¿Qué son los decibelios? – Definición y ejemplos

Publicado el 4 noviembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Definición

Es posible que haya oído hablar de los decibeles, pero es posible que no esté familiarizado con lo que son y cómo se utilizan. Para definir un decibel , lo dividimos en dos partes. La primera parte, ‘deci-‘, es un prefijo métrico que denota un factor de un décimo. Por lo tanto, un decibel es una décima parte de un bel . La segunda parte, ‘-bel’, es una unidad de intensidad del sonido que representa la relación del nivel de presión sonora. La unidad lleva el nombre de Alexander Graham Bell. El umbral de audición es cero bel (10 ^ -12 vatios por metro cuadrado). La intensidad del sonido a menudo se mide en decibelios y rara vez en belios. La unidad de decibelios se denota con la abreviatura dB y las personas que la usan a menudo la denominan ‘abejas-dee’.

El decibelio también ha encontrado un uso generalizado en ingeniería eléctrica y electrónica para describir relaciones de potencia, amplitud, voltaje, temperatura, frecuencia y velocidad de datos. Aunque el dB se conoce como una unidad, en realidad es una cantidad adimensional. Dicho de otra manera, es una relación de dos cantidades, en lugar de una unidad. Matemáticamente, las unidades de las dos cantidades se dividen, dejándolas adimensionales. En estos casos, la cantidad se suele expresar en dB en relación con otra cantidad. Esto se muestra más adelante en la lección en varios ejemplos.

Para darle algunos ejemplos de cómo se aplican los dB al sonido, los niveles de sonido a los que estamos expuestos habitualmente en la vida cotidiana van de cero dB a 120 dB. Los niveles de sonido superiores a 85 dB son peligrosos para la audición y los niveles superiores a 120 dB pueden causar dolor de oído y pérdida auditiva permanente. El siguiente gráfico muestra la escala de dB con algunos ejemplos representativos de sonidos en cada nivel.

Escala de decibelios que muestra los niveles de sonidos encontrados en la vida diaria.

Expresión matemática

La escala bel, y en consecuencia la escala de decibelios, se basa en un logaritmo de base diez. Esto significa que se basa en factores de diez. Para la mayoría de las aplicaciones que involucran la relación de dos cantidades, digamos Q 1 y Q 2, los bels se calculan mediante log base 10 ( Q 1 / Q 2). Para expresarlo en decibelios, debemos multiplicar esta cantidad total por 10 debido a que el dB es una décima parte de un bel. Cuando hacemos esto, la expresión se convierte en 10 * (base logarítmica 10 ( Q 1 / Q 2)). Algunas aplicaciones involucran cantidades cuadradas. Cuando se inserta en nuestra expresión anterior, esto se convierte en 10 * (log base 10 ( Q 1 ^ 2 / Q2 ^ 2)). Usando las reglas de los logaritmos, esto se convierte en 20 * (base logarítmica 10 ( Q 1 / Q 2)).

A partir de estas expresiones, se desarrolla la escala de dB. Una cantidad de 10 dB es 10 veces más intensa que 0 dB. Una cantidad de 20 dB es 100, o 10 ^ 2 veces, la intensidad de cero dB. La escala sigue este patrón de modo que, por ejemplo, un valor de 80 dB es 100 veces más intenso que un valor de 60 dB. La siguiente tabla muestra la escala de dB para las relaciones de potencia utilizadas en ingeniería eléctrica.

Escala de potencia de decibelios.

Ejemplo de poder

Consideremos una relación de potencia de P 1 / P 2, donde P 1 y P 2 son cantidades de potencia separadas. Usando nuestras expresiones desarrolladas anteriormente, tenemos 10 * (base logarítmica 10 ( P 1 / P 2)). La abreviatura dB a menudo se modifica para indicar un nivel de referencia. Por ejemplo, la potencia se puede expresar en dB en relación con 1 vatio (W). Si expresamos 50 W en dB en relación con 1 W, tenemos 10 * (base logarítmica 10 (50 W / 1 W)) = 10 * (base logarítmica 10 (50)) = 10 * 1,7 = 17 dBW. Este enfoque funciona para cualquier conjunto de cantidades de potencia o cualquier otra cantidad que no se eleve al cuadrado ni a ninguna otra potencia.

Ejemplo de amplitud

Las relaciones de amplitud (como los niveles de presión sonora en acústica o voltaje en electrónica) de A 1 / A 2, donde A 1 y A 2 son cantidades de amplitud separadas, generalmente se expresan como el cuadrado de ambas amplitudes. Esto se debe al hecho de que en la mayoría de las aplicaciones, la potencia es proporcional al cuadrado de la amplitud. Para este, necesitamos usar nuestra segunda expresión desarrollada anteriormente. Por lo tanto, tenemos 20 * (base logarítmica 10 ( A 1 / A 2)). Si expresamos una ganancia de voltaje de 1 V en dB en relación con 2 V, tenemos 20 * (log base 10 (1 V / 2 V)) = 20 * (log base 10 (0.5)) = 20 * (-0.3) = -6 dBV. Este enfoque funciona para cualquier conjunto de cantidades al cuadrado.

Tenga en cuenta que, dado que representamos una relación de 1/2, esto en realidad representa una pérdida de voltaje y no una ganancia. Si este fuera un amplificador en electrónica, significa que si ingresamos 2 voltios en el amplificador, solo obtendríamos 1 voltio de salida. Esto también puede representar un sistema de sonido que toma señales de audio y las emite a la mitad del nivel en el que fueron ingresadas. Por lo tanto, un valor de dB negativo representa una pérdida en lugar de una ganancia.

Resumen de la lección

Esta lección dividió el decibelio en decibelios. Un decibel es una décima parte de un bel. El bel es una unidad de intensidad del sonido que representa la relación entre el nivel de presión sonora. La unidad de decibelios se denota con la abreviatura dB y, aunque se la denomina unidad, en realidad es una cantidad adimensional. El dB ha encontrado un uso generalizado en ingeniería eléctrica y electrónica, así como para representar una variedad de cantidades. También presentamos ejemplos de cálculo de las relaciones de potencia y amplitud en dB utilizando las expresiones matemáticas 10 * (log base 10 ( P 1 / P 2)) y 20 * (log base 10 ( A 1 / A 2)), respectivamente.

Guia de referencia rapida

  • El bel lleva el nombre de Alexander Graham Bell
  • La abreviatura de decibel es dB
  • Un bel es una unidad de intensidad del sonido que representa la relación entre el nivel de presión sonora
  • Un decibel es una décima parte de un bel.

Los resultados del aprendizaje

Utilice esta lección sobre decibeles para prepararse para:

  • Diseccionar el término ‘decibelio’ para determinar su significado
  • Entender sus aplicaciones
  • Escribe las expresiones a partir de las cuales se desarrolló la escala de dB.
  • Calcule las relaciones de potencia y amplitud

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