Công Cụ Tính Decibel
Năm công cụ decibel trong một. Chuyển đổi giữa mức âm thanh, cường độ và áp suất; cộng hoặc trừ nhiều nguồn ồn; xem mức âm giảm theo khoảng cách thế nào; đổi tỷ số công suất và điện áp sang decibel và ngược lại; và chuyển giữa dBm, dBW, dBV, dBu với watt và volt thông thường. Phép tính được trình bày cho từng kết quả. Miễn phí, không cần đăng ký.
Kết quả
85,0 dB
Mức âm thanh (L)
3,162 × 10⁻⁴ W/m²
Cường độ âm thanh (I)
355,7 mPa
Áp suất âm thanh (p)
3,162 × 10⁸ ×
Cường độ ÷ ngưỡng nghe
Phép tính
- I = I₀ × 10^(L/10) = 10⁻¹² W/m² × 10^(85,0 dB/10) = 3,162 × 10⁻⁴ W/m²
- p = p₀ × 10^(L/20) = 20 µPa × 10^(85,0 dB/20) = 355,7 mPa
Ở 85,0 dB (nếu đã trọng số A), quy tắc 3 dB của NIOSH giới hạn phơi nhiễm khoảng 8 giờ mỗi ngày; mức khuyến nghị là 85 dBA trong 8 giờ.
Mức âm thanh điển hình
| Âm thanh | Mức |
|---|---|
| Ngưỡng nghe ở 1 kHz | 0 dB |
| Tiếng thì thầm | khoảng 30 dB |
| Trò chuyện bình thường | khoảng 60 dB |
| Máy cắt cỏ, máy hút bụi, dụng cụ điện | 85–90 dBA |
| Còi xe cứu thương, cưa xích, hộp đêm | 95 dBA trở lên |
| Ngưỡng đau | khoảng 120–130 dB |
Các giá trị điển hình đã làm tròn; giới hạn 85 dBA và các mức 85–90 và 95 trở lên lấy từ NIOSH. Trọng số A (dBA) điều chỉnh số đo theo độ nhạy của tai, điều mà công cụ này không làm.
Cách Sử Dụng Công Cụ Tính Decibel
- 1. Chọn việc cần làm. Mức âm thanh chuyển đổi giữa dB, cường độ và áp suất. Cộng hoặc trừ mức kết hợp các nguồn ồn. Khoảng cách áp dụng luật nghịch đảo bình phương. Tỷ số và mức tuyệt đối xử lý công suất và điện áp trong điện tử và âm thanh.
- 2. Nhập những gì bạn biết. Cường độ chạy từ pW/m² đến W/m², áp suất từ µPa đến kPa, khoảng cách tính bằng cm, m, km hoặc feet, còn công suất và điện áp tính bằng watt, dBm, volt hoặc dBV.
- 3. Chọn số chữ số thập phân. Mức âm thanh thường được ghi với một chữ số thập phân; hãy chọn từ 0 đến 3.
- 4. Đọc kết quả và phép tính. Mỗi kết quả được viết thành công thức với số liệu của bạn, để bạn có thể chép phương pháp vào báo cáo thí nghiệm.
Decibel Là Gì
Một decibel (dB) bằng mười lần logarit cơ số 10 của tỷ số hai công suất: dB = 10 log₁₀(P₂ ÷ P₁). Thang đo này dùng logarit vì tai người và nhiều dụng cụ đáp ứng theo tỷ số chứ không theo hiệu số, nên một khoảng công suất khổng lồ — với âm thanh là một nghìn tỷ lần — vừa khít trong vài trăm đơn vị. Mỗi bậc 10 lần công suất tương ứng 10 dB, và tăng gấp đôi công suất thêm khoảng 3 dB (10 log₁₀ 2 = 3,01).
Các đại lượng mà bình phương tỷ lệ với công suất — điện áp, dòng điện, áp suất âm thanh — dùng 20 log₁₀ thay thế, nên tăng gấp đôi điện áp thêm khoảng 6 dB. Một decibel riêng lẻ mô tả một tỷ số; nó trở thành mức tuyệt đối khi đã cố định một mốc tham chiếu. Với âm thanh, đó là ngưỡng nghe: I₀ = 10⁻¹² W/m² đối với cường độ, hoặc 20 µPa đối với áp suất trong không khí, cho cùng một mức (dB SPL).
| Độ lợi | Tỷ số công suất | Tỷ số điện áp hoặc áp suất |
|---|---|---|
| +3 dB | × 2,00 | × 1,41 |
| +6 dB | × 3,98 | × 2,00 |
| +10 dB | × 10 | × 3,16 |
| +20 dB | × 100 | × 10 |
| −3 dB | × 0,501 | × 0,708 |
| −6 dB | × 0,251 | × 0,501 |
| −20 dB | × 0,01 | × 0,1 |
Ví Dụ Minh Họa
- Từ mức sang cường độ và áp suất. 85 dB ứng với I = 10⁻¹² × 10^8,5 = 3,162 × 10⁻⁴ W/m² và p = 20 µPa × 10^(85/20) = 0,3557 Pa. NIOSH khuyến nghị không quá 8 giờ mỗi ngày ở 85 dBA, và cứ tăng thêm 3 dBA thì thời gian cho phép giảm một nửa.
