--------------------------------
Energi och även ljudenergi är ett mått på en total kraft- mängd av något slag som omvandlas, flödar eller ansamlats. I frågan om ljud så är energi den samlade ljudstyrkan under ospecificerad eller specificerad tid. Enheten för energi är Wattsekunder (Ws) eller kiloWatt-timmar (kWh) eller Joule (J) eller Newtonmeter (Nm).
1 Ws = 1 J = 1 Nm 1 kWh = 3.600.000 Ws
Energi-storheten är exakt och kan inte avse subjektiva förhållanden eller sinnespåverkan. Men dessa enheter saknar som regel praktisk betydelse i ljudsammanhang utom vid beskrivning av begreppet effekt. Energi kan anta olika former såsom elektricitet, värme, mekanisk energi såsom rörelse, lägesenergi, lufttryck och ljud m.m.
Med effekt avses det energivärde som omvandlas, flödar, eller ansamlas, under en sekund. Alltså: energi / sekund Effekt av alla slag anges ofta med bokstaven stort P i formler (ej att förväxla med lilla p för ljudtryck) och mäts i enheten Watt (W) eller Nm/s eller J/s. Effekt kan liksom energi utgöras av olika former.
I samband med ljud så är effekt, alltså ljudeffekt (P el. W), den totala ljudenergin per sekund som omvandlas eller flödar igenom en viss punkt. Alltså: Ljudenergi / sekund Enheten för ljudeffekt är W, Watt.
Här menas då det mer eller mindre varierande effektivvärdet av de ännu mer varierande effektamplituderna som lufttrycks- variationerna och luftpartikel-rörelserna ger upphov till i en viss punkt, långt ifrån, nära eller i en ljudkälla.
När man ibland använder termen ljudalstring som begrepp så är det ett missvisande språkbruk. Det är i själva verket omvandling av energi som sker, oftast med ett visst mått av effektförlust till en annan energiform än ljud.
Med effekt-täthet menas i ljudsammanhang ibland detsamma som ljudintensitet men den egentliga betydelsen är energi per volym, som vanligen mäts i erg per kubikcentimeter.
Då ljud sprider sig åt alla håll i luft så är det ofta mer rationellt att använda måttet effekt/m². Då talar man om ljudintensitet som i formler ofta anges med I.
Ljudintensiteten = effekt (ljudenergi/sekund) / 1 m². Enheten för ljudintensitet är W/m².
Här menas alltså en kvadratmeter vars yta är vänd mot ljudkällan och som utgör en del av en omgivande tänkt sfär eller glob. Emellanåt används också W/cm² och µW/cm² som enhet.
Den totala arean (A) hos den tänkta sfären, vars radie (r) svarar mot ett avstånd är enligt formeln: A = 4Òr²
Exempel: avstånd = r = 4m ger 201 m² avstånd = r = 8m ger 804 m² avstånd = r = 0,283m ger 1 m²
Om detta förhållande angående avståndets påverkan på volymen vore den enda faktorn så skulle ett ljud låta likadant fast olika starkt, beroende på avstånd.
På avståndet 0,283 meter, från en sfäriskt utstrålande ljudkälla, bildas en total utstrålningsyta på 1 m². På detta avstånd är alltså ljudintensitet och ljudeffekt lika stora om sfärisk ljudutstrålning råder.
Då avståndet till en ljudkälla dubbleras, så 4-dubblas sfärytan. Man talar om att ytan ökar med kvadraten på avståndet. Detta åstadkommer då även att ljudintensiteten minskar till 1/4- del i W/m² mätt. Den utstrålade effekten (P) -PWL är oförändrad. Det är viktigt att inse att det är ljudeffekten per ytenhet som ändras vid avståndsändringar medans ljudkällans effekt hela tiden är den samma. P Ljudintensiteten är enligt formeln I =----- 4Òr²
NÄR MAN TALAR OM LJUDINTENSITET
Ljudeffekt i en punkt är alltså antalet Watt som flödar i punkten, men då punktens storlek kanske varierar eller är svårdefenierad och ytterligare effekt ofta strömmar utanför punkten, så använder man en given ytstorlek, alltså m². Då strömmar endast en del av den totala utstrålade effekten från en ljudkälla igenom ytenheten (m²).
