DBV가 무엇인가요? 데시벨: 그게 뭐야? 전압 레벨을 신호 전력으로 변환
인터넷에는 비슷한 계산기가 가득하지만 나도 나만의 계산기를 만들고 싶었습니다. 여기에서도 효과가 있다고 해서 누구도 놀라지 않을 거라고 확신해요 자바스크립트, 모든 컴퓨팅 부하가 브라우저에 발생합니다. 빈 필드가 있으면 브라우저가 작동하지 않는다는 의미입니다. 자바스크립트-ohm, 계산이 작동하지 않습니다 :(
2017년 12월 19일 EMC 단위 변환기가 나타났습니다. 아마도 귀하의 요구에 더 잘 맞을 것입니까?
이용약관정말 간단해요. 값 중 하나의 값을 변경하면 다른 모든 값은 자동으로 다시 계산됩니다.
입사전력과 반사전력의 비율을 SWR 값으로 환산:
만일의 경우에 대비하여 사용에 대한 힌트:
재계산 dBuV V dBm(dBμV ~ dBm) "전압, dBμV" 필드에 전압 값을 데시벨-마이크로볼트 단위로 입력합니다. 데시벨-밀리볼트(dBmV) 단위의 값이 있는 경우 해당 값에 60dB를 추가하면 됩니다(0dBmV ‚ 60dBmV). 전압을 전력으로 변환하려면 부하 저항도 알아야 한다는 사실을 잊지 마세요! 재계산 dBm V dBuV(dBm 단위 dBμV) "전력, dBm" 필드에 전력 값을 데시벨-밀리와트 단위로 입력합니다. 데시벨 와트 단위의 값이 있는 경우 해당 값에서 30dB를 빼면 됩니다(0dBW EMA 30dBm). 전력을 전압으로 변환하려면 부하 저항도 알아야 한다는 점을 잊지 마세요! 데시벨을 시간으로 변환 표에 레벨 변화를 데시벨 단위로 입력하면 계산기에 전압과 전력이 몇 번이나 변경되는지 표시됩니다. 계산기는 음수를 좋아하지 않으며 양수로 대체합니다. 시간을 데시벨로 변환 표에서 해당 필드에 전압 레벨이나 신호 전력의 변화를 입력하면 몇 데시벨인지 알 수 있습니다. 동시에 두 번째 수량의 변경 사항이 다시 계산됩니다. 계산기는 음수를 좋아하지 않으며 양수로 대체합니다. 실제로 0.5배 증가는 2배 감소로 물리적으로는 별 차이가 없습니다. 하지만 이 방법이 더 명확해요! 전력비를 SWR로 변환합니다. 해당 필드에 입사 전력 및 반사 전력 값을 입력합니다. 값 대신 차이가 있는 경우 즉시 차이 필드에 이 차이를 입력하고 두 개의 상위 필드를 무시합니다. SWR을 전력 비율로 변환 해당 필드에 SWR 값을 입력하면 계산기가 전력 비율을 계산합니다. 지정된 값 P FWD에 대해 해당 값 P REF를 입력합니다.
데시벨이란 무엇입니까?
만능 로그 단위 데시벨 국내외 다양한 오디오 및 비디오 장치의 매개 변수에 대한 정량적 평가에 널리 사용됩니다. 무선 전자 장치, 특히 유선 통신, 정보 기록 및 재생 기술에서 데시벨은 보편적인 척도입니다.
데시벨은 물리량이 아니라 수학적 개념입니다.
전기 음향학에서 데시벨은 본질적으로 소리 강도, 음압, 크기 등 다양한 수준을 특성화하고 소음 제어 조치의 효율성을 평가하는 유일한 단위로 사용됩니다.
데시벨은 일상 생활에서 사용되는 측정 단위와 유사하지 않은 특정 측정 단위입니다. 데시벨은 SI 단위 체계의 공식 단위는 아니지만 도량형 총회(General Conference on Weights and Measures)의 결정에 따라 SI와 관련하여 제한 없이 사용할 수 있으며 국제 도량형 회의소(International Chamber of Weights and Measures)에서는 이 시스템에 포함할 것을 권장합니다.
데시벨은 물리량이 아니라 수학적 개념입니다.
이 점에서 데시벨은 백분율과 일부 유사합니다. 백분율과 마찬가지로 데시벨은 차원이 없으며 원칙적으로 성격에 관계없이 매우 다른 동일한 이름의 두 수량을 비교하는 데 사용됩니다. "데시벨"이라는 용어는 항상 에너지량과만 연관되며, 가장 흔히 전력과 연관되고, 일부 유보 사항은 전압과 전류와 연관된다는 점에 유의해야 합니다.
데시벨(러시아어 지정 - dB, 국제 - dB)은 더 큰 단위인 벨라 1의 10분의 1입니다.
벨 는 두 거듭제곱의 비율을 십진 로그로 나타낸 것입니다. 두 가지 힘이 알려진 경우 아르 자형 1 그리고 아르 자형 2 , 벨로 표시되는 비율은 다음 공식에 의해 결정됩니다.
비교되는 전력의 물리적 특성은 전기, 전자기, 음향, 기계 등 무엇이든 될 수 있습니다. 두 양을 모두 동일한 단위(와트, 밀리와트 등)로 표현하는 것이 중요합니다.
로그가 무엇인지 간단히 생각해 봅시다. 정수와 분수 모두 양수 2 숫자는 어느 정도 다른 숫자로 표현될 수 있습니다.
예를 들어, 10 2 = 100이면 10을 로그의 밑이라고 하고 숫자 2는 숫자 100의 로그이며 로그 10 100 = 2 또는 로그 100 = 2로 표시됩니다(다음과 같이 읽으십시오: “100의 밑수 10의 로그는 2와 같습니다”).
밑이 10인 로그를 십진 로그라고 하며 가장 일반적으로 사용됩니다. 10의 배수인 숫자의 경우 이 로그는 수치적으로 단위 뒤에 있는 0의 수와 동일하며, 다른 숫자의 경우 계산기로 계산되거나 로그 테이블에서 찾을 수 있습니다.
밑이 e = 2.718...인 로그를 자연 로그라고 합니다. 컴퓨팅에서는 밑이 2인 로그가 일반적으로 사용됩니다.
로그의 기본 속성:
물론 이러한 속성은 소수 및 자연 로그에도 적용됩니다. 숫자를 표현하는 로그 방법은 곱셈을 덧셈으로, 나눗셈을 뺄셈으로, 지수를 곱셈으로, 근 추출을 나눗셈으로 바꿀 수 있기 때문에 매우 편리한 경우가 많습니다.
실제로 bel은 값이 너무 큰 것으로 나타났습니다. 예를 들어 100에서 1000 사이의 모든 전력 비율은 2B에서 3B까지의 1bel에 맞습니다. 따라서 명확성을 높이기 위해 숫자를 곱하기로 결정했습니다. 벨 수를 10으로 표시하고 결과 제품 표시기를 데시벨로 계산합니다(예: 2B = 20dB, 4.62B = 46.2dB 등).
일반적으로 전력비는 다음 공식을 사용하여 데시벨로 직접 표현됩니다.
데시벨을 사용한 연산은 로그를 사용한 연산과 다르지 않습니다.
2dB = 1dB + 1dB → 1.259 * 1.259 = 1.585;
3dB → 1.259 3 = 1.995;
4dB → 2.512;
5dB → 3.161;
6dB → 3.981;
7dB → 5.012;
8dB → 6.310;
9dB → 7.943;
10dB → 10.00.
→ 기호는 "일치"를 의미합니다.
비슷한 방법으로 음수 데시벨 값에 대한 테이블을 만들 수 있습니다. 마이너스 1dB는 전력이 1/0.794 = 1.259배, 즉 약 26% 감소함을 의미합니다.
기억:
⇒ 만일 아르 자형 2 =피 1 즉. P 2 /P 1 =1 , 저것 N 데시벨 = 0 , 왜냐하면 로그 1=0 .
⇒ 만일 피 2 >피 엘 이면 데시벨 수는 양수입니다.
⇒ 만일 아르 자형 2 < P 1 이면 데시벨은 음수로 표시됩니다.
양의 데시벨은 흔히 게인 데시벨이라고 합니다. 일반적으로 음의 데시벨은 에너지 손실(필터, 분배기, 긴 라인)을 특징으로 하며 감쇠 또는 손실 데시벨이라고 합니다.
증폭 데시벨과 감쇠 사이에는 간단한 관계가 있습니다. 부호가 다른 동일한 데시벨 수는 역비 숫자에 해당합니다. 예를 들어 다음과 같은 관계라면 아르 자형 2 /아르 자형 1 = 2 → 3dB , 저것 -3dB → 1/2 , 즉. 1/R 2 /아르 자형 1 = 피 1 /아르 자형 2
⇒ 만일 아르 자형 2 /아르 자형 1 는 10의 거듭제곱을 나타냅니다. 즉 아르 자형 2 /아르 자형 1 = 10 케이 , 어디 케이 - 임의의 정수(양수 또는 음수) NdB = 10k , 왜냐하면 LG 10 케이 =k .
⇒ 만일 아르 자형 2 또는 아르 자형 1 0과 같으면 다음 표현식은 NdB 그 의미를 잃습니다.
그리고 또 하나의 특징: 전력비에 따라 데시벨 값을 결정하는 곡선이 처음에는 빠르게 증가한 다음 증가가 느려집니다.
하나의 전력 비율에 해당하는 데시벨 수를 알면 가까운 비율 또는 다중 비율에 대해 다시 계산할 수 있습니다. 특히 전력비가 10배 차이나는 경우 데시벨 수는 10dB만큼 다릅니다. 이 데시벨 특성은 잘 이해되고 확실하게 기억되어야 합니다. 이는 전체 시스템의 기초 중 하나입니다.
데시벨 시스템의 장점은 다음과 같습니다.
⇒ 보편성, 즉 다양한 매개변수와 현상을 평가할 때 사용할 수 있는 능력
⇒ 변환된 숫자의 큰 차이(단위에서 수백만까지)는 처음 100의 숫자로 데시벨로 표시됩니다.
⇒ 10의 거듭제곱을 나타내는 자연수는 10의 배수로 데시벨로 표시됩니다.
⇒ 역수는 데시벨 단위로 동일한 숫자로 표시되지만 부호는 다릅니다.
⇒ 추상 숫자와 명명된 숫자 모두 데시벨로 표현될 수 있습니다.
데시벨 시스템의 단점은 다음과 같습니다.
⇒ 명확성이 좋지 않음: 데시벨을 두 숫자의 비율로 변환하거나 역연산을 수행하려면 계산이 필요합니다.
⇒ 전력 비율과 전압(또는 전류) 비율은 다른 공식을 사용하여 데시벨로 변환되며, 이는 때때로 오류와 혼란을 초래합니다.
⇒ 데시벨은 0이 아닌 수준에 대해서만 계산될 수 있습니다. 절대 영도(예: 0W, 0V)는 데시벨로 표시되지 않습니다.
하나의 전력 비율에 해당하는 데시벨 수를 알면 가까운 비율 또는 다중 비율에 대해 다시 계산할 수 있습니다. 특히 전력비가 10배 차이나는 경우 데시벨 수는 10dB만큼 다릅니다. 데시벨의 이러한 특징은 잘 이해되고 확실하게 기억되어야 합니다. 이는 전체 시스템의 기초 중 하나입니다.
오디오 및 무선 주파수 범위의 전력을 직접 측정하려면 값비싸고 복잡한 장비가 필요하기 때문에 두 신호의 전력을 비교하여 비교하는 것이 항상 편리한 것은 아닙니다. 실제로 장비를 사용할 때 부하에서 방출되는 전력이 아니라 부하에 걸리는 전압 강하, 경우에 따라 흐르는 전류를 측정하는 것이 훨씬 쉽습니다.
