1.6. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ УРОВНИ. ШКАЛА ДЕЦИБЕЛ
В акустике и других отраслях науки и техники широко применяется логарифмическая шкала децибел. Одному децибелу соответствует отношение двух значений какой-либо энергетической величины, при котором десять логарифмов этого отношения равны единице. Под энергетической величиной понимается либо энергия, либо мощность, либо пропорциональные им квадраты: звукового давления, скорости частиц, сил, скорости смещений, электрических напряжений, токов, зарядов и т. п.
Таким образом, можно написать:
где
логарифмический уровень данной величины
выраженный в децибелах;
соответственно нулевые уровни величины интенсивности, звукового давления, электрического напряжения.
В телефонии и технике дальней связи раньше использовалась другая логарифмическая шкала — шкала неперов. Один непер соответствует отношению напряжений, равному 2,718, т. е. основанию натуральных логарифмов. Таким образом, если
то
Нулевые уровни электрических величин выбираются при этом так, чтобы мощность, выделяемая при напряжении
на сопротивлении
, составляла
Легко найти, что
Из определения непера следует, что
Взяв
что соответствует стандартному порогу слышимости уха человека на частоте 1000 Гц, получим:
Определенный по
уровень носит название уровня звукового давления (УЗД), выраженного в децибелах. Численно такое же значение будет иметь и уровень интенсивности звука, определенный по формуле:
где за
принята