Des mesures. Unités. Les décibels sont une mesure universelle. Transition de dB à times. Définition de l'unité de bel

L'échelle logarithmique et les unités logarithmiques sont souvent utilisées lorsqu'il est nécessaire de mesurer une certaine quantité qui varie sur une large plage. Des exemples de telles quantités sont la pression acoustique, la magnitude du séisme, le flux lumineux, diverses quantités dépendantes de la fréquence utilisées dans la musique (intervalles musicaux), les sources d'antenne, l'électronique et l'acoustique. Les unités logarithmiques vous permettent d'exprimer les rapports de quantités qui changent sur une très large plage à l'aide de petits nombres pratiques, un peu comme cela se fait avec la notation exponentielle des nombres, lorsqu'un nombre très grand ou très petit peut être représenté sous forme abrégée sous la forme de la mantisse et de l'ordre. Par exemple, la puissance sonore du lanceur Saturn était de 100 000 000 watts ou 200 dB SWL. Dans le même temps, la puissance acoustique d'une conversation très silencieuse est de 0,000000001 W ou 30 dB SWL (mesurée en décibels par rapport à une puissance acoustique de 10⁻¹² watts, voir ci-dessous).

Des unités pratiques, n'est-ce pas ? Mais il s'avère qu'ils ne conviennent pas à tout le monde ! On peut dire que la plupart des gens qui connaissent mal la physique, les mathématiques et l'ingénierie ne comprennent pas les unités logarithmiques telles que les décibels. Certains pensent même que les valeurs logarithmiques ne font pas référence à la technologie numérique moderne, mais à l'époque où une règle à calcul était utilisée pour les calculs d'ingénierie !

Un peu d'histoire

L'invention des logarithmes a simplifié les calculs, puisqu'ils ont permis de remplacer la multiplication par l'addition, qui est beaucoup plus rapide que la multiplication. Parmi les scientifiques qui ont apporté une contribution significative au développement de la théorie des logarithmes, on peut noter le mathématicien, physicien et astronome écossais John Napier, qui a publié en 1619 un essai décrivant les logarithmes naturels, ce qui a grandement simplifié les calculs.

Un outil indispensable pour utilisation pratique les logarithmes étaient des tables de logarithmes. Le premier de ces tableaux a été compilé par le mathématicien anglais Henry Briggs en 1617. Sur la base des travaux de John Napier et d'autres, le mathématicien anglais et prêtre de l'Église d'Angleterre William Oughtred a inventé la règle à calcul, qui a été utilisée par les ingénieurs et les scientifiques (y compris l'auteur de cet article) pendant les 350 prochaines années, jusqu'à ce qu'elle soit remplacée par des calculatrices de poche au milieu des années 70. ...

Définition

Le logarithme est l'opération inverse de l'exponentiation. Y est le logarithme de x en base b

si l'égalité est respectée

En d'autres termes, le logarithme d'un nombre donné est un exposant auquel le nombre, appelé base, doit être élevé pour obtenir le nombre donné. Cela peut être dit simplement. Le logarithme est la réponse à la question "Combien de fois avez-vous besoin de multiplier un nombre par lui-même pour obtenir un autre nombre." Par exemple, combien de fois devez-vous multiplier 5 par lui-même pour obtenir 25 ? La réponse est 2, c'est-à-dire

Par la définition ci-dessus

Classification des unités logarithmiques

Les unités logarithmiques sont largement utilisées dans les sciences, la technologie et même dans les activités quotidiennes telles que la photographie et la musique. Il existe des unités logarithmiques absolues et relatives.

Par unités logarithmiques absolues expriment des grandeurs physiques qui sont comparées à une certaine valeur fixe. Par exemple, le dBm (décibel milliwatt) est une unité logarithmique absolue de puissance qui compare la puissance à 1 mW. Notez que 0 dBm = 1 mW. Les unités absolues sont idéales pour décrire valeur unique plutôt que le rapport de deux quantités. Les unités logarithmiques absolues de mesure des quantités physiques peuvent toujours être converties en d'autres unités habituelles de mesure de ces quantités. Par exemple, 20 dBm = 100 mW ou 40 dBV = 100 V.

D'un autre côté, unités logarithmiques relatives sont utilisés pour exprimer une grandeur physique sous la forme d'un rapport ou d'une proportion d'autres grandeurs physiques, par exemple, en électronique, où un décibel (dB) est utilisé pour cela. Les unités logarithmiques sont bien adaptées pour décrire, par exemple, le rapport de transfert de systèmes électroniques, c'est-à-dire la relation entre les signaux de sortie et d'entrée.

Il convient de noter que toutes les unités logarithmiques relatives sont sans dimension. Les décibels, népers et autres noms ne sont que des noms spéciaux utilisés en conjonction avec des unités sans dimension. Notez également que le décibel est souvent utilisé avec divers suffixes, qui sont généralement attachés à l'abréviation dB avec un tiret, par exemple dB-Hz, un espace comme en dB SPL, sans aucun symbole entre dB et un suffixe, comme en dBm, ou entre guillemets comme en unités de dB (m²). Nous parlerons de toutes ces unités plus loin dans cet article.

Il convient également de noter que la conversion des unités logarithmiques en unités communes n'est souvent pas possible. Cependant, cela ne se produit que lorsque les gens parlent de relations. Par exemple, le coefficient de transfert de tension d'un amplificateur de 20 dB ne peut être converti qu'en "temps", c'est-à-dire en une valeur sans dimension - il sera égal à 10. Dans le même temps, la pression acoustique mesurée en décibels peut être convertis en pascals, puisque la pression acoustique est mesurée en unités logarithmiques absolues, c'est-à-dire par rapport à la valeur de référence. Notez que le coefficient de transfert en décibels est également une quantité sans dimension, bien qu'il ait un nom. La confusion totale s'avère! Mais on va essayer de comprendre.

Unités logarithmiques d'amplitude et de puissance

Pouvoir... On sait que la puissance est proportionnelle au carré de l'amplitude. Par exemple, la puissance électrique, définie par l'expression P = U² / R. C'est-à-dire qu'un changement d'amplitude de 10 fois s'accompagne d'un changement de puissance de 100 fois. Le rapport de deux valeurs de puissance en décibels est déterminé par l'expression

10 log₁₀ (P₁ / P₂) dB

Amplitude... Du fait que la puissance est proportionnelle au carré de l'amplitude, le rapport des deux valeurs d'amplitude en décibels est décrit par l'expression

20 log₁₀ (P₁ / P₂) dB.

Exemples de valeurs et d'unités logarithmiques relatives

• Unités communes



• dB (décibel)- une unité logarithmique sans dimension utilisée pour exprimer le rapport de deux valeurs arbitraires de la même grandeur physique. Par exemple, en électronique, les décibels sont utilisés pour décrire le gain du signal dans les amplificateurs ou l'atténuation du signal dans les câbles. Le décibel est numériquement égal au logarithme décimal du rapport de deux grandeurs physiques, multiplié par dix pour le rapport de puissance et multiplié par 20 pour le rapport d'amplitude.
• B (belle)- unité de mesure logarithmique sans dimension rarement utilisée du rapport de deux grandeurs physiques du même nom, égale à 10 décibels.
• N (néper)- unité de mesure logarithmique sans dimension du rapport de deux valeurs de la même grandeur physique. Contrairement au décibel, neper est défini comme le logarithme népérien pour exprimer la différence entre deux quantités x₁ et x₂ par la formule :
  

  R = ln (x₁ / x₂) = ln (x₁) - ln (x₂)

  
  Vous pouvez convertir H, B et dB sur la page "Sound Converter".
• Musique, acoustique et électronique





s = 1000 log₁₀ (f₂ / f₁)

• Technologie d'antenne. L'échelle logarithmique est utilisée dans de nombreuses unités sans dimension relative pour mesurer diverses quantités physiques dans la technologie des antennes. Dans de telles unités, le paramètre mesuré est généralement comparé au paramètre correspondant. type standard antennes.




• Communication et transmission de données



• dBc ou dBc(décibel porteur, rapport de puissance) est la puissance sans dimension du signal radio (niveau de rayonnement) par rapport au niveau de rayonnement à la fréquence porteuse, exprimée en décibels. Défini comme S dBc = 10 log₁₀ (porteuse P / modulation P). Si la valeur dBc est positive, alors la puissance du signal modulé est supérieure à la puissance de la porteuse non modulée. Si la valeur dBc est négative, alors la puissance du signal modulé est inférieure à la puissance de la porteuse non modulée.
• Appareils électroniques pour la reproduction et l'enregistrement du son




• Autres unités et quantités

Exemples d'unités logarithmiques absolues et de valeurs en décibels avec suffixes et niveaux de référence

• Puissance, niveau de signal (absolu)

• Tension (absolu)

• Résistance électrique (absolue)
• dBohm, dBohm ou dBΩ(décibel ohms, rapport d'amplitude) - résistance absolue en décibels par rapport à 1 ohm. Cette unité de mesure est pratique lorsque l'on considère une large plage de résistance. Par exemple, 0 dBΩ = 1 , 6 dBΩ = 2 , 10 dBΩ = 3,16 , 20 dBΩ = 10 , 40 dBΩ = 100 , 100 dBΩ = 100 000 Ω, 160 dBΩ = 100 000 000 Ω, et ainsi de suite.
• Acoustique (niveau sonore absolu, pression acoustique ou intensité sonore)

• Radar... Les valeurs absolues à l'échelle logarithmique sont utilisées pour mesurer la réflectivité radar par rapport à une valeur de référence.



• dBZ ou dB (Z)(rapport d'amplitude) - le coefficient absolu de réflectivité radar en décibels par rapport au nuage minimum Z = 1 mm⁶ m⁻³. 1 dBZ = 10 log (z / 1 mm⁶ m³). Cette unité indique le nombre de gouttelettes par unité de volume et est utilisée par les stations radars météorologiques (radars météorologiques). Les informations obtenues à partir des mesures en combinaison avec d'autres données, en particulier les résultats de l'analyse de la polarisation et du décalage Doppler, permettent d'évaluer ce qui se passe dans l'atmosphère : s'il pleut, neige, grêle, ou un troupeau d'insectes ou d'oiseaux en vol. Par exemple, 30 dBZ correspondent à une pluie légère et 40 dBZ à une pluie modérée.
• dBη(rapport d'amplitude) - le facteur absolu de réflectivité radar des objets en décibels par rapport à 1 cm² / km³. Cette valeur est pratique lorsque vous devez mesurer la réflectivité radar d'objets biologiques volants, tels que des oiseaux et des chauves-souris. Les radars météorologiques sont souvent utilisés pour surveiller de tels objets biologiques.
• dB (m²), dBsm ou dB (m²)(décibel mètre carré, rapport d'amplitude) est une unité absolue de mesure de la surface de diffusion effective d'une cible (RCS, anglais radar cross section, RCS) par rapport à un mètre carré. Les insectes et les cibles peu réfléchissantes ont une zone de diffusion effective négative, tandis que les gros avions de ligne ont une zone de diffusion positive.
• Communication et transfert de données. Les unités logarithmiques absolues sont utilisées pour mesurer divers paramètres liés à la fréquence, l'amplitude et la puissance des signaux transmis et reçus. Toutes les valeurs absolues en décibels peuvent être converties en unités communes correspondant à la valeur mesurée. Par exemple, le niveau de puissance de bruit en dBrn peut être converti directement en milliwatts.

• Autres unités logarithmiques absolues. Il existe de nombreuses unités de ce type dans différentes branches de la science et de la technologie, et nous ne donnerons ici que quelques exemples.
• Échelle de magnitude du séisme de Richter contient des unités logarithmiques conventionnelles (le logarithme décimal est utilisé) utilisées pour estimer la force d'un tremblement de terre. Selon cette échelle, la magnitude d'un séisme est définie comme le logarithme décimal du rapport de l'amplitude des ondes sismiques à une très petite amplitude choisie arbitrairement, ce qui représente une magnitude de 0. Chaque échelon de l'échelle de Richter correspond à une augmentation en amplitude de vibration par 10 fois.
• dBr(décibel par rapport au niveau de référence, le rapport en amplitude ou en puissance, est spécifié explicitement) - une unité de mesure absolue logarithmique de toute grandeur physique spécifiée dans un contexte.
• dBSVL- vitesse vibrationnelle des particules en décibels par rapport au niveau de référence 5 10⁻⁸ m/s. Le nom vient de l'anglais. niveau de vitesse du son - niveau de vitesse du son. La vitesse vibratoire des particules du milieu est autrement appelée vitesse acoustique et détermine la vitesse à laquelle les particules du milieu se déplacent lorsqu'elles oscillent par rapport à la position d'équilibre. La valeur de référence 5 10⁻⁸ m/s correspond à la vitesse vibrationnelle des particules pour le son dans l'air.

La question de la conversion de dB en dBm et inversement est souvent évoquée par les clients, rencontrés sur des forums spécialisés. Cependant, autant qu'on ne le voudrait pas, il est impossible de convertir la puissance en atténuation.

Si la puissance du signal optique est mesurée en dBm, alors pour déterminer l'atténuation A (dB), il est nécessaire de soustraire la puissance du signal à la sortie de la puissance du signal à l'entrée de la ligne. Mais parlons de tout cela dans l'ordre.

La puissance optique, ou puissance optique, est un paramètre fondamental d'un signal optique. Il peut être exprimé dans les unités de mesure habituelles - Watt (W), milliwatt (mW), microwatt (μW). Et aussi en unités logarithmiques - dBm.

Atténuation du signal optique (A) - une valeur qui indique combien de fois la puissance du signal à la sortie de la ligne de communication (P out) est inférieure à la puissance du signal à l'entrée de cette ligne (Pin). L'atténuation est exprimée en dB (deciBell) et peut être déterminée à l'aide de la formule suivante :

Figure 1 - formule de calcul atténuation optique si la puissance optique est exprimée en W

Un peu étrange, n'est-ce pas ? Les règles à calcul et les tableaux appartiennent au passé, du moins pour les jeunes installateurs, ils ont longtemps été remplacés par une calculatrice. Et même en tenant compte de l'utilisation d'une calculatrice - une telle formule n'est pas très pratique. Par conséquent, pour simplifier les calculs, il a été décidé de convertir les unités de mesure de puissance au format logarithmique et ainsi de se débarrasser des logarithmes dans la formule :

Figure 2 - Conversion de puissance de mW en dBm

Pour convertir dBm en W et vice versa, vous pouvez également utiliser le tableau :

À la suite du recalcul, la formule de calcul de l'atténuation optique (Fig. 1) se transforme en :

Figure 3 - Conversion de dBm en dB (dBm en dB), relation entre puissance et atténuation

Compte tenu du fait que tous les wattmètres optiques connus de l'auteur utilisent le dBm comme unité de mesure principale, alors en utilisant la formule de la figure 3, un ingénieur peut déterminer le niveau d'atténuation même dans sa tête. De plus, de nombreux appareils ont pour fonction de définir le niveau de référence, grâce auquel l'utilisateur reçoit immédiatement la valeur de perte en dB.