Om vi lyssnar till musik och upplever en viss ljudstyrka, så kan vi ha en effektgenomströmning av kanske 1 mW fördelad över en hel kvadratmeter rätvinklat mot ljudkällan, alltså 1 mW/m², vilket då är ljudintensiteten. Ljudkällan utsänder dock ljudet med åtskilligt större effekt om den finns på ett visst avstånd. Samtidigt utsätts öronen vars hörselgångar motsvarar betydligt mindre punkter än 1 m² för en effekt som ligger betydligt under 1 mW. Men man pratar ändå här om att en person utsätts för effekt per m².
När all effekt från ljudkällan flödar genom en punkt så kan man enbart prata om effekten (och inte ljudintensiteten). I akustiska vanliga omständigheter är i praktiken dock målet svåruppnått att fokusera ljud till en så liten punkt. Så det är i regel endast när man pratar om utstrålad effekt som man pratar om effekt. Hörlurar är dock ett fall där ljudutstrålningen är koncentrerad och endast ett litet spill hamnar utanför öronen, och därmed kan en angiven utstrålad effekt någorlunda motsvara den effekt som öronen utsätts för. I kablar är också den genomströmmande effekten samlad, då den överförs igenom ett eller ett bestämt antal tvärsnitt i samlad form. Då talar vi om effekt.
Så fort man har en bestämd genomströmningsyta, och som existerar i praktiken, som man vet att hela effekten strömmar igenom och inget strömmar utanför, då kan man med fördel prata om effekt och inte om ljudintensitet.
Man kan i ljudsammanhang som alternativ till de sekundbaserade begreppen ljudeffekt och ljudintensitet i stället tala om att ljudkällan åstadkommer ett ljudtryck (p) vilket är ett tidlöst begrepp. Tryck och även lufttryck är lika med mekanisk spänning. Med ljudtryck menas då det mer eller mindre varierande effektivvärdet av amplitudvariationerna hos enbart lufttrycket som ljudkällan åstadkommer. Ljudtryck anges då helt logiskt med hjälp av lufttrycks-enheter såsom Pascal (Pa) eller Newton/m² (N/m²) eller µBar eller Dyn/cm². Pascal är den mest aktuella enheten och därnäst µBar. Jämförelsevis kan sägas att 1 atmosfärs tryck är det genomsnittliga lufttrycket vid havsytan och är detsamma som 101300 Pa eller 1,013 Bar.
PARTIKELHASTIGHET OCH LUFTENS IMPEDANS
En tryck- och spänningsvariation i ett medium åtföljs av en partikelrörelse (u). För en ljudvåg på avstånd från ljudkällan och från reflekterande ytor (plan våg) gäller att u = p/Z där p = ljudtrycket och Z = mediets och vågtypens karaktäristiska impedans (Ns/kubikmeter)
Hos longitudinalvågor i luft är Z = dc
där d = luftens densitet (kg/kubikmeter) c = ljudhastigheten (m/s)
Vid normalt tryck och temperatur blir i luft Z ung.= 408 - 410 Ns/kubikmeter. För en obruten plan longitudinalvåg kan sambandet mellan ljudtryck, partikelhastighet och ljudintensitet skrivas I = up = u²Z = p²/Z = p²/dc
Ljudstyrkan är i samband med påverkan av trummhinna, membran och dyl. beroende av en enda sak, nämligen effektivvärdet av den varierande spänningskraften hos de uppkomna lufttrycks- skillnaderna, hos de förtätningar och förtunningar i luftmassan.
Även om ljudstyrka är en enda sak så kan det som sagt mätas på olika sätt. Men det är mycket opraktiskt att som ett mått på ljudstyrka använda sig av ljudtrycket mätt i Pa. Även effekt eller ljudintensitet i W resp. W/m² är mycket opraktiskt. Det är också ganska förvillande då olika siffror erhålles i nästan samtliga mätsätt som i bland är direkt proportionella till varandra och andra gånger proportionella till kvadraten på en av enheterna. Dessutom blir talen så långa med massor med nollor. Man använder sig därför istället av en logaritmisk skala och defenierar ljudstyrkans nivå med enheten decibel db som ett logaritmiskt förhållande mellan ett ljuds effekt/tryck och en given referensnivå i samma sort, varvid man får relativmåttet Bell eller decibel, förk. db. Med detta sätt att ange ljudstyrka kan man få samma siffror i alla lägen så länge som man kan använda samma noll-referensnivå. Vanlig noll-referens i akustiska sammanhang är då hörtröskeln.
