برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

کسانی که با الکترونیک سروکار دارند و یا اینکه با مدارات آمپلی فایر و تقویت کننده های صوتی کار می کنند بارها وبارها کلمه دسیبل را شنیده اند ولی به راستی دسیبل چیست ؟ و معنای آن چه می باشد ؟

در این مقاله سعی شده است که مطالبی را در این زمینه برای شما دوستان عنوان کنم و امیدوارم که این مطالب مورد استفاده شما علاقه مندان قرار بگیرد...

در وهله اول باید بگویم که این مطالب را که بلندی صدای یک آمپلی فایر 20 وات دو برابر یک آمپلی فایر 10 وات است و شما در نامه های الکترونیکی خود اظهار داشته اید، قبول ندارم و پندار کاملا غلطی است که اکثر افرادی که با آمپلی فایر سروکار دارند به آن مبتلا هستند. باید خدمت شما دوستان عزیزم عرض کنم که گوش انسان قادر به تشخیص صدا به صورت خطی نیست و آن را به صورت لگاریتمی دریافت می کند. به عبارت دیگر اگر شخصی در حال گوش دادن به رادیویی باشد که توان صوتی آن 10 وات باشد، وقتی که توان خروجی را به 20 وات افزایش دهد، شدت صدا دو برابر حس نمی شود. بلکه به نظر شنونده خواهد رسید که شدت صدا فقط 1/3 برابر مقدار اولیه آن افزایش یافته است و اگر توان خروجی را به 100 وات برسانیم، در آن صورت صدا را دو برابر احساس خواهد کرد !!!

برای همین است که چندان فرقی بین یک آمپلی فایر 30 وات با یک آمپلی فایر 60 وات وجود ندارد. عدد۳/۱ یا بعبارتی دقیقتر ۳۰۱/۱نشان دهنده یک تغییر لگاریتمی به نسبت تغییر مشخصی در مقدار مطلق است. واحدی که جهت بیان این تغییر حجم صدا مورد استفاده قرار می گیرد((بل)) است که از نام محقق و مخترع تلفن الکساندر گراهام بل اخذ شده است.

بل ، لگاریتم مشترک نسبت قدرت خروجی به ورودی می باشد.

چون در الکترونیک با سه کمیت وات، ولت و شدت جریان سرو کار داریم، ممکن است برای سنجش نسبت ورودی به خروجی یک دستگاه در مورد ولت و شدت جریان هم از واحد ( بل ) استفاده شود.

در عمل چون واحد بل خیلی بزرگ است ( مثل فاراد در ظرفیت خازن ) از واحد کوچکتر آن به نام دسیبل استفاده می شود که معادل یک دهم مقدار بل است و با حروف( dB ) مشخص می گردد.

به طور کلی می توان این مطالب را در فرمول زیر خلاصه کرد :

(dB=10log(P1/P2  

که در این فرمول P1 توان خروجی یا قدرت بزرگتر و P2 توان ورودی یا قدرت کوچکتر است. معادله فوق باید طوری نوشته شود که همیشه عدد بزرگتر در صورت کسر قرار گیردکه حاصل کسر همیشه بیش از یک باشد این عمل باعث می شود که هیچ گاه مشخصه منفی نباشد. البته اگر توان ورودی بیش از توان خروجی باشد، پاسخ بصورت (dB-) نگاشته خواهد شدکه به معنای تضعیف است و اگر توان خروجی بزرگتر از توان ورودی باشد پاسخ بصورت (dB+) نشان داده خواهد شد که به معنای کسب بهره می باشد.

حال که این مطلب را آموختید ، حتما مایلید رابطه شدت صوت منبع 20 وات را نسبت به 10 وات ازاین طریق بدست آورده، اولا بدانید که عدد 301/1 از کجا آمده و ثانیا در چه حدی مطالب مربوط به دسیبل را آموخته اید. اما قبل از این محاسبه، بهتر است خود لگاریتم را یادآوری کرده باشم :

معمولا لگاریتم را چنین تعریف می کنند : لگاریتم عدد مفروض N عبارتست از توان a که اگر پایه b به آن توان یا نما برسد، عدد N حاصل گردد.