Dans ce cas, la mesure de l'atténuation de la ligne optique est grandement simplifiée, comme le montre la vidéo suivante.

Mesure d'atténuation de ligne optique

Une valeur mesurée de l'atténuation en dB est souvent suffisante. Cependant, afin de représenter combien de fois le signal d'entrée a diminué, vous pouvez utiliser la formule :

m = 10 (n/10)

où m est le rapport en temps, n est le rapport en décibels

vous pouvez également utiliser le tableau suivant :

Tableau 1 - conversion de dB à temps

QUE SONT LES DÉCIBELS ?

Unités logarithmiques universelles décibels sont largement utilisés dans les estimations quantitatives des paramètres de divers appareils audio et vidéo dans notre pays et à l'étranger. En radioélectronique, en particulier dans les communications filaires, technologie d'enregistrement et de reproduction d'informations, les décibels sont une mesure universelle.

Le décibel n'est pas une quantité physique, mais un concept mathématique

En électroacoustique, le décibel est essentiellement la seule unité permettant de caractériser différents niveaux - intensité sonore, pression acoustique, sonie, mais aussi d'évaluer l'efficacité des moyens de traitement du bruit.

Le décibel est une unité de mesure spécifique qui ne ressemble à aucune de celles que nous devons rencontrer dans la pratique quotidienne. Le décibel n'est pas une unité officielle dans le système SI, bien que, selon la décision de la Conférence générale des poids et mesures, il puisse être utilisé sans restrictions en conjonction avec le SI, et la Chambre internationale des poids et mesures a recommandé son inclusion dans ce système.

Le décibel n'est pas une quantité physique, mais un concept mathématique.

À cet égard, les décibels présentent certaines similitudes avec les pourcentages. Comme les pourcentages, les décibels sont sans dimension et servent à comparer deux valeurs du même nom, en principe très différentes, quelle que soit leur nature. Il est à noter que le terme « décibel » n'est toujours associé qu'à des grandeurs d'énergie, le plus souvent à la puissance et, avec quelques réserves, à la tension et au courant.

Un décibel (désignation russe - dB, désignation internationale - dB) est un dixième d'une unité plus grande - bela 1.

Bel est le logarithme décimal du rapport des deux puissances. Si deux puissances sont connues R 1 et R 2 , alors leur rapport, exprimé en bels, est déterminé par la formule :

La nature physique des puissances comparées peut être quelconque - électrique, électromagnétique, acoustique, mécanique, il est seulement important que les deux valeurs soient exprimées dans les mêmes unités - watts, milliwatts, etc.

Rappelons brièvement ce qu'est un logarithme. Tout nombre positif 2, à la fois entier et fractionnaire, peut être représenté par un autre nombre dans une certaine mesure.

Ainsi, par exemple, si 10 2 = 100, alors 10 est appelé la base du logarithme, et le nombre 2 - le logarithme de 100 et dénote log 10 100 = 2 ou lg 100 = 2 (lire comme ceci : "le logarithme de cent en base dix vaut deux").

Les logarithmes en base 10 sont appelés logarithmes décimaux et sont les plus couramment utilisés. Pour les nombres divisibles par 10, ce logarithme est numériquement égal au nombre de zéros par unité, et pour les autres nombres, il est calculé sur une calculatrice ou trouvé à partir de tables de logarithmes.

Les logarithmes de base e = 2,718 ... sont dits naturels. En informatique, les logarithmes de base 2 sont couramment utilisés.

Propriétés de base des logarithmes :

Bien entendu, ces propriétés sont également valables pour les logarithmes décimaux et naturels. La manière logarithmique de représenter les nombres est souvent très pratique, car elle permet de remplacer la multiplication par l'addition, la division par la soustraction, l'élévation à une puissance par la multiplication et l'extraction d'une racine par la division.

En pratique, bel s'est avéré trop grand, par exemple, tout rapport de puissance compris entre 100 et 1000 correspond à un bel - de 2 B à 3 B. Par conséquent, pour plus de clarté, nous avons décidé de multiplier le nombre indiquant le nombre de bels par 10 et compter le produit résultant un indicateur en décibels, c'est-à-dire, par exemple, 2 B = 20 dB, 4,62 B = 46,2 dB, etc.

Habituellement, le rapport de puissance est exprimé immédiatement en décibels en utilisant la formule :

Les opérations de décibel ne diffèrent pas des opérations de logarithme.

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.

Le signe → signifie « matchs ».

De même, vous pouvez créer une table pour les décibels négatifs. Moins 1 dB caractérise une diminution de puissance de 1 / 0,794 = 1,259 fois, c'est-à-dire également d'environ 26%.

N'oubliez pas que :

Si R 2 = P 1 c'est à dire. P 2 / P 1 = 1 , ensuite N dB = 0 , comme lg 1 = 0 .

Si P 2 > P je , alors le nombre de décibels est positif.

Si R 2 < P 1 , alors les décibels sont exprimés en nombres négatifs.

Les décibels positifs sont souvent appelés décibels de gain. Les décibels négatifs caractérisent généralement les pertes d'énergie (dans les filtres, les diviseurs, les lignes longues) et sont appelés décibels d'atténuation ou de perte.

Il existe une relation simple entre les décibels de gain et d'amortissement : les nombres de rapports opposés correspondent au même nombre de décibels de signes différents. Si, par exemple, la relation R 2 /R 1 = 2 → 3 dB , ensuite –3 dB → 1/2 , c'est à dire. 1 / R 2 /R 1 = P 1 /R 2

Si R 2 /R 1 représente une puissance de dix, c'est-à-dire R 2 /R 1 = 10 k , où k - tout entier (positif ou négatif), alors NdB = 10k , comme lg 10 k = k .

Si R 2 ou alors R 1 est égal à zéro, alors l'expression pour NdB perd son sens.

Et encore une particularité : la courbe, qui détermine les valeurs en décibels en fonction des rapports de puissance, croît d'abord rapidement, puis sa croissance ralentit.

Connaissant le nombre de décibels correspondant à un rapport de puissance, il est possible de recalculer pour un autre rapport proche ou multiple. En particulier, pour des rapports de puissance qui diffèrent d'un facteur 10, le nombre de décibels diffère de 10 dB. Cette caractéristique des décibels doit être bien comprise et bien mémorisée - c'est l'un des fondements de l'ensemble du système.

Les avantages du système décibel incluent :

⇒ polyvalence, c'est-à-dire la possibilité d'utiliser dans l'évaluation de divers paramètres et phénomènes;

⇒ d'énormes différences dans les nombres convertis - des unités aux millions - sont affichées en décibels sous forme de nombres des cent premiers ;

⇒ les nombres naturels représentant des puissances de dix sont exprimés en décibels comme des multiples de dix ;

⇒ les nombres réciproques sont exprimés en décibels par des nombres égaux, mais avec des signes différents ;

les nombres abstraits et nommés peuvent être exprimés en décibels.

Les inconvénients du système décibel incluent :

faible visibilité : pour convertir les décibels en rapports de deux nombres ou pour effectuer les actions inverses, des calculs sont nécessaires ;

⇒ Les rapports de puissance et les rapports de tension (ou de courant) sont convertis en décibels à l'aide de formules différentes, ce qui entraîne parfois des erreurs et de la confusion ;

⇒ les décibels ne peuvent être mesurés que par rapport à un niveau différent de zéro ; le zéro absolu, par exemple 0 W, 0 V, n'est pas exprimé en décibels.

Connaissant le nombre de décibels correspondant à un rapport de puissance, il est possible de recalculer pour un autre rapport proche ou multiple. En particulier, pour des rapports de puissance qui diffèrent d'un facteur 10, le nombre de décibels diffère de 10 dB. Cette caractéristique des décibels doit être bien comprise et bien mémorisée - c'est l'un des fondements de l'ensemble du système.

Comparer deux signaux en comparant leurs puissances n'est pas toujours pratique, car des instruments coûteux et complexes sont nécessaires pour mesurer directement la puissance électrique dans les gammes de fréquences audio et radio. En pratique, lorsque l'on travaille avec un équipement, il est beaucoup plus facile de mesurer non pas la puissance libérée au niveau de la charge, mais la chute de tension à ses bornes et, dans certains cas, le courant circulant.

Connaissant la tension ou le courant et la résistance de la charge, il est facile de déterminer la puissance. Si les mesures sont prises sur la même résistance, alors :

Ces formules sont très souvent utilisées dans la pratique, mais notez que si des tensions ou des courants sont mesurés à différentes charges, ces formules ne fonctionnent pas et d'autres dépendances plus complexes doivent être utilisées.

En utilisant la technique qui a été utilisée pour compiler le tableau des décibels de puissance, vous pouvez également déterminer à quoi 1 dB du rapport des tensions et des courants est égal. Un décibel positif sera de 1,122 et un décibel négatif de 0,8913, c'est-à-dire 1 dB de tension ou de courant caractérise l'augmentation ou la diminution de ce paramètre d'environ 12 % par rapport à la valeur initiale.

Les formules ont été dérivées en supposant que les résistances de charge sont actives et qu'il n'y a pas de déphasage entre les tensions ou les courants. Strictement parlant, il faut considérer le cas général et prendre en compte la présence d'un angle de phase pour les tensions (courants), et pour les charges non seulement actives, mais aussi impédance, y compris les composants réactifs, mais cela n'est significatif qu'aux hautes fréquences.

Il est utile de rappeler certaines des valeurs de décibels souvent rencontrées dans la pratique et les rapports de puissances et de tensions (courants) qui les caractérisent, donnés dans le tableau. un.

Tableau 1. Valeurs en décibels fréquentes de la puissance et de la tension

En utilisant ce tableau et les propriétés des logarithmes, il est facile de calculer à quelles valeurs arbitraires des logarithmes correspondent. Par exemple, 36 dB de puissance peut être représenté par 30 + 3 + 3, ce qui correspond à 1000 * 2 * 2 = 4000. On obtient le même résultat en représentant 36 comme 10 + 10 + 10 + 3 + 3 → 10 * 10 * 10 * 2 * 2 = 4000.

COMPARAISON DES DÉCIBELS AVEC LES POURCENTAGES

Auparavant, il a été noté que le concept de décibels présente certaines similitudes avec le pourcentage. En effet, le pourcentage étant le rapport d'un nombre à un autre, pris classiquement à cent pour cent, le rapport de ces nombres peut également être représenté en décibels, à condition que les deux nombres caractérisent la puissance, la tension ou le courant. Pour le rapport de puissance :

Pour le rapport des tensions ou courants :

Vous pouvez également dériver des formules pour convertir les décibels en pourcentages d'un rapport :

Tableau 2 est une traduction de certaines des valeurs de décibels les plus courantes en pourcentages de rapports. Diverses valeurs intermédiaires peuvent être trouvées sur le nomogramme de la Fig. un.

Riz. 1. Conversion des décibels en pourcentages de rapports selon le nomogramme

Tableau 2. Conversion de décibels en pourcentages

Regardons deux exemples pratiques pour illustrer la conversion de pourcentages en décibels.

Exemple 1. Quel est le niveau d'harmonique en décibels par rapport au niveau du signal de fréquence fondamentale correspond à un THD de 3% ?

Utilisons la fig. 1. A travers le point d'intersection de la ligne verticale 3% avec le graphique "tension", tracez une ligne horizontale jusqu'à ce qu'elle coupe l'axe vertical et nous obtenons la réponse : –31 dB.

Exemple 2. Quel pourcentage d'atténuation de tension correspond à un changement de –6 dB ?

Réponse. 50% de la valeur d'origine.

Dans les calculs pratiques, la partie fractionnaire de la valeur numérique des décibels est souvent arrondie à un nombre entier, cependant, une erreur supplémentaire est introduite dans les résultats du calcul.

DÉCIBELS EN RADIO ÉLECTRONIQUE

Considérons quelques exemples qui expliquent la technique d'utilisation des décibels en électronique.

Atténuation dans le câble

Les pertes d'énergie dans les lignes et les câbles par unité de longueur sont caractérisées par le coefficient d'atténuation , qui, à résistances de ligne d'entrée et de sortie égales, est déterminé en décibels :

où U 1 - tension dans une section arbitraire de la ligne ; U 2 - tension dans un autre tronçon, espacé du premier par une unité de longueur : 1 m, 1 km, etc. Par exemple, un câble haute fréquence de type RK-75-4-14 a un coefficient d'atténuation α à une fréquence de 100 MHz, = –0,13 dB/m, un câble à paires torsadées de catégorie 5 à la même fréquence a une atténuation de l'ordre de –0,2 dB/m, et pour un câble de catégorie 6 elle est légèrement inférieure. Le tracé de l'atténuation du signal dans un câble à paires torsadées non blindé est illustré à la Fig. 2.

Riz. 2. Graphique d'atténuation du signal dans un câble à paires torsadées non blindé

Les câbles à fibres optiques ont des valeurs d'atténuation nettement inférieures dans la plage de 0,2 à 3 dB pour une longueur de câble de 1000 m. Toutes les fibres optiques ont une dépendance complexe d'atténuation en fonction de la longueur d'onde, qui a trois "fenêtres de transparence" 850 nm, 1300 nm et 1550 nm ... « Fenêtre de transparence » signifie la plus petite perte à la plage de transmission de signal maximale. Le graphique d'atténuation du signal dans les câbles à fibres optiques est illustré à la Fig. 3.

Riz. 3. Graphique de l'atténuation du signal dans les câbles à fibres optiques

Exemple 3. Trouvez, quelle sera la tension à la sortie d'un morceau de câble RK-75-4-14 de longueur je = 50 m, si une tension de 8 V à une fréquence de 100 MHz est appliquée à son entrée. La résistance de charge et l'impédance caractéristique du câble sont égales ou, comme on dit, adaptées l'une à l'autre.

Il est évident que l'atténuation introduite par un morceau de câble est K = –0,13 dB/m * 50 m = –6,5 dB. Cette valeur en décibels correspond approximativement à un rapport de tension de 0,47. Cela signifie que la tension à l'extrémité de sortie du câble U 2 = 8V * 0,47 = 3,76V.

