דציבל

דציבל (באנגלית: Decibel) היא יחידת מידה חסרת ממדים המשמשת להשוואה בין שני משתנים פיזיקליים, לדוגמה רמות הספק. שם היחידה נגזר מהתחילית "דצי" (מ-decimus, בלטינית: עשירית) ו"בל", על שם אלכסנדר גרהם בל. את הדציבל מסמנים באותיות dB. יחידת המידה הזו היא יחסית, והיא משווה שתי רמות הספק בסקאלה לוגריתמית לפי בסיס 10, כלומר, מודדת את הלוגריתם לפי בסיס 10 של היחס בין שני הספקים. גידול של בל אחד פירושו לפיכך גידול של פי 10 בהספק. בנוסחה מבטאים זאת $\ {\mbox{B}}=\log _{10}(P_{1}/P_{2})$, כאשר $\ P_{1}$ ו-$\ P_{2}$ הן רמות הספק.

בל היא יחידת מידה גדולה למדי לרוב השימושים, ולכן מקובל יותר השימוש בדציבל, השווה לעשירית הבל: $\ {\mbox{dB}}=0.1\log _{10}(P_{1}/P_{2})$. עלייה של 10 דציבלים (בל אחד) בהספק שקולה לגידול של פי 10. עלייה של 20 דציבל משמעה הגברת ההספק פי 100, של 30 דציבל פי 1,000 וכן הלאה.

עלייה בדציבל אחד משקפת גידול פי ${\sqrt[{10}]{10}}\approx 1.259$ בהספק. עלייה של $\ 10\log _{10}(2)\approx 3.01$ דציבלים בהספק משקפת גידול פי שניים. היחידה הוגדרה במעבדות בל בשנת 1923 או 1924, ושמה נקבע לכבוד מייסד המעבדות וחלוץ התקשורת, אלכסנדר גרהם בל.

שימושים

אקוסטיקה

השימוש העיקרי בדציבל בחיי היומיום הוא למדידת עוצמת הקול, שהוא הלחץ הדינמי של האוויר. באקוסטיקה מודדים את הלחץ בהשוואה ללחץ של 20 מיקרופסקל, שנחשב לסף השמיעה. ללחץ זה מקובל לקרוא "רמת לחץ הקול" (Sound Pressure level), ובראשי תיבות: SPL. עוצמת הקול הנמדדת ביחס ללחץ זה נמדדת ב-dBSPL, אך נהוג לכתוב רק "דציבל". לפי הגדרה זו, לחץ דינמי של פסקל אחד הוא רמת קול של 94 דציבל.

טווח השמיעה של האדם הוא החל מ-0 דציבלים ועד ל-140 דציבלים (סף הכאב).

• 10 דציבלים - נשימה נורמלית
• 30 דציבלים - לחישה
• 60 דציבלים - שיחה רגילה
• 90 דציבלים - רכבת תחתית
• 110 דציבלים - בכי תינוק, צעקה חזקה, מוזיקה רועשת
• 140 דציבלים - מנוע מטוס סילון ממרחק 30 מטר
• 165 דציבלים - רובה ציד (ממרחק 0)
• 170 דציבלים - רימון הלם
• 180 דציבלים - מעריכים שזאת הייתה עוצמת הרעש בהתפרצות הרביעית של הר הגעש קרקטואה ב-27 באוגוסט 1883.
• 200 דציבלים - עמידה במרחק קרוב מאד לשיגור טיל.
• 300 דציבלים - רעש הפיצוץ המוערך של אירוע טונגוסקה, הרעש העז ביותר לאירוע יחיד בהיסטוריה של המין האנושי.

