Decibel jest względną jednostką miary, nie jest podobny do innych znanych wielkości, więc nie został uwzględniony w systemie ogólnie przyjętych jednostek SI. Jednak w wielu obliczeniach dozwolone jest używanie decybeli wraz z bezwzględnymi jednostkami miary, a nawet używanie ich jako wartości odniesienia.
Decybele są określane przez przynależność do wielkości fizycznych, więc nie można ich przypisać pojęciom matematycznym. Łatwo to sobie wyobrazić, jeśli narysujemy paralelę z procentami, z którymi decybele mają wiele wspólnego. Nie mają konkretnych wymiarów, ale są bardzo wygodne przy porównywaniu 2 wartości o tej samej nazwie, nawet jeśli mają różny charakter. Dlatego nietrudno sobie wyobrazić, co jest mierzone w decybelach.
Historia występowania
Jak się okazało w wyniku wieloletnich badań, podatność nie jest bezpośrednio zależna od bezwzględnejpoziom propagacji dźwięku. Jest to miara mocy przyłożonej do danej jednostki powierzchni, która znajduje się w strefie oddziaływania fal dźwiękowych, która jest dziś mierzona w decybelach. W efekcie powstała ciekawa proporcja – im więcej przestrzeni należy do powierzchni użytkowej ucha ludzkiego, tym lepsze jest postrzeganie jego minimalnej mocy.
W ten sposób badacz Alexander Graham Bell zdołał ustalić, że granica percepcji ludzkiego ucha wynosi od 10 do 12 watów na metr kwadratowy. Uzyskane dane obejmowały zbyt szeroki zakres, który był reprezentowany tylko przez kilka wartości. Stwarzało to pewne niedogodności i badacz musiał stworzyć własną skalę pomiarową.
W oryginalnej wersji skala bezimienna miała 14 wartości – od 0 do 13, gdzie ludzki szept miał wartość „3”, a mowa potoczna – „6”. Następnie skala ta była szeroko stosowana, a jej jednostki nazywano belami. Aby uzyskać dokładniejsze dane w skali logarytmicznej, pierwotną jednostkę zwiększono 10 razy - tak powstały decybele.
Informacje ogólne
Przede wszystkim należy zauważyć, że decybel to jedna dziesiąta Bela, który jest dziesiętną formą logarytmu określającego stosunek dwóch potęg. Charakter porównywanych uprawnień jest wybierany arbitralnie. Najważniejsze jest to, że przestrzegana jest reguła reprezentująca porównywane moce w równych jednostkach, na przykład w watach. Ze względu na tę funkcję oznaczenia decybeli są używane w różnychobszary:
- mechaniczny;
- elektryczny;
- akustyczny;
- elektromagnetyczny.
Ponieważ praktyczne zastosowanie pokazało, że Bel okazał się dość dużą jednostką, dla większej przejrzystości zaproponowano pomnożenie jej wartości przez dziesięć. W ten sposób pojawiła się ogólnie przyjęta jednostka - decybel, w której mierzony jest dzisiaj dźwięk.
Pomimo ogromnego zakresu, większość ludzi wie, że decybele są używane do określenia stopnia głośności. Ta wartość charakteryzuje intensywność fali dźwiękowej na metr kwadratowy. Tak więc zwiększenie głośności o 10 decybeli jest porównywalne do podwojenia głośności dźwięku.
W przepisach decybel jest uznawany za projektową wartość poziomu hałasu w pomieszczeniu. Była to cecha definiująca przy obliczaniu dopuszczalnego poziomu hałasu w budynkach mieszkalnych. Wartość ta umożliwia pomiar dopuszczalnego poziomu hałasu w decybelach w mieszkaniu i w razie potrzeby identyfikację naruszeń.
Zakres zastosowania
Dzisiaj projektanci telekomunikacji używają decybeli jako jednostki podstawowej do porównywania wydajności urządzeń w skali logarytmicznej. Takie możliwości daje cecha konstrukcyjna tej wartości, która jest jednostką logarytmiczną różnych poziomów używaną do tłumienia lub odwrotnie, wzmocnienia mocy.
