डेसीबेल

डेसीबल प्रतीक बेल के दसवें भाग के बराबर माप की एक सापेक्ष इकाई है। यह उर्जा या मूल-उर्जा क्षेत्र मात्रा के दो मूल्यों के लघुगणक मापदंड के अनुपात को व्यक्त करता है। दो संकेत जिनके स्तर 1 डेसीबल से भिन्न होते हैं, का उर्जा अनुपात लगभग 10^1/10 होता है।

यह इकाई सापेक्ष परिवर्तन या निरपेक्ष मान को व्यक्त करता है। इसका सन्दर्भ संख्यात्मक निश्चित मान के अनुपात को व्यक्त करता है; इस तरह से जब इसे उपयोग किया जाता है, तो इकाई प्रतीक को प्रायः अक्षर कूट के साथ प्रत्यय दिया जाता है जो संदर्भ मान को संदर्भित करता है। उदाहरण के लिए 1 विभव के संदर्भ मूल्य के लिए, सामान्य प्रत्यय V का प्रयोग होता है।

डेसीबल के दो मुख्य प्रकार के मापदंड साधारण उपयोग में हैं। उर्जा अनुपात व्यक्त करते समय, इसे सामान्य लघुगणक के दस गुना के रूप में परिभाषित किया जाता है। अर्थात् 10 डेसीबल के कारक द्वारा उर्जा में परिवर्तन 10 dB परिवर्तन के स्तर के बराबर होता है मूल-उर्जा की मात्रा को व्यक्त करते समय, 10 dB के कारक द्वारा विपुलता में परिवर्तन 20 dB के समान होता है; डेसीबल मापदंड दो के कारक से भिन्न होते हैं, जिससे संबंधित उर्जा और मूल-उर्जा का स्तर रैखिक प्रणालियों में समान मूल्य से बदल जाता है, जहां उर्जा, विपुलता के वर्ग के आनुपातिक है।

डेसीबल की परिभाषा संयुक्त राज्य अमेरिका में बेल प्रणाली में 20वीं शताब्दी के प्रारंभ में टेलीफ़ोनी में कम परिसंचरण और उर्जा मापन के द्वारा उत्पन्न हुइ थी। बेल को अलक्ज़ेंडर ग्राहम बेल के सम्मान में नामित किया गया था, परन्तु बेल का उपयोग किंचित ही कभी किया जाता है।इसके अतिरिक्त, डेसीबल का उपयोग विज्ञान और अभियांत्रिकी में कई प्रकार के मापों के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए इसका उपयोग ध्वनिकी, विद्युतीय और नियंत्रण सिद्धांत में प्रमुख रूप से होता है। विद्युतीय में, प्रवर्धको के वृद्धि, संकेतों के क्षीणन, और संकेत-कोलाहल अनुपात सामान्यतः डेसिबल में व्यक्त किए जाते हैं।

dB	PoW Eआर आरAटीio		AM PALiTuDE आरAटीio
100	10000000000		100000
90	1000000000		31623
80	100000000		10000
70	10000000		3162
60	1000000		1000
50	100000		316	.2
40	10000		100
30	1000		31	.62
20	100		10
10	10		3	.162
6	3	.981 ≈ 4	1	.995 ≈ 2
3	1	.995 ≈ 2	1	.413 ≈ √2
1	1	.259	1	.122
0	1		1
−1	0	.794	0	.891
−3	0	.501 ≈ 1⁄2	0	.708 ≈ √1⁄2
−6	0	.251 ≈ 1⁄4	0	.501 ≈ 1⁄2
−10	0	.1	0	.3162
−20	0	.01	0	.1
−30	0	.001	0	.03162
−40	0	.0001	0	.01
−50	0	.00001	0	.003162
−60	0	.000001	0	.001
−70	0	.0000001	0	.0003162
−80	0	.00000001	0	.0001
−90	0	.000000001	0	.00003162
−100	0	.0000000001	0	.00001
AN EAक्सAM PALE S सीAALE S H oW iNजी PoW Eआर आरAटीioS एक ्स, AM PALiTuDE आरAटीioS √x, ANDdB Eक्यूयूiवीAALENटीS 10 ALoजी10 Aक्स.

