нараняване, както и до въвеждане на човек в състояние на шок;
над 160 е възможно разкъсване не само на тъпанчетата, но и на белите дробове на човека.

Освен чуваемите звуци, върху здравето влияят и тези, които не се чуват от ухото (ултразвук, инфразвук). За подробности можете да се свържете с нашите консултанти.

Законодателство против шума

У нас няма конкретен закон, защитаващ спокойствието на гражданите през деня и нощта. Например, стандартите за максимални звукови налягания (40 и 50 dB) не се установяват от граждански или наказателни производства, а от санитарни норми. В съвременното законодателство също няма да намерите определение за шум от 70 dB като вреден за здравето. И самите хора не зачитат взаимно нуждите си от почивка. Независимо от възрастта (съсед може да пуска музика силно през нощта, дори ако е на 18, поне 40, поне 70) и социално положение. Строителните работи също се извършват денонощно, заобикаляйки закона с получаване на разрешение от заместническите органи. Борбата със съседите е по-лесна. През нощта можете да се обадите на полицията и да ги държите под отговорност за нарушаване на обществения ред. През деня, ако някой ви притеснява и сте сигурни, че сте прави, можете да се обадите на служителите на SES или Rospotrebnadzor, от които се изисква да измерят нивото на шума и да запишат оплакването ви.

Има разпоредби, според които помещенията се считат за жилищни и в него се предписват допустими условия за живот. Там можете да намерите информация за нарушаване на нормите за звуково налягане и през деня.

За да не се забъркате, когато се обаждате на полицията, трябва да разберете какво означава ден и нощ. И така, нормите на SanPiN ни казват, че деня е от 7.00 до 23.00 часа, съответно нощта продължава от 23.00 до 7.00 часа. в съответствие с Федералния закон за поддържане на нормални условия на живот, за нарушаване на тези норми е заплашена административна отговорност.

Също така законът забранява строителни работи, които нарушават стандартите за шум през нощта. Ако строителството в жилищен район все още е в ход, можете да се свържете с общинските власти или Роспотребнадзор. Всяка ситуация е индивидуална и затова, преди да предприемете каквото и да било, се свържете с експертите за съвет.

Запазване на слуха

За да не навредите на слуха си, трябва да спазвате определени правила:

няма нужда да заглушавате външен шум отвън със силна музика в слушалки, можете само да го влошите;
ако трябва да прекарвате много време на шумни места (или на работа), използвайте специални тапи за уши (те се наричат тапи за уши);
намаляване на шума в помещението е възможно с използването на специални материали за звукоизолация;
спазвайте правилата за безопасност при гмуркане, скачане с парашут, летене на самолет, практикуване в стрелбище и др.;
погрижете се за ушите си, ако получите хрема или ринит (всички действия, изброени в реда по-горе, са забранени);
дори с голяма любов към силната музика, не е нужно да я слушате дни наред;
Дайте почивка на слуха си, ако не можете да избегнете шумни места.

Погрижете се за здравето си, защото никой освен вас и вашите близки няма да направи това. А в случай на трудни ситуации, ако имате нужда от правна помощ, моля свържете се с нашите адвокати. Това може да стане на сайта, без да напускате дома си и без никакви финансови разходи.