전압이나 전류, 부하 저항을 알면 전력을 쉽게 결정할 수 있습니다. 동일한 저항에서 측정을 수행하는 경우:
이러한 공식은 실제로 매우 자주 사용되지만 전압이나 전류가 서로 다른 부하에서 측정되는 경우 이러한 공식은 작동하지 않으므로 더 복잡한 다른 관계를 사용해야 합니다.
데시벨 전력표를 컴파일하는 데 사용된 기술을 사용하면 1dB의 전압 대 전류 비율이 얼마인지 유사하게 확인할 수 있습니다. 양의 데시벨은 1.122이고 음의 데시벨은 0.8913입니다. 즉, 1dB의 전압 또는 전류는 이 매개변수가 원래 값에 비해 약 12% 증가하거나 감소하는 것을 나타냅니다.
공식은 부하 저항이 본질적으로 활성 상태이고 전압이나 전류 사이에 위상 변이가 없다는 가정하에 파생되었습니다. 엄밀히 말하면 일반적인 경우를 고려하고 전압(전류)에 대해 위상 변이 각도가 있는지, 그리고 활성 부하뿐만 아니라 반응성 구성 요소를 포함한 전체 저항에 대해서도 고려해야 하지만 이는 고주파수에서만 중요합니다.
표에 제시된 실제로 일반적으로 접하는 데시벨 값과 이를 특징짓는 전력 및 전압(전류) 비율을 기억하는 것이 유용합니다. 1.
1 번 테이블.전력 및 전압의 일반적인 데시벨 값
이 표와 로그의 속성을 사용하면 어떤 임의의 로그 값이 해당하는지 쉽게 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 36dB의 전력은 30+3+3으로 표현될 수 있으며 이는 1000*2*2 = 4000에 해당합니다. 36을 10+10+10+3+3 → 10*10으로 표현하면 동일한 결과를 얻습니다. *10* 2*2 = 4000.
백분율과 데시벨의 비교
이전에 데시벨의 개념이 백분율과 일부 유사하다는 점을 지적했습니다. 실제로 백분율은 일반적으로 100%로 허용되는 한 숫자와 다른 숫자의 비율을 나타내기 때문에 두 숫자가 모두 전력, 전압 또는 전류를 나타내는 경우 이러한 숫자의 비율을 데시벨로 표시할 수도 있습니다. 전력비의 경우:
전압 또는 전류 비율의 경우:
데시벨을 백분율 비율로 변환하는 공식을 도출할 수도 있습니다.
테이블에 2는 가장 일반적인 데시벨 값 중 일부를 백분율 비율로 변환한 것입니다. 다양한 중간값은 그림 1의 노모그램에서 확인할 수 있습니다. 1.
쌀. 1. 노모그램에 따라 데시벨을 백분율 비율로 변환
표 2.데시벨을 백분율 비율로 변환
백분율을 데시벨로 변환하는 방법을 설명하는 두 가지 실제 예를 살펴보겠습니다.
예시 1.기본 주파수 신호 레벨에 대한 고조파 레벨(데시벨)은 3%의 고조파 왜곡 계수에 해당합니까?
그림을 사용해 봅시다. 1. "전압" 그래프와 수직선 3%의 교차점을 통해 수직축과 교차할 때까지 수평선을 그리고 답을 얻습니다: -31dB.
예시 2.-6dB의 변화에 해당하는 전압 감쇠율은 몇 퍼센트입니까?
답변. 원래 가격의 50% 수준입니다.
실제 계산에서 데시벨 수치의 분수 부분은 종종 정수로 반올림되지만 이로 인해 계산 결과에 추가 오류가 발생합니다.
무선 전자공학의 데시벨
무선 전자 장치에서 데시벨을 사용하는 방법을 설명하는 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.
케이블 감쇠
단위 길이당 라인 및 케이블의 에너지 손실은 라인의 입력 및 출력 저항이 동일할 때 데시벨로 결정되는 감쇠 계수 α로 특성화됩니다.
어디 유 1 - 라인의 임의 섹션의 전압; 유 2 - 다른 섹션의 전압, 길이 단위: 1m, 1km 등. 예를 들어, RK-75-4-14 유형의 고주파 케이블은 주파수에서 감쇠 계수 α를 갖습니다. 100MHz = –0.13dB/m, 동일한 주파수에서 카테고리 5의 연선 케이블은 약 -0.2dB/m의 감쇠를 가지며 카테고리 6의 케이블은 약간 더 낮습니다. 비차폐 연선 케이블의 신호 감쇠 그래프가 그림 1에 나와 있습니다. 2.
쌀. 2. 비차폐 연선 케이블의 신호 감쇠 그래프
광섬유 케이블은 1000m 케이블 길이에 걸쳐 0.2~3dB 범위의 상당히 낮은 감쇠 값을 갖습니다. 모든 광섬유는 850nm, 1300nm 및 1550nm의 세 가지 "투명도 창"을 갖는 복잡한 감쇠 대 파장 관계를 갖습니다. . “투명도 창”은 최대 신호 전송 범위에서 손실이 가장 적은 것을 의미합니다. 광섬유 케이블의 신호 감쇠 그래프는 그림 1에 나와 있습니다. 삼.
쌀. 3. 광섬유 케이블의 신호 감쇠 그래프
예시 3. RK-75-4-14 길이의 케이블 조각 출력에서 전압이 얼마인지 알아보세요. 엘 = 50m, 100MHz 주파수의 8V 전압이 입력에 적용되는 경우. 케이블의 부하 저항과 특성 임피던스는 동일하거나 일치합니다.
분명히 케이블 세그먼트에 의해 발생하는 감쇠는 다음과 같습니다. 케이 = –0.13dB/m * 50m = –6.5dB. 이 데시벨 값은 대략 0.47의 전압 비율에 해당합니다. 이는 케이블 출력단의 전압이 다음과 같다는 것을 의미합니다. 유 2 = 8V * 0.47 = 3.76V.
이 예는 매우 중요한 점을 보여줍니다. 라인이나 케이블의 손실은 길이가 증가함에 따라 매우 빠르게 증가합니다. 1km 길이의 케이블 섹션의 경우 감쇠는 –130dB입니다. 즉, 신호가 30만 배 이상 약화됩니다!
감쇠는 주로 신호의 주파수에 따라 달라집니다. 오디오 주파수 범위에서는 비디오 범위보다 훨씬 작지만 로그 감쇠 법칙은 동일하며 라인 길이가 길면 감쇠가 중요합니다.
오디오 증폭기
품질 성능을 향상시키기 위해 일반적으로 오디오 증폭기에 부정적인 피드백이 도입됩니다. 장치의 개방 루프 전압 이득이 다음과 같은 경우 에게 , 그리고 피드백과 함께 OS로 피드백의 영향으로 게인이 몇 번이나 변경되는지 나타내는 숫자를 호출합니다. 피드백의 깊이 . 일반적으로 데시벨로 표시됩니다. 작동 증폭기에서 계수는 에게 그리고 에게 운영체제 피드백 루프가 열린 상태에서 증폭기를 구동하지 않는 한 실험적으로 결정됩니다. 증폭기를 설계할 때 먼저 계산해야 합니다. 에게 , 그런 다음 값을 결정합니다. OS로 다음과 같은 방법으로:
여기서 β는 피드백 회로의 전송 계수, 즉 피드백 회로 출력 전압과 입력 전압의 비율입니다.
데시벨 단위의 피드백 깊이는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
스테레오 장치는 모노 장치에 비해 추가 요구 사항을 충족해야 합니다. 서라운드 사운드 효과는 채널 분리가 양호한 경우, 즉 한 채널에서 다른 채널로 신호가 침투하지 않는 경우에만 얻을 수 있습니다. 실제 상황에서는 이 요구 사항을 완전히 충족할 수 없으며 신호의 상호 누출은 주로 두 채널에 공통된 노드를 통해 발생합니다. 채널 분리의 품질은 소위 말하는 특징이 있습니다. 과도 감쇠 PZ 데시벨 단위의 누화 감쇠 측정값은 입력 신호가 한 채널에만 적용될 때 두 채널의 출력 전력 비율입니다.
어디 아르 자형 디 - 현재 채널의 최대 출력 전력; 아르 자형 북동쪽 - 무료 채널의 출력 전력.
좋은 채널 분리는 60-70dB, 우수한 -90-100dB의 전환 감쇠에 해당합니다.
소음과 배경
유용한 입력 신호가 없더라도 수신 및 증폭 장치의 출력에서는 장치 자체의 잡음으로 인해 발생하는 교류 전압을 감지할 수 있습니다. 고유 잡음을 발생시키는 원인은 외부(간섭, 공급 전압 필터링 불량으로 인해) 또는 내부(무선 구성 요소의 고유 잡음으로 인해)일 수 있습니다. 가장 심각한 영향은 입력 회로와 첫 번째 증폭기 단계에서 발생하는 잡음과 간섭입니다. 이는 모든 후속 단계에서 증폭되기 때문입니다. 내부 잡음은 수신기나 증폭기의 실제 감도를 저하시킵니다.
소음은 여러 가지 방법으로 정량화될 수 있습니다.
가장 간단한 방법은 원인과 발생 위치에 관계없이 모든 잡음이 입력으로 변환된다는 것입니다. 즉, 출력의 잡음 전압(입력 신호가 없는 경우)을 이득으로 나누는 것입니다.
마이크로볼트로 표시되는 이 전압은 자체 노이즈를 측정하는 역할을 합니다. 그러나 간섭의 관점에서 장치를 평가할 때 중요한 것은 잡음의 절대값이 아니라 유용한 신호와 이 잡음 사이의 비율(신호 대 잡음비)입니다. 배경 간섭으로부터 확실하게 구별됩니다. 신호 대 잡음비는 일반적으로 데시벨로 표시됩니다.
어디 아르 자형 와 함께 - 잡음과 함께 유용한 신호의 지정 또는 정격 출력 전력; 아르 자형 승 - 유용한 신호 소스가 꺼졌을 때 잡음 출력 전력; 유 씨 - 부하 저항기 양단의 신호 및 잡음 전압 유 쉿 - 동일한 저항기 양단의 잡음 전압. 소위 말하는 방식은 다음과 같습니다. "가중되지 않은" 신호 대 잡음비.
오디오 장비 매개변수에는 가중 필터로 측정된 신호 대 잡음비가 포함되는 경우가 많습니다. 필터를 사용하면 다양한 주파수의 소음에 대한 인간 청력의 다양한 민감도를 고려할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 필터는 유형 A이며, 이 경우 지정은 일반적으로 측정 단위 "dBA"("dBA")를 나타냅니다. 필터를 사용하면 일반적으로 가중치가 적용되지 않은 노이즈보다 더 나은 정량적 결과가 제공되므로(일반적으로 신호 대 노이즈 비율은 6~9dB 더 높음) 따라서 (마케팅 이유로) 장비 제조업체는 종종 "가중치" 값을 표시합니다. 필터 무게 측정에 대한 자세한 내용은 아래 소음 측정기 섹션을 참조하세요.
분명히 장치가 성공적으로 작동하려면 신호 대 잡음 비율이 장치의 목적과 요구 사항에 따라 달라지는 특정 최소 허용 값보다 높아야 합니다. Hi-Fi 등급 장비의 경우 이 매개변수는 최소 75dB, Hi-End 장비의 경우 최소 90dB여야 합니다.
때때로 실제로는 역비를 사용하여 유용한 신호에 상대적인 노이즈 레벨을 특성화합니다. 소음 수준은 신호 대 소음 비율과 동일한 데시벨 수로 표시되지만 음수 부호를 사용합니다.
