Burvīgā pasaka par DB mērījumu
Tanya Ilieva
📖 Lasīšanas laiks: 10 min 54 sek
Skaņa ir plaša, spēcīga un pilna ar apslēptiem dzīļiem kā okeāns. Daži viļņi maigi triecas pret krastu, bet citi triecas ar neapturamu spēku, līdzīgi kā reaktīvais dzinējs pacelšanās laikā. Bet kā mēs varam izmērīt šos skaņas viļņus? Kā mēs varam izprast kaut ko tik netveramu kā skaļumu? Atbilde slēpjas mērījumā, ko mēs uzskatām par pašsaprotamu – tādā, kas veido mūsu pasauli veidos, kurus mēs reti apsveram: decibelā (dB).
dB ir vairāk nekā tikai skaļuma mērvienība, tas nosaka mūsu uztveri par apkārtējo pasauli. Bet no kurienes radās šī mīklainā mērvienība un kāpēc tā tiek mērīta logaritmiski, nevis lineāri?
Laiks noskaidrot...
dB dzimšana
Aizraujošais dB stāsts aizsākās 20. gadsimta sākumā. Pasaule vēlējās standarta mērvienību, lai mērītu mainīgo skaņas skaļumu. Līdz ar rūpniecības nozaru attīstību un tehnoloģiju attīstību radās steidzama nepieciešamība konsekventi un jēgpilni mērīt skaņu.
1924. gadā bija radīti apstākļi izcilā amerikāņu elektroinženiera A. H. Teilora rīcībai. Viņš bija tas, kurš radīja decibelu ideju. Teilors bija kā burvju meistars. Viņš smēlās iedvesmu no logaritmiskās skalas, kas ir galvenais instruments matemātikā un fizikā. Viņš to atjautīgi pielāgoja skaņas mērīšanai. Šī jaunā logaritmiskā sistēma uztvēra skaņas detaļas. Tā ļauj precīzāk un pārvaldāmāk attēlot tās plašo diapazonu.
Teilora dB skala bija kā grandioza ilūzija. Tā pārveidoja audioinženieriju. Tā nodrošināja jaunu veidu, kā izteikt skaņas intensitāti. Un tas tika darīts kodolīgi un jēgpilni. Tā pavēra jaunas iespējas mūziķiem, skaņu tehniķiem un zinātniekiem. Tagad viņi varēja iestatīt skaņas līmeņus dažādās vietās un darīt to vieglāk un precīzāk.
Gadu gaitā dB skala kļuva par skaņas mērīšanas kopīgu valodu. Tā šķērsoja robežas un apvienoja globālu audio fanu un profesionāļu kopienu. Tā ir spēja saspiest plašu skaņas skaļuma diapazonu īsā, logaritmiskā formātā. Tas ļāva nodrošināt universālu komunikāciju un sadarbību. Tā bija kā kopīga valoda, kas vienoja cilvēkus no visām dzīves jomām.
dB atšifrēšana un tā aizraujošais nosaukuma stāsts
Bet kas īsti ir dB? Tā nav persona vai mītiska būtne. Tā vietā dB ir mērvienība. Tas ir cēlies no logaritmiem — matemātiska jēdziena, kas saspiež plašu skaņas diapazonu.
Pats termins "decibels" slēpj intriģējošu stāstu aiz sava nosaukuma. A. H. Teilors (ja atceraties puisi no iepriekšējās rindkopas) bija izcils elektrotehnikas inženieris. Viņš pirmo reizi ieviesa šo jauno skaņas mērvienību 1924. gadā. Viņam bija jāatrod nosaukums, kas atspoguļotu skalas būtību. Tam bija jābūt piemērotam logaritmiskai skalai.
Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) priedēklis "deci-" nozīmē vienu desmitdaļu (1/10). Teilors to atjautīgi apvienoja ar "bel". Nosaukums tika dots par godu Aleksandram Grehemam Bellam, telefona izgudrotājam.
Nosaukums "bel" apzīmēja Bella revolucionāro darbu tehnoloģiju jomā. Teilors uzskatīja, ka tas ir piemērots veltījums viņa pētījumu pirmsākumiem. Tomēr bels, kas ir liela mērvienība lielākajai daļai skaņas mērījumu, izrādījās nepraktisks.