Ljudstyrka (L, Lw, Li, Lp) defenieras matematiskt enligt följande: För effekt(P)- och ljudintensitets(I)-skillnader används formeln P I Lw = 10 log---- eller Li = 10 log---- Pref Iref där P är ett uppmätt effektvärde och Pref någon 0-referensnivå eller där I är en uppmätt ljudintensitetsnivå och Iref exempelvis hörtröskeln 10 pW/m². Angående ljudintensitet sker följande i formeln effekt2 /m² db = 10 log----------- Kvadratmeter faller bort då sorten effekt1 /m² finns i både täljare och nämnare och därmed ursprungformeln uppstår.
För mekaniska spänningar såsom ljudtrycksskillnader används formeln (obs lilla p för ljudtryck). p Lp = 20 log---- pref där p = effektivärdet av ljudtrycket pref = hörtröskelns referenstryck 2 x 10(upph.t.-5) Pa
Denna formel används även för elektriska spännings- och strömstyrkeskillnader.
För sambandet mellan ljudintensitet och ljudtryck gäller för en fri plan våg att I = p²/Z. Observera att ljudtryck- och ljudintensitets-skalorna sammanfaller på detta sätt endast under förutsättning av en plan (obruten) fri våg. Denna förutsättning håller dock inte för ljud i ett rum där vågorna bryts och kolliderar p.g.a. väggar och dess reflexer. Här blir ljudtrycksnivån högre än intensitets- nivån på grund av att ljudet kan tillskrivas många utbredningsriktningar.
Det finns två stora fördelar med db-begreppet. För det första får man bekvämare tal som uttryck för ljudstyrkan, vanligen 0 - +/-140 db. För det andra är skalan anpassad till vårt öra på så sätt att 1 db är den minsta nivåförändringen vi under gynsamma omständigheter kan uppfatta.
Då ett antal db inte är ett absolut effekt-, ljudintensitet-, tryck-, spännings-, eller strömstyrkemått utan endast ett jämförande förhållandevärde (ratio)(relativmått) mellan två värden av något av de nämda enheterna, exempelvis db = 10 log (effekt2/effekt1) så betyder det att db-begreppet är mycket flexibelt.
Minnesregeln i övrigt är enkel: Alla effektrelaterade jämförelser nyttjar formel nr 1 med siffran 10 före log. Alla spännings relaterade jämförelser, mekaniska (tryck) eller elektriska, liksom partikelrörelser (i luft) eller ström, nyttjar formel nr 2 med siffran 20 före log. Här ser man också den direkta orsaken till varför tryck- /spännings-relaterade skillnader bara behöver vara hälften så stora för att få samma ljudstyrkemått-skillnad.
Decibel, förkortat db, är alltså en jämförelsemåtts-enhet som egentligen kan appliceras på alla sorters energi-, kraft-, spännings-, tryck-, och effektrelaterade storheter men används i praktiken framför allt i samband med ljudstyrka och elektriska ljudsignalers styrka.
Decibel står för en tiondels Bell vilket är den egentliga enheten som uppkallats efter telepionjären Alexander Graham Bell. Bell-skalan är upprättad i 10-multiplikations-steg som innebär att effekten 10-dubblas för varje nytt Bell-steg uppåt. 2 Bell (20db) betyder 100 gånger starkare effekt.
Ett bell- eller db-värde utgör alltså inget absolutvärde utan endast ett relativt värde. Om man däremot anger en noll-referens, exempelvis hörtröskeln, så kan varje annat värde anges i + eller - antal db i förhållande till referensen. Anges hörtröskeln som nollreferens så finns det knappt till vardags ett ljud eller situation då minus behöver användas. Plustecknet tenderar också oftast att falla bort vid angivelser. Kom ihåg att vi ännu så länge pratar om akustiskt ljud. I samband med elektriska signaler senare i boken så anges ljudsignal-styrkan ofta som varande UNDER en elektrisk referensnivå.