Cet exemple illustre un point très important : les pertes dans une ligne ou un câble augmentent extrêmement rapidement avec l'augmentation de la longueur. Pour un tronçon de câble de 1 km, l'atténuation sera déjà de –130 dB, c'est-à-dire que le signal sera atténué plus de trois cent mille fois !

L'atténuation dépend en grande partie de la fréquence des signaux - dans la gamme de fréquences audio, elle sera bien inférieure à celle de la gamme vidéo, mais la loi logarithmique d'atténuation sera la même, et avec une longue longueur de ligne, l'atténuation sera significative .

Amplificateurs audio

Afin d'améliorer leurs indicateurs de qualité, une rétroaction négative est généralement introduite dans les amplificateurs audio. Si le gain de tension en boucle ouverte de l'appareil est À , et avec des commentaires Vers le système d'exploitation puis le nombre indiquant combien de fois le gain change sous l'action de la rétroaction est appelé profondeur de la rétroaction ... Il est généralement exprimé en décibels. Dans un amplificateur de travail, les coefficients À et À Système d'exploitation déterminé expérimentalement, sauf si l'amplificateur est excité avec une boucle de rétroaction ouverte. Lors de la conception d'un amplificateur, calculez d'abord À puis déterminer la valeur Vers le système d'exploitation de la manière suivante :

où est le coefficient de transmission du circuit de contre-réaction, c'est-à-dire le rapport de la tension à la sortie du circuit de contre-réaction à la tension à son entrée.

La profondeur de rétroaction en décibels peut être calculée à l'aide de la formule :

Les appareils stéréo doivent répondre à des exigences supplémentaires par rapport aux appareils monauraux. L'effet de son surround n'est assuré qu'avec une bonne séparation des canaux, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de pénétration du signal d'un canal à l'autre. En termes pratiques, cette exigence ne peut pas être entièrement satisfaite, et une fuite mutuelle de signaux se produit principalement à travers des nœuds communs aux deux canaux. La qualité de séparation des canaux est caractérisée par ce que l'on appelle amortissement de la diaphonie a ZP Une mesure de la diaphonie en décibels est le rapport des puissances de sortie des deux canaux lorsque le signal d'entrée est appliqué à un seul canal :

où R ré - puissance de sortie maximale du canal de fonctionnement ; R SV est la puissance de sortie du canal libre.

Une bonne séparation des canaux correspond à une diaphonie de 60-70 dB, excellente -90-100 dB.

Bruit et arrière-plan

A la sortie de tout dispositif de réception-amplification, même en l'absence de signal d'entrée utile, une tension alternative peut être détectée, qui est provoquée par le bruit inhérent à l'appareil. Les raisons qui causent le bruit intrinsèque peuvent être à la fois externes - en raison d'interférences, d'un mauvais filtrage de la tension d'alimentation, et internes, en raison du bruit intrinsèque des composants radio. L'effet le plus fort est le bruit et les interférences apparaissant dans les circuits d'entrée et dans le premier étage d'amplification, car ils sont amplifiés par tous les étages suivants. Le bruit intrinsèque dégrade la sensibilité réelle du récepteur ou de l'amplificateur.

Le bruit est quantifié de plusieurs manières.

Le plus simple est que tous les bruits, quels que soient la cause et le lieu de leur apparition, sont recalculés à l'entrée, c'est-à-dire que la tension du bruit à la sortie (en l'absence de signal d'entrée) est divisée par le gain :

Cette tension, exprimée en microvolts, est une mesure du bruit intrinsèque. Or, pour évaluer un appareil du point de vue des interférences, ce n'est pas la valeur absolue du bruit qui est importante, mais le rapport entre le signal utile et ce bruit (rapport signal sur bruit), puisque le signal utile doivent être distingués de manière fiable de l'arrière-plan de l'interférence. Le rapport signal sur bruit est généralement exprimé en décibels :

où R avec - puissance de sortie spécifiée ou nominale du signal utile avec bruit ; R N.-É. - puissance de sortie du bruit lorsque la source du signal utile est coupée ; U c - tension de signal et de bruit aux bornes de la résistance de charge ; U N.-É. - tension de bruit aux bornes de la même résistance. Donc, il s'avère que le soi-disant. Rapport signal/bruit "non pondéré".

Souvent, le rapport signal sur bruit est donné dans les paramètres de l'équipement audio, mesuré avec un filtre de pondération ("pondéré"). Le filtre vous permet de prendre en compte la sensibilité différente de l'audition d'une personne au bruit à différentes fréquences. Le filtre le plus couramment utilisé est le type A, auquel cas la désignation indique généralement l'unité de mesure "dBA" ("dBA"). L'utilisation d'un filtre donne généralement de meilleurs résultats quantitatifs que pour le bruit non pondéré (généralement le rapport signal sur bruit est supérieur de 6 à 9 dB), donc (pour des raisons de marketing) les fabricants d'équipements indiquent souvent exactement la valeur "pondérée". Pour plus d'informations sur les filtres de pesée, consultez la section Sonomètres ci-dessous.

Évidemment, pour le bon fonctionnement de l'appareil, le rapport signal sur bruit doit être supérieur à une valeur minimale acceptable, qui dépend de l'objectif et des exigences de l'appareil. Pour les équipements Hi-Fi, ce paramètre doit être d'au moins 75 dB, pour les équipements Hi-End d'au moins 90 dB.

Parfois, en pratique, ils utilisent le rapport inverse, caractérisant le niveau de bruit par rapport au signal utile. Le niveau de bruit est exprimé dans le même nombre de décibels que le rapport signal sur bruit, mais avec un signe négatif.

Dans les descriptions des équipements de réception et d'amplification, apparaît parfois le terme de niveau de fond, qui caractérise en décibels le rapport des composantes de la tension de fond à la tension correspondant à une puissance nominale donnée. Les composantes de fond sont des multiples de la fréquence du secteur (50, 100, 150 et 200 Hz) et pendant la mesure sont isolées de la tension parasite totale à l'aide de filtres passe-bande.

Le rapport signal sur bruit ne permet cependant pas de juger quelle partie du bruit est directement causée par les éléments du circuit, et laquelle est introduite du fait d'imperfections de conception (capteur, bruit de fond). Pour évaluer les propriétés de bruit des composants radio, le concept est introduit facteur de bruit ... Le chiffre du bruit est évalué en termes de puissance et est également exprimé en décibels. Ce paramètre peut être caractérisé comme suit. Si un signal utile d'une puissance de R avec et puissance de bruit R N.-É. , alors le rapport signal sur bruit à l'entrée sera (R avec /R N.-É. ) dans Après avoir renforcé l'attitude (R avec /R N.-É. ) en dehors sera moindre, puisque le bruit intrinsèque amplifié des étages amplificateurs s'ajoutera également au bruit d'entrée.

Le facteur de bruit est le rapport exprimé en décibels :

où À R est le gain de puissance.

Par conséquent, le facteur de bruit représente le rapport entre la puissance de bruit de sortie et la puissance de bruit d'entrée amplifiée.

Sens Rsh.in déterminé par calcul; Psh.out mesuré et À R d'habitude. connue par calcul ou après mesure. Un amplificateur idéal en termes de bruit ne doit amplifier que les signaux utiles et ne doit pas introduire de bruit supplémentaire. Comme il ressort de l'équation, pour un tel amplificateur, le facteur de bruit est F N.-É. = 0 dB .

Pour les transistors et les circuits intégrés destinés à fonctionner dans les premiers étages des dispositifs d'amplification, le facteur de bruit est régulé et donné dans les ouvrages de référence.

La tension de bruit propre détermine un autre paramètre important de nombreux appareils d'amplification - plage dynamique.

Plage dynamique et réglages

Plage dynamique est le rapport entre la puissance de sortie maximale non déformée et sa valeur minimale, exprimée en décibels, à laquelle le rapport signal sur bruit admissible est toujours assuré :

Plus le bruit de fond est bas et plus la puissance de sortie sans distorsion est élevée, plus la plage dynamique est large.

La plage dynamique des sources sonores - orchestre, voix, est déterminée de la même manière, seulement ici, la puissance sonore minimale est déterminée par le bruit de fond. Pour que l'appareil transmette à la fois les amplitudes minimale et maximale du signal d'entrée sans distorsion, sa plage dynamique ne doit pas être inférieure à la plage dynamique du signal. Dans les cas où la plage dynamique du signal d'entrée dépasse la plage dynamique de l'appareil, il est artificiellement compressé. Cela se fait, par exemple, lors de l'enregistrement.

L'efficacité du contrôle manuel du volume est vérifiée à deux positions extrêmes de la commande. Tout d'abord, avec le régulateur en position de volume maximum, une tension de 1 kHz est appliquée à l'entrée de l'amplificateur audiofréquence, de sorte qu'une tension correspondant à une certaine puissance spécifiée est établie à la sortie de l'amplificateur. Ensuite, le bouton de contrôle du volume est tourné au volume minimum et la tension à l'entrée de l'amplificateur est augmentée jusqu'à ce que la tension de sortie redevienne égale à la tension initiale. Le rapport de la tension d'entrée au volume minimum à la tension d'entrée au volume maximum, exprimé en décibels, est une indication du fonctionnement du contrôle du volume.

Les exemples donnés sont loin d'être épuisés cas pratiques d'application des décibels à l'estimation de paramètres de dispositifs radio-électroniques. Connaissant les règles générales d'application de ces unités, on peut comprendre comment elles sont utilisées dans d'autres conditions non considérées ici. Ayant rencontré un terme inconnu, défini en décibels, il faut bien imaginer le rapport auquel deux quantités il correspond. Dans certains cas, cela ressort clairement de la définition elle-même, dans d'autres cas, la relation entre les composants est plus compliquée, et lorsqu'il n'y a pas de clarté claire, il convient de se référer à la description de la procédure de mesure afin d'éviter de graves erreurs.

Lors du fonctionnement avec des décibels, il faut toujours faire attention au rapport des unités - puissance ou tension - correspondant à chaque cas spécifique, c'est-à-dire quel coefficient - 10 ou 20 - doit précéder le signe du logarithme.

ÉCHELLE LOGARITHMIQUE

Le système logarithmique, y compris les décibels, est souvent utilisé lors de la construction des caractéristiques amplitude-fréquence (AFC) - courbes décrivant la dépendance du coefficient de transfert divers appareils(amplificateurs, diviseurs, filtres) de fréquence influence externe... Pour construire la réponse en fréquence, un certain nombre de points caractérisant la tension ou la puissance de sortie à une tension d'entrée constante à différentes fréquences sont déterminés par calcul ou expérimentation. La courbe lisse reliant ces points caractérise les propriétés de fréquence de l'appareil ou du système.

Si les valeurs numériques sont tracées le long de l'axe des fréquences sur une échelle linéaire, c'est-à-dire proportionnellement à leurs valeurs réelles, une telle réponse en fréquence sera peu pratique à utiliser et ne sera pas évidente: dans la région des fréquences inférieures, il est compressé, et dans la région des fréquences plus élevées, il est étiré.

Les caractéristiques de fréquence sont généralement tracées sur l'échelle dite logarithmique. Sur l'axe des fréquences, dans une échelle pratique pour le travail, des valeurs sont tracées qui ne sont pas proportionnelles à la fréquence elle-même F , et le logarithme lgf / f o , où F O - la fréquence correspondant à l'origine. Les valeurs sont étiquetées contre les marques d'axe F ... Pour construire la réponse en fréquence logarithmique, un papier graphique logarithmique spécial est utilisé.

Lorsqu'ils effectuent des calculs théoriques, ils utilisent généralement plus que la simple fréquence F , et la valeur = 2πf que l'on appelle la fréquence circulaire.

La fréquence F O , correspondant à l'origine, peut être arbitrairement petit, mais ne peut pas être égal à zéro.

Sur l'axe vertical, le rapport des coefficients de transmission à différentes fréquences à sa valeur maximale ou moyenne est tracé en décibels ou en nombres relatifs.

L'échelle logarithmique permet d'afficher une large gamme de fréquences sur une petite section de l'axe. Sur un tel axe, des rapports égaux de deux fréquences correspondent à des sections d'égale longueur. L'intervalle caractérisant le décuplement de la fréquence est appelé décennie ; le rapport de fréquence double correspond à octave (ce terme est emprunté au solfège).

Gamme de fréquences avec fréquences de coupure F H et F DANS occupe une bande depuis des décennies F B / F H = 10m , où m - le nombre de décades, et en octaves 2 m , où m - nombre d'octaves.

Si la bande passante d'une octave est trop large, des intervalles avec un rapport de fréquence inférieur d'une demi-octave ou d'un tiers d'octave peuvent être utilisés.

La fréquence moyenne d'une octave (demi-octave) n'est pas égale à la moyenne arithmétique des fréquences inférieure et supérieure de l'octave, mais est égale à 0,707 f DANS .

Les fréquences trouvées de cette manière sont appelées rms.

Pour deux octaves adjacentes, les fréquences moyennes forment également des octaves. En utilisant cette propriété, une même série de fréquences logarithmiques peut être considérée soit comme des limites d'octave, soit comme leurs fréquences moyennes, si désiré.

Sur les formes logarithmiques, la fréquence centrale coupe la série d'octaves.

Sur l'axe des fréquences dans une échelle logarithmique, pour chaque tiers d'octave, il y a des segments d'axe égaux, chacun d'un tiers d'octave de long.

Lors des tests d'équipements électroacoustiques et des mesures acoustiques, il est recommandé d'utiliser un certain nombre de fréquences préférées. Les fréquences de cette série sont membres d'une progression géométrique avec un dénominateur de 1.122. Pour plus de commodité, certaines fréquences ont été arrondies à ± 1% près.

L'intervalle entre les fréquences recommandées est d'un sixième d'octave. Cela n'a pas été fait par hasard : la série contient un ensemble de fréquences suffisamment large pour différents types mesures et capte une série de fréquences à des intervalles de 1/3, 1/2 et une octave entière.

Et une autre propriété importante d'un certain nombre de fréquences préférées. Dans certains cas, ce n'est pas une octave, mais une décade qui est utilisée comme intervalle de fréquence principal. Ainsi, la gamme de fréquences préférée peut être considérée comme binaire (octave) et décimale (décennie).

Le dénominateur de la progression à partir de laquelle est construite la gamme de fréquences préférée est numériquement égal à 1 dB de tension, ou 1/2 dB de puissance.