Tā rezultātā Teilors nolēma izmantot decibelu (dB). Tā ir viena desmitā daļa no bel un standarta skaņas mērvienība. Nosaukuma maiņa lieliski atbilda skalas logaritmiskajai būtībai. Tas padarīja skaņas intensitātes attēlošanu vienkāršāku, nezaudējot precizitāti.
Logaritmu maģijas izpratne
Parunāsim par logaritmiem. Tie sarežģītu matemātiku pārvērš vienkāršās un elegantās transformācijās.Decibeli mēra skaņu skaļumu. Tie saspiež plašo skaņas intensitātes diapazonu skalā. Diapazons svārstās no čukstiem līdz rēcieniem. Logaritmiem piemīt šī unikālā īpašība. Tie ļauj mums dzirdēt skaņas tāpat kā mūsu ausis. Tie ir nelineāri. Tie sniedz precīzāku priekšstatu par to, ko dzirdam.
Logaritmu dēļ dB skala ir neaizstājama daudzās jomās. Tā aptver audioinženieriju, telekomunikācijas un vides analīzi, kā arī veselības un drošības noteikumus. dB mērīšana ļauj mums precīzi un viegli orientēties un izprast skaņu.
Skaņas lieluma izpēte
Viena no dB burvīgajām īpašībām ir to universālais raksturs. Mēs visi runājam dažādās valodās un mums ir atšķirīga kultūra. Taču dB mērījumi sniedzas tālāk par šīm atšķirībām. Tie sniedz mums kopīgu pamatu skaņas izpratnei. Mūziķi, skaņu inženieri un fani visā pasaulē izmanto dB, lai sazinātos un sadarbotos, veidojot kopīgu valodu.
Tagad, kad esam sapratuši dB būtību, dosimies skaņas piedzīvojumā.
Vai zinājāt, ka parastas sarunas parasti ir par 60–70 dB skaļas? Rokkoncertos skaļums var pārsniegt 110 dB. Tas parāda plašo skaņas intensitātes diapazonu. Un ziniet ko, jūs varat to izmērīt, izmantojot dB.
5 pielietojumi dB demonstrēšanai darbībā
Vai jūs zināt, kur tiek izmantota dB mērīšana? Tieši tā, gandrīz visur. Mūsdienās dB mērīšana tiek izmantota daudzās nozarēs un ikdienas lietojumos. Izpētīsim tos:
1. Darba drošība un veselības aizsardzība
Skaļās darba vietās, piemēram, būvlaukumos un rūpnīcās, dB mērījums aizsargā darbinieku dzirdi.
Vai tu to zināji? ASV Darba drošības un veselības aizsardzības administrācija (OSHA) nosaka pieļaujamās iedarbības robežvērtības. Maksimālā pieļaujamā vērtība ir 85 dB astoņu stundu darba maiņai. Šīs regulas mērķis ir novērst dzirdes zudumu. To izraisa troksnis, un tas ietekmē miljoniem darbinieku visā pasaulē.
2. Audio inženierija un mūzikas producēšana
Mūzikas un audioinženierijas jomā dB ir vadošais kompass. Audioinženieri rūpīgi kontrolē skaņas līmeņus. Viņi to dara ierakstu, tiešraides uzstāšanos un pēcapstrādes laikā. Tas tiek darīts, lai radītu aizraujošu skaņas pieredzi.
Vai tu to zināji? Studijās skaņas līmenis tiek iestatīts vidēji 85–90 dB apmērā. Šis līmenis ir paredzēts, lai nodrošinātu skaidru skaņu, nenogurdinot klausītājus.
3. Vides trokšņa analīze
Pilsētās trokšņa piesārņojums rada arvien lielākas bažas. dB mērījumi tiek izmantoti, lai analizētu un samazinātu trokšņa līmeni. Pilsētplānotāji un vides aizstāvji izmanto dB datus. Viņi tos izmanto, lai novērtētu satiksmes trokšņa ietekmi uz mājām. Viņi tos izmanto, lai izstrādātu plānus trokšņa samazināšanai.