Decibell förhåller sig till andra mätskalor, sorter, effekt-, luft- och ljudtrycksenheter enligt följande.
Hörtröskel-referensnivån 0db vid 1000Hz är = 20 µPa = 10 pW/m² = = 10 (upph t -12) W/m² = 0,0002 µbar = 0,0002 dynes/cm²= =0,00002 N/m² = 20 µN/m².
Som jämförelse skall nämnas att 1 Atmosfärs tryck (101300 Pa) är likvärdig med ljudtrycket hos en ljudnivå på 194 db-SPL.
200 db-SPL är ett tryck som genereras av 50 pounds TNT på 10 foots avstånd.
För att få en viss ljudnivå i antal db över hörtröskeln krävs ljudtryck, eller ljudintensitet enligt tabellen LJUD- NIVÅ LJUDTRYCK LJUDINTENSITET ------+---------------------------------+----------------------- dB Pa µbar el el el W/m² N/m² dynes/cm² ------+---------------------------------+------------------------- 140 200 2000 100 134 100 1000 25,12 130 63,2 632 10
120 20 200 1 114 10 100 0,251 2 110 6,32 63,2 0,1
100 2 20 0,01 94 1 10 0,002 512 90 0,632 6,32 0,001
80 0,2 2 0,000 1 74 0,1 1 0,000 025 12 70 0,063 2 0,632 0,000 01
60 0,02 0,2 0,000 001 54 0,01 0,1 0,000 000 251 2 50 0,006 32 0,063 2 0,000 000 1
40 0,002 0,02 0,000 000 01 34 0,001 0,01 0,000 000 002 512 30 0,000 632 0,006 32 0,000 000 001
20 0,000 2 0,002 0,000 000 000 1 14 0,000 1 0,001 0,000 000 000 02512 10 0,000 0632 0,000 632 0,000 000 000 01
0 0,000 020 0,000 20 0,000 000 000 001 = 20µPa = 200pBar = 1 pW/m²
Vid angivelse av ljudtrycksnivåer, SPL, (sound-pressure-level) framför allt i samband med tålighet för mikrofoner och högtalares kapacitet, men även i övrigt, så sker det ofta i db-SPL istället för tryckenheter trots att man refererar till ljudtryck. Likadant gäller för ljudintensitet att det ofta anges i db. I båda fallen görs då detta i förhållande till hörtröskeln som nollreferens-nivå. För utstrålad effekt gäller att det ofta anges som db-PWL.
Ljudint. 0 db-ref Två olika decibell-skalor 0 db-ref W/m² hörtr. lätt gatubuller
1000 +150 Jet motorer intill +80
100 +140 +70
Jetplan 15m avst. 10 +130 Skadegräns +60
Vissa rockkonserter 1 +120 Smärtgräns, stångjärnshammare +50 Flygplats landningsbana, pneumatisk borr Hög rockmusik, 0,1 +110 Åska, expr.tåg, toppnivå 75-m.ork 6m +40 Bastrumma 3m Elverktyg 0,01 +100 MC, Tåg ö.viadukt, vävsal, ork.-fff +30 Mycket stark piporgel, 75-mans akustisk ork. medelnivå 6m 0,001 +90 Tunnelbana, ork.-ff +20 Hård pianoton intill, lastbilstrafik Stark tuba, trumpet, valthorn 3m. 0,0001 +80 Int. gatutrafik, ork.-f +10 Hård pianoton vid pianisten, fabrik Mkt strk flöjt,fagott,fiol 3m,skrivmask 0,00001 +70 Lättare gatubuller, bullrig restaur. 0 Svag trumpet, tuba 3m Hård pianoton 5m Liten orkester, föreläsning, röst 1m 0,000001 +60 Rest.sorl, stor affär, ork.-p -10 Mycket svag fagott, fiol 3m Konversation 0,0000001 +50 Teaterpublik, papper rivs, ork.-pp -20 Mkt svag piporgel, flöjt, valthorn 3m Kontor 0,00000001 +40 Nattgata, ork.-ppp -30 Viskande konversation 0,000000001 +30 Viskning 1 meter, mycket soft musik -40
Tyst kontor 0,0000000001 +20 Prasslande löv -50
Tyst vardagsrum, Studio 0,00000000001 +10 Sommarnatt -60 Mycket tyst inspelningsstudio
0,000000000001 0 Hörtröskeln ungdomar 1-4000Hz -70 - - - - - - - - -
0 - ý Absolut tystnad - ý
Exemplen i listan på vanliga ljudnivåer ger endast en allmän antydan eftersom det naturligtvis finns en mängd tänkbara nivåer hos exempelvis en viskning, ett expresståg, liten orkester, för att inte tala om en sommarnatt. Begreppet skadegräns är också mer komplicerat än så. Men vi ser här hur enormt låga effektnivåer det rör sig om i allt som har med ljud och hörsel att göra. Futtiga 10 Watt fördelat över en hel kvadratmeter är redan det farligt för öronen.