Decibel jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach nowoczesnych technologii. Co jest dziś mierzone w decybelach? Są to różne wielkości, które się zmieniająszeroki zakres, który można zastosować:
- w systemach związanych z przesyłaniem informacji;
- inżynieria radiowa;
- optyka;
- technologia anten;
- akustyka.
Dlatego decybele są używane do pomiaru charakterystyki zakresu dynamicznego, na przykład mogą mierzyć głośność dźwięku określonego instrumentu muzycznego. Otwiera również możliwość obliczenia fal tłumionych w momencie ich przejścia przez ośrodek pochłaniający. Decybele pozwalają określić wzmocnienie lub ustalić współczynnik szumów generowany przez wzmacniacz.
Możliwe jest użycie tych bezwymiarowych jednostek zarówno dla wielkości fizycznych związanych z drugim rzędem - energia lub moc, jak i dla wielkości związanych z pierwszym rzędem - prądem lub napięciem. Decybele otwierają możliwość pomiaru zależności pomiędzy wszystkimi wielkościami fizycznymi, a poza tym porównują z ich pomocą wartości bezwzględne.
Głośność
Fizyczny składnik głośności ekspozycji na dźwięk jest określany przez poziom dostępnego ciśnienia akustycznego działającego na jednostkę powierzchni kontaktu, mierzony w decybelach. Poziom hałasu powstaje z chaotycznej fuzji dźwięków. Osoba reaguje na niskie częstotliwości lub odwrotnie, na dźwięki o wysokiej częstotliwości, jak na cichsze dźwięki. Dźwięki o średniej częstotliwości będą odbierane jako głośniejsze pomimo tej samej intensywności.
Zważywszy na nierówne postrzeganie dźwięków o różnych częstotliwościach przez ludzkie ucho, na elektroniceW podstawie utworzono filtr częstotliwości, który jest w stanie przenosić równoważny poziom dźwięku z jednostką miary wyrażoną w dBa – gdzie „a” oznacza zastosowanie filtra. Filtr ten, na podstawie wyników normalizacji pomiarów, jest w stanie symulować ważoną wartość poziomu dźwięku.
Zdolność odbierania dźwięków przez różne osoby mieści się w zakresie głośności od 10 do 15 dB, a w niektórych przypadkach nawet wyższa. Postrzegane granice natężenia dźwięku to częstotliwości od 20 do 20 tysięcy herców. Najłatwiejsze do odbioru dźwięki znajdują się w zakresie częstotliwości od 3 do 4 kHz. Ta częstotliwość jest zwykle używana w telefonach, a także w nadawaniu na falach średnich i długich.
Z biegiem lat zakres odbieranych dźwięków zawęża się, szczególnie w zakresie wysokich częstotliwości, gdzie podatność może spaść do 18 kHz. Powoduje to ogólny ubytek słuchu, który dotyka wiele osób starszych.
Dopuszczalne poziomy hałasu w pomieszczeniach mieszkalnych
Dzięki użyciu decybeli stało się możliwe określenie dokładniejszej skali hałasu dla dźwięków otoczenia. Odzwierciedla cechy, które są lepsze pod względem dokładności w porównaniu z oryginalną skalą stworzoną w tym czasie przez Alexandra Bella. Za pomocą tej skali organy ustawodawcze określiły poziom hałasu, którego norma obowiązuje w pomieszczeniach mieszkalnych przeznaczonych do wypoczynku mieszkańców.
Tak więc wartość „0” dB oznacza całkowitą ciszę, która powoduje dzwonienie w uszach. Kolejna wartość 5 dB również określa sumęcisza w obecności małego tła dźwiękowego, które zagłusza wewnętrzne procesy organizmu. Przy 10 dB rozmyte dźwięki stają się rozpoznawalne - wszelkiego rodzaju szeleszczące lub szeleszczące liście.
Wartość 15 dB mieści się w zakresie najcichszych dźwięków, takich jak tykanie zegarka, które są wyraźnie słyszalne. Dzięki sile dźwięku 20 dB możesz usłyszeć ostrożny szept ludzi z odległości 1 metra. Znak 25 dB pozwala wyraźniej słyszeć szeptane rozmowy i szelest tarcia tkanek miękkich.
