Большинство людей каждый день слышат фантастический диапазон звуков. Некоторые из этих звуков люди направляют в уши по своему выбору (например, музыка, голос на другом конце телефонного разговора), в то время как другие попадают в ваши центры обработки слуха в результате того, что вы просто находитесь в мире в некоторых способ. Некоторые звуки надоедливы, и вы, вероятно, будете думать о них как о шум, поскольку они либо слишком скрипучие, высокие, громкие или иным образом неприятны для прослушивания.
Более того, если вы были рядом с особенно громким источником звука, например усилителем или динамиком, на рок-концерте, вы поймете это на определенный уровень громкости, при котором звук - это не столько звук, сколько энергия, с басовыми частями песен, достаточными для того, чтобы все ваше тело почувствовало их. На самом деле это так, и децибел (дБ) - это единица измерения.
Вы когда-нибудь задумывались, какой диапазон звуковой энергии вы испытываете на протяжении всей своей жизни? То есть, когда вы увеличиваете громкость стерео до максимального значения 10, это «в пять раз громче», чем при установке громкости на 2? Есть ли простой процент преобразования в дБ? Как оказалось, это работает немного иначе, чем это.
Что такое децибел в физике?
Звук распространяется в виде волн, как и электромагнитные волны (например, видимый свет, микроволны). Звуковые волны, в отличие от электромагнитных волн, нуждаются в физической среде, такой как воздух или вода, для распространения; физический вакуум, такой как космическое пространство, бесшумен, несмотря на то, что создатели Звездные войны фильмы заставят вас поверить.
Децибел (дБ) - это мера интенсивность и обычно измеряется в ватт на квадратный метр(Вт / м2). Таким образом, децибел описывает, сколько мощности звуковой волны проходит через двумерный срез пространства в любое время.
Уравнение, связывающее увеличивать в уровне звука в децибелах до увеличения интенсивности I от некоторой исходной эталонной интенсивности I0 является
\ text {SL (дБ)} = 10 \ log \ bigg (\ frac {I} {I_0} \ bigg)
- Обратите внимание, что (I / I0) без единицы измерения, что означает, что вы не имеют использовать Вт / м2.
Работа с логарифмами
Логарифм - это экспонента, номер, на который база (10, если не указано иное) должно быть увеличено до аргумент журнала. Например, журнал10(100) - это показатель степени, до которого необходимо поднять 10, чтобы получить 100, то есть 2. В вашем калькуляторе есть функция журнала для решения подобных проблем.
Следовательно, если вы начали с интенсивности звука 5 (в любых единицах) и подняли ее до 50, в результате менять на уровне децибел будет 10 log (50/5) = 10 log (10) = 10 (1) = 10.
Биофизика шкалы децибел
Что, если вместо того, чтобы сравнивать интенсивность двух легко слышимых звуков, вы захотите установить я0 в нулевую точку отсчета, чтобы результат был абсолютным числом в децибелах? Оказывается, нижний предел человеческого слуха составляет примерно 1 × 10. −12 Вт / м2. Это число используется, когда фиксированное значение я ищется.
Как преобразовать дБ в процентное увеличение
Если уровень звука тяжелой техники повышается на 3 дБ, каков процент увеличения?
См. Уравнение SL (дБ) = 10 log (я/я0) и найдите аргумент (количество в скобках я/я0):
\ begin {align} 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 {выровнено}
Таким образом, интенсивность в 1,995 раз больше, а процентная разница получается путем задания я0 = 1, так что изменение в процентах равно 100 × (1,995 - 1,0) = 99,5 процента.
Таким образом, вы можете видеть, что шкала децибел незначительно меняется в зависимости от уровня интенсивности, или, другими словами, интенсивности уровни различаются по своей природе гораздо шире, чем показывает шкала децибел, просто чтобы упростить работу со шкалой децибел с участием. Если вы хотите выполнить более сложные вычисления, калькулятор децибел и процентов Зенгпиля включает такие вещи, как полное гармоническое искажение, для более подробного анализа (см. Ресурсы).