REPRÉSENTATION DES NUMÉROS NOMMÉS EN DÉCIBELS

Jusqu'à présent, nous avons supposé que le dividende et le diviseur sous le signe du logarithme ont une valeur arbitraire et pour effectuer la conversion en décibels, il est important de ne connaître que leur rapport, quelles que soient les valeurs absolues.

En décibels, vous pouvez également exprimer des valeurs spécifiques de puissances, ainsi que des tensions et des courants. Lorsque l'on donne la valeur d'un des termes sous le signe du logarithme dans les formules précédemment considérées, le deuxième terme du rapport et le nombre de décibels se détermineront de manière unique. Par conséquent, si vous définissez une puissance de référence (tension, courant) comme niveau de comparaison conditionnelle, une autre puissance (tension, courant) par rapport à celle-ci correspondra à un nombre de décibels strictement défini. Dans ce cas, une puissance égale à la puissance du niveau de comparaison conditionnelle correspond à zéro décibel, puisqu'à N P = 0R 2 = P 1 par conséquent, ce niveau est généralement appelé zéro. Évidemment, à différents niveaux de zéro, la même puissance spécifique (tension, courant) sera exprimée en différents décibels.

où R est la puissance à convertir en décibels, et R 0 - niveau de puissance nul. La quantité R 0 est mis au dénominateur, tandis que la puissance est exprimée en décibels positifs P> P 0 .

Le niveau de puissance conditionnel avec lequel la comparaison est faite, en principe, peut être n'importe quoi, mais tout le monde ne serait pas pratique pour une utilisation pratique. Le plus souvent, une puissance de 1 mW est choisie comme niveau zéro, dissipée par une résistance de 600 ohms. Le choix de ces paramètres s'est fait historiquement : d'abord le décibel comme unité de mesure est apparu dans la technologie connexion téléphonique... L'impédance caractéristique des lignes aériennes en cuivre à deux fils est proche de 600 ohms, et une puissance de 1 mW est développée sans amplification par un microphone téléphonique en carbone de haute qualité sur une impédance de charge adaptée.

Pour le cas où R 0 = 1 mW = 10 –3 W : P R = 10 lg P + 30

Le fait que les décibels du paramètre présenté soient rapportés par rapport à un certain niveau est souligné par le terme "niveau": niveau de bruit, niveau de puissance, niveau sonore

En utilisant cette formule, il est facile de trouver que par rapport au niveau zéro de 1 mW, la puissance de 1 W est définie comme 30 dB, 1 kW comme 60 dB et 1 MW est 90 dB, c'est-à-dire presque toutes les puissances que vous devez rencontrer tombent dans les cent premiers décibels. Les puissances inférieures à 1 mW seront exprimées en décibels négatifs.

Les décibels, spécifiés par rapport à 1 mW, sont appelés décibels-milliwatts et sont notés dBm ou dBm. Les valeurs les plus courantes pour les niveaux zéro sont résumées dans le tableau 3.

De la même manière, vous pouvez présenter des formules pour exprimer les tensions et les courants en décibels :

où U et je - tension ou courant à convertir, un U 0 et je 0 - des niveaux nuls de ces paramètres.

Le fait que les décibels du paramètre présenté soient rapportés par rapport à un certain niveau est souligné par le terme "niveau": niveau de bruit, niveau de puissance, niveau sonore.

Sensibilité du microphone , c'est-à-dire le rapport entre la puissance électrique et la pression acoustique agissant sur le diaphragme, est souvent exprimé en décibels en comparant la puissance délivrée par un microphone à son impédance de charge nominale à un niveau de puissance zéro standard P 0 = 1 mW ... Ce paramètre de microphone est appelé sensibilité standard du microphone ... Les conditions d'essai typiques sont considérées comme une pression acoustique de 1 Pa avec une fréquence de 1 kHz, une résistance de charge pour un microphone dynamique - 250 Ohm.

Tableau 3. Niveaux zéro pour mesurer les nombres nommés

La puissance délivrée par un microphone dynamique est naturellement extrêmement faible, bien inférieure à 1 mW, et le niveau de sensibilité du microphone s'exprime donc en décibels négatifs. Connaissant le niveau standard de sensibilité du microphone (il est indiqué dans les données du passeport), vous pouvez calculer sa sensibilité en unités de tension.

Ces dernières années, pour caractériser les paramètres électriques des équipements radio, d'autres grandeurs ont commencé à être utilisées comme niveaux zéro, notamment, 1 pW, 1 V, 1 V/m (cette dernière est utilisée pour évaluer l'intensité du champ).

Parfois, il devient nécessaire de recalculer le niveau de puissance connu P R ou tension P U donné par rapport à un niveau zéro R 01 (ou alors U 01 ) un autre R 02 (ou alors U 02 ). Cela peut être fait en utilisant la formule suivante :

La capacité de représenter à la fois des nombres abstraits et nommés en décibels conduit au fait qu'un même appareil peut être caractérisé par différents nombres de décibels. Il faut garder à l'esprit cette dualité des décibels. Une compréhension claire de la nature du paramètre déterminé peut servir de protection contre les erreurs.

Pour éviter toute confusion, il est conseillé d'indiquer explicitement le niveau de référence, par exemple –20 dB (par rapport à 0,775 V).

Lors de la conversion des niveaux de puissance en niveaux de tension et vice versa, il est impératif de prendre en compte la résistance standard pour cette tâche. En particulier, le dBV pour un circuit TV de 75 ohms est (dBm – 11dB) ; dBμV pour un circuit TV de 75 ohms correspond à (dBm + 109dB).

Les décibels en acoustique

Jusqu'à présent, en parlant de décibels, nous avons fonctionné en termes électriques - puissance, tension, courant, résistance. Pendant ce temps, les unités logarithmiques sont largement utilisées en acoustique, où elles sont l'unité la plus fréquemment utilisée dans les évaluations quantitatives des quantités sonores.

Pression sonore R représente la surpression dans le milieu par rapport à la pression constante qui y existe avant l'apparition des ondes sonores (l'unité de mesure est le pascal (Pa)).

Un exemple de récepteur de pression acoustique (ou gradient de pression acoustique) est la plupart des types de microphones modernes qui convertissent cette pression en signaux électriques proportionnels.

L'intensité du son est liée à la pression acoustique et à la vitesse vibratoire des particules d'air par une relation simple :

J = pv

Si une onde sonore se propage dans l'espace libre, où il n'y a pas de réflexion sonore, alors

v = p / (ρc)

ici ρ est la densité du milieu, kg/m3 ; avec - vitesse du son dans le milieu, m/s. Produit c caractérise l'environnement dans lequel se produit la propagation de l'énergie sonore, et il est appelé résistance acoustique spécifique ... Pour air à pression atmosphérique normale et une température de 20 ° ρ c = 420 kg/m2 * s ; pour l'eau c = 1,5 * 106 kg / m2 * s.

Tu peux écrire ça :

J = p 2 / (ρс)

tout ce qui a été dit sur la conversion des grandeurs électriques en décibels s'applique également aux phénomènes acoustiques

Si vous comparez ces formules avec les formules précédemment dérivées pour la cardinalité. courant, tension et résistance, il est facile de trouver une analogie entre les concepts individuels qui caractérisent les phénomènes électriques et acoustiques, et les équations décrivant les relations quantitatives entre eux.

Tableau 4. La relation entre les performances électriques et acoustiques

L'analogue de la puissance électrique est la puissance acoustique et l'intensité sonore ; l'analogue de la tension est la pression acoustique ; électricité correspond à la vitesse vibratoire, et la résistance électrique correspond à la résistance acoustique spécifique. Par analogie avec la loi d'Ohm pour un circuit électrique, on peut parler de loi d'Ohm acoustique. Par conséquent, tout ce qui a été dit sur la conversion des grandeurs électriques en décibels s'applique également aux phénomènes acoustiques.

L'utilisation des décibels en acoustique est très pratique. Les intensités des sons qui doivent être traités dans les conditions modernes peuvent différer des centaines de millions de fois. Une telle gamme de changements dans les quantités acoustiques crée un grand inconvénient lors de la comparaison de leurs valeurs absolues, et lors de l'utilisation d'unités logarithmiques, ce problème est supprimé. De plus, il a été constaté que l'intensité d'un son, lorsqu'elle est évaluée à l'oreille, augmente approximativement proportionnellement au logarithme de l'intensité sonore. Ainsi, les niveaux de ces quantités, exprimés en décibels, correspondent assez étroitement à la sonie perçue par l'oreille. Pour la plupart des personnes ayant une audition normale, une modification du volume d'un son de 1 kHz est ressentie lorsque l'intensité sonore change d'environ 26%, c'est-à-dire de 1 dB.

En acoustique, par analogie avec l'électrotechnique, la définition des décibels repose sur le rapport de deux puissances :

où J 2 et J 1 - puissances acoustiques de deux sources sonores arbitraires.

De même, le rapport de deux intensités sonores s'exprime en décibels :

La dernière équation n'est valable que si les impédances acoustiques sont égales, c'est-à-dire la constance des paramètres physiques du milieu dans lequel se propagent les ondes sonores.

Les décibels déterminés par les formules ci-dessus ne sont pas liés aux valeurs absolues des valeurs acoustiques et sont utilisés pour évaluer l'atténuation acoustique, par exemple l'efficacité des systèmes d'isolation acoustique et de suppression et de suppression du bruit. L'inégalité des caractéristiques de fréquence s'exprime de manière similaire, c'est-à-dire la différence entre les valeurs maximales et minimales dans une gamme de fréquences donnée de divers émetteurs et récepteurs de son : microphones, haut-parleurs, etc. gamme) par rapport à la valeur à un fréquence de 1 kHz.

Dans la pratique des mesures acoustiques, cependant, en règle générale, il faut traiter avec des sons dont les valeurs doivent être exprimées en nombres spécifiques. L'équipement pour effectuer des mesures acoustiques est plus compliqué que l'équipement pour les mesures électriques et en termes de précision, il lui est nettement inférieur. Afin de simplifier la technique de mesure et de réduire l'erreur en acoustique, la préférence est donnée aux mesures relatives à des niveaux de référence, calibrés, dont les valeurs sont connues. Dans le même but, pour mesurer et étudier les signaux acoustiques, ils sont convertis en signaux électriques.

Les valeurs absolues des puissances, des intensités des sons et des pressions acoustiques peuvent également être exprimées en décibels, si dans les formules ci-dessus vous spécifiez les valeurs de l'un des termes sous le signe du logarithme. Par accord international, le niveau d'intensité sonore de référence (niveau zéro) est considéré comme J 0 = 10 –12 W / m 2 ... Cette intensité négligeable, sous l'influence de laquelle l'amplitude des oscillations de la membrane tympanique est inférieure à la taille d'un atome, est classiquement considérée comme le seuil d'audition de l'oreille dans la gamme de fréquences de la sensibilité auditive la plus élevée. Il est clair que tous les sons audibles sont exprimés par rapport à ce niveau uniquement en décibels positifs. Le seuil auditif réel pour les personnes ayant une audition normale est légèrement plus élevé et est égal à 5-10 dB.

Pour représenter l'intensité du son en décibels par rapport à un niveau donné, utilisez la formule :

La valeur d'intensité calculée par cette formule est généralement appelée niveau d'intensité sonore .

Le niveau de pression acoustique peut être exprimé de la même manière :

Pour que les niveaux d'intensité acoustique et de pression acoustique en décibels soient exprimés numériquement en une seule quantité, la valeur doit être prise comme le niveau de pression acoustique nul (seuil de pression acoustique) :

Exemple. Déterminons quel niveau d'intensité en décibels est créé par un orchestre d'une puissance sonore de 10 W à une distance de r = 15 m.

L'intensité sonore à une distance r = 15 m de la source sera :

Niveau d'intensité en décibels :

Le même résultat sera obtenu si vous convertissez non pas le niveau d'intensité en décibels, mais le niveau de pression acoustique.

Le niveau d'intensité sonore et le niveau de pression acoustique étant exprimés dans le même nombre de décibels au lieu de réception du son, en pratique le terme « niveau en décibels » est souvent utilisé sans préciser à quel paramètre ces décibels se réfèrent.

Ayant déterminé le niveau d'intensité en décibels en tout point de l'espace à distance r 1 à partir d'une source sonore (par calcul ou expérimentation), il est facile de calculer le niveau d'intensité à distance r 2 :

Si le récepteur sonore est influencé simultanément par deux ou plusieurs sources sonores et que l'intensité sonore en décibels produite par chacune d'elles est connue, alors pour déterminer la valeur résultante des décibels doit être convertie en valeurs absolues de l'intensité (W / m2), les a ajoutés, et cette somme à nouveau convertie en décibels. Dans ce cas, il est impossible d'ajouter des décibels d'un coup, car cela correspondrait au produit des valeurs absolues des intensités.

S'il y a m plusieurs sources sonores identiques avec le niveau de chacune L J , alors leur niveau total sera :

Si le niveau d'intensité d'une source sonore dépasse les niveaux des autres de 8 à 10 dB ou plus, une seule de cette source peut être prise en compte, et l'effet du reste peut être négligé.

En plus des niveaux acoustiques considérés, on peut parfois aussi trouver le concept du niveau de puissance acoustique d'une source sonore, déterminé par la formule :

où R - puissance acoustique de la source sonore arbitraire caractérisée, W ; R 0 - puissance acoustique initiale (seuil) dont la valeur est généralement prise égale à P 0 = 10 –12 W.

NIVEAUX DE VOLUME

La sensibilité de l'oreille aux sons de fréquences différentes est différente. Cette dépendance est assez complexe. À de faibles niveaux d'intensité sonore (jusqu'à environ 70 dB), la sensibilité maximale est de 2 à 5 kHz et diminue avec l'augmentation et la diminution de la fréquence. Par conséquent, des sons de même intensité, mais de fréquences différentes, sembleront avoir un volume différent. Avec une augmentation de la puissance sonore, la réponse en fréquence de l'oreille s'aplatit et à des niveaux d'intensité élevés (80 dB et plus), l'oreille réagit à peu près de la même manière aux sons de différentes fréquences de la gamme sonore. Il s'ensuit que l'intensité du son, qui est mesurée par des appareils spéciaux à large bande, et la sonie, qui est enregistrée par l'oreille, ne sont pas des concepts équivalents.

Le niveau d'intensité du son de n'importe quelle fréquence est caractérisé par la valeur du niveau égal en intensité au son avec une fréquence de 1 kHz

Le niveau de volume du son de n'importe quelle fréquence est caractérisé par la valeur du niveau égal en volume à un son avec une fréquence de 1 kHz. Les niveaux d'intensité sonore sont caractérisés par ce que l'on appelle des courbes d'intensité sonore égale, dont chacune montre quel niveau d'intensité à différentes fréquences la source sonore doit développer afin de donner l'impression d'une intensité sonore égale avec une tonalité de 1 kHz d'une intensité donnée (Fig. 4).

