Что всеобщего у метров а также вольтов, либо Децибелы в акустике — 1

Расширение ликбеза тем, кто издавна запамятовал, чему изучали в школе. Когда я обучался на курсах звучного извещенья на фабрике Philips в Eindhoven, я был еще не так давно из ВУЗа а также дерзко считал, что уж очевидной математикой с логарифмами меня никак не поразить, – вот неясная концепция разборчивости речи а также коэффициенты восприятия согласных мне были занимательны. Удивительно же было мое изумление, когда на заключительном экзамене я ошибся практически в половине вопросцев про децибелы. Все, кто встречался со голосовой техникой (желая бы сиреной), знает, что гулкость звука измеряют в децибелах. В самом деле в децибелах измеряют что-нибудь, только никак не саму величину, а ее модифицирование. Ежели существовать совершенно четким, измеряют в единицах Бел, сообразно имени такого самого Белла, кой изобрел телефон. Ежели емкость сигнала выросла на 1 Бел, означает, в 10 раз более. Выросла емкость на 2 Белоснежна – стала в 100 раз более. На практике такие огромные перепады видятся изредка, поэтому а также используется децимальная единица – децибел. Другими словами 10 дБ – это модифицирование мощности в 10 раз, 20 дБ – в 100 раз. Совсем приблизительно (во вкусе «оценки по 30%») разрешено уяснить, что 3дБ – это рост мощности в 2 раза. Ежели позабудете, просто вычислить: 3 раза сообразно 3 децибела – это 9 дБ, т. е. практически 10 дБ. Двойной рост 3 раза – это 2 в кубе – одинаково 8, также практически 10, и все верно: 3 дБ – это 2-кратный рост. Отчего телефонисты из фирмы Bell Lab выдумали такую «логарифмическую» единицу измерения? Человеческое ухо едва может найти беспристрастный настоящий степень громкости. Но несмотря на все вышесказанное просто ассоциирует 2 различных сигнала. Итак вот, ежели человеку отдать слушать звуки мощностью 1, 2 а также 4 ватта, то он произнесет, что 2 крайних различаются в том же духе, как а также 2 первых. Другими словами для ушица принципиально, во сто раз более, но не на насколько ватт сильнее. А именно, раз уж я вспомнил про речевое извещенье, понятно, что для восприятия объявления оно обязано идти с громкостью на 6 дБ больше находящегося вокруг шума (т. е. емкость звука от громкоговорителя обязана существовать в 4 раза больше, чем от станков, трамваев либо подростков на смене). Непринципиально, пребывайте вы ночкой в бору (тогда громкоговоритель 100 МВт станет слышен за сотку метров) либо на смене в школе (тогда 100 Вт позволительно проанализировать за некоторое количество метров). Совсем принципиальный момент: стиль об изменении конкретно мощности. Электрики привыкли мерить усилие. Достал тестер из кармана, воткнул в линию, измерил: у вас 30-вольтовая линия проводного вещания. А в иной полосы – 100 В звучного извещенья. В самом деле, естественно, замерить тестером никак не совсем элементарно – в паузах напряжения недостает вообщем, а когда играет музыка, оно то огромное, то малеханькое, стиль идет о максимальном напряжении. Итак вот, ежели один и тот же громкоговоритель включить к первой лини а также ко 2-ой, он выдаст емкость никак не в 3, а в 10 раз огромную. Потому что емкость – это U2/R, емкость – квадрат напряжения. Поэтому в справочниках традиционно приводят заумную формулу, мол, децибелы – это 20*lg(U2/U1). Итак вот, сейчас открою тайна, что всеобщего у расстояния а также напряжения – с промежутком от родника звука энергетическая емкость еще падает квадратично (закон хранения энергии – та же суммарная емкость проходит через квадратично растущую площадь сферы). Потому подобно прирастили отдаление в 2 раза – гулкость звука свалилась в 4 раза, т. е. на 6 дБ. А также сообразно напряжению на той же перегрузке – 2 раза отчуждает 6 децибел, а также сообразно расстоянию от такого же громкоговорителя – 2 раза отчуждает 6 децибел. Постойте, произнесет человек, известный с акустическими нормами, только отчего вы всегда говорите об отношении мощности, ведь в нормативной документации, к примеру, на сирены указывается, что причина звука обязана существовать элементарно 80 дБ, элементарно причина звука, а