수신 및 증폭 장비에 대한 설명에서 배경 레벨이라는 용어가 나타나는 경우가 있는데, 이는 주어진 정격 전력에 해당하는 전압에 대한 배경 전압 구성 요소의 비율을 데시벨로 나타냅니다. 배경 구성요소는 주전원 주파수(50, 100, 150 및 200Hz)의 배수이며 대역통과 필터를 사용하여 전체 잡음 전압에서 측정됩니다.
그러나 신호 대 잡음 비율을 통해 잡음의 어떤 부분이 회로 요소에 의해 직접적으로 발생하는지, 어떤 부분이 설계 결함(간섭, 배경)의 결과로 발생하는지 판단할 수 없습니다. 무선 구성 요소의 잡음 특성을 평가하기 위해 개념이 도입되었습니다. 소음 요인 . 소음 지수는 전력으로 측정되며 데시벨로도 표시됩니다. 이 매개변수는 다음과 같이 특성화될 수 있습니다. 장치(수신기, 증폭기)의 입력에 다음과 같은 전력의 유용한 신호가 있는 경우 아르 자형 와 함께 그리고 소음 전력 아르 자형 승 이면 입력의 신호 대 잡음비는 다음과 같습니다. (아르 자형 와 함께 /아르 자형 승 )안에 태도를 강화한 후 (아르 자형 와 함께 /아르 자형 승 )밖으로 증폭기 스테이지의 증폭된 고유 잡음이 입력 잡음에 추가되기 때문에 더 적을 것입니다.
소음 지수는 데시벨로 표시되는 비율입니다.
어디 에게 아르 자형 - 전력 이득.
따라서 잡음 지수는 출력의 잡음 전력과 입력의 증폭된 잡음 전력의 비율을 나타냅니다.
의미 Rsh.in 계산에 의해 결정됨; Rsh.out 측정되고 에게 아르 자형 대개. 계산이나 측정 후에 알 수 있습니다. 잡음 관점에서 볼 때 이상적인 증폭기는 유용한 신호만 증폭해야 하며 추가 잡음을 발생시키지 않아야 합니다. 방정식에서 다음과 같이, 이러한 증폭기의 잡음 지수는 다음과 같습니다. 에프 쉿 = 0dB .
증폭 장치의 첫 번째 단계에서 작동하도록 설계된 트랜지스터 및 IC의 경우 잡음 지수가 규제되고 참고 도서에 나와 있습니다.
자체 잡음 전압은 또한 많은 증폭 장치의 또 다른 중요한 매개변수인 동적 범위를 결정합니다.
다이내믹 레인지 및 조정
다이내믹 레인지 허용 가능한 신호 대 잡음비가 여전히 보장되는 데시벨로 표시되는 최소값에 대한 왜곡되지 않은 최대 출력 전력의 비율입니다.
노이즈 플로어가 낮을수록, 왜곡되지 않은 출력 전력이 높을수록 다이내믹 레인지는 더 넓어집니다.
오케스트라, 음성 등 음원의 동적 범위는 비슷한 방식으로 결정되며 여기서는 최소 사운드 파워가 배경 소음에 의해 결정됩니다. 장치가 왜곡 없이 입력 신호의 최소 및 최대 진폭을 모두 전송하려면 동적 범위가 신호의 동적 범위보다 작아서는 안 됩니다. 입력 신호의 동적 범위가 장치의 동적 범위를 초과하는 경우 인위적으로 압축됩니다. 예를 들어 사운드를 녹음할 때 이 작업이 수행됩니다.
수동 볼륨 조절의 효율성은 조절 장치의 두 극단적인 위치에서 점검됩니다. 먼저, 레귤레이터를 최대 볼륨 위치에 두고 1kHz 주파수의 전압을 오디오 증폭기의 입력에 적용하여 특정 전력에 해당하는 전압이 증폭기의 출력에 설정되도록 합니다. 그런 다음 볼륨 조절 손잡이를 최소 볼륨으로 돌리고 출력 전압이 다시 원래 전압과 같아질 때까지 앰프 입력의 전압을 높입니다. 데시벨로 표시되는 최대 볼륨의 입력 전압에 대한 최소 볼륨 제어의 입력 전압 비율은 볼륨 제어 작동을 나타내는 지표입니다.
주어진 예는 무선 전자 장치의 매개변수를 평가하기 위해 데시벨을 적용하는 실제 사례를 모두 포함하지는 않습니다. 이러한 단위 사용에 대한 일반적인 규칙을 알면 여기에서 논의되지 않은 다른 조건에서 단위가 어떻게 사용되는지 이해할 수 있습니다. 데시벨로 정의된 익숙하지 않은 용어를 접할 때 해당 용어가 해당하는 두 양의 비율을 명확하게 상상해야 합니다. 어떤 경우에는 정의 자체에서 이것이 분명해지며, 다른 경우에는 구성 요소 간의 관계가 더 복잡해지고, 명확한 명확성이 없는 경우 심각한 오류를 피하기 위해 측정 기술에 대한 설명을 참조해야 합니다.
데시벨을 다룰 때 각 특정 사례에 해당하는 단위(전력 또는 전압)의 비율, 즉 로그 기호 앞에 표시되어야 하는 계수(10 또는 20)의 비율에 항상 주의를 기울여야 합니다.
로그 스케일
데시벨을 포함한 로그 시스템은 진폭-주파수 특성(AFC)(외부 영향의 주파수에 대한 다양한 장치(증폭기, 분배기, 필터)의 전송 계수의 의존성을 나타내는 곡선)을 구성하는 데 자주 사용됩니다. 주파수 응답을 구성하기 위해 계산이나 실험을 통해 여러 지점을 결정하여 다양한 주파수에서 일정한 입력 전압에서 출력 전압 또는 전력을 특성화합니다. 이러한 점을 연결하는 부드러운 곡선은 장치 또는 시스템의 주파수 특성을 나타냅니다.
수치 값이 선형 척도로 주파수 축을 따라, 즉 실제 값에 비례하여 표시되면 이러한 주파수 응답은 사용하기 불편하고 명확하지 않습니다. 낮은 주파수 영역에서는 압축됩니다. , 더 높은 주파수에서는 늘어납니다.
주파수 특성은 일반적으로 소위 로그 스케일로 표시됩니다. 주파수 축을 따라 주파수 자체에 비례하지 않는 값이 작업에 편리한 척도로 표시됩니다. 에프 , 그리고 로그 lgf/f 영형 , 어디 에프 영형 - 기준점에 해당하는 주파수. 값은 축의 표시에 기록됩니다. 에프 . 로그 주파수 응답을 구성하려면 특수 로그 그래프 용지가 사용됩니다.
이론적 계산을 수행할 때 일반적으로 주파수뿐만 아니라 에프 및 크기 Ω = 2πf 이를 원형주파수라고 합니다.
빈도 에프 영형 원점에 해당하는 는 임의로 작을 수 있지만 0과 같을 수는 없습니다.
수직축에는 다양한 주파수에서의 전송 계수 대 최대값 또는 평균값의 비율이 데시벨 또는 상대 숫자로 표시됩니다.
로그 스케일을 사용하면 축의 작은 세그먼트에 광범위한 주파수를 표시할 수 있습니다. 이러한 축에서 두 주파수의 동일한 비율은 동일한 길이의 섹션에 해당합니다. 빈도가 10배 증가하는 것을 특징으로 하는 간격을 다음과 같이 부릅니다. 10년 ; 이중 주파수 비율에 해당 옥타브 (이 용어는 음악 이론에서 빌려온 것입니다).
차단 주파수가 있는 주파수 범위 에프 시간 그리고 에프 안에 수십 년 만에 줄무늬를 차지하다 에프 비 /에프 시간 = 10m , 어디 중 - 수십 년 단위 및 옥타브 단위 2 N , 어디 N - 옥타브 수.
1옥타브의 대역이 너무 넓은 경우에는 1/2옥타브 또는 1/3옥타브의 더 작은 주파수 비율의 간격을 사용할 수 있습니다.
옥타브의 평균 주파수(옥타브의 절반)는 옥타브의 하위 및 상위 주파수의 산술 평균과 동일하지 않지만 다음과 같습니다. 0.707f 안에 .
이런 방식으로 구한 주파수를 제곱 평균 제곱근이라고 합니다.
인접한 두 옥타브의 경우 중간 주파수도 옥타브를 형성합니다. 이 속성을 사용하면 동일한 로그 계열의 주파수를 옥타브의 경계 또는 평균 주파수로 선택적으로 고려할 수 있습니다.
로그 격자가 있는 형식에서는 중간 주파수가 옥타브 행을 절반으로 나눕니다.
로그 눈금의 주파수 축에는 옥타브의 1/3마다 길이가 1/3인 축의 동일한 세그먼트가 있습니다.
전기음향 장비를 테스트하고 음향 측정을 수행할 때 선호하는 여러 주파수를 사용하는 것이 좋습니다. 이 계열의 빈도는 분모가 1.122인 기하학적 수열의 항입니다. 편의상 일부 주파수의 값은 ±1% 이내에서 반올림되었습니다.
권장 주파수 사이의 간격은 1/6 옥타브입니다. 이것은 우연히 이루어진 것이 아닙니다. 이 시리즈에는 다양한 유형의 측정을 위한 상당히 큰 주파수 세트가 포함되어 있으며 1/3, 1/2 및 전체 옥타브 간격의 일련의 주파수가 포함되어 있습니다.
그리고 여러 선호 주파수의 또 하나의 중요한 속성입니다. 어떤 경우에는 옥타브가 아닌 10년이 주 주파수 간격으로 사용됩니다. 따라서 선호되는 주파수 범위는 이진수(옥타브)와 십진수(십진수)로 동일하게 간주될 수 있습니다.
선호하는 주파수 범위가 구축되는 기준이 되는 진행의 분모는 수치적으로 1dB의 전압 또는 1/2dB의 전력과 같습니다.
데시벨 단위의 명명된 숫자 표현
지금까지 우리는 로그 기호 아래의 피제수와 약수 모두 임의의 값을 가지고 있다고 가정했으며 데시벨 변환을 수행하려면 절대값에 관계없이 비율만 아는 것이 중요합니다.
전압 및 전류뿐만 아니라 전력의 특정 값도 데시벨로 표현될 수 있습니다. 이전에 논의된 공식에서 로그 기호 아래의 항 중 하나의 값이 주어지면 비율의 두 번째 항과 데시벨 수가 서로 고유하게 결정됩니다. 결과적으로 기준 전력(전압, 전류)을 조건부 비교 레벨로 설정하면 이와 비교되는 다른 전력(전압, 전류)은 엄격하게 정의된 데시벨 수에 해당합니다. 이 경우 0데시벨은 기존 비교 레벨의 전력과 동일한 전력에 해당합니다. N 피 = 0R 2 =피 1 따라서 이 수준을 일반적으로 0이라고 합니다. 분명히, 서로 다른 0 레벨에서는 동일한 특정 전력(전압, 전류)이 서로 다른 데시벨 수로 표현됩니다.
어디 아르 자형 - 데시벨로 변환되는 전력, 및 아르 자형 0 - 전력 레벨이 0입니다. 크기 아르 자형 0 분모에 표시되고 전력은 양의 데시벨로 표시됩니다. 피 > 피 0 .
