Detsibell: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Redigeerisin sõnastust, täpsustasin termineid ja kõrvaldasin kordamisi. |
|||
1. rida:
'''Detsibell''' (tähis '''dB''') on [[logaritm|kümnendlogaritmiline]] mõõtühik, mis väljendab kahe füüsikalise suuruse (sageli [[võimsus]]e või [[Pinge (elekter)|pinge]]) suhet või ühe suuruse taset võrreldes mingi võrdlus- ehk baassuurusega. Kuna väljendatakse kahe suuruse suhet, mille ühikud on samad, siis on detsibell [[dimensioon]]ita suurus. Detsibellides mõõdetakse näiteks [[helirõhutase|helirõhu taset]], [[elektrisignaal]]i [[võimendus]]t või nõrgendust jms.
{| class="infobox" style="padding:0;" border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1" <!-- Minimise width -->
! align="right"|<small>dB</small>
! align="center" colspan="2"|<small>
! align="center" colspan="2"|<small>
|-
| align="right"| <small>100</small>
48. rida ⟶ 50. rida:
| align="right"| <small>0||align="left"|<small>.000 01</small></small>
|-</small>
| colspan="5" style="padding:1ex;"|<small>
|}
Üks detsibell on võrdne kümnendiku [[bell]]iga, sest bell on praktiliseks kasutamiseks liiga suur mõõtühik. Hoolimata tema laialdasest kasutusest [[helitehnika]]s ja [[elektrotehnika]]s ning [[elektroonika]]s, ei ole detsibell [[SI-süsteem|SI]] ühik.
<ref>
{{cite book
63. rida ⟶ 65. rida:
| url = http://books.google.co.uk/books?id=8JH6Z5c6-OUC&pg=PA16
}}</ref>
==Ajalugu==
Detsibell pärineb aegadest, mil vajati ühikut, et kirjeldada helitaseme vähenemist telefoniliinides ehk ülekande efektiivsust. Algselt mõõdeti neid kadusid ühikutes, mille nimi oli MSC (''Mile of Standard Cable''), kus 1 MCS oli võrdne võimsuse kaoga ühe [[miil]]i pikkuses tavalises [[kaabel|telefonikaablis]]. See suurus oli ka ligikaudu võrdne väikseima [[sumbumus]]ega, mida keskmine telefonikasutaja tähele paneb.
TU (''Transmission Unit'') ehk ülekandeühik töötati välja 1920ndatel aastatel Belli Laboratooriumi inseneride poolt ja sellega kavatseti MSC asendada. Selle põhjuseks oli peamiselt [[telefonside]] moderniseerumine. 1TU defineeriti kui kümnendlogaritm mõõdetud võimsuse ja võrreldava võimsuse (etalonvõimsuse) suhtest ja see võrdus ligikaudu 1 MCSiga. Teisisõnu mõõdeti taaskord võimsuse kadu ülekandeliinides. 1928. aastal otsustati TU ümber nimetada [[bell]]iks; seda Bell Telephone Laboratory looja ja telekommunikatsiooni pioneeri [[Alexander Graham Bell]]i auks. Kuna aga [[bell]] oli liiga suur ühik, siis jagati see kümnega ja kasutusele võeti hoopis detsibelli mõiste. 1dB = 1/10 B <ref name="The Decibel (dB) and the
decibel micro volt(dBµV)">http://www.reliabilityweb.com/excerpts/excerpts/ApplDECIBEL.pdf The Decibel (dB) and the decibel micro volt(dBµV)</ref>
Algul kasutati detsibelle ainult võimsussuuruste, seejärel ka väljasuuruste suhte väljendamiseks. Võimsussuurusteks on elektriline, akustiline ja elektromagnetiline võimsus, väljasuurusteks näiteks elektrivälja tugevus, pinge, vool, helirõhk.
Huvitav on veel teada, et samal ajal, kui ameeriklased võtsid kasutusele belli, kasutati Euroopas teist logaritmil põhinevat ühikut – [[neeper|neeprit]]. See on [[logaritm]] alusel [[e (arv)|e]] ning oli oma nime saanud šoti matemaatiku [[John Napier|Napieri]] järgi. Tänaseks päevaks on siiski detsibell võetud selleks ühikuks, millega kahe suuruse suhet väljendada.