Riz. 4. Courbes d'égale sonie

Les courbes d'intensité sonore égale représentent essentiellement une famille de réponses en fréquence de l'oreille sur une échelle de décibels pour différents niveaux d'intensité. Leur différence avec la réponse en fréquence habituelle n'est que dans la manière de construction : le "blocage" de la caractéristique, c'est-à-dire une diminution du coefficient de transmission, se traduit ici par une augmentation, et non une diminution, de la section correspondante de la courbe.

L'unité caractérisant le niveau sonore, afin d'éviter toute confusion avec les décibels d'intensité et de pression acoustique, a reçu un nom spécial - Contexte .

Le niveau de volume sonore en arrière-plan est numériquement égal au niveau de pression acoustique en décibels d'un ton pur avec une fréquence de 1 kHz, égal à celui-ci en volume.

En d'autres termes, un bourdonnement correspond à 1 dB SPL d'une tonalité de 1 kHz corrigée pour la réponse en fréquence de l'oreille. Il n'y a pas de relation constante entre les deux, ces unités : elle change en fonction du volume du signal et de sa fréquence. Uniquement pour les courants d'une fréquence de 1 kHz, les valeurs numériques du niveau sonore en arrière-plan et du niveau d'intensité en décibels coïncident.

En se référant à la Fig. 4 et de tracer le parcours d'une des courbes, par exemple, pour un niveau de fond de 60, il est facile de déterminer que pour assurer une sonie égale avec une tonalité de 1 kHz à une fréquence de 63 Hz, une intensité sonore de 75 dB est nécessaire, et à une fréquence de 125 Hz, seulement 65 dB.

Les amplificateurs audio de haute qualité utilisent des commandes de volume manuelles avec volume ou, comme on les appelle aussi, des commandes compensées. Simultanément à l'ajustement de la valeur du signal d'entrée dans le sens de la diminution, ces régulateurs augmentent la réponse en fréquence dans la région des basses fréquences, grâce à quoi un timbre sonore constant est créé pour l'audition à différents volumes de reproduction sonore.

Des études ont également montré qu'un double changement du volume sonore (tel qu'estimé à l'oreille) est approximativement équivalent à un changement de niveau de volume de 10 phon. Cette dépendance est utilisée comme base pour évaluer l'intensité du son. Pour une unité de volume appelée rêver , adopte classiquement un niveau de volume de 40 fond. La sonie doublée, égale à deux sommeils, correspond à 50 phon, quatre sommeil correspond à 60 phon, etc. La conversion des niveaux de sonie en unités de sonie est facilitée par le graphique de la Fig. cinq.

Riz. 5. Relation entre volume et volume

La plupart des sons auxquels nous devons faire face dans la vie quotidienne sont de nature bruyante. La caractérisation de l'intensité du bruit basée sur la comparaison avec des tons purs à 1 kHz est simple, mais les résultats dans le bruit perçu à l'oreille peuvent être différents des lectures des instruments de mesure. Cela s'explique par le fait qu'à des niveaux égaux d'intensité sonore (en arrière-plan), l'effet le plus gênant sur une personne est produit par des composants de bruit dans la plage de 3 à 5 kHz. Les bruits peuvent être perçus comme tout aussi désagréables, bien que leurs niveaux d'intensité ne soient pas égaux.

L'effet gênant du bruit est évalué plus précisément par un autre paramètre, le soi-disant niveau de bruit perçu ... Une mesure du bruit perçu est le niveau sonore d'un bruit uniforme dans une bande d'octave avec une fréquence moyenne de 1 kHz, qui, dans des conditions données, est jugé par l'auditeur comme également désagréable avec le bruit mesuré. Les niveaux de bruit perçu sont exprimés en unités PNdB ou PNdB. Leur calcul est effectué selon une méthode spéciale.

Le développement ultérieur du système d'estimation du bruit est ce que l'on appelle les niveaux effectifs de bruit perçu, exprimés en EPNdB. Le système EPNdB permet une évaluation complète de la nature du bruit d'influence : la composition fréquentielle, les composantes discrètes de son spectre, ainsi que la durée de l'exposition au bruit.

Par analogie avec l'unité d'intensité du sommeil, l'unité de bruit a été introduite - Noé .

Pour un Noé niveau de bruit adopté de bruit uniforme dans la bande 910-1090 Hz à un niveau de pression acoustique de 40 dB. Par ailleurs, le bruit s'apparente au rêve : un doublement du bruit correspond à une augmentation du niveau de bruit perçu de 10 RNdB, soit 2 noi = 50 RNdB, 4 noi = 60 RNdB, etc.

Lorsqu'on travaille avec des concepts acoustiques, il faut garder à l'esprit que l'intensité du son est un phénomène physique objectif qui peut être déterminé et mesuré avec précision. Il existe vraiment, que quelqu'un l'entende ou non. L'intensité du son détermine l'effet que le son produit sur l'auditeur et est donc un concept purement subjectif, car il dépend de l'état des organes auditifs humains et de ses propriétés personnelles pour la perception du son.

COMPTEURS DE BRUIT

Pour mesurer toutes sortes de caractéristiques de bruit, des appareils spéciaux sont utilisés - des sonomètres. Le sonomètre est un appareil portable autonome qui peut mesurer les niveaux d'intensité sonore directement en décibels sur une large plage par rapport aux niveaux standard.

Le sonomètre (Fig. 6) se compose d'un microphone de haute qualité, d'un amplificateur à large bande, d'un commutateur de sensibilité qui modifie le gain par pas de 10 dB, d'un commutateur de réponse en fréquence et d'un indicateur graphique, qui fournit généralement plusieurs options pour présenter le données mesurées - des nombres et des tableaux aux graphiques.

Riz. 6. Sonomètre numérique portable

Les sonomètres modernes sont très compacts, ce qui permet des mesures dans des endroits difficiles d'accès. Parmi les sonomètres domestiques, on peut nommer l'appareil de la société « Octava-Electrodesign » « Octava-110A » (http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm).

Les sonomètres permettent de déterminer à la fois les niveaux généraux d'intensité sonore lors de mesures avec une réponse en fréquence linéaire et les niveaux sonores en arrière-plan lorsqu'ils sont mesurés avec des réponses en fréquence similaires à celles de l'oreille humaine. La plage de mesure des niveaux de pression acoustique est généralement comprise entre 20-30 et 130-140 dB par rapport au niveau de pression acoustique standard de 2 * 10-5 Pa. Avec des microphones interchangeables, le niveau de mesure peut être étendu jusqu'à 180 dB.

En fonction des paramètres métrologiques et des caractéristiques techniques, les sonomètres domestiques sont divisés en première et deuxième classes.

Les caractéristiques de fréquence de l'ensemble du trajet du sonomètre, y compris le microphone, sont normalisées. Il existe cinq caractéristiques de fréquence au total. L'un d'eux est linéaire sur toute la plage de fréquence de fonctionnement (symbole Lin), les quatre autres reproduisent approximativement les caractéristiques de l'oreille humaine pour des sons purs à différents niveaux de volume. Ils sont nommés par les premières lettres de l'alphabet latin. A, B, C et ré ... La forme de ces caractéristiques est illustrée à la Fig. 7. Le commutateur de réponse en fréquence est indépendant du commutateur de gamme. Pour les sonomètres de première classe, des caractéristiques sont requises A, B, C et Lin ... Fréquence de réponse ré - Additionnel. Les sonomètres de deuxième classe doivent avoir les caractéristiques MAIS et AVEC ; le reste est autorisé.

Riz. 7. Caractéristiques de fréquence standard des sonomètres

Caractéristique MAIS simule l'oreille à environ 40 fon. Cette caractéristique est utilisée lors de la mesure du bruit faible - jusqu'à 55 dB et lors de la mesure des niveaux d'intensité sonore. Dans les conditions pratiques, la réponse en fréquence avec correction est le plus souvent utilisée MAIS ... Ceci s'explique par le fait que, bien que la perception du son par une personne soit beaucoup plus compliquée qu'une simple dépendance fréquentielle qui détermine la caractéristique MAIS , dans de nombreux cas, les mesures de l'instrument sont en bon accord avec les estimations du bruit auditif à faible volume. De nombreuses normes - nationales et étrangères - recommandent l'évaluation du bruit par la caractéristique MAIS quel que soit le niveau d'intensité sonore réel.

Caractéristique DANS répète la caractéristique de l'oreille au niveau 70 de fond. Il est utilisé pour mesurer le bruit dans la plage de 55 à 85 dB.

Caractéristique AVEC uniforme dans la gamme 40-8000 Hz. Cette caractéristique est utilisée lors de la mesure des niveaux sonores significatifs - à partir de 85 phon et au-dessus, lors de la mesure des niveaux de pression acoustique - quelles que soient les limites de mesure, ainsi que lors de la connexion d'appareils à un sonomètre pour mesurer la composition spectrale du bruit dans les cas où le le sonomètre n'a pas de réponse en fréquence Lin .

Caractéristique ré - auxiliaire. Il représente la moyenne de l'oreille à environ 80 pht, compte tenu de l'augmentation de sa sensibilité dans la bande de 1,5 à 8 kHz. Lors de l'utilisation de cette caractéristique, les lectures du sonomètre plus précisément que selon d'autres caractéristiques correspondent au niveau de bruit perçu par une personne. Cette caractéristique est principalement utilisée pour évaluer l'effet irritant des bruits de haute intensité (avions, voitures à grande vitesse, etc.).

Le sonomètre comprend également un interrupteur Rapide - Lent - Impulsion , qui contrôle les caractéristiques temporelles de l'appareil. Lorsque l'interrupteur est en position Rapide , l'appareil parvient à suivre les changements rapides des niveaux sonores, dans la position Lentement l'instrument affiche la valeur moyenne du bruit mesuré. Caractéristique temporelle Impulsion utilisé pour enregistrer de courtes impulsions sonores. Certains types de sonomètres contiennent également un intégrateur avec une constante de temps de 35 ms, simulant l'inertie de la perception sonore humaine.

Lors de l'utilisation d'un sonomètre, les résultats de mesure diffèrent en fonction de la réponse en fréquence définie. Par conséquent, lors de l'enregistrement des lectures, pour éviter toute confusion, le type de caractéristique auquel les mesures ont été effectuées est également indiqué : dB ( MAIS ), dB ( DANS ), dB ( AVEC ) ou dB ( ré ).

Pour calibrer l'ensemble du trajet du microphone-mètre, le kit sonomètre comprend généralement un calibreur acoustique, dont le but est de créer un bruit uniforme d'un certain niveau.

Selon l'instruction actuellement en vigueur "Normes sanitaires pour le bruit admissible dans les locaux des bâtiments résidentiels et publics et sur le territoire du développement résidentiel", les paramètres normalisés du bruit constant ou intermittent sont les niveaux de pression acoustique (en décibels) dans les bandes de fréquences d'octave avec fréquences moyennes de 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Pour les bruits intermittents, comme le bruit des véhicules qui passent, le paramètre normalisé est le niveau sonore en dB ( MAIS ).

Les niveaux sonores totaux suivants ont été établis, mesurés sur l'échelle A du sonomètre : logements - 30 dB, auditoriums et salles de classe des établissements d'enseignement - 40 dB, zones résidentielles et aires de loisirs - 45 dB, locaux de travail des bâtiments - 50 dB ( MAIS ).

Pour une évaluation sanitaire du niveau sonore, des corrections sont apportées aux relevés du sonomètre de –5 dB à +10 dB, qui tiennent compte de la nature du bruit, de la durée totale de son action, de l'heure de la journée et de la emplacement de l'objet. Par exemple, pendant la journée, le niveau de bruit admissible dans les locaux d'habitation, compte tenu de l'amendement, est de 40 dB.

Selon la composition spectrale du bruit, la norme approximative des niveaux maximaux admissibles, dB, est caractérisée par les chiffres suivants :

En l'absence de sonomètre, une évaluation approximative des niveaux d'intensité de divers bruits peut être effectuée à l'aide du tableau. cinq.

Tableau 5. Les bruits et leur évaluation

Un décibel est une unité sans dimension utilisée pour mesurer le rapport de certaines grandeurs "énergétiques" (puissance, énergie, densité de flux de puissance, etc.) ou "puissance" (courant, tension, etc.). En d'autres termes, le décibel est une valeur relative. Pas absolu, comme, par exemple, les watts ou les volts, mais le même relatif que la multiplicité ("trois fois la différence") ou le pourcentage, conçu pour mesurer le rapport ("rapport de niveau") de deux autres quantités, et une échelle logarithmique est appliquée au rapport obtenu.

D'abord utilisé pour mesurer l'intensité sonore, l'unité décibel a été nommée d'après Alexander Graham Bell. Initialement, dB a été utilisé pour estimer le rapport de puissance, et dans le sens canonique et familier, la valeur exprimée en dB suppose le logarithme du rapport des deux puissances et est calculée par la formule :

où P 1 / P 0 est le rapport des valeurs de deux puissances : mesurée P 1 à la référence dite P 0, c'est-à-dire la base prise comme niveau zéro (c'est-à-dire le niveau zéro en unités dB, puisque dans le cas d'égalité des puissances P 1 = P 0 le logarithme de leur rapport lg (P 1 / P 0) = 0).

En conséquence, le passage du rapport dB au rapport de puissance s'effectue selon la formule :

P 1 / P 0 = 10 0,1 · (valeur en dB),

et la puissance P 1 peut être trouvée avec une puissance de référence connue P 0 par l'expression

P 1 = P 0 · 10 0,1 · (valeur en dB).

L'expression provient de la loi de Weber-Fechner - une loi psychophysiologique empirique, qui stipule que l'intensité de la sensation est proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus.

Dans un certain nombre d'expériences, à partir de 1834, E. Weber a montré qu'un nouveau stimulus, pour différer en sensations du précédent, doit différer de l'original d'une quantité proportionnelle au stimulus d'origine. Sur la base d'observations, G. Fechner a formulé en 1860 la "loi psychophysique fondamentale" selon laquelle le pouvoir de la sensation p proportionnel au logarithme de l'intensité du stimulus :

où est la valeur de l'intensité du stimulus. - la valeur limite inférieure de l'intensité du stimulus : si, le stimulus n'est pas du tout ressenti. - une constante qui dépend du sujet de la sensation.