비교가 이루어지는 조건부 전력 수준은 원칙적으로 임의일 수 있지만 모든 사람이 실제 사용에 편리한 것은 아닙니다. 대부분의 경우 제로 레벨은 600Ω 저항에서 소비되는 전력 1mW로 설정됩니다. 이러한 매개변수의 선택은 역사적으로 발생했습니다. 처음에는 데시벨이 측정 단위로 전화 통신 기술에 나타났습니다. 오버헤드 2선 구리선의 특성 임피던스는 600Ω에 가깝고, 매칭된 부하 임피던스에서 고품질 탄소 전화 마이크에 의해 증폭 없이 1mW의 출력이 발생합니다.
다음과 같은 경우 아르 자형 0 = 1mW=10 –3 화요일: P 아르 자형 = 10 로그 P + 30
표시된 매개변수의 데시벨이 특정 레벨과 관련하여 보고된다는 사실은 "레벨"이라는 용어로 강조됩니다(간섭 레벨, 전력 레벨, 볼륨 레벨).
이 공식을 사용하면 1mW의 0 레벨을 기준으로 1W의 전력은 30dB, 1kW는 60dB, 1MW는 90dB, 즉 거의 모든 전력이 정의된다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 처음 100데시벨 내에 들어맞습니다. 1mW 미만의 전력은 음수 데시벨 숫자로 표시됩니다.
1mW 수준을 기준으로 정의된 데시벨은 데시벨 밀리와트라고 하며 dBm 또는 dBm으로 표시됩니다. 0 레벨에 대한 가장 일반적인 값은 표 3에 요약되어 있습니다.
비슷한 방식으로 전압과 전류를 데시벨로 표현하는 공식을 제시할 수 있습니다.
어디 유 그리고 나 - 변환될 전압 또는 전류, 유 0 그리고 나 0 - 이러한 매개변수의 수준이 0입니다.
표시된 매개변수의 데시벨이 특정 레벨과 관련하여 보고된다는 사실은 "레벨"이라는 용어로 강조됩니다(간섭 레벨, 전력 레벨, 볼륨 레벨).
마이크 감도 즉, 다이어프램에 작용하는 음압에 대한 전기 출력 신호의 비율은 공칭 부하 임피던스에서 마이크가 발생하는 전력을 표준 제로 전력 레벨과 비교하여 데시벨로 표시되는 경우가 많습니다. 피 0 =1mW . 이 마이크 설정을 표준 마이크 감도 수준 . 일반적인 테스트 조건은 1kHz의 주파수와 1Pa의 음압, 250Ω의 다이내믹 마이크에 대한 부하 저항으로 간주됩니다.
표 3.명명된 숫자를 측정하기 위한 0레벨
| 지정 | 설명 | |
| 국제적인 | 러시아인 | |
| dBс | dBc | 기준은 반송파 주파수(영국 반송파) 레벨 또는 스펙트럼의 기본 고조파입니다. 예를 들어, "왜곡 수준은 -60dBc입니다." |
| dBu | dBu | 600Ω 부하에 대한 1mW의 전력에 해당하는 기준 전압 0.775V; 예를 들어, 전문 오디오 장비의 표준화된 신호 레벨은 +4dBu, 즉 1.23V입니다. |
| dBV | dBV | 정격 부하에서 기준 전압 1V(가전 제품의 경우 일반적으로 47kOhm) 예를 들어 소비자 오디오 장비의 표준화된 신호 레벨은 -10dBV, 즉 0.316V입니다. |
| dBμV | dBuV | 기준 전압 1μV; 예를 들어, "수신기의 감도는 -10dBμV입니다." |
| dBm | dBm | 정격 부하에서 1mW의 전력에 해당하는 1mW의 기준 전력(전화 통신에서는 600Ω, 전문 장비의 경우 일반적으로 10MHz 미만의 주파수에 대해 10kΩ, 고주파 신호의 경우 50Ω, 텔레비전 신호의 경우 75Ω) ; 예를 들어, "휴대폰 감도는 -110dBm입니다." |
| dBm0 | dBm0 | 제로 상대 레벨 지점에서의 기준 전력(dBm)입니다. dBm - 기준 전압은 1Hz 대역의 실온에서 이상적인 50ohm 저항기의 열 잡음에 해당합니다. 예를 들어, "증폭기의 잡음 수준은 6dBm0입니다." |
| dBFS |
|
(영어 전체 스케일 - "풀 스케일") 기준 전압은 장치의 전체 스케일에 해당합니다. 예: "녹음 레벨은 –6dBfs입니다." |
| dBSPL |
|
(영어 음압 레벨 - "음압 레벨") - 가청 임계값에 해당하는 20μPa의 기준 음압 예를 들어 "볼륨 100dBSPL"입니다. dBPa - 기준 음압 1 Pa 또는 94 dB 음량 스케일 dBSPL; 예를 들어, "6dBPa 볼륨의 경우 믹서는 +4dBu로 설정되었고 녹음 컨트롤은 -3dBFS로 설정되었으며 왜곡은 -70dBc였습니다." |
|
dBA, dBB, dBC, dBD |
|
기준 레벨은 각각 표준 "가중치 필터" 유형 A, B, C 또는 D의 주파수 응답과 일치하도록 선택됩니다(필터는 다양한 조건에 대한 동일한 음량 곡선을 반영합니다. 아래 "사운드 레벨 미터" 섹션 참조). |
다이내믹 마이크에 의해 발생되는 전력은 당연히 1mW보다 훨씬 낮은 매우 낮으므로 마이크의 감도 수준은 음수 데시벨로 표시됩니다. 마이크의 표준 감도 수준(여권 데이터에 제공됨)을 알면 감도를 전압 단위로 계산할 수 있습니다.
최근에는 무선 장비의 전기적 매개변수를 특성화하기 위해 다른 값, 특히 1pW, 1μV, 1μV/m(전계 강도 추정용 후자)가 0 레벨로 사용되기 시작했습니다.
때로는 알려진 전력 수준을 다시 계산해야 하는 경우도 있습니다. 피 아르 자형 또는 전압 피 유 , 하나의 0 레벨을 기준으로 지정됨 아르 자형 01 (또는 유 01 ) 또 다른 아르 자형 02 (또는 유 02 ). 이는 다음 공식을 사용하여 수행할 수 있습니다.
추상적 숫자와 명명된 숫자를 모두 데시벨로 표시할 수 있는 능력은 동일한 장치가 서로 다른 데시벨 수로 특성화될 수 있다는 사실로 이어집니다. 데시벨의 이중성을 염두에 두어야 합니다. 결정되는 매개변수의 특성을 명확하게 이해하면 오류로부터 보호할 수 있습니다.
혼동을 피하기 위해 참조 레벨을 명시적으로 지정하는 것이 좋습니다(예: -20dB(0.775V 기준)).
전력 레벨을 전압 레벨로 또는 그 반대로 변환할 때 이 작업의 표준인 저항을 고려해야 합니다. 구체적으로 75ohm TV 회로의 dBV는 (dBm–11dB)입니다. 75옴 TV 회로의 dBμV는 (dBm+109dB)에 해당합니다.
음향학의 데시벨
지금까지 데시벨에 관해 이야기할 때 전력, 전압, 전류, 저항 등 전기적 용어를 사용했습니다. 한편, 로그 단위는 음향학에서 널리 사용되며, 음량의 정량적 평가에 가장 자주 사용되는 단위입니다.
음압 아르 자형 음파가 나타나기 전에 존재하는 일정한 압력에 비해 매질의 초과 압력을 나타냅니다(단위는 파스칼(Pa)).
음압(또는 음압 구배) 수신기의 예로는 이 압력을 비례적인 전기 신호로 변환하는 대부분의 최신 마이크가 있습니다.
소리 강도는 다음과 같은 간단한 관계를 통해 음압 및 공기 입자의 진동 속도와 관련됩니다.
J=pv
소리의 반사가 없는 자유공간에서 음파가 전파된다면,
v=p/(ρc)
여기서 ρ는 매체의 밀도, kg/m3입니다. 와 함께 - 매질에서의 소리 속도, m/s. 제품 ρ 씨 소리 에너지가 전파되는 환경을 특성화하여 다음과 같이 부릅니다. 특정 음향 저항 . 정상 대기압 및 온도 20°C ρ의 공기용 씨 =420kg/m2*s; 물의 경우 ρ 씨 = 1.5*106kg/m2*s.
우리는 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
J=p 2 / (ρс)
전기량을 데시벨로 변환하는 것에 대해 언급된 모든 내용은 음향 현상에도 동일하게 적용됩니다.
이 공식을 이전에 도출된 검정력 공식과 비교하면 다음과 같습니다. 전류, 전압 및 저항을 통해 전기 및 음향 현상을 특징짓는 개별 개념과 이들 사이의 정량적 종속성을 설명하는 방정식 간의 유사점을 쉽게 감지할 수 있습니다.
표 4.전기적 특성과 음향적 특성의 관계
전력의 유사점은 음향 전력과 소리 강도입니다. 전압의 아날로그는 음압입니다. 전류는 진동 속도에 해당하고 전기 저항은 특정 음향 임피던스에 해당합니다. 전기 회로에 대한 옴의 법칙과 유사하게 옴의 음향 법칙에 대해 이야기할 수 있습니다. 결과적으로 전기량을 데시벨로 변환하는 것에 대해 언급된 모든 내용은 음향 현상에도 동일하게 적용됩니다.
음향학에서 데시벨을 사용하는 것은 매우 편리합니다. 현대 환경에서 접하게 되는 소리의 강도는 수억 번 달라질 수 있습니다. 음향량의 이러한 큰 변화 범위는 절대값을 비교할 때 큰 불편을 초래하지만 로그 단위를 사용하면 이 문제가 제거됩니다. 또한, 귀로 평가할 때 소리의 크기는 대략 소리 강도의 대수에 비례하여 증가하는 것으로 확인되었습니다. 따라서 데시벨로 표현되는 이러한 양의 수준은 귀가 인지하는 음량과 매우 유사합니다. 정상적인 청력을 가진 대부분의 사람들은 1kHz 소리의 볼륨 변화가 약 26%, 즉 1dB의 소리 강도 변화로 인식됩니다.
음향학에서 전기 공학과 유사하게 데시벨의 정의는 두 가지 전력의 비율을 기반으로 합니다.
어디 제이 2 그리고 제이 1 - 임의의 두 음원의 음향 출력.
마찬가지로 두 소리 강도의 비율은 데시벨로 표시됩니다.
마지막 방정식은 음향 저항이 동일한 경우, 즉 음파가 전파되는 매체의 물리적 매개변수가 일정한 경우에만 유효합니다.
위 공식에 의해 결정된 데시벨은 음향량의 절대값과 관련이 없으며 소음 감쇠, 예를 들어 방음, 소음 억제 및 감쇠 시스템의 효율성을 평가하는 데 사용됩니다. 주파수 특성의 불균일성은 비슷한 방식으로 표현됩니다. 즉, 마이크, 확성기 등 다양한 사운드 방출기와 수신기의 주어진 주파수 범위에서 최대값과 최소값의 차이입니다. 이 경우 일반적으로 계산이 수행됩니다. 고려 중인 값의 평균값 또는 (사운드 범위에서 작업할 때) 1kHz 주파수의 값을 기준으로 합니다.
그러나 음향 측정을 수행할 때는 일반적으로 소리를 다루어야 하며 그 값은 특정 숫자로 표현되어야 합니다. 음향 측정을 수행하는 장비는 전기 측정 장비보다 복잡하고 정확도가 크게 떨어집니다. 측정 기술을 단순화하고 음향학 오류를 줄이기 위해 기준, 교정 레벨에 대한 측정이 선호되며 그 값은 알려져 있습니다. 같은 목적으로 음향 신호를 측정하고 연구하기 위해 전기 신호로 변환됩니다.