==Omadused==
Detsibelli kasutamisel on kolm eelist:
*Kui muidu peab [[võimendi |võimendusastmete]] [[jadaühendus]]e korral võimenduse leidmiseks astmete võimendustegurid korrutama, siis teades võimenduste väärtuseid, on võimalik astmete võimendused aritmeetiliselt liita:
: log (A × B × C) = log (A) + log (B) + log (C). <ref>
{{cite book
| title = Fundamentals of Telecommunications
88. rida ⟶ 87. rida:
| page = 615
}}</ref>
*
*
==Arvutamine==
Kui tahame leida võimsuse suhet detsibellides, siis on
:<math>\text{dB} = 10 \log_{10} \bigg(\frac{P_1}{P_2}\bigg) \,</math>,
kus ''P''<sub>1</sub> ja ''P''<sub>2</sub> on võrreldavate signaalide võimsused.
10ga korrutamine on tingitud sellest, et soovime vastust detsibellides, mitte bellides.
Sellest valemist on lihtsalt võimalik tuletada valem näiteks ühe signaali tugevuse leidmiseks, kui on teada nende suhe ja ühe signaali tugevus:
:<math>
Kuna võimsus väljendub pinge ruudu kaudu (''P = U''<sup>2</sup>/''R'') ja logaritmi omaduse kohaselt log ''a''<sup>2</sup> = 2 log ''a'', siis saame pingete suhte jaoks valemi:
:<math>\text{dB} = 20 \log_{10} \bigg(\frac{U_1}{U_2}\bigg) \,</math>,
kus ''U''<sub>1</sub> ja ''U''<sub>2</sub> on pinged, mille suhet tahame detsibellides leida.
Ühe signaali pinge leidmise valem on samasugune kui võimsuse puhul:
:<math>U_1 = 10^\frac{\text{dB}}{20} U_2 \,</math>.
{| class="wikitable" style="float: right"
|+Helitasemete näiteid<ref name="How loud was that noise?">[http://condor.admin.ccny.cuny.edu/~ms6785/page4.html How loud was that noise?] Mõned heli tugevused ja nende tekitajad</ref>
!Helitase dB!!Heliaallikas
|-
|align="center" | 170
175. rida ⟶ 161. rida:
|-
|align="center" | 0
| Kuuldelävi
|}
==Detsibell helitehnikas==
[[Helitehnika]]s kasutatakse detsibelli [[helivaljus]]e väljendamiseks. Mõõdetakse [[heli intensiivsus]]e muutumist, mitte heli valjust. Näiteks [[mootorsaag|mootorsae]] ja [[sisepõlemismootor|automootori]] helidel võib olla sama detsibelliline väärtus, kuid mootorsaag tundub meile valjem, sest inim[[kõrv]] on kõrgemate helide suhtes tundlikum.
Detsibelli kasutatakse [[akustika]]s, et väljendada helirõhu taset (tähis ''L'') 0 dB suhtes. Selleks nulltasemeks on valitud [[helirõhk]] 20 [[paskal|mikropaskalit]] (μPa), mis vastab [[kuuldelävi|kuuldelävele]], s.o [[kuulmine|inimkuulmise]] alampiirile. Väga hea kuulmisega inimesed tajuvad siiski ka helisid, mille tugevus on isegi ‒10 dB, ehk 10 korda vaiksemat heli, kui seda on tavainimese kuuldelävi.
Põhjuseid, miks helitehnikas just detsibelli kasutatakse, on mitu. Nimelt on inimkõrva kuulmistaju ulatus väga suur ja kõrv tajub helimuutuseid vahemikuga, mis on ligikaudu [[logaritm|logaritmiline]]([[Weber-Fechneri seadus]]). See tähendab, et 1dB on väikseim helitugevuse muutus, mida kõrv eristada suudab. See on võimalik ainult ideaalsetes tingimustes, kui inimene kuulab keskmisel muutumatul sagedusel "puhast" [[lihtheli|tooni]] ja tema ümber ei ole teisi [[müra]]sid. On kokku lepitud, et normaalsetes tingimustes saab terve kõrv vaevu aru 3-detsibellisest helimuutusest.
Helisid, mis on tugevamad, kui 85 dB, peetakse kahjulikuks, 120 dB on ohtlik ning 150 dB põhjustab juba inimese organismile kahjustusi. Inimese [[trummikile|kuulmekile]] puruneb umbes 190 dB helitugevuse juures ning 200 dB võib põhjustada juba inimese surma.<ref name="Bel" />
==Detsibell elektrotehnikas==
[[Telekommunikatsioon]]is ja [[elektrotehnika]]s üldse on detsibell väga laialdaselt kasutuses olev ühik. Kui signaal mingist seadmest läbi juhtida, siis see kas võimendub või sumbub. Seadmeks võib olla näiteks [[atenuaator]] (sumbelüli), [[võimendi]], ülekandeliin, [[antenn]] vms. Signaali võimendust väljendab positiivne detsibellide arv ja nõrgendust (sumbumust) negatiivne arv (miinusmärgiga). Siiski tuleb vältida lauset „signaali sumbumus on ‒3 detsibelli“ ning jätta kas miinus ära, või siis öelda sumbumuse asemel võimendus.
==Detsibellide liigid==
Detsibelli tähisele lisatakse [[sufiks]]eid (järelliiteid), selleks et viidata baastasemele, millega mõõdetud väärtust võrreldakse. Kuna detsibell pole [[SI-süsteem|SI]] ühik, siis pole nende ühikute tähiste puhul arvestatud keeldu varustada ühiku tähiseid indeksite või erimärkidega.
Elektrotehnikas kasutatav '''dBm''' (dBmW) väljendab signaali võimendust või nõrgendust 1[[vatt|millivati]] suhtes, mis on baasväärtus ehk nullnivoo (0 dB). Seega kui öeldakse, et signaali tugevus on ‒63 dBm, siis on see sama, kui öelda, et see signaal on 63 detsibelli võrra nõrgem kui 1-millivatine signaal.
Stuudiotehnikas on tuntud tähis '''dBu''' – signaalipinge suhe 0,775 voldi suhtes (sufiks u inglise k sõnast ''unloaded'' koormamata). Pinge 0,775 V on pärit omaaegsest telefonitehnikast: pinge 0,775 V tekib 1-millivatise võimsuse korral 600-oomisel koormustakistusel (0,775<sup>2</sup>/600 = 0,001 W).
Antennitehnikas väljendatakse antenni võimendust ühikutega dBd ja dBi:
*'''dBd ''' ‒ suundantenni võimendus [[poollainedipool]]i suhtes;
*'''dBi '''‒ antenni võimendus isotroopse (ringkiirgusega) antenni võimenduse suhtes; poollainedipooli võimendus on 2,15 dBi.
Heli ja müra valjusega seotud mõõtmistel on kasutusel ühik '''dBA ''', kus täht A osutab mõõteahelasse ühendatud sagedusfiltri tüübile, mis võtab arvesse seda, et kõrv on vähem tundlik 1000 hertsist madalate ja sellest kõrgete sageduste suhtes.
{| class="wikitable"
! rowspan ="1" | Ühik ([[ITU]])
! rowspan ="1" | Tähendus
! rowspan="1" | Kirjutusviis ([[IEC]] ja [[ISO]] koaselt
|-
! dBu
| [[Pinge (elekter)|Pinge]] tase baassuuruse <math>\sqrt{600 \, \Omega \cdot 0{,}001\,\mathrm W}\, \approx 0{,}7746\,\mathrm V</math> suhtes
| <math>L_u (\mathrm{re \, \, 0{,}775\,V}) = \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
! dBV
| [[Pinge (elekter)|Pinge]] tase 1 V suhtes
| <math>L_V (\mathrm{re \, \, 1\,V}) = \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
! rowspan ="2" | dBA
| A-filtriga mõõtmisel saadud [[helirõhutase|helirõhu tase]]
| <math>L_{pA} (\mathrm{re \, \, 20\,\mu Pa})= \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
| A-filtriga mõõtmisel saadud [[heliintensiivsus]] e tase
| <math>L_{WA} (\mathrm{re \, \, 1\,pW})= \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
! dBm
| [[Võimsus]]e tase 1 mW suhtes
| <math>L_P (\mathrm{re \, \, 1\,mW}) = \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
! dBW
| [[Võimsus]]e tase 1 W suhtes
| <math>L_P (\mathrm{re \, \, 1\,W}) = \dots\,\mathrm{dB}</math>
|-
! dBµ
| [[Elektrivälja tugevus]]e tase 1 µV/m suhtes
| <math>L_E (\mathrm{re \, \, 1\,\mu V/m}) = \dots\,\mathrm{dB}</math>
|}
==Vaata ka==
*[[Bell]]
==Viited==
{{viited}}
==Välislingid==
*[http://www.sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm Kalkulaator, mis teisendab dBu-d voltideks ja vastupidi]
*[http://www.eava.ee/~leps/DetsiBell/ Õppematerjal detsibelli kohta]
[[Kategooria:Mõõtühikud]]
[[Kategooria:Akustika]]
[[Kategooria:Telekommunikatsioon]]
[[ml:ഡെസിബെല്]]
| |||