Desibel(dB) Nedir?

12 Şubat 2022 16:41

malibu

Desibel(dB) Nedir?

Desibelin Tanımı

Desibel, hem elektronik alanın da hem de ses alanında karşımıza çıkıyor. Bu iki alanda nasıl kullanıldığını ve anlamını kısaca sizlere aktaracağım. Desibel kısaca sesin yoğunluğu olarak bilinir ve dB olarak ifade edilir. dB ifadesini aldığımız birçok üründe görürüz. Mesela elektrikli süpürgelerde dB çok önemidir.

İşin teknik kısmı ise şöyle; Gaz, sıvı veya katı ortam aracılığıyla sesin duyulabilir bir basınç dalgası olarak titreşim şeklinde yayılmasıdır. İnsanlar, 20 Hz ile 20 kHz frekans aralığındaki sesleri duyabilirler. Yukarıda ifade ettiğim gibi sesin yoğunluğu desibel (dB) cinsinden ölçülür. Desibel ölçeğinde en az duyulabilen ses 0 dB’dir.

Ses seviyesini logaritmik olarak ölçülür. Desibel, sinyal ve iletişim alanında karşımıza sıkça çıkmaktadır. Ses ve sinyaldeki oranı logaritmik olarak tanımlamaya olanak sağlar.

Bu oranlar; güç, ses basıncı, voltaj veya yoğunluk olabilir. Logartimik ifadesini ise kısaca açıklayalım. Çarpmaları, bölmeleri, kök ve kuvvet alma gibi matematiksel ifadelerin yapılabilmesi için yararlanılan bir yoldur. 2³=8 ifadesinde 3 sayısı 2 tabanında 8’in logaritmasıdır. 2 sayısını 8 çevirmek için logaritmik olarak 3 e yükseltilmesi gerekir.

Desibel Nasıl Ölçülür

Desibeli(dB) ölçmek için Desibelmetre kullanılıyor. Fakat cebimizdeki telefonlara bazı uygulamalar indirdiğimizde ise telefonlarımız Desibelmetreye dönüşüyor.

Desibeli matematiksel olarak tanımlama

Burada P_ref referans gücüdür ve P nicelleştirilecek güçtür. Referans gücünden daha büyük güçleri tanımlarken dB pozitiftir ve referans gücünden daha düşük güçler için negatiftir. Desibel (dB) birimsizdir, tıpkı lineer ölçekte oranlardan olduğu gibi (örneğin 2x veya 10:1). dB, aşağıdaki denklem kullanılarak logaritmik ölçekten tekrar lineer ölçeğe dönüştürülebilir:

güç miktarları için ve alan miktarları için.

dB, bağıl güçleri veya oranları tanımlamak için kullanılır, ancak mutlak miktarları veya referansa özel miktarları temsil eden birçok türetilmiş birim de vardır. Bu birimler dB’den sonra dBm, dBW vb. gibi başka bir harfle gösterilir.

10log10 ve 20log10 Ne Zaman Kullanılır?

Desibelin güç miktarları arasındaki oranı temsil ettiğini unutmayın. İki oran niceliği hali hazırda güç olduğunda, önceki denklem kullanılabilir (burada tekrar gösterilmiştir):

İki oran niceliği alan niceliği (veya genlik) olduğunda şu tanımı kullanın:

20log10 kullanarak dB’ye dönüştürme gereklidir, çünkü kare alan miktarları (gerilim ve akım gibi) güçle orantılıdır. Bu, iki voltajın oranı kullanılarak gösterilmiştir:

Kullanılan tek varsayım, iki direncin her iki voltaj için de aynı olmasıdır; bu, iyi tasarlanmış devreler için iyi bir varsayımdır.

Mühendisler Neden dB Kullanıyor?

Mühendisler desibel (dB) sistemini kullanırlar çünkü, büyük sayıları ve geniş dinamik aralıkları manipüle etmenin ve görselleştirmenin en uygun yoludur.

Örneğin alınan giriş sinyalinin 1.4125 milyon katı amplifikasyona sahip bir alıcıdan bahsetmek zor ve hantal olabilir. Amplifikatörün 61,5 dB kazancı olduğunu söylemek daha kolay.

Logaritmalar çarpılmak yerine eklenebilir, bu nedenle kazanç aşamalarını dB cinsinden anlamak doğrusal ölçeklerden daha kolay yönetilebilir. Örneğin, önceki örneğe 1.22’lik bir kazanç aşaması daha ekleseydim. 1.4125e6’yı doğrusal ölçekte 1,22 ile çarpabilir veya aynı kazanç tanımı için 0,5 dB ila 61.5 dB ekleyebilirim. Küçük sayıları toplamak, büyük sayıları çarpmaktan çok daha kolaydır.

dB ölçeğini kullanmanın bir diğer avantajı, geniş dinamik aralıklara sahip sinyallerin görselleştirilmesinin kolaylığıdır. Aşağıdaki şekiller bu noktayı bir gürültü tabanı ve iki sinüzoid kullanarak göstermektedir.

Her iki grafik de aynı verilere dayanmaktadır. Doğrusal çizim sinüzoidi 18 MHz’de gösterir, ancak zemin veya spektrumdaki diğer sinyaller hakkında hiçbir şey görselleştiremiyoruz. Öte yandan, dB cinsinden çizim, hem sinüzoidlerin bağıl genliklerini hem de gürültü tabanına yakınlıklarını açıkça gösterir.

Desibel Birimleri

dB, logaritmik güç oranlarının temel birimidir. Aşağıdaki denklemi kullanır:

alan veya genlik miktarları kareden geçen güçle ilgiliyken ise aşağıdaki denklemi kullanın:

dBm
1 mW’ı referans alan bir mutlak güç birimi. MW bir güç birimidir, bu nedenle lineerden dönüştürmek için 10log10 kullanılır.

dBW
1 W’ı referans alan bir mutlak güç birimi. W bir güç birimidir, bu nedenle doğrusaldan dönüştürmek için 10log10 kullanılır.

dBc tipik olarak iletişimde taşıyıcı sinüzoide göre ilgili sinyalleri belirtmek için kullanılır.

dBa
Bir giriş sinyalinin gücünü referans alan göreli bir güç birimi. Giriş sinyali gücü bir güç birimidir, bu nedenle doğrusaldan dönüştürmek için 10log10 kullanılır.

dBa tipik olarak filtre performansını belirtmek veya ölçmek için kullanılır. Örneğin, bir geçiş bandı, 40 dBa’dan fazla bir durdurma bandı kaybıyla 0,5 dBa kayıpta belirtilebilir.

dBi
İzotropik olarak yayılan bir alana referans veren göreli bir anten alan birimi. Anten alanı bir alan birimidir, bu nedenle lineerden dönüştürmek için 20log10 kullanılır.

dBi tipik olarak antenlerin yönlülüğünü tanımlamak için kullanılır. Anten alanları, her üç boyutta da eşit olarak elektromanyetik enerji yayan ideal bir kaynak olan izotropik bir kaynakla karşılaştırılır.

dB’den türetilen birçok başka birim vardır, ancak bunlar elektrik mühendisliğinde en tipik olarak kullanılan birimlerdir.

Okuduğunuz için teşekkürler!