위 공식에서 대수 기호 아래의 용어 중 하나의 값으로 지정되는 경우 전력, 음향 강도 및 음압의 절대 값을 데시벨로 표현할 수도 있습니다. 국제 협약에 따라 음향 강도 기준 레벨(0 레벨)은 다음과 같이 간주됩니다. 제이 0 = 10 –12 W/m 2 . 고막 진동의 진폭이 원자 크기보다 작은 영향을 받는 이 미미한 강도는 일반적으로 가장 큰 청각 민감도의 주파수 범위에서 귀의 청각 역치로 간주됩니다. 모든 가청 소리는 이 레벨을 기준으로 양의 데시벨로만 표현된다는 것이 분명합니다. 정상 청력을 가진 사람들의 실제 청력 역치는 약간 더 높으며 5-10dB입니다.
주어진 수준에 대한 소리 강도를 데시벨로 나타내려면 다음 공식을 사용하십시오.
이 공식을 사용하여 계산된 강도 값은 일반적으로 다음과 같이 불립니다. 소리 강도 수준 .
음압 레벨은 비슷한 방식으로 표현될 수 있습니다.
소리 강도와 음압 레벨(데시벨)을 수치적으로 하나의 값으로 표현하려면 제로 음압 레벨(음압 임계값)을 다음과 같이 사용해야 합니다.
예.거리 r = 15m에서 10W의 음향 출력을 갖는 오케스트라가 생성하는 강도 수준(데시벨)을 결정해 보겠습니다.
소스로부터 거리 r = 15m에서의 사운드 강도는 다음과 같습니다.
데시벨 단위의 강도 수준:
강도 레벨을 데시벨로 변환하지 않고 음압 레벨로 변환해도 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
소리가 수신되는 곳에서는 소리 강도 수준과 음압 수준이 동일한 데시벨 수로 표시되므로 실제로는 이러한 데시벨이 어떤 매개변수를 참조하는지 표시하지 않고 "데시벨 수준"이라는 용어가 사용되는 경우가 많습니다.
멀리 떨어진 공간의 어느 지점에서나 강도 수준을 데시벨 단위로 결정함으로써 아르 자형 1 음원으로부터 (계산 또는 실험적으로) 거리에 따른 강도 수준을 쉽게 계산할 수 있습니다. 아르 자형 2 :
사운드 수신기가 두 개 이상의 음원에 의해 동시에 영향을 받고 각각에 의해 생성된 데시벨 단위의 소리 강도가 알려진 경우 결과 데시벨 값을 결정하려면 데시벨을 절대 강도 값(W/m2)으로 변환해야 합니다. )을 합산하고 이 합계를 다시 데시벨로 변환합니다. 이 경우 데시벨을 한 번에 추가하는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 이는 강도의 절대값의 곱에 해당하기 때문입니다.
가능한 경우 N 각각의 레벨을 가진 여러 개의 동일한 음원 엘 제이 , 총 레벨은 다음과 같습니다.
한 음원의 강도 레벨이 다른 음원의 레벨보다 8-10dB 이상 초과하는 경우 이 음원만 고려할 수 있으며 다른 음원의 효과는 무시할 수 있습니다.
고려되는 음향 레벨 외에도 다음 공식에 의해 결정되는 음원의 음력 레벨 개념을 접할 수 있습니다.
어디 아르 자형 - 특성화된 임의 음원의 음력 W; 아르 자형 0 - 초기 (임계치) 음력, 그 값은 일반적으로 P 0 = 10 –12 W와 같습니다.
볼륨 수준
서로 다른 주파수의 소리에 대한 귀의 민감도는 다양합니다. 이 의존성은 매우 복잡합니다. 낮은 사운드 강도 수준(최대 약 70dB)에서 최대 감도는 2-5kHz이며 주파수가 증가하거나 감소함에 따라 감소합니다. 따라서 강도는 같지만 주파수가 다른 소리는 볼륨이 다르게 들립니다. 소리의 강도가 증가함에 따라 귀의 주파수 응답이 평준화되고 높은 강도 수준(80dB 이상)에서 귀는 오디오 범위의 다양한 주파수의 소리에 거의 동일하게 반응합니다. 따라서 특수 광대역 장치로 측정되는 소리 강도와 귀로 녹음되는 음량은 동일한 개념이 아닙니다.
모든 주파수의 사운드 볼륨 레벨은 1kHz의 주파수와 볼륨이 동일한 사운드 레벨 값으로 특징 지어집니다.
모든 주파수의 사운드 볼륨 레벨은 1kHz의 주파수와 볼륨이 동일한 사운드 레벨을 특징으로 합니다. 음량 레벨은 소위 등음 강도 곡선으로 특징지어지며, 각 곡선은 주어진 강도의 1kHz 톤에 동일한 음량이라는 느낌을 주기 위해 음원이 개발해야 하는 다양한 주파수의 강도 레벨을 보여줍니다(그림 4).
쌀. 4. 동일 음량 곡선
동일한 음량 곡선은 본질적으로 다양한 강도 수준에 대한 데시벨 규모의 귀 주파수 응답 계열을 나타냅니다. 이들과 기존 주파수 응답 간의 차이점은 구성 방법에만 있습니다. 특성의 "막힘", 즉 전송 계수의 감소는 여기에서 곡선의 해당 부분의 감소가 아닌 증가로 표시됩니다. .
강도 및 음압 데시벨과의 혼동을 피하기 위해 볼륨 수준을 나타내는 단위에는 특별한 이름이 지정되었습니다. 배경 .
배경의 사운드 볼륨 레벨은 볼륨이 동일한 1kHz의 주파수를 갖는 순수 톤의 음압 레벨(데시벨)과 수치적으로 동일합니다.
즉, 1개의 험은 귀 주파수 응답에 대해 보정된 1kHz 톤의 1dB SPL입니다. 이 두 장치 사이에는 일정한 관계가 없습니다. 신호의 볼륨 레벨과 주파수에 따라 변경됩니다. 주파수가 1kHz인 전류에 대해서만 배경의 볼륨 레벨과 데시벨 단위의 강도 레벨에 대한 수치 값이 동일합니다.
그림을 참조하면 4를 사용하여 곡선 중 하나의 경로를 추적하면(예: 60von 레벨에 대해) 63Hz의 주파수에서 1kHz 톤으로 동일한 볼륨을 보장하려면 75dB의 사운드 강도가 다음과 같다는 것을 쉽게 결정할 수 있습니다. 필요하며 125Hz의 주파수에서는 65dB에 불과합니다.
고품질 오디오 증폭기는 음량 보상 기능이 있는 수동 볼륨 제어 장치 또는 보상 제어 장치라고도 합니다. 이러한 조정기는 입력 신호 값을 하향 조정하는 동시에 낮은 주파수 영역에서 주파수 응답을 증가시켜 다양한 사운드 재생 볼륨에서 귀에 일정한 사운드 음색을 생성합니다.
또한 연구에 따르면 소리 볼륨이 절반으로 변경되면(청각으로 평가) 볼륨 레벨이 10 배경만큼 변경되는 것과 거의 동일합니다. 이러한 의존성은 음량을 추정하는 기초입니다. 라우드니스 단위당 꿈 , 볼륨 레벨은 일반적으로 40 배경으로 가정됩니다. 2개의 아들에 해당하는 이중 볼륨은 50개의 배경에 해당하고, 4개의 아들은 60개의 배경에 해당합니다. 그림 1의 그래프를 사용하면 볼륨 수준을 볼륨 단위로 변환하는 것이 더 쉬워집니다. 5.
쌀. 5. 음량과 음량 레벨의 관계
우리가 일상생활에서 접하는 대부분의 소리는 자연계의 소음입니다. 1kHz의 순음과 비교하여 소음의 크기를 특성화하는 것은 간단하지만 귀로 소음을 평가하는 것은 측정 장비의 판독값과 다를 수 있다는 사실로 이어집니다. 이는 동일한 수준의 소음 볼륨(배경)에서 사람에게 가장 짜증나는 영향이 3-5kHz 범위의 소음 성분에 의해 발휘된다는 사실로 설명됩니다. 소음은 볼륨 수준이 동일하지 않더라도 똑같이 불쾌한 것으로 인식될 수 있습니다.
소음의 자극 효과는 소위 말하는 또 다른 매개변수에 의해 더 정확하게 평가됩니다. 인지된 소음 수준 . 인지된 소음의 측정은 평균 주파수가 1kHz인 옥타브 대역의 균일한 소음의 사운드 레벨이며, 주어진 조건에서 청취자는 측정된 소음만큼 불쾌하다고 평가합니다. 인지된 소음 수준은 PNdB 또는 PNdB 단위로 특성화됩니다. 특별한 방법을 사용하여 계산됩니다.
소음 평가 시스템의 추가 개발은 EPNdB로 표현되는 소위 유효 인지 소음 수준입니다. EPNdB 시스템을 사용하면 주파수 구성, 스펙트럼의 개별 구성 요소, 소음 노출 기간 등 소음 영향의 특성을 종합적으로 평가할 수 있습니다.
음량 단위 수면과 유사하게 소음 단위가 도입되었습니다. 남자 이름 .
하나의 남자 이름 40dB의 음압 레벨에서 910-1090Hz 대역의 균일한 소음의 소음 수준이 가정됩니다. 다른 측면에서 noi는 son과 유사합니다. 소음 수준이 두 배로 증가하면 인지된 소음 수준이 10 PNdB만큼 증가합니다. 즉, 2 noi = 50 PNdB, 4 noi = 60 PNdB 등입니다.
음향 개념을 다룰 때 소리 강도는 정확하게 정의되고 측정될 수 있는 객관적인 물리적 현상을 나타낸다는 점을 명심하십시오. 누군가가 듣든 듣지 않든 그것은 실제로 존재합니다. 소리의 크기는 소리가 듣는 사람에게 미치는 영향을 결정하므로 순전히 주관적인 개념입니다. 이는 사람의 청각 기관 상태와 소리를 인식하는 개인의 능력에 따라 달라지기 때문입니다.
건전한 조치
모든 종류의 소음 특성을 측정하기 위해 소음 측정기와 같은 특수 장치가 사용됩니다. 소음 측정기는 표준 수준에 비해 넓은 범위에 걸쳐 소음 강도 수준을 데시벨 단위로 직접 측정할 수 있는 독립형 휴대용 장치입니다.
소음 측정기(그림 6)는 고품질 마이크, 넓은 범위의 증폭기, 10dB 단위로 게인을 변경하는 감도 스위치, 주파수 응답 스위치 및 일반적으로 여러 옵션을 제공하는 그래픽 표시기로 구성됩니다. 측정된 데이터를 숫자와 표에서 그래프로 표현합니다.
쌀. 6. 휴대용 디지털 사운드 레벨 미터
최신 소음 측정기는 매우 컴팩트하여 접근하기 어려운 곳에서도 측정이 가능합니다. 국내 소음 측정기 중에서 Octava-Electrodesign 회사의 장치 이름은 "Octava-110A"(http://www.octava.info/?q=catalog/soundvibro/slm)입니다.
사운드 레벨 미터는 선형 주파수 응답으로 측정할 때 일반적인 사운드 강도 레벨과 인간의 귀와 유사한 주파수 특성으로 측정할 때 배경 사운드 레벨을 모두 확인할 수 있습니다. 음압 레벨 측정 범위는 일반적으로 표준 음압 레벨 2 * 10–5 Pa에 비해 20-30 ~ 130-140 dB 범위입니다. 교환 가능한 마이크를 사용하면 측정 레벨을 최대 180dB까지 확장할 수 있습니다.
도량형 매개변수와 기술적 특성에 따라 국내 소음 측정기는 첫 번째 클래스와 두 번째 클래스로 구분됩니다.
