Desibel

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
(Omdirigert fra Neper)
Gå til: navigasjon, søk

Desibel er en dimensjonsløs måleenhet og angis som dB. En dB er en tiendedels Bel.

Måleenheten Bel beskriver den (basis 10)-logaritmiske verdien av et forhold (ratio) mellom to størrelser av samme dimensjon. Forholdet kan beskrives som W2/W1, hvor verdien av W2 er den egentlige måleverdien som interesserer oss og W1 tjener som en fast referanse. dB-tallet er ti ganger større enn Bel-tallet.

Desibel er en bekvemmelighets-måleenhet; den er praktisk, men ikke nødvendig. Den er ikke opptatt i SI-systemet.

Opprinnelig ble enheten Bel innført for å få et logaritmisk mål på elektriske energi- eller effektnivåer innen telefonteknikken. Det logaritmiske målet Bel er praktisk for å redusere spennvidden i tallverdiene og i antall sifre for måleverdiene som angis. Fremfor alt er det praktisk å addere dB-verdier i stedet for å multiplisere lineærverdier, noe som det logaritmeiske målet tillater.

Effektmål[rediger | rediger kilde]

Bel B = log(W2/W1) hvor logaritmens basis er 10 og W2 og W1 er effektmål.

Enheten Bel viste seg med tiden å gi upraktisk små tall, slik at målet for Bel ble ganget med 10 og den nye enheten ble kalt desibel. Desi kommer fra latin decimus, som betyr tiende(del). Slik oppstod dB som den brukes i dag som

dB = 10*log(W2/W1)

Når W2 er dobbelt så stor som W1 er W2/W1 = 2 og W2/W1 angis som 3.01 dB siden log(2) = 0.301.

Lineært mål[rediger | rediger kilde]

Enheten dB viste seg å være praktisk å bruke også for lineære mål som spenninger og strømmer, altså ikke bare for energimål. Siden effekten tilført en motstand er proporsjonal til strøm- (eller spennings-) endringer i kvadrat gjelder:


Level_\mathrm{dB} = 10 \log_{10} \bigg(\frac{L_1^2}{L_0^2}\bigg) = 20 \log_{10} \bigg(\frac{L_1}{L_0}\bigg). \,

(Effekten uttrykkes som W = U*I, og U og I endres proporsjonalt.) Av den grunn er formelen for beregning av lineære størrelser som spenning og strøm gitt av

dB = 20*log(L2/L1) hvor L2 og L1 altså er spenning eller strøm. (L står her for lineært mål.)

Når L2 er dobbelt så stor som L1 angis L2/L1 altså som 6.02 dB.

Andre forhold
Forhold dB effekt dB lin
1 0 0
2 3 6
4 6 12
10 10 20
20 13 26
40 16 32
100 20 40
1000 30 60
1000000 60 120
0.001 -30 -60
0 -uendelig -uendelig


Strøm eller spenning tilført en motstand[rediger | rediger kilde]

Når det gjelder endring av effekten som tilføres en motstand på grunn av endring av en spenning eller strøm blir dB-målet for endringen av spenningen og effekten det samme. Dobles spenningen (en øking med 6 dB) firedobles tilført effekt (også en økning med 6 dB).

Fortegn og siffer[rediger | rediger kilde]

Når målestørrelsen er lik referanseverdien blir dB-verdien alltid 0. En negativ dB-verdi angir at målestørrelsen er mindre enn referansestørrelsen i verdi. dB-verdier bør til vanlig ikke angis med mer enn ett siffer etter komma da videre siffre blir ganske usignifikante i verdi. Over er det brukt to siffre kun for å understereke at 3 og 6 ikke er heltall.

Fastlagte referanser, suffix[rediger | rediger kilde]

En dB-verdi har ofte en bokstavsuffiks som angir hva referanseverdien er. Suffikser er fastlagt i normer eller gjennom allmenn enighet. For dBV er referansen 1 V rms vekselspenning (lineærmål). dBm er en forkortelse for dB referert til 1 mW (effektmål). dBm brukes også ofte som et spenningsmål og baserer seg på 600 Ohms last som er en standardlast i telefonteknikken. 0 dBm (altså referanseverdien) er slik lik 0.7746 V. Denne spenningen produserer 1 mW effekt i en 600 Ohms last. dBm kalles ofte dBu eller dBv og er mye brukt i elektronikken som spenningsmål, uavhengig av den aktuelle lastmotstanden.