به عنوان مثال: b^a=N---> logN = a ---> 10^2 = 100--->log 100 = 2

مبناهای مختلفی برای لگاریتم می توان فرض نمود. اما برای محاسبه شدت صدا، فقط از لگاریتم در مبنای 10 استفاده می شود.

در مورد مطالب مربوط به لگاریتم و چهار عمل اصلی آن و غیره صحبت در اینجا جایز نبوده ، آن را به عهده خود شما واگذار می کنم تا به کتاب های ریاضیات و جداول لگاریتم مراجعه نمایید .

گفتیم که دسیبل به مقدار قدرت، ولتاژ یا جریان دلالت ندارد بلکه فقط نسبت میان دو مقدار مشخصی را شامل می شود.

در مخابرات حد قراردادی صفر دسیبل برابر 6 میلی وات است که در دو سریک بار 1500 اهمی ایجاد می شود. بنابراین هر توانی بیش از 6 میلی وات نماینده دسی بل مثبت و هر توان کمتر از آن نشان دهنده دسیبل منفی می باشد.

اما درواحد حجم صوتی و آمپلی فایرها و غیره که با مخفف VU یا dBm نشان داده می شود، بجای 6 میلی وات از مبنای 1 میلی وات در دو سر بار 600 اهمی استفاده می شود.

مبنای قراردادی صفر ولت VU یا صفر dBm برابر 29/1 میلی آمپر است وقتی که 1 میلی وات روی دو سر بار 600 اهمی موجود باشد.

در خاتمه برای اینکه بیشتر مسائل دسیبل را فهمیده باشید چند مثال می آورم:

1- بهره یک تقویت کننده را با ورودی 1 وات و خروجی 50 وات بر حسب دسیبل محاسبه کنید:

dB=10Log (P1/P2) ----> 10Log (50/1) ----> 10Log 50 = 16/99dB

 

اصطلاح دسیبل (Decibel) در بسیاری از مباحث فیزیکی موسیقی و نیز بهنگام استفاده از دستگاههای ضبط و اعمال افکت در استودیوهای موسیقی کاربرد دارد. با وجود اینکه بسیاری از دست اندرکاران موسیقی از این اصطلاح استفاده می کنند، دید صحیحی نسبت به این اصطلاح ندارند. در این نوشته سعی می کنیم مفهوم این اصطلاح را برای علاقمندان به موسیقی تشریح کنیم.

مقدمه
اصطلاح دسیبل برای مقایسه نسبت بین دو مقدار در علوم فیزیک ، الکترونیک و ... بخصوص رشته های مختلف مهندسی بکار برده می شود. در اغلب موارد مقادیری که با یکدیگر مقایسه می شوند از جنس توان ، فشار، ولتاژ و ... هستند. از مواردی که دسیبل در آن کاربرد بسیار دارد می توان به فیزیک صوت اشاره کرد.

در فیزیک صوت برای محاسبه میزان و سطح قدرت منابع صوتی از این معیار استفاده می شود. دسیبل که آنرا با علامت
dB نشان می دهند، عبارت است از لگاریتم مبنای ده نسبت دو توانی که قرار است با یکدیگر مقایسه شوند.

چرا از لگاریتم استفاده می شود؟
از آنجایی که هر دو مقداری که قرار است مقایسه شوند دارای ابعاد فیزیکی (دیمانسیون یا
dimention) یکسان هستند، خارج قسمت آنها عدد خالص بدون واحد است، لذا می توان از خارج قسمت آنها لگاریتم گرفت. علت اصلی گرفتن لگاریتم آن است که بتوان توسط آن بسادگی مقایسه ای برای مقادیر بسیار بزرگ و یا بسیار کوچک داشت، بدون اینکه نیاز به استفاده از اعداد بسیار بزرگ یا کوچک داشته باشیم.

برای ساده تر شدن موضوع به یک مثال توجه کنید. فرض کنید که دو منبع صوتی (ساز یا سیستم پخش صوت و ... ) داریم که اولی توان خروجی معادل
P1 دارد و دومی توانی معادل P2. هر دو بصورت یکسان در حال اجرا یا پخش یک موسیقی هستند و تنها تفاوت آن است که یکی از آنها، مثلآ P2 با قدرت بیشتری موسیقی را پخش می کند. (فرض می کنیم که شکل موج هر دو منبع یکسان است.)