마이크를 포함한 전체 사운드 레벨 미터 경로의 주파수 특성이 표준화되었습니다. 총 5개의 주파수 응답이 있습니다. 그 중 하나는 전체 작동 주파수 범위 내에서 선형입니다(기호). 린), 나머지 4개는 다양한 볼륨 레벨에서 순음에 대한 인간 귀의 특성과 유사합니다. 라틴 알파벳의 첫 글자로 명명되었습니다. 에이, 비, 씨 그리고 디 . 이러한 특성의 모습은 그림 1에 나와 있습니다. 7. 주파수 응답 스위치는 측정 범위 스위치와 독립적입니다. 일류 소음 측정기의 경우 특성이 필요합니다. 에이, 비, 씨 그리고 린 . 주파수 응답 디 - 추가의. 2등급 소음계는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다. ㅏ 그리고 와 함께 ; 나머지는 허용됩니다.
쌀. 7. 소음계의 표준 주파수 특성
특성 ㅏ 약 40 배경에서 귀를 모방합니다. 이 특성은 약한 소음(최대 55dB)을 측정할 때와 볼륨 레벨을 측정할 때 사용됩니다. 실제 조건에서는 보정이 포함된 주파수 응답이 가장 자주 사용됩니다. ㅏ . 이는 인간의 소리 인식이 특성을 결정하는 단순한 주파수 의존성보다 훨씬 더 복잡하다는 사실에 의해 설명됩니다. ㅏ , 많은 경우 장치의 측정 결과는 낮은 볼륨 수준에서 귀에 의한 소음 평가와 잘 일치합니다. 국내외 많은 표준에서는 특성에 따라 소음평가를 수행하도록 권장하고 있습니다. ㅏ 실제 사운드 강도 수준에 관계없이.
특성 안에 70레벨 배경에서 귀의 특성을 반복합니다. 55-85dB 범위의 소음을 측정할 때 사용됩니다.
특성 와 함께 40-8000Hz 범위에서 균일합니다. 이 특성은 측정 한계에 관계없이 음압 레벨을 측정할 때 85von 이상의 중요한 볼륨 레벨을 측정할 때 사용되며 장치를 사운드 레벨 미터에 연결하여 소음의 스펙트럼 구성을 측정할 때 사용됩니다. 소음계에는 주파수 응답이 없습니다. 린 .
특성 디 - 보조. 이는 1.5에서 8kHz 대역의 감도 증가를 고려하여 약 80von에서 귀의 평균 반응을 나타냅니다. 이 특성을 사용하면 소음 측정기 판독값이 다른 특성보다 사람이 인지하는 소음 수준과 더 정확하게 일치합니다. 이 특성은 주로 고강도 소음(비행기, 고속 자동차 등)의 자극 효과를 평가할 때 사용됩니다.
소음 측정기에는 스위치도 포함되어 있습니다. 빠르게 - 느리게 - 충동 , 장치의 타이밍 특성을 제어합니다. 스위치가 다음으로 설정되면 빠른 , 장치는 위치와 소음 수준의 급격한 변화를 모니터링합니다. 느리게 장치는 측정된 소음의 평균값을 표시합니다. 시간특성 맥박 짧은 사운드 펄스를 녹음할 때 사용됩니다. 일부 유형의 소음 측정기에는 인간 소리 인식의 관성을 시뮬레이션하는 35ms의 시간 상수를 갖는 적분기도 포함되어 있습니다.
소음 측정기를 사용할 때 측정 결과는 설정된 주파수 응답에 따라 달라집니다. 따라서 판독값을 기록할 때 혼동을 피하기 위해 측정이 수행된 특성 유형도 표시됩니다. dB ( ㅏ ), dB( 안에 ), dB( 와 함께 ) 또는 dB( 디 ).
전체 마이크 미터 경로를 교정하기 위해 소음 측정기에는 일반적으로 특정 수준에서 균일한 소음을 생성하는 것이 목적인 음향 교정기가 포함됩니다.
현재 유효한 지침 "주거, 공공 건물 및 주거 지역의 허용 가능한 소음에 대한 위생 표준"에 따르면 연속 또는 간헐적 소음의 표준화된 매개변수는 평균 주파수를 갖는 옥타브 주파수 대역의 음압 수준(데시벨 단위)입니다. , 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000Hz. 지나가는 차량의 소음과 같은 간헐적인 소음의 경우 정규화된 매개변수는 소음 수준(dB)입니다. ㅏ ).
소음 측정기의 A 스케일로 측정한 다음과 같은 총 소음 수준이 설정되었습니다. 주거용 건물 - 30dB, 교육 기관의 교실 및 교실 - 40dB, 주거 지역 및 레크리에이션 구역 - 45dB, 행정 구역 건물 - 50dB ( ㅏ ).
소음 수준의 위생적 평가를 위해 소음의 성격, 총 활동 시간, 하루 중 시간 및 소음을 고려하여 소음 측정기 판독값을 -5dB에서 +10dB까지 수정합니다. 물체의 위치. 예를 들어, 개정안을 고려하면 낮 시간 동안 주거 지역의 허용 소음 기준은 40dB입니다.
잡음의 스펙트럼 구성에 따라 최대 허용 수준의 대략적인 표준(dB)은 다음 수치로 표시됩니다.
| 800Hz 이상의 고주파수 | 75-85 |
| 중간 주파수 300-800Hz | 85-90 |
| 300Hz 이하의 저주파 | 90-100 |
소음 측정기가 없는 경우 표를 사용하여 다양한 소음의 볼륨 수준을 대략적으로 추정할 수 있습니다. 5.
표 5.소음 및 평가
| 음량 등급 청각적으로 |
수준 소음, dB |
소음 측정의 출처와 위치 |
| 방음 | 160 | 고막 손상. |
| 140-170 | 제트 엔진(가까이). | |
| 140 | 소음 허용 한계. | |
| 130 | 통증 역치(소리가 통증으로 인식됨) 피스톤 항공기 엔진 (2-3m). | |
| 120 | 머리 위 천둥. | |
| 110 | 고속의 강력한 엔진(2-3m); 리벳팅 기계(2-3m); 매우 시끄러운 작업장. | |
| 매우 시끄러움 | 100 | 심포니 오케스트라(음량 최고점); 목공 기계 (직장에서) |
| 90 | 옥외 확성기; 시끄러운 거리; 금속 절단 기계(작업장에서). | |
| 80 | 라디오 시끄러운 소리(2m) | |
| 시끄러운 | 70 | 버스 내부; 비명; 경찰관 호루라기(15m); 중간 정도의 시끄러운 거리; 시끄러운 사무실; 대형 매장 홀 |
| 보통의 | 60 | 차분한 대화(1m). |
| 50 | 승용차(10-15m); 조용한 사무실; 거주 공간. | |
| 약한 | 40 | 속삭임; 독서실. |
| 60 | 종이 부스러기. | |
| 20 | 병원 병동. | |
| 매우 약한 |
10 | 조용한 정원; 라디오 센터 스튜디오. |
| 0 | 청력 역치 |
2 음수의 로그는 복소수이므로 더 이상 고려하지 않습니다.
영어 데시벨, dB) - 자극 강도의 정신물리학적 단위, 벨의 1/10: 1 bel = lg(I/Ithr), 여기서 /는 주어진 자극의 강도(예: 빛의 물리적 밝기 또는 소리 강도)입니다. I/Ithr은 임계값 자극의 강도(절대 임계값)입니다. 한편으로, D. 척도를 사용하면 (Fechner의 법칙에 따라) 다양한 자극의 주관적 강도를 보다 적절하게 판단할 수 있습니다. 반면, 로그의 성질을 알면 물리적 특성 간의 관계를 추정하는 것은 어렵지 않습니다. D. 척도는 또한 자극 강도의 보다 직접적인 교차 모드 비교를 허용합니다(예: 130-140dB의 소리 강도와 빛 강도는 모두 감각에 금지되고 물리적으로 위험하지만 60-70dB는 중간 수준의 자극입니다) 볼륨 및 밝기). 수요일 청각, 배경. (BM)
데시벨(dB)
소리의 세기를 표현하기 위해 일반적으로 사용되는 측정 단위. 이는 항상 두 가지 차원의 압력(물리적 힘) 간의 관계를 표현합니다. 이 용어의 표준 사용을 정의해야 합니다. 일반적인 시스템은 소리를 측정하기 위해 0.0002 dynes/cm2를 사용합니다. 이는 대략 1,000Hz 톤에 대한 인간의 평균 임계값에 해당합니다. 따라서 특정 톤의 강도는 dB = 10log,10I1,/I2로 표현됩니다. 여기서 I1은 해당 강도이고 I2는 표준입니다. 관계가 대수적이므로 데시벨이 증가하면 강도가 기하학적으로 증가합니다. 5피트(약 1.5미터) 거리에서 사람의 속삭임은 약 20dB, 일반적인 말은 약 60dB, 착암기 소음은 약 100dB로 측정되며, 통증 역치를 넘어서는 다양한 범위의 소리가 들립니다( 예를 들어 록 음악)은 약 120dB입니다. 그러나 데시벨은 단순한 소리 강도 이상의 척도라는 점에 유의하십시오. 말 그대로 데시벨은 흰색의 1/10이며, 때때로 전기 전압과 빛을 측정하는 데 사용되는 단위입니다. 이 측정은 두 에너지의 비율이므로 논리적으로 음압에 국한되지 않고 다른 물리적 연속체에도 사용할 수 있습니다.
데시벨(dB)
소리의 강도 또는 진폭을 측정하는 표준 단위입니다. 벨의 10분의 1에 해당하며, 1벨은 에너지(또는 강도) 비율의 십진 로그입니다. 데시벨 단위로 강도를 계산하려면 다음 공식이 자주 사용됩니다.
Ndb = 20 logRe/Pr,
여기서 Ndb는 데시벨 수, Pe는 음압(데시벨로 표시해야 함), Pr은 측정된 압력을 비교하는 표준 압력으로 0.0002dyn/cm2와 같습니다. 데시벨(Re)로 표시되어야 하는 음압은 인간의 청각 민감도(주파수 1000Hz의 소리) 임계값에 가까운 특정 표준 압력과 비교됩니다.
사용 분야
데시벨은 원래 비율을 측정하는 데 사용되었습니다. 에너지(전력, 에너지) 또는 보안군(전압, 전류) 수량. 원칙적으로 데시벨은 무엇이든 측정하는 데 사용할 수 있지만 현재는 레벨 측정에만 데시벨을 사용하는 것이 좋습니다. 힘그리고 다른 전력 관련 수량. 따라서 데시벨은 오늘날 음향학에서 측정하는 데 사용됩니다. 사운드 볼륨측정용 전자제품 전기 신호 전력. 때로는 동적 범위(예: 악기 소리)도 데시벨로 측정됩니다. 데시벨은 음압의 단위이기도 합니다.
전력 측정
위에서 언급했듯이 흰색은 원래 비율을 평가하는 데 사용되었습니다. 용량따라서 표준적이고 일반적인 의미에서 벨로 표현되는 값은 두 값의 로그 비율을 의미합니다. 용량다음 공식으로 계산됩니다.
벨 단위의 가치 =어디 피 1 / 피 0 - 일반적으로 두 힘의 수준 비율 측정 가능소위에게 지원, 기본(0 수준으로 간주). 좀 더 정확히 말하자면- "백인의 힘". 그런 다음 두 수량의 비율 "전력별 데시벨"다음 공식으로 계산됩니다.
데시벨 단위의 값(전력별) =비전력량 측정
데시벨 단위로 레벨 차이를 계산하는 공식 무른(비에너지) 수량 전압또는 현재 강도, 위와 다릅니다! 그러나 궁극적으로 데시벨로 표현되는 이러한 양의 비율은 이와 관련된 전력의 비율을 통해서도 표현됩니다.
