Yleisessä radioteknisessä kirjallisuudessa ja elektroniikkapiirien kuvauksissa käytetään usein mittayksikköä desibeli (dB). Kaikki eivät kuitenkaan täysin ymmärrä, mitä tämä tarkoittaa.

Mitä desibeli tarkoittaa

Elektroniikkaa opiskellessaan aloitteleva radioamatööri on tottunut absoluuttisiin yksiköihin, kuten ampeeri (virta), voltti (jännite ja sähkömagneettinen kenttä), ohmi (sähkövastus) ja moniin muihin yksiköihin, joita käytetään tietyn sähköisen parametrin (kapasitanssi, induktanssi, taajuus) määrittelemiseen.

Aloittelevan radioamatöörin ei yleensä ole kovin vaikea selvittää, mikä on ampeeri tai voltti. On selvää, että kyseessä on sähköinen parametri tai suure, jota mitataan. On olemassa lähtötaso, joka on oletusarvo tämän mittayksikön sanamuodossa. Tälle parametrille tai suureelle on olemassa konventio (A, V). Itse asiassa heti kun luet merkinnän 12 V, ymmärrät, että se viittaa jännitteeseen, joka on samanlainen kuin esimerkiksi auton akun jännite.

Kuitenkin heti, kun siinä sanotaan esimerkiksi, että jännite on kasvanut 3 dB tai signaalin teho on 10 dBm, monet ihmiset ovat ymmällään.

No, tässä on mitä sinun pitäisi tietää desibeleistä.

Mikä on desibeli

On syytä selventää heti aluksi, että belsit ja desibelit eivät ole minkään mittayksiköitä. Ne eivät ole mittausten tulosta. Desibeli on arvo, joka osoittaa, kuinka paljon/miten tietty parametri on muuttunut. Toisin sanoen beleli tai desibeli on suhteellinen arvo, joka lasketaan vertaamalla kahta saman parametrin mittausta.

Nyt itse asiassa Belistä ja desibeleistä. Määritelmien mukaan Bel on kahden suureen suhteen desimaalilogaritmi. Minkä tahansa kahden suureen. Teho, jännite, ääniteho, taajuus jne. Käytetään esimerkkiä. Sinun on ymmärrettävä, mitä laite tuottaa, kun muutat tuloparametreja. Valitset jonkin vertailupisteen – perusarvon. Sitten muutetaan parametria, mitataan tulos, jaetaan se ”perusarvolla” ja otetaan desimaalilogaritmi. Saat tuloksen desibeleinä. Joten mittaat parametrit, lasket ne uudelleen desibeleinä ja rakennat riippuvuudet.

Mikä on äänenvoimakkuus

Kaikki ääni on aalto, joka etenee elastisessa väliaineessa, kuten ilmassa. Aallot syntyvät värähtelevistä kappaleista ja etenevät niistä kaikkiin suuntiin mekaanista energiaa kuljettaen. Tämä energia saa korvan tärykalvon tai mikrofonin kalvon värähtelemään.

Melumittari on ennen kaikkea mikrofoni. Mitä suurempi on aallon kuljettama energia, sitä suurempi on mikrofonin kalvon värähtelyn amplitudi ja sitä suurempi on mikrofonista johtimien kautta kulkeva sähkövirta. Voit mitata tämän virran ja käyttää sitä saadaksesi selville, mikä oli sen ääniaallon energia, joka sai kalvon värähtelemään.

Jos energia on sinulle liian abstraktia, lähestytään asiaa eri tavalla. Sen sijaan, että yksi henkilö huoneessa puhuu samalla äänenvoimakkuudella, anna kymmenen ihmisen puhua samaan aikaan. On luonnollista olettaa, että tämä tekee huoneen melusta kymmenen kertaa kovemman. Ja fyysikko kertoo, että kymmenen ihmistä puhuu samaan aikaan, kun yksi ihminen puhuu samaan aikaan, ja se tuottaa kymmenen kertaa enemmän äänienergiaa.

Mikä on desibelin määritelmä

Toisen signaalin sanotaan olevan 10 desibeliä voimakkaampi (”kovempi”) kuin toinen, kun ensimmäisen signaalin energia ylittää toisen signaalin energian 10-kertaisesti. Tärkeintä tässä määritelmässä on se, että se yhdistää kaksi eri aritmeettista operaatiota – yhteenlaskun ja kertolaskun.

Selvitetään, kuinka monta kertaa kahden signaalin energia eroaa toisistaan, kun toinen niistä on 30 dB kovempi kuin toinen. Ensimmäinen signaali on 10 dB kovempi kuin toinen, ja lisäksi vielä 10 dB, ja vielä 10 dB. Sovelletaan määritelmää ja huomataan, että ensimmäisen signaalin energia on 10 kertaa toisen signaalin energia, sitten 10 kertaa enemmän ja sitten 10 kertaa enemmän. Kuitenkin jonkin asian kasvattaminen 10 kertaa kolme kertaa peräkkäin tarkoittaa sen kasvattamista 10 × 10 × 10 = 1000 kertaa.

Mitä 0 dB tarkoittaa

Se ei ole äänen puuttuminen fyysisessä mielessä – se on äänen taso, jolla ihmiskorva lakkaa kuulemasta mitään. Fyysisessä mielessä ääni, kuten ilman värähtelyt, on edelleen olemassa, mutta emme voi enää kuulla sitä, koska se on liian heikko ihmisille. Jos ääni voimistetaan 10 kertaa kovemmaksi, se on 10 dB, taas 10 kertaa kovemmaksi, 20 dB ja niin edelleen. Huomaa myös, että äänen voimakkuus desibeliasteikolla voi olla negatiivinen – et vain kuule tällaisia ääniä, vaikka jokin herkempi korva tai fyysinen instrumentti pystyy edelleen havaitsemaan ne.

Jos äänitaso kovassa diskossa on 100 dB, se tarkoittaa, että se on 10 000 000 000 kertaa (kymmenen nollaa) kovempi kuin hiljaisin kuultava ääni. Tässä taulukossa esitetään eri äänenvoimakkuustasojen likimääräiset arvot. On mielenkiintoista huomata, että psykologisesti ihmiset havaitsevat desibelit pikemminkin kuin äänienergian: äänekäs ja hiljainen keskustelu eroavat toisistaan 30 dB:n verran, mutta kukaan ei koe keskustelua 1000 kertaa kovemmaksi.