30 dB określa, ile decybeli jest dozwolone w mieszkaniu w nocy i jest porównywane do cichej rozmowy lub tykania zegara ściennego. Przy 35 dB stłumiona mowa jest wyraźnie słyszalna.
Poziom 40 decybeli określa siłę dźwięku normalnej rozmowy. To wystarczająca głośność, która pozwala na swobodne komunikowanie się w pomieszczeniu, oglądanie telewizji czy słuchanie utworów muzycznych. Ten znak określa, ile decybeli jest dozwolone w mieszkaniu w ciągu dnia.
Poziom hałasu dozwolony w warunkach pracy
W porównaniu z dopuszczalnym poziomem hałasu w decybelach w mieszkaniu, pracy i czynnościach biurowych, w godzinach pracy dopuszczalne są inne normy poziomu dźwięku. Istnieją ograniczenia innego porządku, jasno uregulowane dla każdego rodzaju zawodu. Podstawową zasadą w takich warunkach jest unikanie poziomów hałasu, które mogą niekorzystnie wpływać na zdrowie ludzi.
W biurach
Poziom hałasu 45 dB mieści się w słyszalnym zakresie i jest porównywalny z dźwiękiem wiertarki lubsilnik elektryczny. Hałas o wartości 50 dB mieści się również w granicach doskonałej słyszalności i jest równy sile dźwięku maszyny do pisania.
Poziom hałasu 55 decybeli pozostaje w doskonałej słyszalności, co można przedstawić na przykładzie jednoczesnej dźwięcznej rozmowy kilku osób naraz. Ten wskaźnik jest przyjmowany jako górny znak akceptowalny dla powierzchni biurowej.
W hodowli zwierząt i pracy biurowej
Natężenie hałasu na poziomie 60 dB jest uważane za wysokie, taki poziom hałasu można znaleźć w biurach, w których jednocześnie pracuje wiele maszyn do pisania. Wskaźnik 65 dB jest również uważany za wysoki i może być rejestrowany podczas pracy sprzętu drukującego.
Poziomy hałasu sięgające 70 dB pozostają podwyższone i występują w gospodarstwach hodowlanych. Wartość hałasu 75 dB jest wartością graniczną dla podwyższonych poziomów hałasu, co można zauważyć na fermach drobiu.
W produkcji i transporcie
Z oznaczeniem 80 dB oznacza poziom głośnego dźwięku, na który długotrwałe narażenie spowoduje częściową utratę słuchu. Dlatego przy pracy w takich warunkach zaleca się stosowanie ochronników słuchu. Poziom hałasu 85 dB mieści się również w zakresie głośnego poziomu dźwięku, który można porównać z pracą sprzętu tkalni.
W głośnym dźwięku utrzymywany jest poziom hałasu 90 dB, taki poziom hałasu można zarejestrować podczas jazdy pociągu. Poziom hałasu 95 dB osiąga skrajne granice głośnego dźwięku, taki hałas może byćnapraw w warsztacie.
Limit hałasu
Poziom hałasu na poziomie 100 dB osiąga granice nadmiernie głośnego dźwięku, można go porównać do grzmotu. Praca w takich warunkach jest uważana za niezdrową i jest wykonywana w ramach określonego stażu pracy, po którym osoba jest uważana za niezdolną do pracy niebezpiecznej.
Wartość hałasu 105 dB mieści się również w zakresie zbyt głośnych dźwięków, hałas o takiej sile jest wytwarzany przez przecinarkę podczas cięcia metalu. Poziom hałasu 110 dB pozostaje w granicach nadmiernie głośnego dźwięku, taki wskaźnik jest rejestrowany podczas startu helikoptera. Poziom hałasu 115 dB jest uważany za granicę zbyt głośnego dźwięku, taki hałas jest emitowany przez piaskarkę.
Poziom hałasu 120 dB jest uważany za nie do zniesienia, można go porównać do pracy młota pneumatycznego. Poziom hałasu 125 dB charakteryzuje się również nieznośnym poziomem hałasu, który samolot osiąga na starcie. Maksymalny poziom hałasu w dB jest uważany za granicę około 130, po którym następuje próg bólu, który nie każdy może znieść.