따라서 선형 체인의 경우 다음과 같은 등식이 성립합니다.
이것으로부터 우리는 수단을 본다 
우리가 평등을 얻는 이유는 다음과 같습니다. 
이것은 사이의 연결이다 "백인의 힘"그리고 "전압 화이트"같은 회로에서.
이 모든 것에서 우리는 전압 (U 1 및 U 2) 또는 전류 (I 1 및 I 2) 값을 비교할 때 그 비율이 데시벨다음 공식으로 표현됩니다.
전압별 데시벨 = 현재 기준 데시벨 =전력을 측정할 때 1dB의 변화는 1.25893배의 전력 증가(P 2 /P 1)에 해당한다고 계산할 수 있습니다. 전압이나 전류의 경우 1dB의 변화는 1.122배의 증가에 해당합니다.
계산예
전력 P 2가 초기 전력 P 1보다 2배 크다고 가정하면,
10 로그 10 (P 2 /P 1) = 10 로그 10 2 ≒ 3dB,
즉, 3dB의 전력 변화는 2배의 증가를 의미합니다. 마찬가지로 전력 변화는 10배입니다.
10 로그 10(P 2 /P 1) = 10 로그 10 10 = 10dB,
그리고 1000번
10 로그 10(P 2 /P 1) = 10 로그 10 1000 = 30dB,
반대로 데시벨(dB)에서 시간을 얻으려면 다음이 필요합니다.
힘을 위해 
- 전압(전류)용 
.
예를 들어 기준 레벨(P 1)과 dB 단위 값을 알면 전력 값을 찾을 수 있습니다(예: P 1 = 1mW 및 알려진 비율 20dB).
마찬가지로 전압의 경우 U 1 = 2V이고 비율이 6dB입니다.
머리 속으로 계산을 수행하는 것이 가능합니다. 이를 위해서는 대략적인 간단한 표(용량)를 기억하는 것으로 충분합니다.
1dB 1.25 3dB 2 6dB 4 9dB 8 10dB 10 20dB 100 30dB 1000
dB 값의 덧셈(뺄셈)은 비율 자체의 곱셈(나누기)에 해당합니다. 음의 dB 값은 역비에 해당합니다. 예를 들어, 전력을 40배 줄이는 것은 4*10배 또는 -6dB-10dB = -16dB입니다. 전력이 128배 증가하면 2^7, 즉 3dB*7=21dB입니다. 전압이 4배 증가하면 전력이 4*4=16배 증가하는 것과 같으며, 이는 2^4 또는 3dB*4=12dB입니다.
실제 사용
데시벨은 절대값이 아니라 상대값이고 다양한 물리량에 대해 다르게 계산되므로(위 참조) 실제로 데시벨을 사용할 때 혼동을 피하기 위해 추가적인 규칙이 존재합니다.
대부분의 경우 데시벨로 표현되는 두 레벨(전압)의 비율을 알아야 합니다. 기억하기 쉬운 몇 가지 값이 있습니다.
6dB - 2:1 비율
20dB - 10:1 비율
40dB - 100:1 비율
60dB - 1000:1 비율
80dB - 10000:1 비율
100dB - 비율 100000:1
120dB - 비율 1000000:1
중간 값은 20*Lg(U1/U2) 공식을 사용하여 쉽게 계산할 수 있습니다. 여기서 U1은 신호 레벨(전압), U2는 노이즈 레벨(전압)입니다. 측정은 rms 밀리볼트계로 수행된다는 점을 기억하세요. , 또는 IEC 필터(A)가 있는 스펙트럼 분석기, 여기서 IEC - International Electrotechnical Commission
일반적인 백분율이나 점유율로 동일한 내용을 표현할 수 있다면 왜 데시벨을 사용하고 로그로 작동합니까? 완전히 어두운 방에서 약간의 조리개를 가진 전구를 켠다고 상상해 봅시다. 동시에, 방은 전원을 켜기 전과 켜기 후의 모습이 눈에 띄게 다릅니다. dB로 표시되는 조도 변화도 이론적으로 무한할 정도로 엄청납니다. 이제 또 다른 유사한 전구를 켠다고 가정해 보겠습니다. 이제 효과는 완전히 달라집니다. 원활하게 켜면 사람조차도 변경 사항을 즉시 알아차리지 못할 수도 있습니다. 데시벨 단위로는 3dB에 불과합니다. 따라서 실제로는 매우 가변적인 양과 거의 일정한 양을 모두 데시벨로 측정하는 것이 편리합니다.
전설
서로 다른 물리량에 대해 동일 수치,로 표현 데시벨, 서로 다른 신호 레벨(또는 오히려 레벨 차이)이 대응할 수 있습니다. 따라서 혼동을 피하기 위해 이러한 "특정" 측정 단위는 동일한 문자 "dB"로 표시되지만 측정되는 물리량에 대해 일반적으로 허용되는 지정인 색인이 추가됩니다. 예를 들어 "dBV"(볼트 기준 데시벨) 또는 "dBμV"(마이크로볼트 기준 데시벨), "dBW"(와트 기준 데시벨) 등입니다. 국제 표준 IEC 27-3에 따르면, 원래 값을 표시해야 하며 해당 값은 로그 값 지정 후 괄호 안에 표시됩니다. 예를 들어 음압 레벨의 경우 L P (re 20 µPA) = 20 dB입니다. L P(참조 20μPa) = 20dB
자동 제어 이론의 응용
데시벨에도 사용 자동 조절 및 제어 이론(TAU)이며 출력 신호와 입력 신호의 진폭을 비교할 때 가장 중요한 매개 변수 중 하나입니다.
참고수준
데시벨은 두 양의 비율을 결정하는 데 사용되지만 데시벨은 때때로 절대값을 측정하는 데 사용됩니다. 이를 위해서는 측정된 물리량의 어느 수준을 기준 수준(조건부 0)으로 사용할 것인지에 동의하는 것으로 충분합니다. 실제로는 다음과 같은 참조 수준과 이에 대한 특별 지정이 일반적입니다.
혼동을 피하기 위해 참조 레벨을 명시적으로 지정하는 것이 좋습니다. 예를 들면 다음과 같습니다. −20dB(0.775V 기준).
전력 레벨을 전압 레벨로 또는 그 반대로 변환할 때 이 작업의 표준인 저항을 고려해야 합니다.
- 50옴 마이크로파 회로의 dBV는 (dBm-13dB)에 해당합니다.
- 50옴 마이크로파 회로의 dBμV는 (dBm+107dB)에 해당합니다.
- 75옴 TV 회로의 dBV는 (dBm-11dB)에 해당합니다.
- 75ohm TV 회로의 dBμV는 (dBm+109dB)에 해당합니다.
다음과 같은 수학적 규칙을 명확하게 기억해야 합니다.
- 상대 단위를 곱하거나 나눌 수 없습니다.
- 상대 단위의 합산이나 뺄셈은 원래 차원에 관계없이 수행되며 절대 단위의 곱셈이나 나눗셈에 해당합니다.
예를 들어, 이득이 -6dB인 50옴 케이블의 한쪽 끝에 0dBm(1mW, 0.22V, 107dBμV) 전력을 적용하면 출력 전력은 -6dBm(동등한 값)이 됩니다. 0.25mW(4배 더 적은 전력) 또는 0.11V(전압의 절반) 또는 101dBμV(동일하게 6dB 더 적음).
데시벨
데시벨- 레벨, 감쇠 및 이득의 로그 단위.
데시벨로 표현된 값은 동일한 이름의 물리량에 대한 물리량의 무차원 비율을 원래 값으로 사용하여 10을 곱한 십진 로그와 수치적으로 동일합니다.
어디 데시벨- 데시벨 단위의 값, ㅏ- 측정된 물리량, ㅏ 0은 기준으로 삼은 값입니다.
데시벨은 "에너지"(전력, 에너지, 전력속 밀도 등) 또는 "전력"(전류, 전압 등)과 같은 특정 양의 비율을 측정하는 데 사용되는 무차원 단위입니다. 즉, 데시벨은 상대적인 값입니다. 예를 들어 와트나 볼트처럼 절대적이지는 않지만, 다른 두 양의 비율(“레벨 비율”)을 측정하기 위한 다중성(“3배 차이”) 또는 백분율과 같은 상대적이며 로그 척도가 적용됩니다. 결과 비율.
"데시벨" 단위의 러시아 지정은 "dB"이고 국제 지정은 "dB"입니다. 잘못된: 디비, 디비).
데시벨은 SI 단위 체계의 공식 단위는 아니지만, 도량형 총회에서는 SI와 함께 제한 없이 사용을 허용했고, 국제 도량형국에서는 이 체계에 데시벨을 포함할 것을 권장했습니다.
다른 로그 단위와의 비교
| 이름 | 절감 | 해당 변화 제 시간에 |
로 변환... | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 데시벨 | 비 | NP | Xm | |||
| 데시벨 | 데시벨, 데시벨 | ≈1,26 () | 1 | 0,1 | ≈0,115 | −0,25 |
| 하얀색 | 비, 비 | 10 | 10 | 1 | ≈1,15 | −2,5 |
| 네퍼 | NP, NP | ≈2,72 ( ) | ≈8,686 | ≈0,8686 | 1 | ≈−1,086 |
| 주요한 크기 |
Xm | ≈0,398 () | −4 | −0,4 | ≈−0,921 | 1 |
사용 분야
데시벨은 무선 공학, 안테나 기술, 정보 전송 시스템, 광학, 음향학(음량 수준은 데시벨로 측정됨) 등 광범위한 범위에 걸쳐 다양한 양을 측정해야 하는 모든 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 따라서 데시벨 동적 범위(예: 악기의 음량 범위), 흡수 매체를 통해 전파되는 파동의 감쇠, 이득 및 증폭기의 잡음 지수를 측정하는 것이 일반적입니다.
데시벨은 2차 물리량(에너지: 전력, 에너지)과 1차 물리량(전압, 전류)의 비율을 측정하는 데만 사용되는 것이 아닙니다. 데시벨은 모든 물리량의 비율을 측정할 수 있으며 데시벨을 사용하여 절대량을 나타낼 수도 있습니다(참조 레벨 참조).
데시벨로 이동
다음 규칙을 따르면 데시벨을 사용한 모든 작업이 단순화됩니다. dB 단위의 값은 동일한 이름의 두 에너지량 비율의 10진수 로그입니다.. 다른 모든 것은 이 규칙의 결과입니다. "에너지" - 2차 수량(에너지, 전력)입니다. 이와 관련하여 전압과 전류("비에너지")는 1차 수량( 피 ~ 유²), 이는 계산의 특정 단계에서 에너지 에너지로 올바르게 변환되어야 합니다.
"에너지"량 측정
dB는 원래 비율을 추정하는 데 사용되었습니다. 용량, 표준적이고 친숙한 의미에서 dB로 표현된 값은 두 비율의 로그를 의미합니다. 용량다음 공식으로 계산됩니다.
,어디 엑스- dB 단위로 측정된 값 피 1 /피 0 - 두 힘의 값의 비율: 측정 가능 피 1 소위 지원 피 0, 즉 기본 1은 0 레벨로 간주됩니다(전력이 동일한 경우 dB 단위로 0 레벨을 의미함). 피 1 = 피비율 로그의 0 로그( 피 1 /피 0) = 0).
따라서 dB에서 전력비로의 전환은 다음 공식에 따라 수행됩니다.