Vi ser i tabellen också två db-skalor. Den ena representerar hörtröskeln som noll-referens. Den andra noll-referensen är vald på måfå till ett tänkt genomsnittsvärde på lättare gatubullernivå. Exemplet visar att db-måttet endast är ett exakt jämförelsemått och inget annat. Återigen, man kan alltså inte använda db som absolutvärde, d.v.s man kan inte säga att t.ex. teaterpubliknivån har styrkan 50 db och mena det som ett exakt värde som alltid är detsamma. Nu är tyvärr språkbruket sånt att man ändå säger så ibland, även undertecknad använder uttrycket i den här boken, men då kan det endast ha betydelsen att teater-publikens nivå är 50 db över hörtröskelns nivå. Som tur är så är det mycket sällan skäl att tänka sig en annan referensnivå än hörtröskeln.
Om 1 Bell (10db) betyder en 10-dubbling av effekten så är det tyvärr inte så enkelt att exempelvis 5 db är en 5-dubblig av effekten. Det egentliga förhållandet är istället att varje 1 db-ökning motsvarar en ökning i effekt med 1,26 gånger. För tryck/spänning gäller faktorn 1,122. Sätter man upp en tabell över vad ett 1-db-steg ger för faktorer i effekt och tryck/spänning så ser den ut så här: Faktor Faktor db effekt tryck/spänning
10 10 3,16 9 7,94 2,82 8 6,3 2,51 7 5,01 2,24 6 3,98 2 5 3,16 1,78 4 2,51 1,59 3 2 1,41 2 1,59 1,26 1 1,26 1,122 0 1 1
Vi ser att en effektdubbling motsvaras av 3db och en fyrdubbling av 6 db. Se vidare tabellen i slutet.
ADDITION OCH SUBTRAKTION AV NIVÅER
I samband med nivå-addition och nivå-subtraktion bör man komma fram till om det är en paralell eller seriell operation. Ett exempel på paralell jämfört med seriell akustisk operation kan vara två dörrar som exempelvis dämpar 30 db vardera.
I det seriella fallet sitter båda dörrarna i rad så att båda måste vara öppna för att fri luftväg ska föreligga. Om det är ljudtätt i övrigt så dämpar båda dörrarna tillsammans 60 db.
I det paralella fallet sitter dörrarna brevid varandra så att det skulle räcka med att en dörr är öppen för att fri luftväg skulle föreligga. Stänger man den första dörren så är dämpningen endast 3 db medan båda dörrarna dämpar 33 db tillsammans.
Det vanliga är dock nivå-tillskott eller bortfall i samma ljudrum vilket då är en paralell operation. Exempel på paralell addition: 40db + 40db = 43 db 40db + 42db = 44,1 db 40db + 50 db = 50,5 db 50db + 50db + 54db = 53db + 54db = 56,5db
eller ljudtryck: ptot = Roten ur summan av alla del-ljudtryckena i kvadrat.
Man kan klara sig långt utan att förstå begreppet logaritmik. Man förstår i stort sett vad t.ex. decibel är. Men vill man räkna på det och förstå helt begreppet decibel och hur örat uppfattar styrkeskillnader, så måste man förstå den matematiska sidan av det hela och då i detta fall logaritmik. De flesta är väl bekanta med uttryck som
10(upph t 3) = 1000 10² = 100 10(upph t 1) = 10 10(upph t 0) = 1 10(upph t -1) = 0,1 10(upph t -2) = 0,01
och även:
10(upph t x) = 1000 där x = 3 10(upph t x) = 10 där x = 1 10(upph t x) = 1 där x = 0
X representerar här det som kallas exponent. Exponenter kan adderas så här
10² x 10² x 10² = 10(upph t 2+2+2) = 10(upph t 6) = 1000000
Logaritmik erbjuder ett sätt att även använda värdena emellan heltalsvärdena av exponenten.