совсем никак не какое-то вслед за тем положение мощностей. Отвечу: правда, силу звука мерят напрямик в децибелах, имеется таковая стиль. Дотошные создатели пишут дБа – малая литера «а» на конце значит «децибелы акустические», указываются условно условно принятого за порог слышимости уровня звукового давления (20 мкпаскаль, либо, что то же наиболее, 1 пиковатт на квадратный метр). Официально сообразно ГОСТу требуется этак а также чиркать: «дБ (исх. 20 мкПа)». Для полноты чувств упомяну, что дБА (ежели литера А крупная) значит, что гулкость звука измерена с обдумывающим фильтром, подходящим частотной характеристике чувствительности человеческого ушица. На частоте 1 кГц емкость считается схожей, что с фильтром, что без фильтра, а на остальных – с фильтром не в такой мере. В среднем считается, что с фильтром прибор покажет на 10–15 дБ не в такой мере. Однако никак не беспокойтесь, на практике при измерении громкости звука все имеют в виду одинаковые вещи – со обдумывающим фильтром а также условно 20 мкПа, желая практически постоянно пишут совсем без уточнений, без упоминания буковок «а» либо «А». Незначительно практичного внедрения. ГОСТ 53325 просит, чтобы пожарные сирены на расстоянии 1 м снабжали степень звукового давления 85 дБ (обратите интерес, даже в Посетителе никак не пишут уточнение, условно чего а также с каким фильтром, истина, исходя из запросы внедрения шумомера для испытаний разрешено свершить суд, что предполагается обычный фильтр А а также условно 20 мкПа). Если посмотреть с другой стороны, в СП3 требуется, чтобы звуковое насилие было более 75 дБ на расстоянии 3 м от оповещателя. С одной стороны, полностью согласуется: на расстоянии в 3 раза более емкость станет в 9 раз не в такой мере, т. е. приблизительно на 10 дБ не в такой мере. С иной – у оповещателя имеется диаграмма направлению – напрямик пред ним звук звучнее, чем сбоку. ГОСТ просит мерить 85дБ напрямик сообразно оси оповещателя. Свод Верховодил, разумеется, дает мерить никак не сообразно оси, ведь ежели сирена установлена на потолке вышиной 2,5 м, разумеется, что отступить на отдаление 3 м сообразно оси никак не выйдет. Мало побеседуем о направлению. Направление оповещателей никак не совсем высока, для обычной частоты 3 кГц длина волны станет 10 см (помните, прыть звука – 300 м/с). При длине волны более размера сирены даже взыскательно вбок емкость звука станет только раза в 2–3 не в такой мере, чем сообразно оси (т. е. на 3–4 дБ не в такой мере). У огромных колонок, специализированных для сотворения направленного звука, все гораздо превосходнее – главной лепесточек диаграммы направлению владеет угол, приблизительное смысл которого сочиняет длину волны, деленную на величина громкоговорителя. Другими словами для метровой колонки выходит приблизительно 1/10 радиана – 6 градусов. Совсем приблизительно, все в жизни неидеально, однако основное – обычные громкоговорители а также сирены для систем извещенья имеют габариты никак не более длины волны а также, поэтому, совсем невыраженную диаграмму направлению. Ужаснее такого, все размышления про диаграмму направлению уместны лишь на раскрытом пространстве. В помещении звук никуда никак не уходит, энергия сберегается. Поточнее, звук уходит в поглощающие материалы – шторы, мягенькую мебель, людей, неплохой навесной потолок. Для практических целей совсем не надо разуметь, что такое время реверберации, как его вычисляют а также при чем здесь размер помещения. Довольно здорового значения а также осмысливания закона хранения энергии: вся емкость голосовой сирены, прошедшая через полусферу на расстоянии 1 м от нее (а это приблизительно 3 кв. м (3.1415926… ежели существовать скучно четким), уйдет в поглощающие поверхности, а от других отразится. Потому ежели поглощающих поверхностей также гладко 3 м, означает, всюду в горнице станет гулкость гладко таковая же, как на расстоянии 1 м от сирены, – насколько пришло, столько а также ушло. Но если все таки поглощающих поверхностей 30 м2, то всюду в горнице станет в 10 раз не в такой мере (т. е. 75дБ, ежели сирена, мало соответственная ГОСТу, владеет 85 дБ).