- Cộng các nguồn. Ba máy 85, 82 và 79 dB chạy cùng lúc: 10 log₁₀(10^8,5 + 10^8,2 + 10^7,9) = 87,4 dB. Các mức cộng theo năng lượng: hai nguồn 60 dB bằng nhau tạo ra 63 dB, không phải 120.
- Trừ tiếng ồn nền. Số đo 70 dB khi máy bật và 60 dB khi máy tắt nghĩa là riêng máy là 10 log₁₀(10⁷ − 10⁶) = 69,5 dB.
- Khoảng cách. Nguồn đo được 90 dB ở 1 m sẽ là 90 − 20 log₁₀(10) = 70 dB ở 10 m. Mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách làm giảm 6,02 dB.
- Điện tử. 20 dBm là 100 mW, 30 dBm là 1 W và 0 dBm là 1 mW. +4 dBu, mức chuẩn của đường âm thanh chuyên nghiệp, là 1,228 V RMS; −10 dBV, mức dùng trong thiết bị tiêu dùng, là 0,316 V.
Giới Hạn và Quy Ước
- Phép cộng giả định các nguồn không tương quan. Hai âm thuần kết hợp cùng pha có thể cộng nhiều hơn (tối đa +6 dB), còn lệch pha thì có thể triệt tiêu nhau.
- Quy tắc khoảng cách dành cho trường tự do. Ngoài trời không có phản xạ, một nguồn điểm tuân theo luật nghịch đảo bình phương. Trong nhà, tiếng vang làm mức giảm chậm lại; một nguồn đường dài như con đường đông xe chỉ mất 3 dB mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách.
- Không áp dụng trọng số A. dBA điều chỉnh mức theo độ nhạy của tai. Công cụ này coi mọi dB là mức không có trọng số, vì vậy hãy dùng nó trên một số đã được trọng số hóa nếu bạn cần dBA.
- Cặp tham chiếu. I₀ = 10⁻¹² W/m² và p₀ = 20 µPa khớp nhau với không khí ở trở kháng đặc trưng khoảng 400 Pa·s/m, đủ gần để hai mức được coi là bằng nhau.
Câu Hỏi Thường Gặp
- Cộng decibel như thế nào?
- Không phải bằng phép cộng đơn giản. Đổi mỗi mức thành công suất bằng 10^(L/10), cộng chúng, rồi đổi ngược lại bằng 10 log₁₀. Hai nguồn bằng nhau cộng thêm 3 dB, mười nguồn bằng nhau cộng thêm 10 dB, và một nguồn nhỏ hơn nguồn kia 10 dB chỉ cộng thêm 0,4 dB.
- Công thức tính mức decibel của âm thanh là gì?
- L = 10 log₁₀(I ÷ I₀), với I₀ = 10⁻¹² W/m². Theo áp suất thì L = 20 log₁₀(p ÷ p₀), với p₀ = 20 µPa. Âm có cường độ gấp 10 lần thì to hơn 10 dB; âm có cường độ gấp 100 lần thì to hơn 20 dB.
- Âm thanh giảm bao nhiêu theo khoảng cách?
- Với một nguồn điểm ngoài trời, giảm 6 dB mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách, vì cường độ giảm theo bình phương khoảng cách (20 log₁₀ 2 = 6,02). Từ 1 m đến 10 m mức giảm là 20 dB; từ 1 m đến 100 m là 40 dB.
- Khác nhau giữa 10 log và 20 log là gì?
- Dùng 10 log cho công suất và cường độ, và 20 log cho các đại lượng mà bình phương tỷ lệ với công suất, như điện áp, dòng điện và áp suất âm thanh. Cả hai cho cùng số decibel với cùng một thay đổi vật lý, vì công suất tỷ lệ với bình phương biên độ.
- dBm, dBW, dBV và dBu nghĩa là gì?
- Chúng là decibel so với một mốc cố định: dBm so với 1 miliwatt, dBW so với 1 watt, dBV so với 1 volt RMS và dBu so với 0,7746 volt RMS. Vậy 0 dBm là 1 mW, 30 dBm là 1 W, và dBW = dBm − 30.
- Mức decibel nào có hại cho thính giác?
- NIOSH khuyến nghị giới hạn phơi nhiễm ở 85 dBA trung bình trong ngày làm việc 8 giờ, và cứ tăng 3 dBA thì giảm một nửa thời gian, nên 100 dBA chỉ được phép khoảng 15 phút. Mức khoảng 120 dB trở lên có thể gây đau và tổn thương ngay lập tức.