Vai tu to zināji? Dažās pilsētās pat ir trokšņa ierobežojumi. Tie uztur skaņas līmeni pieņemamā līmenī noteiktās stundās.
4. Veselības aprūpe un audioloģiskās pārbaudes
Audioloģiskajās pārbaudēs dB mērījums ir ļoti svarīgs. Tas novērtē dzirdi un diagnosticē dzirdes zudumu.
Vai tu to zināji? Dzirdes pārbaudēs tiek izmantots dB. Tās atrod klusākās skaņas, ko cilvēks var dzirdēt dažādās frekvencēs. Rezultāti palīdz audiologiem noteikt pareizo ārstēšanu. Tā ir pielāgota individuālajām vajadzībām.
5. Sadzīves elektronika un skaņas ierīces
No viedtālruņiem līdz mājas kinozāļu sistēmām dB mērīšana tiek izmantota daudzās plaša patēriņa elektronikas ierīcēs. To izmanto audio kontrolei.
Vai tu to zināji? Skaļuma regulatori bieži tiek kalibrēti decibelos. Tas ļauj lietotājiem pielāgot skaņu savām vēlmēm. Tas arī novērš iespējamus dzirdes bojājumus. dB skala ir intriģējoša. Tā nav paredzēta tikai skaņas mērīšanai. To izmanto arī jaudas attiecību noteikšanai, piemēram, radiosignālos, zemestrīcēs un pat astronomijā.
Decibelu mērīšanas evolūcija mūsdienu tehnoloģijās
Decibelu mērīšana ir krietni attīstījusies kopš tās agrīnās ieviešanas telekomunikācijās un akustikā. Mūsdienās tai ir izšķiroša nozīme dažādās nozarēs, sākot no pilsētplānošanas līdz kosmosa izpētei. Šeit ir daži no jaunākajiem sasniegumiem un galvenajiem atklājumiem šajā jomā:
Ar mākslīgo intelektu darbināta trokšņa uzraudzība un viedās pilsētas
- Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas (PVO) 2023. gada ziņojumu pārmērīga trokšņa iedarbība ir saistīta ar paaugstinātu sirds un asinsvadu slimību, stresa un miega traucējumu risku.
- Daudzas pilsētas visā pasaulē, tostarp Barselona un Londona, ir ieviesušas mākslīgā intelekta vadītas trokšņa monitoringa sistēmas, kas reāllaikā izseko skaņas piesārņojumu. Šīs sistēmas palīdz īstenot trokšņa noteikumus un uzlabot pilsētplānošanu.
- Eiropas Vides aģentūra (EVA) lēš, ka vairāk nekā 100 miljoni cilvēku Eiropā ir pakļauti kaitīgam trokšņa līmenim, kas pārsniedz 55 dB, tikai ceļu satiksmes radītam troksnim.
Īpaši klusu tehnoloģiju pieaugums patēriņa elektronikā
- Pieprasījums pēc klusākas dzīves un darba vides ir novedis pie zema trokšņa līmeņa ierīču un elektronikas straujas popularitātes.
- Uzņēmumi, piemēram, Dyson un Sony, ir ieviesuši īpaši klusus produktus, piemēram, putekļsūcējus, kuru radītais troksnis ir zem 65 dB, un trokšņu slāpēšanas austiņas, kas samazina apkārtējo troksni līdz pat 30 dB.
- 2022. gadā veiktā Nacionālā darba drošības un veselības institūta (NIOSH) pētījumā tika atklāts, ka ilgstoša trokšņa līmeņa, kas pārsniedz 70 dB, iedarbība var veicināt pakāpenisku dzirdes zudumu, tādējādi pastiprinot nepieciešamību pēc klusākām tehnoloģijām.
Jauni atklājumi cilvēka skaņas uztverē
- Lai gan tradicionālie modeļi liecina, ka 10 dB palielinājums divkāršo uztverto skaļumu, jaunākie pētījumi liecina, ka šī uztvere mainās atkarībā no frekvences un individuālās dzirdes jutības.
- Džona Hopkinsa universitātes pētījums (2023) liecina, ka trokšņa iedarbība var paātrināt kognitīvo spēju pasliktināšanos, un trokšņa līmeņa pieaugums par 10 dB ir saistīts ar par 36 % lielāku demences risku.
