Тема 4. Аппаратура документирования переговоров

Тема 4. Аппаратура документирования переговоров

Основные понятия и термины

Диапазон колебаний звуковых частот, воспринимаемых человеческим ухом, лежит в интервале от 16 Гц до 20 кГц. При оценке уровня громкости звука в качестве эталона звукового давления выбирается его минимальное значение на частоте 1 кГц, при котором звук становится уже слышимым. Уровень громкости, создаваемый различными источниками, представлен в таблице 1.

Применение децибел в акустике очень удобно. Интенсивности звуков, с которыми приходится иметь дело в современных условиях, могут различаться в сотни миллионов раз – от тихого шепота до рева реактивных двигателей. Такой огромный диапазон изменений акустических величин создает большие неудобства при сопоставлении их абсолютных значений. Использование логарифмических единиц оказывается очень удобным, т.к. при этом существенно сужается диапазон численных величин. Второе, не менее важное обстоятельство, способствующее широкому применению децибел в акустике, объясняется замечательным свойством уха человека воспринимать звуки, интенсивность которых различается в миллионы раз. Громкость звука при оценке ее на слух возрастает примерно пропорционально логарифму интенсивности звука. Таким образом, уровни этих величин, выраженные в децибелах, довольно близко соответствует громкости воспринимаемой ухом. Для большинства людей с нормальным слухом изменение громкости звука частотой 1 кГц ощущается при изменении интенсивности звука примерно на 26%, т.е. на 1 дБ.

Число децибел n при сравнении двух значений интенсивностей звуков определяется соотношением:

n = 20 lg , где Р₁ и Р₂ – значения сравниваемых звуковых давлений.

Из таблицы 1 видно, что диапазон звукового давления от порога слышимости до болевого порога равен 130 дБ. При этом надо учитывать, что чувствительность уха к звукам различной частоты отличается на 60 дБ при малых уровнях громкости и на 20 дБ – при больших.

Децибел (русское обозначение - дБ, международное - dB) – этоматематическое понятие, а не физическая величина. Децибел составляет десятую часть другой единицы – Бел. Бел – это десятичный логарифм отношения известных величин двух мощностей: N_Б = lg .

При этом природа сравниваемых мощностей может быть любой – электрической, электромагнитной, акустической, механической, - важно лишь, чтобы обе величины были выражены в одинаковых единицах – ваттах, милливаттах и т.п.

Обычно отношение мощностей выражают сразу в децибелах, для чего при расчетах пользуются формулой:

D_P = 10 lg

Действия с децибелами не отличаются от операций с логарифмами, т.е. сумма двух чисел, выраженная в децибелах эквивалентна произведению тех величин, которым они соответствуют, а разность в децибелах характеризует отношение этих величин.

Табл. 1

Уровень громкости децибел (дБ)	Источник звука
	Порог слышимости
	Слабое дыхание
	Шум в студии
	Тихий шопот
	Спокойная комната
	Тихая улица
	Разговор
	Шумная улица
	Громкие крики
	Мотоцикл без глушителя
	Реактивный самолет на старте
	Болевой порог

Можно подсчитать какому отношению мощностей соответствует один децибел. 1дБ ≈ 1,259,

т.е. характеризует приращение первоначальной мощности в 1,259 раза в числовом отношении, или примерно на 26%.

2 дБ = 1дБ + 1дБ ∽ 1,259 ·1,259 = 1,259² = 1,585

3 дБ ∽ 1,259³ = 1,995

4 дБ ∽ 1,259⁴ = 2,512

5 дБ ∽ 1,259⁵ = 3,161

6 дБ ∽ 1,259⁶ = 3,981

7 дБ ∽ 1,259⁷ = 5,012

8 дБ ∽ 1,259⁸ = 6,310

9 дБ ∽ 1,259⁹ = 7,943

10 дБ ∽ 1,259¹⁰ = 10,00

Подобным образом можно составить таблицу и для отрицательных значений децибел.

- 1дБ ≈ 0,794

- 2 дБ ∽ 0,794² = 0,631

- 3 дБ ∽ 0,794³ = 0,5012

- 4 дБ ∽ 0,794⁴ = 0,3981

- 5 дБ ∽ 0,794⁵ = 0,3162

- 6 дБ ∽ 0,794⁶ = 0,2512

- 7 дБ ∽ 0,794⁷ = 0,1995

- 8 дБ ∽ 0,794⁸ = 0,1585

- 9 дБ ∽ 0,794⁹ = 0,1259

- 10 дБ ∽ 0,794¹⁰ = 0,100

Положительные децибелы чаще всего характеризуют усиление и поэтому называются децибелами усиления. Отрицательные децибелы, как правило, характеризуют потери энергии (в фильтрах, делителях, длинных линиях, волноводах) и называются децибелами затухания или потерь.

К достоинствам системы децибел, обеспечившим ей широкое распространение, следует отнести:

- универсальность, т.е. возможность использования при оценке различных параметров и явлений;

- огромные перепады преобразуемых чисел – от единиц и до миллионов – отображаются в децибелах числами первой сотни;

- натуральные числа, представляющие степени десяти, выражаются в децибелах числами кратными десяти;

- взаимообразные числа выражаются в децибелах равными числами, но с разными знаками;

- в децибелах могут быть выражены как отвлеченные, так и именованные числа.

К недостаткам следует отнести:

- малая наглядность – для преобразования децибел в отношения двух чисел или обратных действий нужны таблицы логарифмов и проведение расчетов;

- отношение мощностей и отношения напряжений (или токов) пересчитываются в децибелы по разным формулам, что ведет иногда к ошибкам и путанице (D_U = 20 lg ; D_I = 20 lg );

- децибелы могут отсчитываться только относительно уровня не равного нулю; абсолютный нуль, например 0 Вт, 0 В, децибелами не выражается.

Децибелы определенные относительно 1 мВт, называют децибел-милливаттом и обозначают дБм или dBm. Таким образом, децибелы определенные относительно заданного уровня мощности, напряжения или тока, называются именными.

dBi – используется для выражения выигрыша антенны относительно изотропного излучателя.

dBr – означает дБ «относительного уровня». Используется для определения уровня передаваемого сигнала в различных точках цепи или системы, ссылаясь на точку нулевого уровня передаваемого сигнала.

Под динамическим диапазоном понимают разность между максимальным и минимальным уровнями сигналов. Таким образом, динамический диапазон слышимых человеческим ухом звуков составляет 130 дБ. Слабые звуки нижней части динамического диапазона звукового сигнала в реальных условиях «заглушаются» естественными шумами. Так уровень шумов в тихой комнате составляет не менее 30 – 40 дБ. Поэтому диапазон 90 – 100 дБ является достаточным для перспективной системы звукозаписи.