Qu'est-ce qu'un décibel ? Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Lorsque nous mesurons quelque chose (comme la tension), nous pensons généralement en unités directes (volts). Mais parfois, il est préférable d'utiliser une échelle relative. Dans ce cas, l'unité la plus couramment utilisée est le décibel (dB) - un outil puissant qui déroute les débutants. Connaissant l'origine de ce terme et une règle simple, les difficultés peuvent être éliminées et la signification d'une quantité exprimée en décibels peut être comprise.

Alexander Graham Bell est devenu célèbre pour avoir inventé le téléphone. Moins connus sont ses travaux sur la détermination du seuil d'audibilité. En 1890, il fonde l'Association des sourds et malentendants, toujours active aujourd'hui. Il a été le premier scientifique à quantifier le sens de l'ouïe et a établi que la susceptibilité auditive ne dépend pas du niveau de puissance réel de l'onde sonore atteignant notre oreille, mais de son logarithme.

Bell a constaté que le seuil d'audition d'un enfant est d'environ 10^{- 12} W/m², et le niveau auquel la douleur survient est d'environ 10 W / m². Ainsi, la gamme de sonie normalement perçue par une personne est de 13 ordres de grandeur !

Sur la base des valeurs obtenues, Bell a déterminé l'échelle de puissance acoustique de 0 à 13. Les unités d'intensité sonore de cette échelle sont appelées bels (le dernier "l" de son nom de famille a été écarté). Le niveau sonore d'un murmure doux est d'environ 3 bels et celui d'une parole normale est d'environ 6 bels.

La perception de l'intensité sonore étant basée sur une échelle logarithmique de niveau de puissance, la conversion entre la puissance et l'intensité sonore sur l'échelle de Bell est la suivante : intensité sonore (en bels) = log(P1/P0), où P0 est le seuil d'audition du son .

Ainsi, un niveau sonore de 4 bela correspond à une puissance sonore de 10⁴xP0.

Le bel est devenu de facto l'unité standard pour mesurer le logarithme du rapport de deux niveaux d'énergie : le rapport exprimé en bel est log(P1/P0), c'est-à-dire une augmentation de 3 bela correspond à une augmentation de 1000 fois. Si la nouvelle valeur diminue, alors le logarithme du rapport devient négatif. Pour faire la conversion inverse, vous devez élever 10 à une puissance égale à bels.

La caractéristique la plus importante des blancs est qu'ils ne se réfèrent qu'au rapport de deux puissances ou de deux énergies. S'il est nécessaire de décrire le rapport de deux signaux d'amplitude, par exemple des tensions, alors on ne peut se fier qu'au rapport des puissances associées à ces tensions. La puissance est proportionnelle au carré de la tension ou du courant : V² et je².

Le rapport de deux tensions, exprimé en bels, est lié au rapport de leurs puissances : log(P1/P0) = 2log(V1/V0). Par conséquent, le rapport de tension est V1/V0 = 10^(blanc/2).

Il est devenu assez courant d'exprimer le rapport en dixièmes de bela, ou en décibels (dB). Le rapport des deux puissances en dB est de 10log(P1/P0) et le rapport des tensions est de 10•2log(V1/V0). Pour obtenir le rapport de tension, il faut effectuer la conversion V1/V0 = 10^(dB/20).

Parfois, il est assez difficile de déterminer ce qui est considéré comme une valeur d'amplitude et ce qui est de l'énergie. La tension, le courant, l'impédance, les intensités de champ électrique ou magnétique et les plages de tout processus d'onde sont considérés comme des quantités d'amplitude. Lorsqu'il est mesuré en décibels, le logarithme du rapport des carrés de ces valeurs est calculé. L'énergie, la puissance et l'intensité sont des quantités d'énergie, et par rapport au logarithme, elles sont utilisées directement.

Par exemple, 5% de la tension d'un circuit est transférée à un autre circuit. Le rapport de contrainte dans ce cas est de 0,05. Pour mesurer en décibels, prenez le logarithme du rapport de tension, multipliez-le par 2 pour obtenir le rapport en bels, puis multipliez par 10 pour obtenir le rapport en dB : 20log(0,05) = -26 dB de signal à signal couplage.

Le tableau montre quelques valeurs fréquemment utilisées en décibels et rapports d'amplitudes et de puissances.

Rapport d'amplitude	Rapport de puissance	Valeur en dB
0,7	0,5	-3
0,5	0,25	-6
0,3	0,1	- 10
0,1	0,01	- 20
0,05	0,003	- 25
0,01	10-4	- 40
0,001	10-6	- 60

Publication : cxem.net

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