Децибел – це відносна одиниця вимірювань, вона не схожа на інші відомі величини, тому її не включили в систему загальноприйнятих одиниць виміру СІ. Однак у багатьох розрахунках допускається використання децибел нарівні з абсолютними одиницями вимірювань і навіть застосування їх в якості опорної величини.
Децибели визначаються приналежністю до фізичних величин, тому їх не можна відносити до математичним поняттям. Це легко уявити, якщо провести паралель з відсотками, з якими децибели мають багато спільного. Вони не мають конкретних розмірів, але при цьому дуже зручні при співставленні 2-х однойменних величин, навіть якщо вони різні за своєю природою. Таким чином, не складно уявити, що вимірюється в децибелах.
Історія виникнення
Як з’ясувалося в результаті тривалих досліджень, сприйнятливість не знаходиться в прямій залежності від абсолютного рівня поширення звуку. Вона є показником потужності, застосованим до заданої одиниці площі, яка знаходиться в зоні впливу звукових хвиль, що і вимірюють у децибелах сьогодні. У результаті встановили цікаву пропорцію – чим більше місця належить корисної площі людського вуха, тим до кращого сприйняття мінімальних потужностей воно розташоване.
Таким чином, досліднику Олександру Грехему Беллу вдалося встановити, що межа сприйняття людського вуха дорівнює від 10 до 12 Вт на метр квадратний. Отримані дані охоплювали дуже широкий діапазон, який представлявся лише кількома значеннями. Це створювало певні незручності і досліднику довелося створити власну шкалу вимірювань.
У первісному варіанті безіменна шкала мала 14 значень – від 0 до 13, де людський шепіт мав значення «3», а розмовна мова – «6». Згодом ця шкала знайшла широке застосування, а її одиниці назвали беламі. Для отримання більш точних даних у логарифмічному масштабі вихідну одиницю збільшили в 10 разів – так сформувалися децибели.
Загальні відомості
Насамперед, слід зазначити, що децибел – це одна десята Білого, який є десяткової формою логарифма, що визначає відношення між 2-ма потужностями. Природа потужностей, що підлягають порівнянню, обирається довільно. Головне, щоб дотримувалося правило, представляє порівнювані потужності в однакових одиницях, наприклад, у Ватах. Завдяки цій особливості, позначення децибел застосовують у різних галузях:
- механічної;
- електричної;
- акустичної;
- електромагнітної.
Так як практичне застосування показало, що Бел виявився досить крупною одиницею, то для кращої наочності було запропоновано його значення помножити на десять. Таким чином, з’явилася загальноприйнята одиниця – децибел, у чому вимірюється звук сьогодні.
Незважаючи на велику зону застосування, більшості людей відомо, що децибели застосовуються для визначення ступеня гучності. Ця величина характеризує інтенсивність звукової хвилі на метр квадратний. Таким чином, збільшення гучності на 10 децибел порівнянно зі зростанням сили звуку вдвічі.
У законодавстві децибел був визнаний розрахунковою величиною зашумленості приміщення. Він з’явився визначальною характеристикою для обчислення допустимої сили шуму в житлових будівлях. Ця величина дає можливість виміряти допустимий рівень шуму в децибелах в квартирі і виявити факти порушення в разі необхідності.
Область застосування
Сьогодні проектувальники телекомунікацій використовують децибел в якості базової одиниці для проведення порівняльних характеристик пристроїв, відображених у логарифмічному масштабі. Такі можливості надає конструктивна особливість даної величини, яка є логарифмічною одиницею різних рівнів, використовуваних при затуханиях або, навпаки, усилениях потужностей.
Децибел отримав широке розповсюдження в різноманітних галузях сучасної техніки. Що вимірюється в децибелах сьогодні? Це різні величини, що змінюються у великому діапазоні, які можуть застосовуватися:
- в системах, пов’язаних з передачею інформації;
- радіотехніці;
- оптиці;
- антенній техніці;
- акустиці.
Таким чином, децибели застосовують при вимірюванні характеристик динамічного діапазону, наприклад, ними можна виміряти гучність звуку певного музичного інструменту. А також відкривається можливість обчислювати затухаючі хвилі в момент їх проходження через поглинаючу середу. Децибели дозволяють визначити коефіцієнт підсилення або зафіксувати коефіцієнт шуму, створюваного підсилювачем.
Використовувати ці безрозмірні одиниці можливо як для фізичних величин, що відносяться до другого порядку – енергія або потужність, так і для величин, що мають відношення до першого порядку – сила струму або напругу. Децибели відкривають можливості виміру відносин між усіма фізичними величинами, а крім цього, з їх допомогою зіставляють абсолютні значення.