Ainsi, un lustre à 8 ampoules nous semble autant plus brillant qu'un lustre à 4 ampoules, tout comme un lustre à 4 ampoules est plus brillant qu'un lustre à 2 ampoules. C'est-à-dire que le nombre d'ampoules doit augmenter du même nombre de fois, de sorte qu'il nous semble que l'augmentation de la luminosité est constante. Inversement, si l'augmentation absolue de luminosité (la différence de luminosité "après" et "avant") est constante, alors il nous semblera que l'augmentation absolue diminue à mesure que la valeur de luminosité elle-même augmente. Par exemple, si vous ajoutez une ampoule à un lustre à deux lumières, l'augmentation apparente de la luminosité sera significative. Si nous ajoutons une ampoule à un lustre de 12 ampoules, nous remarquerons à peine une augmentation de la luminosité.

On peut aussi dire ceci : le rapport de l'augmentation minimale de la force du stimulus, qui pour la première fois évoque de nouvelles sensations, à la valeur initiale du stimulus est une valeur constante.

Toutes les opérations avec les décibels sont simplifiées si vous suivez la règle : la valeur en dB est de 10 logarithmes décimaux du rapport de deux quantités d'énergie du même nom. Tout le reste est une conséquence de cette règle.

Les opérations avec les décibels peuvent se faire dans votre tête : au lieu de multiplier, diviser, exposer et extraire la racine, vous pouvez ajouter et soustraire des décibels. Pour ce faire, vous pouvez utiliser les tableaux de ratios (les 2 premiers sont approximatifs) :

1 dB → 1,25 fois,

3 dB → 2 fois,

10 dB → 10 fois.

En développant les "valeurs plus complexes" en "composé", nous obtenons :

6 dB = 3 dB + 3 dB → 2 2 = 4 fois,

9 dB = 3dB + 3dB + 3dB → 2 2 2 = 8 fois,

12 dB = 4 (3 dB) → 2 4 = 16 fois

etc., ainsi que :

13 dB = 10 dB + 3dB → 10 2 = 20 fois,

20 dB = 10 dB + 10 dB → 10 10 = 100 fois,

30 dB = 3 · (10 dB) → 10³ = 1000 fois.

L'addition (soustraction) des valeurs en dB correspond à la multiplication (division) des ratios eux-mêmes. Les valeurs négatives en dB correspondent à des rapports inverses. Par exemple:

réduction de puissance de 40 fois → c'est 4 × 10 fois ou de - (6 dB + 10 dB) = −16 dB ;

une augmentation de puissance de 128 fois est de 2 7 ou 7 · (3 dB) = 21 dB;

une diminution de tension de 4 fois équivaut à une diminution de puissance (valeurs du second ordre) de 4² = 16 fois ; les deux à R 1 = R 0 sont équivalents à une réduction de 4 · (−3 dB) = −12 dB.

Il existe un certain nombre de raisons d'utiliser des décibels et d'opérer en logarithmes au lieu de pourcentages ou de fractions :

la nature de l'affichage dans les organes des sens des humains et des animaux des changements au cours de nombreux processus physiques et biologiques n'est pas proportionnelle à l'amplitude de l'action d'entrée, mais au logarithme de l'action d'entrée (la faune vit selon le logarithme ). Par conséquent, il est tout à fait naturel de définir les échelles des instruments et, en général, les échelles des unités exactement en logarithmiques, y compris en utilisant des décibels. Par exemple, l'échelle musicale de tempérament égal est l'une de ces échelles logarithmiques.

la commodité d'une échelle logarithmique dans les cas où, dans une tâche, il est nécessaire d'opérer simultanément avec des quantités qui diffèrent non pas à la deuxième décimale, mais parfois et, plus encore, diffèrent de plusieurs ordres de grandeur (exemples : la tâche de choix d'un affichage graphique des niveaux de signaux, des gammes de fréquences des récepteurs radio, calcul des fréquences pour l'accord d'un clavier de piano, calculs des spectres dans la synthèse et le traitement des sons musicaux et autres harmoniques, ondes lumineuses, affichages graphiques des vitesses dans l'astronautique, l'aviation, dans le transport à grande vitesse, affichage graphique d'autres variables, les changements dans une large gamme de valeurs sont d'une importance critique)

commodité d'afficher et d'analyser une valeur qui varie sur une très large plage (des exemples sont le diagramme d'antenne, la réponse en fréquence d'un filtre électrique)

Le décibel est utilisé pour déterminer le rapport de deux quantités. Mais il n'est pas surprenant que le décibel soit également utilisé pour mesurer des valeurs absolues. Pour ce faire, il suffit de se mettre d'accord sur quel niveau de la grandeur physique mesurée sera pris comme niveau de référence (conditionnel 0 dB).

A strictement parler, il faut déterminer sans ambiguïté quelle grandeur physique et quelle valeur est utilisée comme niveau de référence. Le niveau de référence est indiqué comme un additif après les symboles « dB » (par exemple dBm), ou le niveau de référence doit être clair du contexte (par exemple « dB re 1 mW »).

Dans la pratique, les niveaux de référence suivants et leurs désignations spéciales sont courants :

dBm(Russe dBm) - le niveau de référence est la puissance de 1 mW. La puissance est généralement déterminée à la charge nominale (pour les équipements professionnels - généralement 10 kΩ pour les fréquences inférieures à 10 MHz, pour les équipements radiofréquence - 50 Ω ou 75 Ω). Par exemple, "la puissance de sortie de l'étage amplificateur est de 13 dBm" (c'est-à-dire que la puissance libérée à la charge nominale pour cet étage amplificateur est de 20 mW).

dBV(Russe dBV) - tension de référence 1 V à charge nominale (pour les appareils électroménagers - généralement 47 kΩ); par exemple, le niveau de signal normalisé pour les équipements audio grand public est de -10 dBV, soit 0,316 V dans une charge de 47 kΩ.

dBuV(Russe dBμV) - tension de référence 1 V; par exemple, "la sensibilité du récepteur radio mesurée à l'entrée de l'antenne est de -10 dBμV... l'impédance nominale de l'antenne est de 50 Ohm".

Les unités de mesure composites sont formées par analogie. Par exemple, le niveau de densité de puissance spectrale dBW/Hz est l'analogue « décibel » de l'unité de mesure W/Hz (la puissance libérée à la charge nominale dans une bande de fréquence de 1 Hz centrée sur la fréquence spécifiée). Le niveau de référence dans cet exemple est de 1 W/Hz, c'est-à-dire la grandeur physique « densité de puissance spectrale », sa dimension « W/Hz » et la valeur « 1 ». Ainsi, l'enregistrement "-120 dBW/Hz" est tout à fait équivalent à l'enregistrement "10 -12 W/Hz".

En cas de difficulté, pour éviter toute confusion, il suffit d'indiquer explicitement le niveau de référence. Par exemple, l'écriture de -20 dB (référencée à 0,775 V dans une charge de 50 ohms) élimine l'ambiguïté.

Les règles suivantes sont valables (une conséquence des règles d'actions avec des quantités dimensionnelles) :

il est impossible de multiplier ou de diviser des valeurs "décibels" (c'est inutile);

la sommation des valeurs "décibels" correspond à la multiplication des valeurs absolues, la soustraction des valeurs "décibels" correspond à la division des valeurs absolues ;

l'addition ou la soustraction de valeurs "décibels" peut être effectuée quelle que soit leur dimension "d'origine". Par exemple, l'égalité 10 dBm + 13 dB = 23 dBm est correcte, tout à fait équivalente à l'égalité 10 mW · 20 = 200 mW et peut être interprétée comme « un amplificateur avec un gain de 13 dB augmente la puissance du signal de 10 dBm à 23 dBm".

Lors de la conversion des niveaux de puissance (dBW, dBm) en niveaux de tension (dBV, dBμV) et vice versa, il est nécessaire de prendre en compte la résistance à laquelle la puissance et la tension sont déterminées.

En ingénierie radio, le rapport signal sur bruit (SNR) est souvent utilisé - une valeur sans dimension égale au rapport de la puissance du signal utile à la puissance du bruit.

où P- puissance moyenne, et UNE est la valeur quadratique moyenne de l'amplitude. Les deux signaux sont mesurés dans la bande passante du système.

Habituellement, le rapport signal sur bruit est exprimé en décibels (dB). Plus ce rapport est élevé, moins le bruit affecte les performances du système.

En ingénierie audio, le rapport signal sur bruit est déterminé en mesurant la tension du bruit et le signal à la sortie d'un amplificateur ou d'un autre dispositif de reproduction sonore avec un millivoltmètre rms ou un analyseur de spectre. Les amplificateurs modernes et autres équipements audio de haute qualité ont un rapport signal/bruit d'environ 100-120 dB.

Bel (abréviation : B) est une unité de mesure sans dimension du rapport (différence de niveaux) de certaines quantités sur une échelle logarithmique. Selon GOST 8.417-2002, bel est défini comme le logarithme décimal du rapport sans dimension d'une quantité physique à une quantité physique du même nom, prise comme initiale :

à pour les quantités d'énergie du même nom ;

à pour les mêmes grandeurs de « puissance » ;

Bel n'est pas inclus dans le système d'unités SI, cependant, selon la décision de la Conférence générale des poids et mesures, il peut être utilisé sans restrictions en conjonction avec SI. Il est principalement utilisé en acoustique (où le son est mesuré en bels) et en électronique. Désignation russe - B; internationale - B.

En décibels, il est commode de mesurer les coefficients d'atténuation et de gain :

Pourquoi des logarithmes ? Donc après tout, la perception humaine a un caractère logarithmique ! Imaginez un sac de courses de 1kg. Si vous ajoutez un autre litre de kilogramme à cette masse, le changement de masse sera très perceptible. Si le même kilogramme est ajouté à la masse, disons 15 kg, alors l'augmentation de la masse sera perceptible, mais ne sera presque pas ressentie. Et si ce kilogramme est ajouté à une tonne entière, alors l'augmentation sera complètement invisible. Pour pousser une voiture avec et sans un litre de jus, il faut appliquer la même force.

De plus, nous rappelons les mathématiques des logarithmes, et voyons comment certains calculs sont simplifiés.

• Le logarithme du produit est égal à la somme des logarithmes

La puissance du signal est atténuée dans la ligne d'un facteur 6,3, côté réception l'amplificateur augmente sa puissance d'un facteur 25. Combien de fois la puissance du signal à la sortie de l'amplificateur sera-t-elle supérieure ou inférieure à celle à la sortie du générateur ?

Cela ne semble pas effrayant, mais pour calculer que le signal à la sortie sera presque 4 fois plus fort qu'à l'entrée du chemin, vous aurez besoin d'une calculatrice.

L'addition et la soustraction sont beaucoup plus faciles! Encore une fois, nous obtenons le résultat que la puissance du signal à la sortie du chemin sera presque quatre fois plus élevée qu'à l'entrée. Qu'à partir du chiffre +5,9 dB il s'ensuit que la puissance du signal est quatre fois plus élevée, nous nous assurerons un peu plus bas. En attendant, rappelons-nous une autre considération des mathématiques des logarithmes

Comme on dit, sentez la différence ! Et n'oubliez pas que le mécanisme de l'audition est plus complexe, et que l'on perçoit le son non seulement par le tympan dans les profondeurs de l'oreille !

2. Conversion du niveau de tension en intensité du signal

Au travail, nous mesurons souvent les niveaux de signal RF à l'entrée d'antenne d'un récepteur de test. Un récepteur de mesure dans ses propriétés métrologiques est proche d'un voltmètre sélectif, et la valeur mesurée est calculée en décibel-microvolts (dBμV). En même temps, souvent dans les mesures radio, ils fonctionnent avec la puissance du signal au point de réception, souvent exprimée en décibel-milliwatt (dBm). Comptons l'un pour l'autre !

• Réécrivons à nouveau l'expression reliant la puissance et la tension :

En effet, un signal d'un niveau de 70 dBμV (3,16 mV) développe une puissance de 0,2 μV, soit -37 dBm, dans une charge de 50 Ohm.

Et pour plus de bonheur, j'ai fait une calculatrice en ligne qui convertit la tension en décibel-microvolts en puissance en décibels-milliwatts et vice versa (je sais, je sais, il y en a un nombre incalculable sur Internet sans moi ! 🙂)

Calculateur de décibels en ligne

Les conditions d'utilisation sont simples à déshonorer. Modifiez la valeur de l'une des valeurs et toutes les autres valeurs seront recalculées automatiquement.

Decibel Meter - Compteur de niveau de bruit simple et rapide

Decibel Meter est une application simple pour déterminer le niveau de bruit en décibels à sa valeur actuelle, moyenne et maximale. Il sera très utile si vous souhaitez, par exemple, trouver une zone où le niveau de bruit est suffisamment sûr pour les nerfs et l'ouïe. Toutes les valeurs obtenues sont enregistrées dans le journal, vous pouvez donc les visualiser et les comparer ultérieurement avec la situation actuelle.

L'application est distribuée gratuitement, la langue de l'interface simple est l'anglais, Windows Phone 7.5 et 8 sont pris en charge.

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Calculateur de décibels en ligne

Qu'est-ce que le décibel (dB) ? C'est une unité de mesure pour le rapport de deux quantités. Calculé par la formule :

où Un dB- valeur en décibels, UNE- grandeur physique mesurée, UNE 0 - valeur prise comme base.

En ingénierie du son, le niveau d'un signal sonore se mesure en décibels par rapport au nominal (0 dB), par exemple -6 dB, ce qui correspond à un niveau proche de la moitié du nominal. Il est très facile de convertir le niveau sonore en décibels en pourcentage ou « fois » avec ce calculateur en ligne :

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Niveau de bruit intérieur : 3 méthodes de mesure

Appareils électroménagers, voitures dans la rue, voisins - tout cela s'ajoute au bruit total dans l'appartement. Comment le mesurer ? Et comment le niveau de bruit changera-t-il si un reniflard est installé dans la pièce ?

Sonomètres professionnels

Ces instruments portent de nombreux noms similaires : sonomètres, sonomètres, sonomètres, sonomètres, sonomètres.

Il ne sert à rien de dépenser de l'argent pour votre propre sonomètre. Les appareils budgétaires pour les roubles ne diffèrent pas beaucoup en termes de précision des applications mobiles et des programmes de mesure du bruit. Et les appareils précis coûtent beaucoup plus cher - jusqu'à roubles.