इतिहास

डेसीबल, टेलीग्राफ और टेलीफोन परिपथ में संकेत हानि को निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विधियों से उत्पन्न होता है।1920 के दशक के मध्य तक हानि के लिए इकाई मानक तारो के मील की दूरी पर निर्भर थी। एक मील लगभग 1.6 किमी से अधिक विद्युत् के नुकसान के अनुरूप है। 5000 घूर्णन प्रति सेकंड (795.8 Hz), और एक श्रोता के लिए सबसे छोटे क्षीणन का पता लगाने के लिए निकटता से मेल खाता है। एक मानक टेलीफोन तार ऐसा तार था, जिसमें 88 ओम का प्रतिरोध समान रूप से वितरित किया गया था; प्रति लूप-मील और समान रूप से वितरित विद्युतीय शंट 0.054 माइक्रोफैराड प्रति मील के अनुरूप था।

1924 में, बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं को यूरोप में लंबी दूरी की टेलीफोनी पर अंतर्राष्ट्रीय सलाहकार समिति के सदस्यों के बीच एक नई इकाई परिभाषा के लिए अनुकूल प्रतिक्रिया मिली और MSC को ट्रांसमिशन इकाई (TU) से बदल दिया गया। 1 TU को इस तरह परिभाषित किया गया था कि TU की संख्या एक संदर्भ शक्ति के लिए मापी गई शक्ति के अनुपात के आधार-10 लघुगणक का दस गुना थी। [7] परिभाषा को आसानी से इस प्रकार चुना गया था कि 1 TU लगभग 1 MSC; विशेष रूप से, 1 एमएससी 1.056 TU था। 1928 में, बेल प्रणाली ने इसका का नाम बदलकर डेसिबल कर दिया, [8] जो शक्ति अनुपात के आधार-10 लघुगणक के लिए एक नई परिभाषित इकाई का दसवां हिस्सा है। दूरसंचार अग्रणी अलेक्जेंडर ग्राहम बेल के सम्मान में इसका नाम बेल रखा गया था। [9] बेल का उपयोग संभवतः ही कभी किया जाता है, क्योंकि डेसिबल प्रस्तावित कार्य इकाई थी

डेसिबल का नामकरण और प्रारम्भिक परिभाषा 1931 के एनबीएस स्टैंडर्ड की वार्षिकी में वर्णित है।टेलीफोन के प्रारम्भिक दिनों से ही, एक ऐसी इकाई की आवश्यकता को पहचाना गया है जिसमें टेलीफोन सुविधाओं की संचरण क्षमता को मापा जा सके। 1896 में केबल की शुरूआत ने एक सुविधाजनक इकाई के लिए एक स्थिर आधार प्रदान किया और इसके तुरंत बाद "मील ऑफ स्टैंडर्ड" केबल सामान्य उपयोग में आ गई। यह इकाई 1923 तक कार्यरत थी जब आधुनिक टेलीफोन कार्य के लिए अधिक उपयुक्त होने के कारण एक नई इकाई को अपनाया गया था। नई ट्रांसमिशन इकाई का व्यापक रूप से विदेशी टेलीफोन संगठनों के बीच उपयोग किया जाता है और हाल ही में लंबी दूरी की टेलीफोनी पर अंतर्राष्ट्रीय सलाहकार समिति के सुझाव पर इसे "डेसिबल" कहा गया था।।

अप्रैल 2003 में अंतर्राष्ट्रीय भार और उपाय समिति CIPM ने अंतर्राष्ट्रीय इकाइयाँ प्रणाली SI में डेसीबल को सम्मिलित करने के लिए एक अनुमोदन पर विचार किया, परन्तु प्रस्ताव के विरुद्ध फैसला किया। प्रायः डेसीबल को अन्य अंतर्राष्ट्रीय निकायों जैसे कि अंतर्राष्ट्रीय अंतर्राष्ट्रीय विद्युत तकनीक आयोग और अंतर्राष्ट्रीय संगठन के लिए मानकीकरण ISO द्वारा मान्यता प्राप्त है। IEC मूल -उर्जा मात्रा के साथ-साथ उर्जा डेसीबल के उपयोग की अनुमति देता है और इस अनुमोदन के बाद कई राष्ट्रीय मानकों के निकायों जैसे कि NIST जो विभव अनुपात के लिए डेसीबल के उपयोग को सही ठहराता है। उनके व्यापक उपयोग के अतिरिक्त और संदर्भ मान IEC या ISO द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं हैं। डेसिबल को इस कथन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है कि दो मात्राएँ 1 डेसिबल से भिन्न होती हैं जब वे 100.1 के अनुपात में होती हैं और कोई भी दो मात्राएँ N डेसिबल द्वारा भिन्न होती हैं जब वे 10N (0.1) के अनुपात में होती हैं। किन्हीं दो शक्तियों के अनुपात को व्यक्त करने वाली संचरण इकाइयों की संख्या इसलिए उस अनुपात के सामान्य लघुगणक का दस गुना है। टेलीफोन परिपथ में शक्ति के लाभ या हानि को निर्दिष्ट करने की यह विधि परिपथ के विभिन्न भागों की दक्षता को व्यक्त करने वाली इकाइयों के प्रत्यक्ष जोड़ या घटाव की अनुमति देती है।1954 में, जे.डब्ल्यू. हॉर्टन ने तर्क दिया कि संचरण हानि केअतिरिक्त अन्य मात्राओं के लिए एक इकाई के रूप में डेसिबल का उपयोग भ्रम पैदा करता है, और "मानक परिमाण जो गुणन द्वारा संयोजित होता है" के लिए लॉगिट नाम का सुझाव दिया, "मानक परिमाण" के लिए नाम इकाई के विपरीत जो जोड़ कर जोड़ता है। अप्रैल 2003 में, वज़न और माप की अंतर्राष्ट्रीय समिति (CIPM) ने डेसिबल को अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की इकाइयों (SI) में शामिल करने की अनुशंसा पर विचार किया, लेकिन प्रस्ताव के विरुद्ध निर्णय लिया। [13} यदपि डेसिबल को अन्य अंतर्राष्ट्रीय निकायों जैसे कि अंतर्राष्ट्रीय विद्युत् तकनीक आयोग (IEC) और अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (ISO) द्वारा मान्यता प्राप्त है। [14] IEC जड़-शक्ति मात्रा के साथ-साथ शक्ति के साथ डेसिबल के उपयोग की अनुमति देता है और इस अनुशंसा का कई राष्ट्रीय मानक निकायों द्वारा पालन किया जाता है, जैसे NIST, जो वोल्टेज अनुपात के लिए डेसिबल के उपयोग को सही ठहराता है। [15] उनके व्यापक उपयोग के बावजूद, प्रत्यय (जैसे dBA या dBV में) IEC या ISO द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं हैं

परिभाषा

आईएसओ 80000-3 अंतरिक्ष और समय की मात्रा और इकाइयों के लिए परिभाषाओं का वर्णन करता है। आईईसी मानक 60027-3:2002 निम्नलिखित मात्राओं को परिभाषित करता है। डेसिबल (dB) एक बेल का दसवां हिस्सा है: 1 dB = 0.1 B. बेल (B) 1⁄2 ln(10) नेपर्स है: 1 B = 1⁄2 ln(10) Np। नीपर रूट-पावर मात्रा के स्तर में परिवर्तन है जब रूट-पावर मात्रा ई के कारक से बदलती है, जो कि 1 एनपी = एलएन (ई) = 1 है, जिससे सभी इकाइयों को गैर-आयामी प्राकृतिक लॉग के रूप में संबंधित किया जाता है। जड़-शक्ति-मात्रा अनुपात, 1 डीबी = 0.115 13… एनपी = 0.115 13…। अंत में, किसी मात्रा का स्तर उस मात्रा के मान के उसी प्रकार की मात्रा के संदर्भ मान के अनुपात का लघुगणक होता है। इसलिए, बेल 10:1 की दो शक्ति मात्राओं के बीच के अनुपात के लघुगणक का प्रतिनिधित्व करता है, या √10:1 की दो मूल-शक्ति मात्राओं के बीच के अनुपात के लघुगणक का प्रतिनिधित्व करता है। [16] दो संकेत जिनके स्तर एक डेसिबल से भिन्न होते हैं, उनका शक्ति अनुपात 101/10 होता है, जो लगभग 1.25893 होता है, और एक आयाम अनुपात 101/20 (1.12202) होता है। [17] [18] बेल का उपयोग संभवतः ही कभी या तो उपसर्ग के अतिरिक्त एसआई इकाई उपसर्ग के साथ किया जाता है; यह पसंद किया जाता है, उदाहरण के लिए, मिलीबेल के अतिरिक्त एक डेसिबल के सौवें हिस्से का उपयोग करना। इस प्रकार, एक बेल के पांच एक हजारवें भाग को सामान्यतः 0.05 dB लिखा जाएगा, न कि 5 mB.[19] डेसिबल में एक स्तर के रूप में अनुपात को व्यक्त करने की विधि इस बात पर निर्भर करती है कि मापी गई संपत्ति एक शक्ति मात्रा है या मूल-शक्ति मात्रा है।

विद्युत् की मात्रा

जब उर्जा मात्राओं के माप का उल्लेख करते हैं, तो एक अनुपात को संदर्भ मूल्य के लिए माप मात्रा के अनुपात के आधार -10 लघुगणक का दस गुना मूल्यांकन करके डेसिबल में एक स्तर के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। इस प्रकार, P के लिए माप उर्जा का अनुपात AL_P द्वारा दर्शाया गया है, डेसिबल में व्यक्त अनुपात, जो सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है:

$L_{P}={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\,{\text{Np}}=10\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\,{\text{dB}}.$

दो विद्युत् मात्रा के अनुपात का आधार -10 लघुगणक BEALS की संख्या है। डेसीबल की संख्या BEALS की संख्या से दस गुना है,समकक्ष,एक डेसीबल एक बेल का दसवां भाग है। P और P₀ को एक ही प्रकार की मात्रा से मापना चाहिए और अनुपात की गणना से पहले समान इकाइयाँ हों। यदि P = P₀ उपरोक्त समीकरण में, AL_P = 0. यदि P₀ से अधिक है तब AL_P सकारात्मक है;अगर P₀ से कम है तब AL_P नकारात्मक है।

उपरोक्त समीकरण को फिर से व्यवस्थित करना P के संदर्भ में P के लिए निम्न सूत्र देता है$P=10^{\frac {L_{P}}{10\,{\text{dB}}}}P_{0}.$

मूल-उर्जा (क्षेत्रीय) मात्रा

मूल-शक्ति मात्राओं के मापन का संदर्भ देते समय, सामान्यतः F पर मापा गया और F0 के वर्गों के अनुपात पर विचार किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि परिभाषाओं को मूल रूप से शक्ति और मूल -शक्ति दोनों मात्राओं के सापेक्ष अनुपात के लिए समान मान देने के लिए तैयार किया गया था। इस प्रकार, निम्नलिखित परिभाषा का उपयोग किया जाता है

$L_{F}=\ln \!\left({\frac {F}{F_{0}}}\right)\,{\text{Np}}=10\log _{10}\!\left({\frac {F^{2}}{F_{0}^{2}}}\right)\,{\text{dB}}=20\log _{10}\left({\frac {F}{F_{0}}}\right)\,{\text{dB}}.$

सूत्र को देने के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है

$F={10}^{\frac{L_F}{20\text{dB}}}$