Гучність звуку
Фізична складова гучності звукового впливу визначається рівнем наявного звукового тиску, що впливає на одиницю контактної площі, що вимірюється в децибелах. Формується рівень шуму з хаотичного злиття звуків. На низькі частоти або, навпаки, звуки високої частоти людина реагує як на більш тихі звуки. А звуки середніх частот будуть сприйняті як більш гучні, незважаючи на однакову інтенсивність.
Враховуючи нерівномірний сприйняття звуків різної частоти людським вухом електронній базі був створений частотний фільтр, здатний передавати еквівалентну ступінь звуку з одиницею виміру, яка виражається в дБа – де «а» позначає застосування фільтра. Цей фільтр, за підсумками нормування вимірювань, здатний моделювати зважене значення рівня звуку.
Здатність різних людей сприймати звуки знаходиться в межах гучності від 10 до 15 дБ, а в окремих випадках навіть вище. Сприймані межі інтенсивності звуку складають частоти від 20 до 20 тис. Герц. Найбільш легкі для сприйняття звуки розташовуються в частотному діапазоні від 3-х до 4-х кГц. Таку частоту прийнято використовувати в телефонах, а також при радіомовлення на середніх і довгих хвилях.
З роками діапазон сприйманих звуків звужується, особливо це стосується високочастотного спектру, де чутливість може знижуватися до 18 кГц. Це призводить до загального погіршення слуху, якому піддаються багато літні люди.
Допустимі показники рівня шуму в житлових приміщеннях
З використанням децибел з’явилася можливість визначити більш точну шкалу шумів для навколишніх звуків. Вона відображає переважаючі по точності характеристики порівняно з вихідною шкалою, створеної свого часу Олександром Беллом. З використанням цієї шкали законодавчими органами визначений рівень шуму, норма якого діє у межах житлових приміщень, призначених для відпочинку громадян.
Таким чином, значення «0» дБ означає цілковиту тишу, від якої лунає дзвін у вухах. Таке значення 5 дБ також визначає повну тишу при наявності невеликого звукового фону, заглушающего внутрішні процеси організму. При 10 дБ стають помітні нечіткі звуки – всілякі шерехи або шурхіт листя.
Значення 15 дБ знаходиться в діапазоні чіткої чутності самих тихих звуків, таких як цокання наручних годин. При силі звуку в 20 дБ можна розібрати обережний шепіт людей на відстані 1 метра. Відмітка 25 дБ дозволяє більш виразно чути розмову пошепки і шурхіт від тертя м’яких тканин.
30 дБ визначає, скільки децибел дозволено в квартирі вночі і зіставляється з беззвучним розмовою або тиканьем настінних годинників. При 35 дБ можна чітко чути приглушену мова.
Рівень у 40 децибел визначає силу звуку звичайної розмови. Це достатня гучність, що дозволяє вільно спілкуватися в межах приміщення, дивитися телевізор або прослуховувати музичні треки. Дана відмітка визначає, скільки децибел дозволено в квартирі днем.
Рівень шуму, допустимий в робочих умовах
Порівняно з допустимим рівнем шуму в децибелах в квартирі, на виробництві і в офісній діяльності в робочий час допускаються інші норми рівня звуку. Тут діють обмеження іншого прядка, чітко відрегульовані для кожного роду занять. Основне правило в даних умовах не допускати рівня шуму, який може негативно вплинути на здоров’я людини.
В офісах
Значення рівня шуму 45 дБ знаходиться в межах гарної чутності і можна порівняти з шумом роботи дриля або електродвигуна. Шум 50 дБ також характеризується межами відмінною чутності і співпадає по силі зі звуком друкувальної машинки.
Рівень шуму до 55 децибел залишається в межах чудовою чутності, його можна представити на прикладі одночасного звучного розмови відразу кількох людей. Цей показник приймають в якості верхньої позначки, допустимої для офісних приміщень.
У тваринництві і канцелярської діяльності
Сила шуму 60 дБ вважається підвищеною, такий рівень шуму можна зустріти в конторах, де одночасно працює багато друкарських машинок. Показник 65 дБ також вважають підвищеним і його можна зафіксувати при роботі друкарського обладнання.
Рівень шуму, що досягає позначки 70 дБ, зберігає значення підвищеного і зустрічається на тваринницьких фермах. Значення шуму 75 дБ – це граничне значення підвищеного рівня шуму, його можна зазначити на птахофабриках.
У виробництві і транспорті
З відміткою в 80 дБ настає рівень гучного звуку, тривалий вплив якого стане наслідком часткової втрати слуху. Тому, при роботі в таких умовах рекомендується застосовувати захисні навушники. Сила шуму 85 дБ також знаходиться в межах рівня гучного звуку, такі свідчення можна порівняти з роботою обладнання ткацької фабрики.
