1.4. УРОВНИ

Общие сведения. В акустике, радиовещании электросвязи за уровень параметра принимают величину, пропорциональную логарифму относительного значения этого параметра. Таким образом, при использовании десятичных логарифмов для параметра К уровень где а — коэффициент пропорциональности, определяемый размером выбранных логарифмических единиц. Если выбрать уровень энергетических параметров будет измеряться в белах (: в этом случае для линейных параметров уровень так как Более удобной единицей оказалась 0,1 бела — децибел и поэтому пользуются следующими выражениями для определения уровней: для энергетических параметров и для линейных условное значение параметра, которое соответствует нулевому значению уровня, и поэтому его часто называют нулевым значением, или нулевым уровнем. Если нормировано, то соответствующий уровень параметра называют абсолютным, во всех других случаях уровень называют относительным. Обычно прилагательное «абсолютный» для краткости опускают.

Относительный уровень связи с абсолютным следующим равенством , где абсолютный уровень для заданного значения параметра абсолютный уровень для заданной величины параметра Оба уровня определяют относительно нормированного значения Ранее широко применялась единица уровня непер: или перевода из децибел в неперы можно пользоваться рис. 1.4.

Изменение энергетического параметра в 2 раза соответствует изменению уровня на в 4 раза — на в 10 раз — на в 100 раз — на в раз — на

Рис. 1.4. Зависимость Между величинами уровня в Децибелах и неперах для значений уровня

Изменение линейного параметра в 2 раза соответствует изменению уровня на изменение его в 4 раза — на изменение в 10 раз — на изменение в 100 раз — на в раз — на Цели даны два уровня и надо найти «суммарный уровень», например уровень суммарной мощности, то поступают следующим образом: находят разность между уровнями и к большому уровню добавляют поправку, приведенную на рис. 1.5 для различных значений разности уровней. Такое суммирование пригодно только в случаях независимости процессов друг от друга.

Пример. Заданы уровни Найти суммарное значение уровня.

Первый метод (последнее суммирование). Располагают уровни в ряд по уменьшению: 65, 63, 62, 60 дБ. Суммируют Разность их равна поправка из рис. 1.5 равна Следовательно, суммарный уровень Суммируют его с уровнем Разность равна поправка будет равны Суммарный уровень Суммируют

Рис. 1.5. Зависимость добавки к большему уровню от разности уровней при сложении двух уровней по интенсивности

его с уровнем Разность равна Поправка Окончательно значение суммарного уровня

Метод удобен при небольшом числе слагаемых уровней.

Второй метод. Переводят уровни в относительные значения для энергетических параметров. По формуле находят Затем суммируют полученные величины параметров: По той же формуле находят, что для значения параметра ближайшее значение уровня Следовательно, суммарный уровень Этот метод удобен при большом количестве суммируемых уровней.

Последовательный метод суммирования на микрокалькуляторе без программирования для тех же уровней. В уме надо перевести децибелы в белы (уменьшить в 10 раз) и затем проделать следующие операции: Результат в х получится в децибелах (68,9).

Если надо подряд провести несколько раз подобное суммирование, то можно ввести в микрокалькулятор следующую программу: Ввести в память в белах. Результат будет в децибелах.

Электрические уровни. За условное (нормированное) значение нулевого уровня электрической мощности принимают Абсолютный уровень электрической мощности

где мощность в милливаттах; мощность в ваттах. Этот уровень мощности измеряют в децибелах мощности Соответственно абсолютный уровень по напряжению

где условное (нормированное) значение нулевого уровня напряжения; действующее значение напряжения, действующее значение напряжения,

Уровни по мощности совпадают с уровнями по напряжению при условии измерения их на сопротивлении, равном 600 Ом. Если сопротивление нагрузки отличается от 600 Ом, то уровень по мощности отличается от уровня по напряжению (току) на величину

где сопротивление нагрузки, Ом.

Пример. Найти уровень мощности и уровень по напряжению, если сопротивление нагрузки 250 Ом, а напряжение на нагрузке

Уровень по напряжению Уровень по мощности Эту разность между уровнями по мощности и по напряжению можно найти из выражения Этот расчет на микрокалькуляторе: уровень, по напряжению; тоже по мощности, разность уровней, Определение уровня по мощности определение уровня по напряжению определение мощности по уровню определение напряжения по уровню

Акустические уровни. За условное (нормированное) значение нулевого уровня интенсивности звука принята интенсивность, равная или Абсолютный уровень интенсивности в децибелах

где уровень интенсивности, уровень интенсивности,

Уровень по звуковому давлению в децибелах для воздуха определяют относительно звукового давления по величине, соответствующей нулевому значению уровня интенсивности для удельного акустического сопротивления, равного т. е. уровень определяется выражением где условное действующее значение для нулевого уровня по звуковому давлению действующее значение звукового давления, Па; то же самое, .

Уровень по плотности энергии в децибелах для воздуха принято определять относительно плотности, соответствующей нулевому значению интенсивности для скорости звука, равной т. е. уровень

определается из выражения где условное значение нулевого уровня по плотности энергии; плотность энергии еэрг — плотность энергии,

Пример. Интенсивность звука равна Найти уровень интенсивности:

Пример. Звуковое давление составляет 0,1 Па. Найти уровень звукового давления:

Пример. Уровень интенсивности равен Найти интенсивность и звуковое давление:

Приводим те же расчеты на микрокалькуляторе. Определение уровней интенсивности и звукового давления

Для уровня интенсивности