تحت این شرایط ، نسبت توان این دو منبع صوتی را بر حسب دسیبل می توان به اینصورت بیان کرد :

10 log10 (P2/P1)

بنابراین مشاهده می کنید که اگر P2=2P1 باشد در آنصورت نسبت دو توان معادل ده برابر لگاریتم دو در مبنای ده یا همان عدد 3 خواهد بود. در اینحالت قدرت P2 معادل 3dBاز P1 بیشتر است.

و یا اگر
P2 قدرتی معادل ده برابر P1 داشته باشد در مقام مقایسه قدرت آن 10dB از P1 بیشتر است. اگر P2 توانی معادل یک میلیون برابر P1 داشته باشد، می توان بسادگی گفت که توان P2 معادل 60dB از P1 بیشتر است.

مشاهده می کنید که چقدر بیان و استفاده از لگاریتم در مقایسه توان دو منبع صوتی می تواند ساده باشد. نکته دیگر اینکه چنانچه در مقایسه های بالا توان
P2 کمتر از P1 باشد به همین سادگی محاسبات انجام شده و فقط نتیجه یک عدد منفی خواهد بود.

یک مثال کاربردی
فرض کنید که یک آمپلی فایر صوتی می خرید که ادعا می کند توان خروجی آن 3
dB از نسخه قبلی که به بازار آمده است بیشتر است، در اینصورت بسادگی مشخص است که توان خروجی این دستگاه دو برابر توان نمونه قبلی است، چرا که لگاریتم 2 در مبنای 10 معادل عدد 0.3 است. بنابراین 3dB بالا یا پایین کردن توان معادل دو برابر کردن یا نصف کردن توان محسوب می شود.

سطح فشار صوت یا
Sound Pressure Level
در مواردی که هدف ارائه ایده از قدرت یک منبع صوتی برای تاثیر گذاری بر روی گوش انسان است، داشتن احساس از میزان توان آن دستگاه عملآ کاربردی ندارد. لذا از معیار دیگری بنام
SPL یا سطح فشار صوتی استفاده می شود. این شاخص نیز کماکان با همان مبانی که برای دسیبل در توان توضیح دادیم، همخوانی دارد. در این حالت از فرمول زیر استفاده می کنیم :

20 log10 (P/P0)

(علت استفاده از ضریب 20 بجای ضریب 10 آن است که در واقع اگر از همان فرمول قبل بخواهیم استفاده کنیم، قدرت rms یک منبع صوتی متناسب است با نسبت P2/P02 ، که می توان توان دو را به پشت لگاریتم برد و به ضریب تبدیل کرد.)

در هر صورت هنگامی که می خواهیم از سطح یا حجم تنها یک منبع صوتی صحبت کنیم و بحثی از مقایسه وجود ندارد، نیاز به یک منبع مبنا داریم که شدت صوتی منبع مورد نظر خود را نسبت به آن بسنجیم.


در اینگونه از موارد، سطح مقایسه (در واقع مخرج کسر لگاریتم)، فشاری انتخاب می شود که توسط آن گوش تحریک شده و در آستانه شنیدن قرار می گیرد، به این فشار Absolute Threshold of Hearing با ATH گفته می شود که معادل فشاری است برابر با 20 میکرو پاسکال است که در فرمول بالا با P0 نمایش داده شده است. (هر پاسکال معادل فشاری است که با نیروی یک نیوتنی بر سطح یک مترمربع وارد می شود.)

طبیعی است که پاسخ فرکانسی گوش انسان در فرکانسهای مختلف یکسان نیست بنابراین لازم است تا این آستانه در فرکانس خاصی حساب شود، برای این منظور در مباحث عمومی فرکانس یک کیلوهرتز بعنوان مبنا بکار برده می شود.

واحدی که برای اینگونه از مقادیر بکار برده می شود با
dB SPL نمایش داده می شود تا مشخص شود که مقدار مقایسه نسبت به رفرنس آستانه شنوایی انجام گرفته شده است. جدول بالا نمونه ای از قدرت صوتی منابع مختلف را نشان می دهد.

لازم به ذکر است که آستانه شدت صوتی که می تواند برای گوش خطرناک باشد حدود 80-90 دسیبل
SPL است.

http://banehhischool.mihanblog.com/post/39

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :