01 июня 2007

Поговорим о децибелах. (Ликбез)

С чего начнём? С ликбеза. Ибо никто не мешает развитию нашего дела, как неграмотные профессионалы, которые получаются из неграмотных любителей. Соответственно важнейшая наша задача - сделать из неграмотного любителя грамотного. Про профи не говорю, боюсь обидятся :-).
Итак из Википедии:
"Децибел — десятая часть бела, безразмерной единицы для измерения отношения некоторых величин (например, энергетических — мощности и энергии или силовых — напряжения и силы тока) по логарифмической шкале. Другими словами, децибел — это некая относительная величина. Не абсолютная физическая, как например, грамм или метр, а такая же относительная, как «разы» или проценты. Величина абстрактная, математическая, предназначенная для измерения отношения (разности уровней) других величин. Сегодня децибел в основном применяется в акустике (где в децибелах измеряется громкость звука) и электронике."
Все наверное замечали, что в звукотехнике применяются такие обозначения, как dBu, dBV dBr и т. д. Итак из Википедии же:
"Поскольку децибел — не абсолютная, а относительная величина и вычисляется для различных физических величин по-разному (см. выше), то во избежание путаницы при использовании децибелов на практике существуют дополнительные договорённости.
Условные обозначения:
Для различных физических величин одному и тому же числовому значению, выраженному в децибелах, могут соответствовать разные уровни сигналов (вернее разности уровней). Поэтому во избежание путаницы такие «конкретизированные» единицы измерения обозначают теми же буквами «дБ», но с добавлением индекса — общепринятого обозначения измеряемой физической величины. Например «дБВ» (децибел относительно Вольта) или «дБмкВ» (децибел относительно микроВольта), «дБВт» (децибел относительно Ватта) и т. п.
Опорный уровень
Несмотря на то, что децибел служит для определения отношения двух величин, иногда децибеллы используют и для измерения абсолютных значений. Для этого достаточно условиться, какой уровень измеряемой физической величины будет принят за опорной уровень (условный 0). На практике распространены следующие опорные уровни и специальные обозначения для них:

dBс, русское дБн - опорным является уровень несущей частоты или основной гармоники в спектре
например, "уровень искажений составляет -60дБн"

dBu - опорное напряжение 0,775В, соответствующее мощности 1 миллиВатт на нагрузке 600 ом,
например стандартизованный уровень сигнала для профессионального аудиооборудования составляет +4dBu, то есть 1.23В

dBV, русское дБВ - опорное напряжение 1 В на номинальной нагрузке (для бытовой техники обычно: 47кОм), например стандартизованный уровень сигнала для бытового аудиооборудования составляет -10dBV, то есть 0.316В
dBuV, русское дБмкВ - опорное напряжение 1 микроВольт.
например, "чуствительность приёмника составляет -10дБмкВ"

dBm, русское дБм опорная мощность 1мВт, соответствующее мощности 1 миллиВатт на номинальной нагрузке (для профессиональной техники, обычно: 10кОм)
например, "чувствительность сотового телефона составляет -110дБм"

dBrn - опорное напряжение соответствует тепловому шуму 50 омного идеального резистора при комнатной температуре в полосе 1Герц sqr(4KTRB)=1.27*10^-10*sqr(RB) = 9*10^-4 мкВ или -61 dBmkV или -168dBm
например, "уровень шума усилителя 6dBrn"

dBfs- опорное напряжение соответствует полной шкале прибора.
например, "уровень записи составляет -6dBfs"; для линейного цифрового кода каждый разряд соответствует 6дБ и максимально возможный уровень записи равен 0dBfs.

dBsрl - опорное звуковое давление 20 микроПаскаль, соответствующее порогу слышимости.
например, "громкость 100dBspl"

dBPa - опорное звуковое давление 1 Паскаль или 94дБ звуковой шкалы громкости dBspl
например, "для громкости 6dBPa микшером установили +4dBu, а регуляторм записи -3dBfs, искажения при этом составили -70dBc"

dBA, dBB, dBC, dBD - опорные уровни выбраны в соответствии с частотными характеристиками "весовых фильтров" в соответствии с "кривыми равной громкости".
Во избежание путаницы желательно всегда указывать опорный (reference) уровень явно, например "-20дБ(относительно 0.775B)". Также следует аккуратно использовать знак, например из записи "входной уровень - 10дБм" неясно идёт речь о +10дБм или -10дБм. Лучше писать: "входной уровень: 10дБм" или : "входной уровень = 10дБм".

При пересчёте уровней мощностей в уровни напряжений и обратно надо обязательно учитывать сопротивление, являющиеся стандартным для данной задачи:

дБВ для 50 омной СВЧ цепи соответствует (дБм - 13дБ);
дБмкВ для 50 омной СВЧ цепи соответствует (дБм +107дБ)
дБВ для 75 омной ТВ цепи соответствует (дБм - 11дБ);
дБмкВ для 75 омной ТВ цепи соответствует (дБм +109дБ)
Следует чётко помнить математические правила: перемножать или делить относительные единицы нельзя; суммирование или вычитание относительных единиц производится независимо от их исходной размерности и соответствует умножению или делению абсолютных. Например, подав на один конец 50 омного кабеля с коэффициентом передачи -6 дБ, мощность 0дБм, что эквивалентно 1мВт, или 0.22В, или 107дБмкВ, на выходе получим мощность -6дБм, что эквивалентно 0.25мВт (в 4 раза меньше по мощности) или 0.11В (в два раза меньше по напряжению) или 101дБмкВ (на те же 6дБ меньше)".
Прикольно, по ходу написания статьи ещё и Википедию подправил :-)

2 комментария:

Анонимный комментирует...

Слишком много ошибок. :(

Анонимный комментирует...

Например?