Si vous avez quand même réussi à vous procurer un sonomètre professionnel, souvenez-vous nuance importante... Sur l'écran de l'appareil, la marque "0 dBA" ne signifie pas qu'il y a un silence absolu dans votre appartement. Zéro sur l'écran indique que le niveau de bruit dans la pièce est si faible ou élevé qu'il n'est pas dans la plage de fonctionnement de cet appareil particulier.

Applications et programmes

En fait, pour mesurer le niveau de bruit, vous avez besoin d'un microphone et d'un programme d'analyse spécial. Votre ordinateur portable, tablette ou smartphone dispose d'un microphone. À ordinateur de bureau peut être connecté microphone externe... Il reste à télécharger le programme de l'analyseur.

Le niveau de bruit peut être mesuré sur un ordinateur à l'aide du logiciel gratuit Decibel Reader. Les sonomètres sont également présents dans de nombreux programmes d'enregistrement. Par exemple, Audace.

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Sur un smartphone ou une tablette, le microphone est généralement inférieur au microphone externe connecté à l'ordinateur. Mais même avec cela, vous pouvez effectuer une mesure assez précise du niveau de bruit. L'étalonnage avec des instruments professionnels montre que la précision des mesures sur un smartphone peut différer de 5 décibels par rapport à un équipement professionnel. Donc les applications mobiles pour travail opérationnel Même les spécialistes du diagnostic du bruit l'utilisent.

Smart Tools est l'une des applications avec fonction de sonomètre. Notez que les mesures ne sont pas en dBA, mais en dB.

Un décibel « normal » est dB, une unité de pression acoustique. Mais notre oreille perçoit la pression des sons de différentes fréquences de différentes manières. Pour que le sonomètre indique le niveau de bruit réel qu'une personne entend, il doit disposer d'un filtre de fréquence A. Avec lui, dB se transforme en le même dBA.

Il n'y a pas de filtre de fréquence dans Smart Tools, mais vous pouvez vous faire une idée générale du niveau de bruit sans lui.

Autres applications de mesure du bruit :

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• MacOS : Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sonomètre
• Android : Sonomètre, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
• Windows : Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

dans des sonomètres spécialisés (même les plus simples), les paramètres du microphone et du processeur de signal sont adaptés. Le smartphone n'a pas cela, donc la précision de la mesure application mobile sera toujours inférieur à un appareil spécial.

Évaluation comparative

Les niveaux sonores approximatifs des réfrigérateurs, des reniflards, des aspirateurs, de la parole humaine et d'autres sources de bruit courantes sont connus. L'unité de mesure est le décibel acoustique, dBA.

En fait, cette méthode n'est même pas une mesure, mais une évaluation comparative. Cela donne une idée approximative du niveau sonore de votre maison.

Pour commencer, essayez de réduire au maximum le niveau de bruit dans la pièce. Fermez hermétiquement les fenêtres et les portes pour éliminer les bruits de la rue, du porche et des autres pièces. Éteignez tout : TV, ordinateur et autres appareils « bruyants ».

Prenez une aiguille en métal ordinaire et déposez-la sur le sol. Le volume du son que vous entendez est d'environ 15 dBA. Approchez-vous d'un réfrigérateur ou d'un reniflard en état de marche. Ces appareils fonctionnent à un niveau sonore d'environ BA.

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Pendant la journée, le bruit de fond dans l'appartement ne doit pas dépasser 40 dBA et dans les environs pas plus de 70 dBA. La nuit (de 23h à 7h) pour la maison et la rue, les autres valeurs sont respectivement de 30 et 60 dBA. C'est un environnement confortable, et il faut s'y efforcer.

Le volume d'une conversation calme concerne BA. Si, à cause du bruit dans l'appartement, vous devez élever la voix pour communiquer, alors le niveau de bruit de fond est deux fois plus élevé que la normale.

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Enfin, un test de bruit personnalisé pour le reniflard Tion O2. La vidéo montre qu'avec le reniflard allumé et les fenêtres fermées, le niveau de bruit dans l'appartement est beaucoup plus faible qu'avec les fenêtres ouvertes. Un reniflard fonctionnant aux vitesses 1 et 2 ne modifie pas réellement le niveau de bruit de fond.

Tout d'abord, l'ordinateur s'allume, vous pouvez entendre comment il accélère les vis, puis j'allume le reniflard, d'abord au maximum, puis je le baisse au minimum. Ensuite, j'éteins le reniflard et j'ouvre la fenêtre.

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Moscou, st. Rabochaya, 93 ans, bâtiment 2

Convertisseur d'unité

Niveau sonore

Convertisseur de décibels et rapport d'amplitude et de puissance

Le rapport des amplitudes et des puissances doit être un nombre positif.

Comment puis-je améliorer la réception de mon téléphone portable ?

En savoir plus sur le niveau sonore

informations générales

Le niveau sonore détermine son volume et est utilisé en acoustique - la science qui étudie le niveau et d'autres propriétés du son. Lorsqu'on parle de volume sonore, on entend souvent le niveau sonore. Certains sons sont très désagréables et peuvent causer une série de problèmes psychologiques et physiologiques, tandis que d'autres sons, tels que la musique, le bruit des vagues et le chant des oiseaux, sont apaisants, les gens aiment et améliorent leur humeur.

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Tableau des valeurs en décibels et rapports d'amplitudes et de puissances

Ce tableau montre comment l'échelle logarithmique permet de décrire des nombres très grands et très petits représentant des rapports de puissances, d'énergies ou d'amplitudes.

L'oreille humaine a une très haute sensibilité et est capable d'entendre les sons d'un murmure à une distance de 10 mètres jusqu'au bruit des moteurs à réaction. La puissance du son d'un pétard peut être plusieurs fois supérieure au son le plus faible que l'oreille humaine puisse entendre (20 micropascals). C'est une très grande différence ! Étant donné que l'oreille humaine est capable de distinguer une si large gamme de sons, une échelle logarithmique est utilisée pour mesurer la force du son. Sur l'échelle des décibels, le son le plus faible, appelé seuil d'audition, est à 0 décibel. Un son 10 fois plus fort que le seuil auditif a un niveau de 20 décibels. Si le son est 30 fois plus fort que le seuil auditif, son niveau sera de 30 décibels. Voici des exemples de l'intensité de divers sons :

• Seuil auditif - 0 dB
• Murmure - 20 dB
• Conversation silencieuse à une distance de 1 m - 50 dB
• Aspirateur puissant à une distance de 1 m - 80 dB
• Exposition prolongée à des sons pouvant altérer l'audition - 85 dB
• Lecteur multimédia portable à plein volume - 100dB
• Seuil de douleur - 130 dB
• Turboréacteur d'un chasseur à une distance de 30 m - 150 dB
• Grenade à main lumineuse et sonore M84 à une distance de 1,5 m - 170 dB

La musique

La musique, selon les archéologues, décore nos vies depuis au moins des années. Elle nous entoure partout - la musique est présente dans toutes les cultures et, selon les scientifiques, nous unit aux autres - dans la société, dans la famille, dans un groupe d'intérêt. Les mères chantent des berceuses aux bébés ; les gens vont aux concerts ; les danses, tant folkloriques que modernes, sont accompagnées de musique. La musique nous attire par sa régularité et son rythme, car nous recherchons souvent l'ordre et la clarté dans la vie de tous les jours.

Pollution sonore

Contrairement à la musique, certains sons sont très désagréables pour nous. Le bruit causé par l'activité humaine qui interfère avec les personnes ou nuit aux animaux est appelé pollution sonore. Il provoque un certain nombre de problèmes psychologiques et physiologiques chez les humains et les animaux, tels que l'insomnie, la fatigue, les troubles de la pression artérielle, la déficience auditive due au bruit fort et d'autres problèmes.

Sources de bruit

Le bruit peut être causé par de nombreux facteurs. Le transport est l'un des principaux polluants sonores dans l'environnement. Les avions, les trains et les automobiles sont particulièrement bruyants. Les équipements de diverses usines d'une zone industrielle sont également une source de bruit. Les personnes vivant à proximité des éoliennes se plaignent souvent du bruit et des troubles associés. Les réparations, en particulier celles impliquant l'utilisation de marteaux-piqueurs, font généralement beaucoup de bruit. Dans certains pays, les gens gardent des chiens, souvent pour des raisons de sécurité. Ces chiens, le plus souvent ceux qui vivent dans la cour, aboient s'il y a d'autres chiens à proximité et étrangers... Ce n'est pas si perceptible pendant la journée, quand il y a tellement de bruit autour, mais c'est très bien entendu la nuit. Le bruit dans les zones résidentielles est également souvent causé par la musique forte dans les maisons, les bars et les restaurants.

Éoliennes

Le bruit à basse fréquence qu'ils génèrent interfère avec le sommeil et provoque des maux de tête et d'autres symptômes chez les personnes vivant à proximité des éoliennes, selon les organisations qui contrôlent le fonctionnement des entreprises qui produisent de l'électricité à partir d'éoliennes. Ces problèmes sont si graves que les gens quittent souvent leur domicile et se déplacent pour se débarrasser du bruit. Les partisans de l'énergie éolienne, en revanche, soutiennent que ces problèmes ne sont pas causés directement par le bruit, mais par l'effet nocebo. C'est-à-dire que les problèmes ne sont pas causés par le son lui-même, mais par l'attente que ces problèmes apparaissent. Pour le moment, il n'y a pas d'étude à long terme sur cette question, ce qui permet de comprendre qui a raison. La possibilité de nuisances sonores étant une menace réelle, il est nécessaire de commencer au plus tôt à rechercher l'impact de ce bruit sur les personnes. Même si la recherche montre que le bruit des éoliennes n'affecte pas la vie des gens, cette connaissance aidera les riverains des éoliennes à se débarrasser de l'effet nocebo.

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Les trains

Les ingénieurs essaient constamment d'améliorer à la fois les trains eux-mêmes et les voies ferrées afin de réduire le bruit causé par le trafic ferroviaire. La plupart du bruit est généré par les vibrations générées lorsque les roues se déplacent sur les rails. De plus, dans les virages, les roues font du bruit dû au glissement des roues par rapport aux rails. Ce dernier est inévitable, mais le bruit peut être réduit. Les expériences visant à réduire ce bruit sont généralement réalisées sur des modèles de roues et de rails. Il suffit souvent de réduire les vibrations de la roue et des rails, ce qui est obtenu en améliorant leur conception. Des conceptions de freins améliorées contribuent également à réduire le bruit.

La construction ferroviaire dans son ensemble contribue également au bruit. Par exemple, l'installation d'écrans antibruit similaires à ceux autour des autoroutes peut aider à réduire le bruit. Les monticules de gravier autour des pistes absorbent également le son.

Une partie de la pollution sonore associée aux chemins de fer est inévitable. Par exemple, un système d'avertissement sonore aux passages à niveau est essentiel et permet de prévenir les accidents. Dans des conditions de mauvaise visibilité, c'est grâce à elle que les piétons et les conducteurs connaissent l'approche d'un train. Ce système est également indispensable pour les personnes malvoyantes.

Avion

Le bruit des avions est principalement généré lors du fonctionnement des moteurs à réaction et des turbopropulseurs. Le problème de la pollution sonore existe pour les passagers et l'équipage, ainsi que pour ceux qui vivent à proximité de l'aéroport. Le bruit dans le cockpit d'un avion, lorsque ses moteurs tournent à pleine puissance, atteint 80 décibels. Pour réduire légèrement ce bruit, certains passagers utilisent les écouteurs à réduction de bruit active décrits ci-dessous.

Les lois de nombreux pays n'exigent pas que les aéronefs volent en dessous d'une certaine altitude, même dans les zones résidentielles. De plus, il y a peu d'endroits où le temps total pendant lequel un avion peut être au-dessus d'un certain espace est limité. L'espace aérien est généralement ouvert aux aéronefs 24 heures sur 24, qu'il s'agisse d'une zone résidentielle ou non. Lors de la planification d'un aéroport, ils essaient souvent de le faire sortir des limites de la ville, mais ce n'est pas toujours possible, en particulier dans les zones métropolitaines. Pour aider à la réduction du bruit dans certains pays pour les compagnies de transport aérien, des compilations de directives de réduction du bruit sont publiées.

Voitures

La pollution sonore causée par les voitures est un problème courant, en particulier dans les villes. Il y a généralement deux raisons au bruit. À haute vitesse, il est causé par le mouvement des pneus sur l'asphalte. Les pneus d'hiver en été ou la conduite de véhicules tout-terrain sur les autoroutes aggravent ce problème. En effet, les pneus d'hiver et tout-terrain sont conçus pour fournir une force de friction maximale lors de la conduite, ce qui à son tour aide le pneu à adhérer à la surface de la route nécessaire sur un terrain verglacé ou hors route. Au fur et à mesure que la force de friction augmente, le bruit augmente également.

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Si, au contraire, les voitures roulent lentement, alors le bruit est principalement causé par le moteur. Les constructeurs automobiles tentent constamment de réduire ce bruit. Il interfère non seulement avec les piétons et les résidents environnants, mais aussi avec les conducteurs eux-mêmes. Par conséquent, ils contrôlent non seulement le son général émis par la voiture, mais également le son entrant dans la cabine - en particulier dans les voitures chères. Pour cela, la cabine est insonorisée et un système de réduction active du bruit est utilisé. Pour supprimer le bruit, on utilise des ondes sonores qui sont en opposition de phase avec les ondes qui causent le bruit. Cette méthode d'annulation active du bruit est utilisée dans d'autres domaines, par exemple pour supprimer le bruit dans les écouteurs. Il est décrit plus en détail ci-dessous.

Sur les grandes autoroutes et à grande vitesse, une barrière insonorisée est souvent installée, ce qui empêche le bruit des voitures qui passent de se propager à l'extérieur de l'autoroute. Certaines barrières sont si bien conçues qu'une personne debout de l'autre côté de la route n'entend pratiquement pas les voitures qui passent. Malheureusement, toutes les barrières ne sont pas bien faites. Certains bloquent le son uniquement au rez-de-chaussée et ne protègent pas du tout les personnes vivant dans des immeubles à plusieurs étages du bruit.

Grâce à leur conception, les moteurs des véhicules électriques sont beaucoup plus silencieux que les véhicules à essence. Parfois, les voitures électriques se déplacent si silencieusement que les piétons ne peuvent pas les entendre, donc pour la sécurité de ceux qui les entourent, les voitures électriques sont parfois équipées d'un appareil qui fait du bruit à la place du moteur. Ceci est nécessaire pour la sécurité routière.