Om 10(upph t 0) = 1 och 10(upph t 1) = 10 så kommer man alltså exempelvis åt 10(upph t x) = 5 där x = 0,699. Det utrycks så här: logaritmen för 5 = 0,699 eller log 5 = 0,699
En enkel minnesregel kan vara att tänka sig att i stället för att säga logaritmen för 5 så säger man 10-exponenten för 5 = 0,699 Se vidare tabellen
--------------------------------------------------------------- Log. exponent Log. exponent Log. exponent för för för --------------------------------------------------------------- 1 0,000 10 1,000 100 2,000 2 0,301 20 1,301 200 2,301 3 0,477 30 1,477 300 2,477 4 0,602 40 1,602 400 2,602 5 0,699 50 1,699 500 2,699 6 0,778 60 1,778 600 2,778 7 0,845 70 1,845 700 2,845 8 0,903 80 1,903 800 2,903 9 0,954 90 1,954 900 2,954 10 1,000 100 2,000 1000 3,000
EXEMPEL AKUSTISK LJUDINTENSITET
Om vi t.ex vet att ett jetplan producerar en ljudintensitet av 10W/m² på ett visst avstånd, kan vi räkna ut ljudnivån i decibel i samma punkt enligt vår standardformel. I 10 log----- = antal db Iref där I = den uppmätta akustiska ljudintensiteten i W/m² och Iref = en referensnivå i W/m² Med referensnivån satt till hörtröskeln 10(upph t -12) W/m², d.v.s. 1 pW/m², blir uträkningen
Exempel 1: 10(upph t 1) 10 log-------------- = 10 log 10(upph t 1+12) = 10(upph t -12)
= 10 log 10(upph t 13) = 10 x 13 = 130 db
Exempel 2: Två jetplan producerar 10 + 10 = 20 W/m² vilket med samma formel ger 20 2 x 10(upph t 1) 10 log-------------- = 10 log----------------- = 10(upph t -12) 10(upph t -12)
= 10 log [2 x 10(upph t 13)] = 10 [log 2 + log 10(upph t 13)] =
= 10 [0,301 + 13] = 10 [13,301] = 133,01 db
Med andra ord, två jetplan dubblar effekten vilket motsvarar en ökning i decibell med 3db. Denna ökning med 3 db motsvarar alltså alltid en effektdubbling av ljudstyrkan eller hos en elektrisk ljudsignal. Denna 3 db ökning motsvarar dock inte örats upplevelse av vad som är dubbelt så starkt vilket ger högre värden och som är mycket subjektiva men anses ligga på 8-10 db i genomsnitt. I ljudtryck mätt med lufttrycksenheter, har i lyssningspunkten ingen dubbling skett utan endast med faktorn 1,41. Se vidare om loudnesskurva angående frekvensberoendet.
Med dynamik (dynamikområde) menas ljudstyrke-skillnaden mellan en ljudkällas svagaste och starkaste passager. Eller med andra ord, det maximala antalet db med vilket en ljudstyrka varierar under en längre stund eller under ett helt stycke musik. Man kan här tala om dynamiken i musiken som helhet eller hos enskilda instrument och ljudkällor. Dynamik används även som begrepp för att ange musiktopparnas styrka jämfört med kvarvarande ljud när musiken tystnat eller gentemot bakgrundsnoice under musiken som kan vara t.ex. sorl, buller, fläktljud, o.s.v..
På detta sätt används också dynamikbegreppet i samband med elektrisk dynamik och kvalitet på ljudutrustning, där dynamikområde som regel är skillnaden mellan brusnivån och en maxnivå som antingen är en nollreferensnivå eller en specifik distortionsgräns som ofta är satt ganska lågt för att lämna ett headroom för transienter. Ett annat uttryck för dynamikområde är signal-/brusförhållandet (S/N). När dynamikområde eller signal/brusförhållande anges, betyder det att musik med större dynamikområde än det angivna, på ett eller annat sätt faller utanför ramarna. Detta medför antingen minskat headroom och mer distortion som följd eller att de svagaste passagerna är svagare än brusnivån.