Показник шуму в 90 дБ зберігається в межах гучного звуку, таку силу зашумленості можна зареєструвати при русі залізничного складу. Величина шуму в 95 дБ досягає крайніх меж гучного звуку, такої сили шум можна зафіксувати в металлопрокатном цеху.
Граничний рівень шуму
Рівень шуму на позначці 100 дБ досягає меж надмірно гучного звуку, його можна порівняти з гуркотом грому. Робота в таких умовах вважається шкідливою для здоров’я і виконується в рамках певного стажу, після закінчення якого особа вважається непридатним для шкідливих робіт.
Значення шуму в 105 дБ також знаходиться в межах надмірно гучного звуку, шум такої сили створює бензорезка при різанні металу. Сила шуму до 110 дБ залишається в межах надмірно гучного звуку, такий показник фіксується при зльоті вертольота. Величина шуму до 115 дБ вважається граничною для кордонів надмірно гучного звуку, такий шум видає піскоструменевий апарат.
Рівень шуму до 120 дБ вважається нестерпним, його можна порівняти з роботою відбійного молотка. Шумова відмітка в 125 дБ також характеризується нестерпним рівнем шуму, такої позначки досягає літак на старті. Максимальний рівень шуму в дБ вважається граничним на позначці 130, після чого настає больовий поріг, винести який здатний далеко не кожен.
Критичний рівень шуму
Сила шуму на позначці 135 дБ вважається неприпустимою, людина, що опинилася в зоні дії звуку такої сили, отримує контузію. Рівень шуму в 140 дБ також призводить до контузії, таким звуком супроводжується старт реактивного літака. При величині шуму в 145 дБ розривається осколкова граната.
Досягає позначки 150-155 дБ розрив кумулятивного снаряда на танковій броні, звук такої сили призводить до контузії і травми. Після позначки 160 дБ настає звуковий бар’єр, звук, що перевищує цю межу, приводить до розриву вушних барабанних перетинок, розпаду легенів і множинних травм, нанесеним ударною хвилею, що викликає миттєву смерть.
Вплив на організм нечутних звуків
Звук, частота якого нижче 16 Гц, називають інфрачервоним, а якщо частота його перевищує 20 тис. Гц, то такий звук називають ультразвуком. Барабанні перетинки людського вуха не здатні сприймати звуки такої частоти, тому вони знаходяться за межами людського слуху. Децибели, в чому вимірюється звук сьогодні визначають значення не чутних звуків.
Звуки низької частоти, що знаходяться в межах від 5-ти до 10-ти Гц, погано переносяться організмом. Такий вплив здатне активізувати збої в роботі внутрішніх органів і відображатися на мозкової активності. Крім цього, інтенсивність низьких частот впливає на кісткові тканини, провокуючи суглобові болі у людей, які страждають різними захворюваннями або перенесли травми.
Повсякденними джерелами ультразвуку є різні транспортні засоби, також ними можуть служити гуркіт грому або робота електронної апаратури. Такі дії виражаються в нагріванні тканин, а сила їх впливу знаходиться в залежності від відстані до діючого джерела і від ступеня звуку.
Для загальнодоступних місць роботи, володіють джерелами звуків нечутного діапазону, також існують певні обмеження. Максимальна сила інфрачервоного звуку повинна утримуватися в межах 110 дБа, а сила ультразвуку обмежується оцінкою у 125 дБа. Строго заборонено навіть короткочасне перебування в зонах, де звуковий тиск перевищує 135 дБ будь-якої частоти.
Вплив шуму, що виходить від оргтехніки, способи захисту
Шум, який видає комп’ютер та інша організаційна техніка, може бути вище значення в 70 дБ. У зв’язку з цим фахівці не рекомендують встановлювати велику кількість даної апаратури в одному приміщенні, особливо, якщо воно не велике. Шумні агрегати рекомендується встановлювати за межами приміщення, в якому знаходяться люди.
Для зниження рівня шуму в обробних роботах застосовують матеріали, що володіють шумопоглинаючими властивостями. Крім цього, можна використовувати штори з щільної тканини або, в крайньому випадку, бируши, що закривають від впливу барабанні перетинки.
Сьогодні при будівництві сучасних будівель існує нова норма, що визначає ступінь звукоізоляції приміщень. Стіни і перекриття корпусів багатоквартирних будинків перевіряють на стійкість до впливу шуму. Якщо рівень звукоізоляції знаходиться нижче допустимої межі, будівля не може бути здано в експлуатацію до усунення неполадок.
Крім усього, сьогодні встановлюють обмеження по силі звуку для різних сигнальних та оповіщають пристроїв. Для протипожежних систем, наприклад, сила звуку оповещающего сигналу повинна знаходитися в межах від 75 дБа до 125 дБа.