Travaux de construction et de rénovation

Le bruit provenant des travaux de construction et de réparation, tels que les réparations routières et ferroviaires, contribue souvent à la pollution sonore globale. Les travaux de réparation sont surtout souvent effectués à un moment où le moins de personnes empruntent les chemins ou les routes, c'est-à-dire la nuit. Le même bruit la nuit dérange beaucoup plus les gens, non seulement parce qu'il est mieux entendu en silence, mais aussi parce que la plupart des gens dorment à cette heure. Dans la plupart des cas, ce bruit ne peut pas être contrôlé et est inévitable. Dans de nombreux pays, une entreprise qui réalise des travaux de construction ou de rénovation doit au préalable obtenir un permis. Il précise généralement les conditions de travail, comme l'interdiction de travailler la nuit, le week-end ou les jours fériés.

Bruit domestique et autre

Le bruit dans les maisons privées est difficile à réglementer par des lois, mais les gouvernements municipaux réglementent généralement le bruit dans les lieux publics. Par exemple, certains pays restreignent ou interdisent complètement aux individus d'organiser des feux d'artifice. Dans certains cas, les feux d'artifice ne sont autorisés que certains jours fériés. Les contrevenants sont généralement condamnés à une amende. Les autorités municipales limitent aussi parfois le bruit maximum des feux d'artifice. Dans certains pays, les autorités qui surveillent la pollution sonore dans une ville ou une zone produisent des brochures avec des conseils aux résidents sur la façon de réduire la quantité de bruit qu'ils génèrent dans la maison. Par exemple, ils vous conseillent d'informer vos voisins à l'avance en cas d'événements ou de travaux bruyants à venir. Il est également conseillé d'effectuer des réparations et d'autres activités qui font beaucoup de bruit pendant la période de la journée où la plupart des gens sont éveillés, ainsi que d'entraîner les chiens à aboyer moins et à s'installer bruyants. appareils ménagers loin des murs adjacents aux murs des voisins. Si le bruit des maisons et des appartements voisins est excessivement fort, alors dans certains pays, il est considéré comme normal d'appeler la police pour porter plainte.

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L'isolation acoustique dans certains bâtiments, en particulier dans les immeubles d'habitation, est mal réalisée. Par conséquent, lors de l'achat ou de la location d'une maison ou d'un appartement, il est nécessaire de bien vérifier la quantité de bruit provenant de la rue ou d'autres appartements. Pour ce faire, vous pouvez essayer ce qui suit :

• À l'avance, demandez à votre ami de sortir dans le couloir et faites comme si il appelait quelqu'un depuis son téléphone portable. Ainsi, vous pouvez savoir à quel point le bruit du couloir est entendu dans l'appartement.
• Vérifiez les grincements sur le sol. S'il grince, il est fort probable que les lames de plancher sont mal ajustées les unes aux autres et grinceront à d'autres endroits, et aussi, probablement, à l'étage supérieur.
• Essayez d'aller voir l'appartement pendant les heures les plus bruyantes de la journée. Comme ce temps est différent dans chaque microdistrict, il vaut la peine de faire le tour des rues autour de la maison plusieurs fois à des moments différents afin de comprendre quand il y a le plus de bruit dans la rue.
• S'il y a une école à proximité, ce sera probablement le matin et à l'heure où les élèves rentrent chez eux.
• S'il y a une grande autoroute à proximité, alors aux heures de pointe, ou, au contraire, tôt le matin, lorsque les camions et les voitures passent à grande vitesse dans le silence du matin. Une visite nocturne de la région peut vous aider à savoir s'il y a des endroits bruyants comme des bars à proximité.

Si, malgré un contrôle minutieux, vous constatez que votre appartement est bruyant après votre emménagement, essayez ce qui suit pour réduire le bruit :

• Les tissus, tapis, tapisseries et autres matériaux insonorisants améliorent l'isolation acoustique et le silence dans les pièces. Ils doivent couvrir le sol, les murs et, si possible, le plafond. Vous pouvez également accrocher des rideaux non seulement aux fenêtres, mais également aux murs - ils réduisent non seulement le bruit, mais servent également de décoration pour la pièce.
• Le bruit est facilement transmis sur des objets solides en raison des vibrations. Par conséquent, lors de l'achat, il est préférable de choisir des meubles rembourrés. Pour réduire le bruit, vous devez également restreindre le mouvement des objets solides. Par exemple, les meubles peuvent être recouverts d'un tissu ou d'une nappe.
• Pour réduire les vibrations des murs, vous pouvez placer des objets lourds tels que des bibliothèques ou des buffets sur les murs.

Dans certains appartements loués, les propriétaires exigent que les locataires aient de la moquette dans toutes les pièces. Si vos voisins du dessus font beaucoup de bruit et que vous pensez qu'ils n'ont pas de tapis, vous pouvez demander à votre propriétaire de vérifier.

Législation sur le bruit

Dans certains pays, le bruit est réglementé par les lois applicables. Les infractions sont généralement passibles d'amendes. Dans ce cas, les riverains peuvent se plaindre du bruit aux alentours auprès des autorités chargées du maintien de l'ordre. La plainte fait généralement l'objet d'une enquête et la source du bruit est vérifiée si possible. Dans un certain nombre de pays, les immeubles d'habitation ont aussi souvent des règles sur le bruit, comme si et quand il est permis de jouer des instruments de musique.

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Dans de nombreuses villes, il est nécessaire d'obtenir une licence pour construire ou ouvrir un restaurant, un bar, une discothèque ou tout autre lieu dans lequel de la musique forte est diffusée dans un quartier résidentiel. Il indique souvent quel niveau sonore est acceptable et à quel moment. Dans certaines zones, il est interdit de construire de tels établissements, ou ils sont autorisés, mais à condition que le bâtiment soit insonorisé. Le zonage aide également à lutter contre la pollution sonore, c'est-à-dire en divisant la ville en zones, telles que dormir, industrielle et autres. Dans ce cas, les zones les plus polluées par le bruit, par exemple les zones industrielles avec des usines et des usines, essaient d'être situées le plus loin possible des zones résidentielles, des hôpitaux et des écoles.

Mesure du niveau sonore

Les niveaux sonores sont mesurés pour s'assurer qu'ils se situent dans la plage normale et qu'ils sont adaptés au travail effectué, par exemple, que les microphones sont suffisamment forts lors d'un événement. De telles mesures sont également nécessaires pour garantir des niveaux de bruit sûrs sur le lieu de travail.

Sonomètres

Si le bruit ambiant dépasse 85 décibels, il existe une forte probabilité de dommages auditifs, surtout lorsqu'une personne est exposée à un tel bruit pendant une longue période. Le seuil de douleur d'une personne commence à 115 décibels, mais pour certaines personnes, il peut atteindre 140 décibels. C'est-à-dire que même si le niveau sonore menace de perte auditive, les gens ne le remarquent pas. C'est pourquoi, dans les situations où les personnes sont exposées à un son fort pendant une longue période, le niveau sonore est mesuré avec des appareils spéciaux pour s'assurer que ce niveau ne dépasse pas la norme. Ce sont généralement des sonomètres. La plupart sont portables et peuvent être achetés à un prix abordable.

Dosimètres sonores

S'il est nécessaire de mesurer non seulement le niveau sonore actuel, mais également la dose totale d'exposition au bruit sur une certaine période de temps, utilisez des dosimètres sonores. Étant donné que les dommages auditifs sont souvent causés précisément par une exposition prolongée à des bruits forts, les dosimètres aident à déterminer si les personnes travaillant dans des environnements très bruyants doivent porter des protège-oreilles ou des bouchons d'oreille. Il est également pratique d'utiliser des dosimètres si le niveau sonore varie au cours de la journée. Habituellement, les dosimètres sont attachés aux vêtements des travailleurs eux-mêmes, mais tout le monde n'approuve pas l'utilisation de dosimètres sur le lieu de travail, car de nombreux problèmes y sont associés. Par exemple, les travailleurs peuvent facilement déformer les données, intentionnellement ou accidentellement, en particulier lorsqu'ils voient un indicateur de niveau sonore. Les dosimètres interfèrent également souvent avec le travail et peuvent même s'accrocher et pénétrer dans l'équipement. Cela menace non seulement de bris d'équipement, mais probablement aussi d'accidents avec les employés. Pour cette raison, des sonomètres peuvent être utilisés à la place des dosimètres, mesurant le niveau sonore à différents moments et à différents endroits. À l'aide de ces informations, une carte du bruit est créée, qui donne une idée approximative de la pollution sonore dans différentes parties de l'espace de travail. Ceci est particulièrement utile si vos employés travaillent tous les jours aux mêmes endroits. Récemment, les fabricants de dosimètres ont également essayé de lutter contre les problèmes ci-dessus en rendant les dosimètres plus petits, avec des fils courts ou pas de fils du tout, et souvent sans écran, de sorte que le travailleur ne puisse pas influencer le fonctionnement de l'appareil sur la base des informations de bruit actuelles.

Moyens de gérer le bruit

Dans les usines, les aéroports et autres lieux de travail où il y a beaucoup de bruit, il est nécessaire non seulement de mesurer, mais aussi de contrôler la quantité de bruit que les travailleurs entendent afin de protéger leur audition et de prévenir la perte auditive. Le bruit altère non seulement l'audition, mais empêche également les gens de se concentrer. Cela interfère avec leur travail et les expose à un danger supplémentaire, car par inadvertance, ils peuvent ne pas entendre l'alarme en raison du bruit, ce qui peut entraîner un accident. De plus, il est désagréable d'être et de travailler dans une pièce bruyante, le son est donc également contrôlé pour le confort des travailleurs. Il n'est pas toujours possible d'utiliser un sonomètre. Dans une telle situation, une règle simple s'applique : si, pour être entendu, vous devez crier, cela signifie que la pièce est trop bruyante, et ce bruit doit être réduit.

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Il existe deux manières principales de traiter le bruit : l'isolation phonique ou la suppression du bruit avec contre-bruit. La première méthode est passive et la seconde est active. Laquelle des deux méthodes à utiliser est décidée en fonction de la situation, et parfois les deux sont utilisées en même temps. Vous pouvez également utiliser plusieurs méthodes de réduction passive du bruit ou de blocage du bruit en même temps. Par exemple, les commandes du terrain Entretien les aéroports utilisent souvent des bouchons d'oreille et des écouteurs à réduction de bruit passive en même temps.

Parfois, des absorbeurs de bruit sont également utilisés dans les usines et les usines. Ils empêchent l'amplification du son dans la pièce et sa réflexion sur les murs et autres surfaces. Pour cela, les absorbeurs de bruit sont constitués de matériaux qui absorbent bien le son.

Suppression passive du bruit

Pour la suppression passive du bruit, des matériaux sont utilisés qui absorbent bien le son. La plupart des conseils ci-dessus pour réduire le bruit dans un appartement sont basés sur ce principe. Les matériaux insonorisants utilisés dans les écouteurs sont des polymères en mousse.

Suppression active du bruit

La suppression active du bruit peut réduire le bruit ambiant d'environ 20 décibels. Le principe de l'annulation active du son est qu'une onde sonore entrante est amortie par une onde sortante de même amplitude, mais de phase opposée. Le bruit sortant est généré par les écouteurs.

Ce qui arrive au son dans ce cas peut être démontré à l'aide de l'exemple du swing. Lorsqu'une personne pousse la balançoire vers l'avant et que l'autre, avec la même amplitude, commence à la balancer vers l'arrière, alors ces secousses seront en opposition de phase. Lorsque deux ondes sont en opposition de phase, leur somme totale est nulle. C'est-à-dire que dans le cas d'une balançoire, il cessera de se balancer.

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Afin de bloquer correctement le son, les dispositifs de suppression du bruit doivent d'abord déterminer l'amplitude et la fréquence des ondes sonores entrantes afin de créer ensuite des ondes similaires en antiphase. De tels appareils fonctionnent bien avec un son répétitif monotone facile à prévoir. Si le son est spontané et change tout le temps, alors les dispositifs antibruit sont inefficaces. Son entrant reçus dans de tels appareils, tels que des écouteurs, au microphone intégré. En plus des dernières cabines de voiture et des écouteurs ménagers, la suppression active du bruit est utilisée dans certains écouteurs de protection pour les employés des aéroports.

Maintenir les équipements de protection en état de marche

Alors que les employeurs dans de nombreux pays sont tenus de fournir à leurs employés des protections auditives personnelles, telles que des bouchons d'oreilles et des bouchons d'oreille, il est toujours préférable de les inspecter avant utilisation pour s'assurer qu'ils sont en bon état de fonctionnement et qu'ils ne sont fissurés nulle part. Ceci est particulièrement important car parfois des erreurs se produisent et un équipement défectueux peut ne pas être remarqué lors de sa vérification.

Les articles Unit Converter ont été édités et illustrés par Anatoly Zolotkov

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Acoustique - son

Niveau sonore

Le son est constitué d'ondes élastiques se propageant dans un milieu élastique (solide, liquide ou gazeux) et y créant des vibrations mécaniques. Les ondes sonores sont un exemple de nombreux processus vibrationnels.

Un décibel (dB) est une unité de mesure du niveau sonore, des niveaux de puissance ou de l'amplitude des signaux électriques en les comparant à un niveau donné et en appliquant une échelle logarithmique au rapport résultant. Plus largement, le décibel peut être défini comme l'unité logarithmique du rapport des niveaux à un certain niveau de référence, ainsi que l'atténuation et le gain. La valeur, exprimée en décibels, est numériquement égale au logarithme décimal du rapport sans dimension de la quantité physique à la quantité physique du même nom, pris comme original, multiplié par dix. Un décibel est égal à un dixième de bel, ce qui est rarement utilisé. Un changement de puissance de 100 fois est représenté par un changement de 20 dB. Un changement de 3 dB équivaut à peu près à un double changement de puissance. En science et technologie, en particulier en électronique et en ingénierie radio, le décibel est utilisé pour mesurer le rapport de certaines quantités - "énergétiques" (puissance, énergie, densité de flux de puissance) ou "amplitude" (courant, tension, force sonore) .

En acoustique, un décibel est couramment utilisé pour indiquer l'intensité d'un son par rapport à un niveau de 0 décibel, défini comme un niveau de pression acoustique de 20 micropascals. Habituellement, ce rapport est indiqué pour la puissance.

Napier (Np) est une unité de mesure logarithmique sans dimension du rapport de deux niveaux, l'atténuation ou le gain. Napier n'est pas une unité SI. La différence entre le blanc et le neper est que le rapport des quantités exprimées en bels ou en décibels implique l'utilisation de logarithmes décimaux, tandis que les logarithmes naturels (base e) sont utilisés pour le rapport en neper.

Utilisation du convertisseur de niveau sonore

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