Exempel typiska dynamikomfång:
Studioförstärkare 85 db CD-skiva 80 db Symfoniorkester 75 db Grand piano 70 db Proffesionell analogbandspelare 65 db LP-skiva 55 db FM-radiosändning 45 db Halvmodern kassettbandspelare 40 db Mellanvåg-radiosändning 30 db
Här är några vanliga begrepp i samband med bestämning av amplitudnivåer.
Peakvärden = de positiva och negativa amplitudmaxima-värdena Peak-to-peak = skillnaden mellan de positiva och negativa amplitudmaxima-värdena Instantaneous-value = Det ständigt fortlöpande och eventuellt varierande amplitudvärdet
Man pratar i samband med vågrörelser av alla slag och även i form av ljudtrycks-variationer om effektiv-värdet, det sk. RMS- värdet. T Effektivvärdet peff = 1/T x Roten ur ¶ pmom² dt 0 där T = periodtiden pmom = ögonblicksvärdet av ljudtrycket
Hos sinussvängningar är effektivvärdet = 1/(Roten ur 2) x amplitudmaxima. För icke-periodiska svängningar måste tiden T studeras speciellt.
RMS-(root-mean-square)-värde 0,707 x amplitudmaxima, är ett för sinusvåg framtaget genomsnittligt effektivvärde i vilken sort som helst som nu amplituden kan mätas i. För varje amplitudmaxima kan RMS räknas fram enligt följande:
Kvadrera det positiva eller negativa amplitudmaximat i sinusvågen så att man erhåller positiva värden enbart, som dessutom är kvadrerade. Dela det uppkomna peakvärdet med 2. Ta sen roten ur detta så fås RMS-värdet för ett amplitudmaxima.
För en konstant sinusvåg är värdena fortlöpande konstant desamma, oavsett vilket amplitudmaxima som uppmäts och räknas på. Sätter man amplitudmaxima till siffran 1 utan sort så erhålles ett förhållandevärde som effektiv-värdet alltid har till sitt amplitudmaxima i sinusvåg, 0,707.
Exempel 1. De två amplitudmaxima uppmäts till +3Volt respektive -3Volt. Kvadrering ger +9Volt och +9Volt. Jag väljer ett av de två amplitudmaxima att räkna på, vilket inte spelar någon roll nu när dom är av samma polaritet samt samma nivå, alltså +9Volt. Dela det uppkomna värdet med två ger 9/2 = 4,5 Volt Till sist tas roten ur detta vilket ger 2,121 Volt vilket är effektiv-värdet eller RMS-värdet.
Det kunde lika gärna varit lufttrycksenheter eller annan kraft- eller spänningsenhet som användes i stället för Volt så länge det är frågan om uppmätt amplitudmaxima i förhållande till en nollreferenspunkt t.ex. det för stunden rådande lufttrycket.
Exempel 2. Amplitudmaxima sätts till +1 och -1 utan sort. Kvadrering ger +1 och +1. En amplitud väls alltså +1. Dela med 2 vilket ger 0,5. Roten ur 0,5 ger 0,707 vilket alltså är ett användbart förhållandevärde som effektivvärdet alltid har till ett amplitudmaxima.
När ljudnivån varierar med tiden använder man ofta den ekvivalenta ljudnivån eller ekvivalentnivån. Ekvivalentnivån defenieras som den ljudnivå med konstant styrka som representerar samma totala ljudenergi som den fluktuerande ljudnivån. Undersökningar har visat att gällande t.ex. buller från biltrafik är korrelationen god mellan ekvivalentnivån och störningar av bullret. Ekvivalentnivån kan mätas direkt med sk. dosimeter som mäter ljudets effektmedelvärde. Om ljudnivån fluktuerar högst ca +/- 5dB kan dess ungefärliga ekvivalentnivå avläsas som genomsnittligt visarutslag på vanlig bullermätare. Om ljudnivån varierar mellan värden som håller sig konstanta under mätbara tidsperioder kan ekvivalentnivån beräknas.