,어디 엑스- dB 단위로 측정된 값입니다. 힘 피 1은 알려진 기준 전력으로 찾을 수 있습니다. 피표현식 기준 0
."비에너지" 수량 측정
"비에너지" 양은 에너지 양으로 변환되어야 한다는 규칙(위 참조)을 따릅니다. 따라서 Joule-Lenz 법칙에 따르면 또는 . 그러므로, 어디서 아르 자형 1 - 가변 전압이 결정되는 저항 유 1, 에 아르 자형 0 - 기준 전압이 결정된 저항 유 0 .
일반적으로 전압 유 1과 유 0은 다양한 크기의 저항에서 기록될 수 있습니다( 아르 자형 1은 같지 않다 아르 자형 0). 예를 들어, 출력 저항과 입력 저항이 서로 다른 증폭기의 이득을 결정할 때나 저항을 변환하는 매칭 장치에서 손실을 측정할 때 이런 일이 발생할 수 있습니다. 그러므로 일반적인 경우에는
데시벨 값 = .
특별한(매우 일반적인) 경우에만 두 전압이 모두 유 1과 유 0은 동일한 저항에서 측정되었습니다( 아르 자형 1 = 아르 자형 0) 짧은 표현을 사용할 수 있습니다
데시벨 값 = .
데시벨은 "전력", "전압" 및 "전류"입니다.
규칙(위 참조)에 따르면 dB는 "전력 기준"일 뿐입니다. 다만, 평등의 경우 아르 자형 1 = 아르 자형 0(특히 다음과 같은 경우 아르 자형 1과 아르 자형 0 - 동일한 저항, 또는 저항 비율인 경우 아르 자형 1과 아르 자형어떤 이유로든 0은 중요하지 않습니다) 그들은 dB "전압"과 "전류"에 대해 이야기하며 다음과 같은 표현을 암시합니다.
전압 DB = ; dB 전류 = .
"dB 전압"("dB 전류")에서 "dB 전력"으로 이동하려면 전압(전류)이 어떤 저항(서로 동일하거나 동일하지 않음)에서 기록되었는지 명확하게 결정해야 합니다. 만약에 아르 자형 1은 같지 않다 아르 자형 0인 경우 일반적인 경우에 대한 표현식을 사용해야 합니다(위 참조).
계산 예
dB로 이동
전력 값 P 1 이 초기 전력 값 P 0 보다 2배 커지도록 하면,
10 로그(P 1 /P 0) = 10 로그(2) ≒3.0103dB ≒ 3dB,
즉, 전력이 3dB 증가하면 전력이 2배 증가한다는 의미입니다.
전력 값 P 1 을 원래 전력 값 P 0 보다 2배 작아지게 합니다. 즉, P 1 = 0.5 P 0 입니다. 그 다음에
10 log(P 1 /P 0) = 10 log(0.5) ≒ −3 dB,
즉, 전력을 3dB 줄인다는 것은 전력을 2배 줄이는 것을 의미합니다. 비슷하게:
- 전력 10배 증가: 10 log(P 1 /P 0) = 10 log(10) = 10 dB, 10배 감소: 10 log(P 1 /P 0) = 10 log(0.1)= −10 dB;
- 100만 배 증가: 10 lg(P 1 /P 0) = 10 lg(1,000,000) = 60 dB, 100만 배 감소: 10 lg(P 1 /P 0) = 10 lg(0.000001) = −60 dB .
dB에서 "시간"으로 전환
알려진 dB 변화(아래 공식에서 기호 "dB")로부터의 "시간" 변화는 다음과 같이 계산됩니다.
| 10000 | 100 | 10 | ≈ 4 | ≈ 2 | ≈ 1.26 | 1 | ≈ 0.79 | ≈ 0.5 | ≈ 0.25 | 0.1 | 0.01 | 0.0001 | |
| 40dB | 20dB | 10dB | 6dB | 3dB | 1dB | 0dB | -1dB | -3dB | -6dB | -10dB | -20dB | -40dB |
dB에서 전력으로 전환
이렇게 하려면 기준 전력 레벨 P 0 의 값을 알아야 합니다. 예를 들어, P0 = 1mW이고 알려진 변화가 +20dB인 경우:
화요일dB에서 전압(전류)으로 변환
이렇게 하려면 기준 전압 레벨의 값을 알아야 합니다. 유 0을 찾아 동일한 저항에서 전압이 기록되었는지, 아니면 저항값의 차이가 문제 해결에 중요하지 않은지 판단합니다. 예를 들어, 제공된 아르 자형 0 = 아르 자형 1개 주어짐 유 0 = 2V 및 6dB씩 전압 증가:
≒ 4V.데시벨을 사용한 연산은 정신적으로 수행할 수 있습니다. 곱셈, 나눗셈, 지수화 및 루팅 대신 데시벨 단위의 덧셈과 뺄셈이 사용됩니다. 이렇게 하려면 비율 표를 사용할 수 있습니다(처음 2개는 대략적인 수치임).
1dB → 1.25배, 3dB → 2배, 10dB → 10배.
여기에서 "더 복잡한 값"을 "복합" 값으로 분해하면 다음을 얻습니다.
6dB = 3dB + 3dB → 2 2 = 4회, 9dB = 3dB + 3dB + 3dB → 2 2 2 = 8회, 12dB = 4(3dB) → 2 4 = 16회
등 뿐만 아니라:
13 dB = 10 dB + 3 dB → 10 2 = 20회, 20 dB = 10 dB + 10 dB → 10 10 = 100회, 30 dB = 3(10 dB) → 10³ = 1 1000회
dB 값의 덧셈(뺄셈)은 비율 자체의 곱셈(나누기)에 해당합니다. 음의 dB 값은 역비에 해당합니다. 예를 들어:
- 40배로 전력 감소 → 이는 4·10배 또는 -(6dB + 10dB) = -16dB입니다.
- 128배의 전력 증가는 2 7 또는 7·(3dB) = 21dB입니다.
- 전압이 4배 감소하면 전력(2차 값)이 4² = 16배 감소하는 것과 같습니다. 둘 다 아르 자형 1 = 아르 자형 0은 4·(-3dB) = -12dB의 감소와 같습니다.
데시벨을 사용하는 이유
데시벨을 사용하고 백분율이나 분수 대신 로그를 사용하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다.
전설
서로 다른 물리량에 대해 동일 수치,로 표현 데시벨, 서로 다른 신호 레벨(또는 오히려 레벨 차이)이 대응할 수 있습니다. 따라서 혼동을 피하기 위해 이러한 "특정" 측정 단위는 동일한 문자 "dB"로 표시되지만 측정되는 물리량에 대해 일반적으로 허용되는 지정인 색인이 추가됩니다. 예를 들어, dBV(볼트에 대한 데시벨) 또는 dBμV(마이크로볼트에 대한 데시벨), dBW(와트에 대한 데시벨) 등입니다. 국제 표준 IEC 27-3에 따라 다음을 표시해야 하는 경우 원래 값은 로그 값 지정 뒤에 괄호 안에 표시됩니다. 예를 들어 음압 레벨의 경우 L P (re 20 µPA) = 20 dB; L P(참조 20μPa) = 20dB
참고수준
데시벨은 두 양의 비율을 결정하는 데 사용됩니다. 그러나 데시벨이 절대값을 측정하는 데에도 사용된다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이를 위해서는 측정된 물리량의 어느 레벨을 기준 레벨(조건부 0dB)로 사용할 것인지에 동의하는 것으로 충분합니다.
엄밀히 말하면 어떤 물리량과 그 정확한 값이 기준레벨로 사용되는지 명확하게 결정해야 합니다. 기준 레벨은 "dB" 기호 뒤에 추가로 지정되거나(예: dBm), 기준 레벨은 문맥에서 명확해야 합니다(예: "dB re 1 mW").
실제로는 다음과 같은 참조 수준과 이에 대한 특별 지정이 일반적입니다.
- dBm(러시아인 dBm) - 기준 레벨은 1mW의 전력입니다. 전력은 일반적으로 정격 부하에서 결정됩니다(전문 장비의 경우 - 일반적으로 10MHz 미만의 주파수의 경우 10kOhm, 무선 주파수 장비의 경우 - 50Ohm 또는 75Ohm). 예를 들어, " 증폭기 스테이지의 출력 전력은 13dBm입니다."(즉, 이 증폭기 단계의 공칭 부하에서 방출되는 전력은 20mW입니다.)
- dBV(러시아인 dBV) - 정격 부하에서 기준 전압 1V(가전 제품의 경우 - 일반적으로 47kOhm) 예를 들어 소비자 오디오 장비의 표준화된 신호 레벨은 -10dBV, 즉 47kΩ 부하에 대한 0.316V입니다.
- dBuV(러시아인 dBuV) - 기준 전압 1μV; 예를 들어, " 안테나 입력에서 측정된 무선 수신기의 감도 - −10 dBμV ... 공칭 안테나 임피던스 - 50 Ohm».
dBu 단위의 전압과 볼트, 와트 및 dBm 간의 관계. 600ohm 부하에서 0.775Vrms의 전압 강하는 해당 부하에서 평균 전력 손실이 1mW(0dBm)입니다. 이 경우 신호 레벨은 0dBu라고 합니다.
유사하게 복합 측정 단위가 형성됩니다. 예를 들어, 전력 스펙트럼 밀도 dBW/Hz의 수준은 측정 단위 W/Hz(지정된 주파수를 중심으로 한 1Hz 폭의 주파수 대역에서 정격 부하에서 방출되는 전력)의 "데시벨" 아날로그입니다. 이 예의 기준 레벨은 1W/Hz, 즉 물리량 "스펙트럼 전력 밀도", 차원 "W/Hz" 및 값 "1"입니다. 따라서 "-120dBW/Hz" 녹음은 "10 −12 W/Hz" 녹음과 완전히 동일합니다.
어려운 경우에는 혼동을 피하기 위해 참조 수준을 명시적으로 표시하는 것으로 충분합니다. 예를 들어, 녹음 −20dB(50Ω에서 0.775V에 비례)이중 해석을 제거합니다.
다음 규칙이 유효합니다(차원 수량에 대한 작업 규칙의 결과).
- "데시벨" 값을 곱하거나 나눌 수 없습니다(이것은 의미가 없습니다).
- "데시벨" 값을 합산하는 것은 절대값을 곱하는 것에 해당하고, "데시벨" 값을 빼면 절대값을 나누는 것에 해당합니다.
- "데시벨" 값의 합산이나 뺄셈은 "원래" 차원에 관계없이 수행될 수 있습니다. 예를 들어, 방정식 10dBm + 13dB = 23dBm은 정확하며 10mW · 20 = 200mW와 완전히 동일하며 "13dB 이득을 갖는 증폭기는 신호 전력을 10dBm에서 23dBm으로 증가시킵니다"로 해석할 수 있습니다. .”
전력 레벨(dBW, dBm)을 전압 레벨(dBV, dBμV)로 또는 그 반대로 변환할 때 전력과 전압이 결정되는 저항을 고려해야 합니다.
- 전력 대 전압:
- dBμV = dBm + 107
- dBμV = dBW + 137
- dBV = dBm - 13
- dBV = dBW + 17
- 전압-전력:
- dBm = dBμV - 107
- dBm = dBV + 13
- dBW = dBμV - 137
- dBW = dBV - 17
- 전력 대 전압:
- dBμV = dBm + 108.75
- dBμV = dBW + 138.75
- dBV = dBm - 11.25
- dBV = dBW + 18.75
- 전압-전력:
- dBm = dBμV - 108.75
- dBm = dBV + 11.25
- dBW = dBμV - 138.75
- dBW = dBV - 18.75
또한보십시오
노트
연결
- 2009년 10월 31일 러시아 연방 정부 법령 N 879 러시아 연방에서 사용이 허용되는 수량 단위 규정 승인