डेसीबेल: Difference between revisions

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=== मूल-उर्जा (क्षेत्रीय) मात्रा ===
=== मूल-उर्जा (क्षेत्रीय) मात्रा ===
मूल-ऊर्जा मात्राओं के मापन का संदर्भ देते समय, सामान्यतः  F पर मापा गया और ''F''<sub>0</sub>  के वर्गों के अनुपात पर विचार किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि परिभाषाओं को मूल रूप से ऊर्जा और मूल -ऊर्जा 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
मूल-ऊर्जा मात्राओं के मापन का संदर्भ देते समय, सामान्यतः  F पर मापा गया और ''F''<sub>0</sub>  के वर्गों के अनुपात पर विचार किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि परिभाषाओं को मूल रूप से ऊर्जा और मूल -ऊर्जा दोनों मात्राओं के सापेक्ष अनुपात के लिए समान मान देने के लिए तैयार किया गया था। बेल का उपयोग संभवतः ही कभी उपसर्ग के अतिरिक्त एसआई इकाई उपसर्ग के साथ किया जाता है; इसे सर्वमान्य इकाई के रूप मे संदर्भित 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 इस प्रकार, निम्नलिखित परिभाषा का उपयोग किया जाता है
:<math>
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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}.
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}.
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L_p = 20 \log_{10}\!\left(\frac{p_{\text{rms}}}{p_{\text{ref}}}\right)\,\text{dB},
L_p = 20 \log_{10}\!\left(\frac{p_{\text{rms}}}{p_{\text{ref}}}\right)\,\text{dB},
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जहां ''p''<sub>rms</sub> माप ध्वनि दबाव और  ''p''<sub>rms</sub> का मूल माध्य वर्ग है हवा में 20 [[ micropascal |संधिवेधन]] का मानक संदर्भ ध्वनि दबाव या जल में [[ micropascal |संधिवेधन]] है।<ref>ISO 1683:2015</ref> जल के नीचे ध्वनिकी में डेसीबल का उपयोग संदर्भ मूल्य में इस अंतर के कारण भाग में भ्रम की ओर जाता है।<ref>C. S. Clay (1999), Underwater sound transmission and SI units, J Acoust Soc Am 106, 3047</ref>मानव कान में ध्वनि स्वीकृति में एक बड़ी गतिशील क्षेत्र है।ध्वनि की तीव्रता का अनुपात जो उस शांत ध्वनि के लिए कम संपर्क के दौरान स्थायी क्षति का कारण बनता है जो कान सुन सकता है या 1 ट्रिलियन से अधिक या उससे अधिक है<sup>12 </sup>)।<ref>{{cite web |title=Loud Noise Can Cause Hearing Loss |url=https://www.cdc.gov/nceh/hearing_loss/what_noises_cause_hearing_loss.html |website=cdc.gov |date=7 October 2019 |publisher=Centers for Disease Control and Prevention |access-date=30 July 2020}}</ref> इस तरह के बड़े माप क्षेत्र को सरलता से लघुगणक मापदंड में व्यक्त किया जाता है: 10 का आधार -10 लघुगणक<sup>12</sup> 12 है, जिसे 120 dBRE 20 इकाई के ध्वनि दबाव स्तर के रूप में व्यक्त किया जाता है।
जहां ''p''<sub>rms</sub> माप ध्वनि दबाव और  ''p''<sub>rms</sub> का मूल माध्य वर्ग है हवा में 20 [[ micropascal |संधिवेधन]] का मानक संदर्भ ध्वनि दबाव या जल में [[ micropascal |संधिवेधन]] है।<ref>ISO 1683:2015</ref> जल के नीचे ध्वनिकी में डेसीबल का उपयोग संदर्भ मूल्य में इस अंतर के कारण भाग में भ्रम की ओर जाता है।<ref>C. S. Clay (1999), Underwater sound transmission and SI units, J Acoust Soc Am 106, 3047</ref>मानव कान में ध्वनि स्वीकृति में एक बड़ी गतिशील क्षेत्र है।ध्वनि की तीव्रता का अनुपात जो उस शांत ध्वनि के लिए कम संपर्क के दौरान स्थायी क्षति का कारण बनता है जो कान सुन सकता है या 1 ट्रिलियन से अधिक या उससे अधिक है<sup>12 </sup>)।<ref>{{cite web |title=Loud Noise Can Cause Hearing Loss |url=https://www.cdc.gov/nceh/hearing_loss/what_noises_cause_hearing_loss.html |website=cdc.gov |date=7 October 2019 |publisher=Centers for Disease Control and Prevention |access-date=30 July 2020}}</ref> इस तरह के बड़े माप क्षेत्र को सरलता से लघुगणक मापदंड में व्यक्त किया जाता है: 10 का आधार -10 लघुगणक<sup>12</sup> 12 है, जिसे 120 dBRE 20 इकाई के ध्वनि दबाव स्तर के रूप में व्यक्त किया जाता है। यन्त्र कोलाहल संयुक्त स्तर से 83 dBA पृष्ठभूमि कोलाहल को 'घटाना' द्वारा प्राप्त किया जा सकता है परन्तु जब यन्त्र को स्विच किया जाता है तो अकेले पृष्ठभूमि कोलाहल को 83 dBA के रूप में मापा जाता है। अर्थात, 84.8 dB एक कमरे में ध्वनि स्तर के प्रतिनिधि मूल्य को खोजने के लिए कमरे के भीतर विभिन्न पदों पर कई माप लिया जाता है, और एक औसत मूल्य की गणना की जाती है।


चूंकि मानव कान सभी ध्वनि आवृत्तियों के लिए समान रूप से संवेदनशील नहीं है, इसीलिए ध्वनिक उर्जा वर्णक्रम को आवृत्ति आम मानक होने के द्वारा संशोधित किया जाता है अर्थात डेसिबल में ध्वनि स्तर या कोलाहल के स्तर में परिवर्तित होने से पहले भारित ध्वनिक उर्जा प्राप्त हो सके।<ref name=Pierre>{{citation |url= http://storeycountywindfarms.org/ref3_Impact_Sound_Pressure.pdf |author=Richard L. St. Pierre, Jr. and Daniel J. Maguire |title=The Impact of A-weighting Sound Pressure Level Measurements during the Evaluation of Noise Exposure |date=July 2004 |access-date=2011-09-13}}</ref>
चूंकि मानव कान सभी ध्वनि आवृत्तियों के लिए समान रूप से संवेदनशील नहीं है, इसीलिए ध्वनिक उर्जा वर्णक्रम को आवृत्ति आम मानक होने के द्वारा संशोधित किया जाता है अर्थात डेसिबल में ध्वनि स्तर या कोलाहल के स्तर में परिवर्तित होने से पहले भारित ध्वनिक उर्जा प्राप्त हो सके।<ref name=Pierre>{{citation |url= http://storeycountywindfarms.org/ref3_Impact_Sound_Pressure.pdf |author=Richard L. St. Pierre, Jr. and Daniel J. Maguire |title=The Impact of A-weighting Sound Pressure Level Measurements during the Evaluation of Noise Exposure |date=July 2004 |access-date=2011-09-13}}</ref>

Revision as of 06:28, 23 February 2023

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 101/10 होता है।[1][2]

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।[3][4]

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।[5] 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। 1 MSC, 5000 रेडियंस प्रति सेकंड (795.8 हर्ट्ज) की आवृत्ति पर मानक टेलीफोन तार के एक मील (लगभग 1.6 किमी) से अधिक विद्युत हानि के अनुरूप है, और श्रोता के लिए सबसे छोटे क्षीणन का पता लगाने के समान 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 विद्युत् उपमार्ग 0.054 माइक्रोफैराड प्रति मील के अनुरूप था।[6]

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

डेसिबल का नामकरण और प्रारम्भिक परिभाषा 1931 के एनबीएस मानक की वार्षिकी में वर्णित है।[8]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 प्रारंभ ने एक सुविधाजनक इकाई के लिए 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 संचारण इकाई का व्यापक रूप से विदेशी टेलीफोन संगठनों के मध्य उपयोग किया जाता है और हाल ही में लंबी दूरी की टेलीफोनी पर अंतर्राष्ट्रीय सलाहकार समिति के सुझाव पर इसे "डेसिबल" से संदर्भित किया गया था।[9]

वजन और माप के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति CIPM ने अंतर्राष्ट्रीय इकाइ प्रणाली में डेसीबल को सम्मिलित करने के लिए एक अनुमोदन पर विचार किया, परन्तु प्रस्ताव के विरुद्ध फैसला किया।[10] प्रायः डेसीबल को अन्य अंतर्राष्ट्रीय निकायों जैसे कि अंतर्राष्ट्रीय विद्युत तकनीक आयोग और अंतर्राष्ट्रीय संगठन के लिए मानकीकरण अर्थात ISO द्वारा मान्यता प्राप्त है। [11] 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 विभव अनुपात के लिए डेसीबल के उपयोग को सही ठहराता है।[12] उनके व्यापक उपयोग के अतिरिक्त, 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 ऊर्जा के अनुपात को व्यक्त करने वाली संचरण इकाइयों की संख्या उस अनुपात के सामान्य लघुगणक का दस गुना है। टेलीफोन परिपथ में ऊर्जा के लाभ या हानि को निर्दिष्ट करने की यह विधि परिपथ के विभिन्न भागों की दक्षता को व्यक्त करने वाली इकाइयों के प्रत्यक्ष युग्म या घटाव की अनुमति देती है।

1954 में, जे.डब्ल्यू. हॉर्टन ने तर्क दिया कि संचरण हानि के अतिरिक्त 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। यदपि डेसिबल को अन्य अंतर्राष्ट्रीय निकायों जैसे कि अंतर्राष्ट्रीय विद्युत् तकनीक आयोग (IEC) और अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (ISO) द्वारा मान्यता प्राप्त है। IEC स्थिर ऊर्जा मात्रा के साथ-साथ ऊर्जा 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 विभव अनुपात के लिए डेसिबल के उपयोग को संदर्भित करता है। उनके व्यापक उपयोग के अतिरिक्त, प्रत्यय 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 अर्थात 1 dB = 0.1 B। बेल (B) 1⁄2 ln(10) नेपर्स है अर्थात 1 B = 1⁄2 ln(10) Np.। नीपर मूल-ऊर्जा मात्रा के स्तर में परिवर्तन है जब मूल-ऊर्जा मात्रा e के कारक से बदलती है, जो कि 1 Np = ln(e) = 1 है, जिससे सभी इकाइयों को गैर-आयामी प्राकृतिक लॉग के रूप में संबंधित किया जाता है। मूल-ऊर्जा मात्रा अनुपात, 1 dB = 0.115 13 तथा Np = 0.115 13 है। 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 ऊर्जा मात्राओं के मध्य के अनुपात के लघुगणक का प्रतिनिधित्व करता है, या √10:1 की दो मूल-ऊर्जा मात्राओं के मध्य के अनुपात के लघुगणक का प्रतिनिधित्व करता है।

दो संकेत जिनके स्तर एक डेसिबल से भिन्न होते हैं, उनका ऊर्जा अनुपात 101/10 होता है, जो लगभग 1.25893 होता है, और एक आयाम अनुपात 101⁄20 (1.12202) के समान होता है। यद्यपि उर्जा और मूल -उर्जा की मात्रा अलग-अलग मात्रा में होती है, परन्तु उनके संबंधित स्तरों को ऐतिहासिक रूप से समान इकाइयों में मापा जाता है, सामान्यतः डेसीबल संबंधित स्तरों में परिवर्तन करने के लिए 2 का एक कारक प्रतिबंधित परिस्थितियों में सन्मान है जैसे जब माध्यम रैखिक होता है और एक ही तरंग विस्तार में परिवर्तन के साथ विचाराधीन होता है, या मध्यम प्रतिबाधा रैखिक आवृत्ति और समय दोनों से स्वतंत्र होता है।

बेल का उपयोग संभवतः ही कभी उपसर्ग के अतिरिक्त एसआई इकाई उपसर्ग के साथ किया जाता है; इसे सर्वमान्य इकाई के रूप मे संदर्भित 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.

डेसिबल में एक स्तर के रूप में अनुपात को व्यक्त करने की विधि इस बात पर निर्भर करती है कि मापा गया गुण एक ऊर्जा मात्रा है या मूल-ऊर्जा मात्रा है।

ऊर्जा इकाइयां

जब उर्जा इकाइयों 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 LP द्वारा दर्शाया गया है, डेसिबल में व्यक्त अनुपात,[13] जिसकी गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है:[14]

दो ऊर्जा मात्रा के अनुपात का आधार -10 लघुगणक बेल की संख्या है। डेसीबल की संख्या बेल की संख्या से दस गुना के समकक्ष है,,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 होनी चाहिए। यदि P = P0 उपरोक्त समीकरण में, LP = 0. यदि P0 से अधिक है तब LP सकारात्मक है;अगर P0 से कम है तब LP नकारात्मक है।

उपरोक्त समीकरण को पुनः P के संदर्भ में व्यवस्थित कर पर P के लिए निम्न सूत्र देता है

मूल-उर्जा (क्षेत्रीय) मात्रा

मूल-ऊर्जा 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 ऊर्जा और मूल -ऊर्जा दोनों मात्राओं के सापेक्ष अनुपात के लिए समान मान देने के लिए तैयार किया गया था। बेल का उपयोग संभवतः ही कभी उपसर्ग के अतिरिक्त एसआई इकाई उपसर्ग के साथ किया जाता है; इसे सर्वमान्य इकाई के रूप मे संदर्भित 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 इस प्रकार, निम्नलिखित परिभाषा का उपयोग किया जाता है

सूत्र को देने के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है

इसी तरह,