Desibeli

Wikipedia

Desibeli (tunnus dB) on skalaari eli dimensioton yksikkö, joka vertailee suureiden suhteita logaritmisella asteikolla. Yleensä desibelin yhteydessä käytetään 10-kantaista logaritmia. Desibeli ei kuulu SI-järjestelmään, mutta Kansainvälinen paino- ja mittakomitea on suositellut sen lisäämistä järjestelmään.

Siinä, missä prosentit ilmaisevat mitan suhteen vertailukohtaansa osamäärän avulla,

$\frac{mitta}{vertailukohta} *100%$

desibeli on logaritminen ja tehosuureille pätee:

$dB = 10\cdot\log_{10}\left(\frac{mitta}{vertailukohta}\right)$

Alun perin beliä (B) käytettiin Bell Telephone Laboratoryssa Yhdysvalloissa mittaamaan esim. sähkövirtaa tai jännitettä ja sitä kutsuttiin nimellä TU (transmission unit), mutta se nimettiin 1923 tai 1924 laboratorion perustajan Alexander Graham Bellin mukaan.

Koska beli oli "liian suuri" arkikäyttöön, tuli desibelistä (dB eli 0,1 B) suositumpi.

[muokkaa] Akustiikassa

Akustiikassa desibeliä käytetään äänenvoimakkuuden yksikkönä. Se ilmaisee tällöin mitatun äänenpaineen suhteessa vertailukohtaansa, joka on 20 μPa. Tätä pidetään yleisenä inhimillisenä kuulokynnyksenä. 20 mikropascalin paine tarkoittaa 2·10^-5 newtonin voimaa neliömetrillä, mikä on suunnilleen sama kuin kahden kilon paino neliökilometrillä. Ääni on suunnilleen se, mikä lähtee hyttysestä, joka lentää kolmen metrin päästä.

Kaavaan sijoitettuna tällainen 20μPa ääni on siis nolla desibeliä. Jokainen kahdenkymmenen desibelin (=2 beliä) nousu tarkoittaa äänenpaineen kymmenkertaistumista. Ihmisaistit ovat kuitenkin yleensä logaritmisia, niin kuuleminenkin. Se tarkoittaa sitä, että hyppäys sadasta tuhanteen ei tunnu kymmenen kertaa niin suurelta kuin hyppäys kymmenestä sataan, vaan yhtä suurelta. Ihmiskorvalle desibeliasteikko siis sopii paremmin kuin pascalasteikko.

Äänen tehotasossa desibelin vertailuarvona on 1 pW. Tehotasossa jokainen kymmenen desibelin (=1 beli) nousu tarkoittaa äänen tehon kymmenkertaistumista.

Melumittauksissa käytetään yleensä eri taajuuksia eri tavoin painottavia suodatuksia. Tällä painotuksella pyritään kuvaamaan tarkemmin äänen vaikutusta ihmiseen. Yleisin on ns. A-suodatin, jolloin melutason mittaukseen käytetään yksikköä dB A. Melutasossa jokainen kymmenen desibelin (=1 beli) nousu tarkoittaa äänen energian kymmenkertaistumista.

[muokkaa] Elektroniikassa

Elektroniikassa desibeliä käytetään yleisesti jännitteen, virran ja tehon suhteiden ilmoittamiseen. 20 dB tarkoittaa kymmenkertaistumista jännitteessä ja virrassa. Tehossa 10 dB tarkoittaa kymmenkertaistumista.

RF-tekniikassa dBm tarkoittaa desibelimäärää suhteessa milliwattiin ja dBW tarkoittaa desibelimäärää suhteessa wattiin. dBuV tarkoittaa desibelimäärää suhteessa mikrovolttiin.

[muokkaa] Muita logaritmisia asteikkoja

Richterin asteikko, jolla ilmoitetaan maanjäristyksen voimakkuutta, on myös beliasteikko. Sen vertailukohta on historian hämärissä: nollan richterin järistys vastasi pienintä Charles Richterin käyttämällä Wood-Andersonin seismometrillä havaittavaa tärinää 100 kilometrin päässä järistyskeskuksesta.