Krytyczny poziom hałasu
Siła hałasu na poziomie około 135 dB jest uważana za niedopuszczalną, osoba, która znajdzie się w strefie dźwięku o takiej sile, dozna wstrząsu. Poziom hałasu 140 dB prowadzi również do wstrząsu pocisku, odgłosu startującego odrzutowca. Przy poziomie hałasu 145 dB wybucha granat odłamkowy.
Uzyskuje rozerwanie 150-155 dB skumulowanego pocisku na pancerzu czołgu, dźwięk takiej siły prowadzi dokontuzje i urazy. Powyżej poziomu 160 dB pojawia się bariera dźwięku, dźwięk przekraczający ten limit powoduje pęknięcie błony bębenkowej, zapadnięcie się płuc i wielokrotne obrażenia wywołane wybuchem, powodując natychmiastową śmierć.
Wpływ niesłyszalnych dźwięków
Dźwięk o częstotliwości poniżej 16 Hz nazywamy podczerwienią, a jeśli jego częstotliwość przekracza 20 tys. Hz, to taki dźwięk nazywamy ultradźwiękiem. Bębny uszne ludzkiego ucha nie są w stanie odbierać dźwięków o tej częstotliwości, są więc poza zasięgiem ludzkiego słuchu. Decybele, czyli sposób, w jaki dziś mierzy się dźwięk, określają również znaczenie niesłyszalnych dźwięków.
Dźwięki o niskiej częstotliwości w zakresie od 5 do 10 Hz są źle tolerowane przez ludzkie ciało. Taki wpływ może aktywować nieprawidłowości w pracy narządów wewnętrznych i wpływać na aktywność mózgu. Dodatkowo natężenie niskich częstotliwości oddziałuje na tkankę kostną, wywołując bóle stawów u osób cierpiących na różne schorzenia czy urazy.
Codziennym źródłem ultradźwięków są różne pojazdy, mogą to być również grzmoty lub praca sprzętu elektronicznego. Takie efekty wyrażają się w nagrzewaniu się tkanek, a siła ich oddziaływania zależy od odległości od aktywnego źródła oraz od natężenia dźwięku.
Istnieją również pewne ograniczenia dotyczące publicznych miejsc pracy ze źródłami dźwięku w zakresie niesłyszalnym. Maksymalna intensywność dźwięku w podczerwieni musi być utrzymywana w granicach 110dBa, a siła ultradźwięków jest ograniczona do 125 dBa. Jest to surowo zabronione nawet przez krótki czas w obszarach, w których ciśnienie akustyczne przekracza 135 dB na dowolnej częstotliwości.
Wpływ hałasu pochodzącego z urządzeń biurowych i metod ochrony
Hałas emitowany przez komputer i inny sprzęt organizacyjny może być wyższy niż 70 dB. W związku z tym eksperci nie zalecają instalowania dużej liczby tego sprzętu w jednym pomieszczeniu, zwłaszcza jeśli nie jest duży. Zaleca się instalowanie hałaśliwych jednostek poza pomieszczeniem, w którym przebywają ludzie.
W celu zmniejszenia poziomu hałasu w pracach wykończeniowych stosuje się materiały o właściwościach dźwiękochłonnych. Dodatkowo można zastosować zasłony wykonane z gęstego materiału lub, w skrajnych przypadkach, zatyczki do uszu, które zakrywają bębenki przed naświetleniem.
Dziś w budownictwie nowoczesnych budynków obowiązuje nowy standard, który określa stopień izolacyjności akustycznej pomieszczeń. Ściany i stropy bloków mieszkalnych są badane pod kątem izolacyjności akustycznej. Jeśli poziom izolacyjności akustycznej jest poniżej dopuszczalnego limitu, budynek nie może zostać oddany do użytku, dopóki problemy nie zostaną rozwiązane.
Ponadto dzisiaj ustalają limity siły dźwięku dla różnych urządzeń sygnalizacyjnych i ostrzegawczych. Na przykład w przypadku systemów przeciwpożarowych siła dźwięku sygnału ostrzegawczego powinna wynosić od 75 dBa do 125 dBa.
