De meeste mensen horen elke dag een fantastisch scala aan geluiden. Sommige van deze geluiden sturen mensen naar keuze naar hun oren (bijv. muziek, de stem aan de andere kant van een telefoongesprek), terwijl anderen hun weg vinden naar je auditieve verwerkingscentra omdat je in sommigen gewoon in de wereld bent manier. Sommige geluiden zijn hinderlijk, en u zult deze waarschijnlijk zien als: lawaai, omdat ze ofwel te schurend, te hoog, gewoon luid of anderszins onaangenaam zijn om naar te luisteren.
Bovendien, als u bij een rockconcert in de buurt van een bijzonder luide geluidsbron bent geweest, zoals een versterker of luidspreker, begrijpt u op een bepaald volumeniveau dat geluid niet zozeer geluid is als energie, met de baspartijen van liedjes voldoende om je hele lichaam te laten voelen hen. In feite is dit het geval, en de decibel (dB) is de eenheid.
Heb je je ooit afgevraagd hoeveel van een geluidsenergiebereik je gedurende je hele leven ervaart? Dat wil zeggen, wanneer u het stereovolume op de maximale waarde van 10 zet, is dit dan "vijf keer zo luid" als wanneer het volume op 2 staat? Is er een eenvoudige conversie van procent naar dB? Toevallig werkt het een beetje anders dan dit.
Wat is een decibel in de natuurkunde?
Geluid reist in de vorm van golven, net als elektromagnetische golven (bijvoorbeeld zichtbaar licht, microgolven). Geluidsgolven hebben, in tegenstelling tot EM-golven, een fysiek medium zoals lucht of water nodig om zich voort te planten; een fysiek vacuüm zoals de ruimte is geruisloos, ondanks wat de makers van de Star Wars films wil je doen geloven.
De decibel (dB) is een maat voor intensiteit en wordt meestal gemeten in watt per vierkante meter(W/m2). De decibel beschrijft dus hoeveel geluidsgolfkracht op enig moment door een tweedimensionaal stuk ruimte beweegt.
De vergelijking met betrekking tot de toename in het geluidsniveau in decibel tot de toename in intensiteit I van een initiële referentie-intensiteit I0 is
\text{SL(dB)} = 10 \log \bigg(\frac{I}{I_0}\bigg)
- Merk op dat (I/I0) is unitless, wat betekent dat je dat niet doet hebben W/m. gebruiken2.
Werken met logaritmen
Een logaritme is een exponent, het nummer waarop de baseren (10 tenzij anders aangegeven) moet worden verhoogd om gelijk te zijn aan de argument van het logboek. Bijvoorbeeld, log10(100) is de exponent waartoe 10 moet worden verhoogd om 100 te krijgen, dat is 2. Uw rekenmachine heeft een logfunctie om dit soort problemen op te lossen.
Daarom, als je begon met een geluidsintensiteit van 5 (in willekeurige eenheden) en deze verhoogde naar 50, zou de resulterende verandering in decibelniveau zou 10 log (50/5) = 10 log (10) = 10(1) = 10 zijn.
Biofysica van de decibelschaal
Wat als je, in plaats van de intensiteiten van twee gemakkelijk hoorbare geluiden te willen vergelijken, zou willen instellen? ik0 naar een referentiepunt van nul zodat het resultaat een absoluut aantal decibel zou zijn? Toevallig is de ondergrens van het menselijk gehoor ongeveer 1 × 10 −12 W/m2. Dit nummer wordt gebruikt wanneer een vaste waarde van ik wordt gezocht.
Hoe dB naar procentuele toename te converteren
Als het geluidsniveau van een stuk zware machine met 3 dB stijgt, wat is dan de procentuele toename?
Raadpleeg de vergelijking SL(dB) = 10 log (ik/ik0) en los het argument op (de hoeveelheid tussen haakjes ik/ik0):
\begin{uitgelijnd} 3 &= 10 \log \bigg(\frac{I}{I_0}\bigg) \\ 0.3 &= \log \bigg(\frac{I}{I_0}\bigg) \\ 10^ {0.3} &= \frac{I}{I_0} \\ &= 1.995 \end{uitgelijnd}
De intensiteit is dus 1.995 keer zo groot en het percentielverschil wordt verkregen door in te stellen ik0 = 1, zodat de procentuele verandering wordt gegeven door 100 × (1,995 – 1,0) = 99,5 procent.
U kunt dus zien dat de decibelschaal slechts in geringe mate varieert met het intensiteitsniveau, of anders gezegd, de intensiteit niveaus variëren veel meer van aard dan de decibelschaal laat zien, gewoon om de decibelschaal gemakkelijker te laten werken met. Als u meer gecompliceerde berekeningen wilt doen, bevat de Senggipiel-decibel- en procentcalculator zaken als totale harmonische vervorming voor een meer gedetailleerde analyse (zie bronnen).