Forsterkere[rediger | rediger kilde]

For forsterkere blir forsterkningsmengden, eller kort forsterkningen angitt i dB. Her brukes inngangsstørrelsen som referanseverdi og utgangsstørrelsen som måleverdi. Det kan dreie seg om forsterkning av effekt, spenning eller støm.

dB i akustikk[rediger | rediger kilde]

Graf med dBA-, B-, C- and D-veiing i frekvensområdet 10 Hz – 20 kHz

Bruk av dB som måleenhet har også funnet innpass i andre grener i teknikken, spesielt i akustikken. Der kalles dB-verdien lydstyrkenivå for lineært mål lydtrykk rms, og referansen er alltid 20 µP (mikroPascal), definert ut fra det svakeste lydtrykket som unge mennesker kan høre ved 1000 Hz. Vi hører noe bedre ved 3000-4000 Hz.[1]

I akustikken kalles effekt-transporten, som har en retning, altså er vektoriell, lydintensitet og måles i Watt per kvadratmeter W/m^2. Det logaritmiske dB-målet kalles intensitetsnivået og har referanseverdien 10^-12 W/m^2. Kilder avgir en effekt målt i Watt og dens intensitetnivå i dB angis med referanseverdien 10^-12 W.

I psykoakustikken brukes forskjellige såkalte veiekurver som er standardiserte, og som betoner eller legger mindre vekt på forskjellige deler av frekvensområdet. Målene oppgis som dBA, dBB, dBC og dBD (eller dB(A), dB(B) osv.), definert av IEC. dBZ er en ny norm for et uveiet frekvensområde, der grensefrekvensene er fastsatt for å unngå differanser i målinger. IEC 61672 fra 2003 setter grensefrekvensene; uten noen norm setter hver måling sine egne grensefrekvenser. I forbindelse med støybekjempelse brukes som regel dBA (jf. f.eks.[2][3][4], dvs. en lydnivåskala som legger størst vekt på de frekvenser mennesker hører best. A-veide lydmålinger vil imidlertid undervurdere støy som domineres av lavfrekvente lyder, f.eks. fra vindturbiner eller lastebiler på tomgang.

Lydnivåer angitt uten veiekurvens suffiks eller annen referanse er høyst suspekte, men i f.eks. offentlige dokumenter om støy er det gjerne underforstått at en med dB mener dBA.

dB i antenner[rediger | rediger kilde]

For yagiantenner (til FM radio, UHF TV og digitalt bakkenett) brukes et dB-mål for antennens forsterkning. dB-målet sier hvor mye mer effekt som antenna leverer i forhold til når kun selve dipolen brukes alene.

Gyldighet[rediger | rediger kilde]

Brukt alene er dB ikke noen fast definert måleenhet. Enten må referanseverdien være gitt av konteksten eller en kjent suffix må være tilføyd. Det må også gå klart frem av sammenhengen om det dreier seg om effekt(energi)-dB eller lineære størrelser. En kan i en tekst fritt definere sine egne suffixer som da er gyldige for hele denne teksten. I praksis brukes ikke dB for likestrømsverdier selv om definisjonene ikke har noe mot det. dB brukes nesten utelukkende for signaler angitt med RMS-verdier.

Opprinnelse[rediger | rediger kilde]

Enheten ble innført 1923 eller 1924 av Bell Telephone Laboratories og er oppkalt etter firmaets grunnlegger Alexander Graham Bell (3. mars 1847 – 2. august 1922), amerikansk vitenskapsmann og oppfinner. Noe før dette var den likeverdige betegnelsen TU for Transmission Unit i bruk.

Neper[rediger | rediger kilde]

Et tilsvarende mål hvor naturlige logaritmer med basis e ≈ 2.71828 brukes, kalles Neper. Symbolet er Np. Neper er i utgangspunktet definert for lineære størrelser som spenning, strøm og lydtrykk. Som ved dB dreier det seg alltid om vekselstørrelser med rms-verdier. Omregning er lett. 1 Np ≡ 20 / ln(10) = 8.685 dB, eller 0.8685 Bel. Selv om det kan gjøres, er Neper knapt i bruk for effekt- (energi-) mål. Neper er i det hele tatt nesten ikke i bruk.

Betegnelsen Neper stammer fra John Napier, som fant opp bruk av logaritmer.

Referanser[rediger | rediger kilde]