- Zinātnieki tagad pēta "hiperakūziju" — stāvokli, kad smadzenes pastiprina normālas skaņas, padarot ikdienas troksni dažiem cilvēkiem nepanesamu.
Kosmosa akustika: Skaļākā skaņa jebkad?
- Skaļākā ierakstītā skaņa uz Zemes, 1883. gada Krakatau izvirdums, sasniedza aptuveni 310 dB, pārplēšot bungādiņas vairāk nekā 64 km attālumā.
- Kosmosā NASA zinātnieki pēta teorētiskus skaņas viļņus no melnajiem caurumiem, un daži aprēķini liecina, ka daži kosmiski notikumi teorētiski varētu pārsniegt 1100 dB, lai gan tie neizplatītos vakuumā.
- 2022. gadā žurnālā “The Astrophysical Journal” publicētā pētījumā tika analizēti Perseja galaktikas kopas izstarotie skaņas viļņi, pierādot, ka zemas frekvences viļņi var pārvietoties starpgalaktiskā gāzē, apstrīdot iepriekšējos pieņēmumus par skaņu kosmosā.
Darba drošība un globālā virzība uz stingrākiem dB noteikumiem
- Darba vides trokšņa iedarbība joprojām ir viens no galvenajiem dzirdes zuduma cēloņiem visā pasaulē. PVO lēš, ka 16 % no invalidizējoša dzirdes zuduma pieaugušajiem ir pārmērīga trokšņa darba vietā rezultāts.
- Valstis pastiprina trokšņa iedarbības ierobežojumus:
- OSHA (ASV)Troksnis darba vietā 8 stundu maiņas laikā nedrīkst pārsniegt 85 dB.
- ES Trokšņa direktīva: Darba devējiem ir jānodrošina dzirdes aizsardzība, ja trokšņa līmenis sasniedz 80 dB.
- Japāna un AustrālijaIr pieņemti stingrāki noteikumi, ierobežojot ikdienas trokšņa iedarbību līdz 85 dB, veicot obligātus trokšņa novērtējumus.
- OSHA (ASV)Troksnis darba vietā 8 stundu maiņas laikā nedrīkst pārsniegt 85 dB.
Decibelu mērīšana ir kas vairāk nekā tikai skaitļi — tā veido to, kā mēs projektējam pilsētas, attīstām tehnoloģijas un aizsargājam savu veselību. Pētījumiem attīstoties, mēs turpinām pilnveidot savu izpratni par skaņu un tās dziļo ietekmi uz mūsu dzīvi.
Dzirdes un uztveres dB līmeņi: atbildes uz bieži uzdotiem jautājumiem
Decibeli (dB) ir aizraujošs skaņas intensitātes mērs, un izpratne par to, kā mēs uztveram dažādus līmeņus, var būt diezgan izglītojoša.
Tātad, vai jūs varat dzirdēt 7 dB?
Lai gan 7 dB ir ārkārtīgi vājš troksnis, tas ir tikai nedaudz virs cilvēka dzirdes sliekšņa, kas parasti sākas ar 0 dB. Tas nozīmē, ka neticami klusā vidē cilvēks ar lielisku dzirdi to varētu tik tikko uztvert. Virzoties uz augšu skalā, cik skaļš ir 1 decibels? Viens decibels ir mazākā skaņas līmeņa izmaiņa, ko spēj uztvert vidusmēra cilvēka auss, taču tas joprojām ir ļoti kluss.
Vai ir pareizi klausīties 80 dB?
80 dB trokšņa iedarbība, kas ir salīdzināma ar pilsētas satiksmes troksni, parasti ir droša līdz 8 stundām dienā. Tomēr ilgstoša iedarbība var izraisīt dzirdes bojājumus. Kontekstam — cik dB ir cilvēka kliedziens? Cilvēka kliedziens var būt no 80 līdz 105 dB atkarībā no cilvēka balss stipruma un attāluma no klausītāja.
Vai cilvēks var dzirdēt 100 dB?
Jā, 100 dB ir cilvēka dzirdes diapazonā un salīdzināms ar skaļa motocikla vai motorzāģa trokšņa līmeni. Lai gan 100 dB noteikti ir skaļš, cik ilgi tas ir droši? Lai izvairītos no dzirdes bojājumiem, ieteicams ierobežot 100 dB iedarbību līdz tikai 15 minūtēm.