סף השמיעה הוא שקט, שהם 0 דציבלים. הבאים בתור הם שני ספים: סף התחושה וסף הכאב. סף התחושה הוא בעוצמה של כ-125 דציבלים; בעוצמה זו מתחילים להרגיש צרימה או אי נעימות כלשהי באוזניים, אשר עלולה לגרום לכאבי ראש ולכאבי אוזניים. סף הכאב הוא בעוצמה של כ-140 דציבלים; בעוצמה זו חש השומע כאב רב באוזניו, והשמיעה מתחילה להיפגם. בתוך האוזן ישנם תאי שיער המרכיבים את עצב השמיעה ושיווי המשקל ואחראים לאופן בו האוזן קולטת צלילים ותדרים. עוצמות רעש גבוהות עלולות להסב נזק זמני או קבוע לתאי השיער, מה שמוביל לשמיעת צליל צורם הנקרא טנטון, המעיד על הפגיעה באוזניים. ישנם אנשים החולים במחלת הטנטון, המתבטא בשמיעת צליל צורם באופן קבוע או לסירוגין. מחלה זו נפוצה בקרב מוזיקאים (עקב אי שימוש באטמי אוזניים בחזרות והופעות) וגם בקרב מבוגרים ששמיעתם נפגמת ומדרדרת עם השנים.

החוק הישראלי מתיר חשיפה מקסימלית של 8 שעות לרעש בעוצמה של 85 דציבלים, במקומות עבודה חל איסור להעסיק עובדים ברעש שהוא למעלה מ־85 דציבלים ללא אמצעי הגנה ראויים.

החוק הישראלי למניעת מפגעי רעש בבתי מגורים:

• בשעות הלילה - הרעש המקסימלי המותר עד 30 דקות הוא 45dB. ולפרק זמן מעל 30 דקות 40dB.
• בשעות היום - הרעש המקסימלי המותר עד 2 דקות הוא 80dB, ולפרק זמן עד 3 שעות 60dB.

שימושים אחרים

בדציבלים משתמשים במגוון תחומים נוספים במדע ובטכנולוגיה, לרוב ביישומים שבהם נדרש תחום דינמי רחב. כאשר גודל מסוים נמדד באופן לוגריתמי (יחסית לגודל מוסכם), כלומר בדציבלים, מקובל להצמיד את התחילית dB לפני האות המייצגת את הגודל הנמדד. כך למשל, dBV משמשת במדידת מתח חשמלי. במיוחד במתחים נמוכים מאד מקובל למדוד בדציבל של וולט במקום בוולט. מכיוון שהדציבל הוא לוגריתם של יחס הספקים, וההספק החשמלי פרופורציוני לריבוע המתח, הנוסחה בה משתמשים במקרה זה היא $\ {\mbox{dBV}}=10\log _{10}(P_{1}/P_{2})=20\log _{10}(V_{1}/V_{2})$ . התוצאה היא ביחס להספק שיוצר מתח של וולט אחד.

דוגמה נוספת היא במדידות של הספקים בתחומי הנדסת רדיו, מיקרוגל, או רשתות סיב-אופטיות, להצגה נוחה בתחום ערכים רחב. בדרך כלל משתמשים ביחידה dBm, שבה סופרים דציבלים בהשוואה לאות ייחוס שהספקו מיליוואט (mW) אחד: $P_{\mathrm {(dBm)} }=10\log _{10}{\frac {P_{\mathrm {(W)} }}{1\,\mathrm {mW} }}$.

היחידה dBm דומה ל-dB (דציבל), אולם בניגוד לדציבל, שמבטא יחס בין שני ערכים (לדוגמה: יחס אות לרעש), ולכן חסר ממדים, dBm היא יחידה המתארת רמת הספק בצורה אבסולוטית (מוחלטת). השימוש בה נוח בשל יכולתה לבטא גם ערכים מאד גבוהים וגם ערכים מאד קטנים בצורה אחידה ויעילה, דרך סקאלה לוגריתמית. אפס dBm שקול לאחד מיליוואט. כאמור, הערך 3dB מבטא בקירוב יחס של 1 ל-2, ולכן ערך של 3dBm שקול בקירוב לערך של 2mW. ירידה של 3dB משמעה הקטנת ההספק לחצי, כלומר ערך של 3dBm- שקול בקירוב לערך של 0.5mW.

ראו גם

• יחידות מידה על שם אישים

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

24475164דציבל