Vai klusākajā spektra galā 40 dB ir pārāk skaļi, lai gulētu?
Lielākajai daļai cilvēku 40 dB, līdzīgi kā klusā bibliotēkā, ir ērts miega līmenis. Tomēr viegli gulētājiem tas var traucēt. Tagad pievērsīsimies skaļākai videi: cik dB ir koncertā? Koncertos trokšņa līmenis bieži vien sasniedz no 110 līdz 120 dB, tāpēc dzirdes aizsardzība ir būtiska.
Kā izklausās 90 dB?
Deviņdesmit dB ir līdzīgi zāles pļāvēja vai garām braucoša motocikla skaņai. Tas ir pietiekami skaļš, lai ilgstošas iedarbības gadījumā varētu radīt dzirdes bojājumus. Runājot par ekstremāliem līmeņiem, vai 300 decibeli ir iespējami? Teorētiski nē. 300 dB ir krietni virs skaņas spiediena līmeņa, ko var radīt Zemes atmosfērā.
Vai mēs varam radīt 1100 dB skaņu?
Nē. 1100 dB pārsniedz skaņas radīšanas fiziskās robežas un būtu katastrofālas. Līdzīgi, vai 500 decibeli ir skaļi? Atkal, tas ir krietni virs jebkura sasniedzama vai pārvarāma skaņas līmeņa.
Atgriežoties pie tipiskākiem dzirdes diapazoniem, vai cilvēki var dzirdēt 10 dB?
Jā, 10 dB ir cilvēka dzirdes diapazonā, bet ļoti vājš, līdzīgs lapu čaboņai.Kāds ir zemākais decibels, ko cilvēks var dzirdēt? Parasti dzirdes slieksnis ir aptuveni 0 dB, taču tas var nedaudz atšķirties atkarībā no cilvēka. Vai 10 dB ir par skaļu? Vairumā gadījumu 10 dB ir ļoti kluss un neuzkrītošs.
Visbeidzot, vai katri 10 dB ir divreiz skaļāki?
Tehniski katrs 10 dB pieaugums nozīmē desmitkārtīgu skaņas intensitātes pieaugumu, bet uztveres ziņā cilvēka auss to dzird aptuveni divreiz skaļāk.
Decibeli ir mainījuši mūsu izpratni par skaņu. Tas notika no to dzimšanas brīža līdz pat praktiskam pielietojumam. Ļaujiet dB brīnumam mūs vadīt. Tas turpināsies, mums izpētot un pieņemot noslēpumus un skaistumu mūsu skaņas pasaulē. Tāpēc ļaujiet dB mērījuma maģijai iekvēlināt jūsu zinātkāri. Tā aicina jūs klausīties, mācīties un iegremdēties skaņas simfonijā.
Saistītie lasāmvielas un informācijas avoti
-
Pasaules Veselības organizācija (PVO) – Vides trokšņa vadlīnijas Eiropas reģionam (2018. g.) https://www.who.int
-
Eiropas Vides aģentūra (EVA) – Trokšņa piesārņojuma ziņojums (2023) https://www.eea.europa.eu
-
Nacionālais darba drošības un veselības institūts (NIOSH) – Darba vides trokšņa iedarbības vadlīnijas (2022. g.) https://www.cdc.gov/niosh
-
Džona Hopkinsa universitātes pētījums (2023) – trokšņa iedarbības un kognitīvo spēju pasliktināšanās pētījums
-
NASA pētījums par kosmosa akustiku (2022. gads) — zemas frekvences skaņas viļņi Perseja galaktikas kopā https://www.nasa.gov
-
Darba drošības un veselības aizsardzības administrācija (OSHA) – Noteikumi par trokšņa iedarbību darba vietā https://www.osha.gov/noise
-
Amerikas Akustiskās biedrības žurnāls (JASA) – Jaunākie sasniegumi akustiskajā mērījumā un uztverē (2023)
-
Krakatau izvirduma (1883) vēsturiskā analīze – skaņas izplatīšanās un ietekme https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com
