تعلم قراءة وفهم الدوائر الإلكترونية ومكوناتها للمبتدئين

ما هو الديسبل db  شرح إستخدام ديسيبل في قياس شدة الصوت و الإلكترونيات

تعريف الديسيبل أو ديسيبل وات و الديسيبل بالانجليزية decibel dB الديسيبل هو وحدة لوغاريتمية تعطي النسبة بين كميتين فيزيائيتين كالمقارنة بين القدرة أو الشدة بالنسبة إلي قيمة عيارية. من هنا نفهم ما المقصود ب الديسيبل أن ديسبل هي ليست وحدة كما هو شائع، إنما هي نسبة بين قيمتين، إحداهما مرجعية والأُخرى حقيقية أو حالية وهو الديسيبل الطبيعي .

ماذا يقيس الديسيبل

من السابق نفهم أن قول الديسيبل هو وحدة قياس أو الديسيبل هي وحدة قياس غير صحيح الديسيبل يقيس النسبه بين كميتين فيمكن قياس النسبة بين فرقي جُهد يُقاسان بالفولت ويكون الناتج رقم وبعده dBv أي أنها النسبة بين قيمتين بالفولت. 

ماهي إستخدامات الديسيبل

تستخدم وحدة الديسيبل في القياسات العلمية والهندسية، وبصفة خاصة في علم الصوت والإلكترونيات. في الإلكترونيات يعطي الديسيبل الكسب في تضخيم الإشارات amplification، وفي توهين الإشارات attenuation، وفي تعيين نسبة الإشارة إلى الضوضاء. وقد ابتكرت وحدة الديسبل (اللوغاريتمية) لأن في استطاعتها المقارنة بين أعداد كبيرة جدا وأعداد صغيرة جدا. وكذلك قدرتها على حساب جداء النسب بواسطة عملية جمع بسيطة.

لماذا نستخدم الديسيبل

تم إبتكار الديسيبل لأن اللوغاريتمات تجعل مقارنة أعداد كبيرة بأعداد صغيرة سهلة التصور. فمثلا 120 ديسيبل في الصوت أقرب للتصور عن القول «ألف مليار ضعف للحد الأدنى للسمع» (أنظر أسفله: 120 ديسيبل في الصوت يتلف الأذن).

مفهوم الديسبل dB concept وإستخدام وحدة الديسيبل في قياس شدة الصوت

يستخدم ديسيبل في قياس مستوى شدة الصوت ففي قياس الصوت يستخدم لقياس النسبة بين شدة الصوت لصوتين مختلفين حيث إذا زاد الديسبل بمقدار 10 فهذا معناه أن شدة الصوت تتضاعف. و يستخدم الديسيبل أيضاً في الإلكترونيات و في الإلكترونيات يعبر الديسبل عن قياس الكسب في تضخيم الإشارات amplification ، و لقياس توهين الإشارات attenuation ، وفي تعيين نسبة الإشارة إلى الضوضاء .حيث تعني وحدة الديسبل اللوغاريتمية أنه إذا ذادت القدرة أو الشدة إلي الضعف يزداد الديسيبل بمقدار 3 ديسيبل أو 3dB.

حساب شدة الصوت بوحدة ديسبل

حساب شدة الصوت بوحدة الديسبل عن طريق أخذ النسبة بين ضغط الصوت المُقاس وضغط الصوت المعياري وذلك عن طريق إستخدام اللوغاريتمات. ويتم إستخدام اللوغاريتم للرقم عشرة لحساب شدة ضغط الصوت – Loudness Pressure  بإستخدام المُعادلة التالية:

و يتم قياس شدة ضغط الصوت عن طريق أجهزة قياس خاصة تحتوي على ميكروفون يقوم بإستقبال الصوت ويقوم بقياس شدته من خلال الدائرة الكهربية الموجودة به ويقوم بتصنيفه بعِدة طرق مُختلفة و كل زيادة بعشرة ديسيبل تُعادل عشرة مرات زيادة بعشرة أضعاف في شدة الصوت، فعلى سبيل المِثال، شدة 20 ديسيبل لا تساوي ضعف 10 ديسيبل إنما تُساوي عشرة أضعاف شدة عشرة ديسيبل.  و مقياس الديسبل يساوي 0 ديسيبل وهو ما يكافئ أصغر صوت يمكن سماعه بينما أكبر صوت يكافئ 10 ديسيبل .

قانون حساب الديسبل

الديسبل هو وحدة لوغاريتمية تستخدم لقياس بعض القيم الفيزيائية وذلك لتسهيل مثال تحويل وحدة الطاقة كبديل من وحدة الجول. الديسيبل يتم الحصول عليه بحسب القانون التالي: 

العلاقة بين وحدة الديسبل dB و وحدة بيل bel

العلاقة بين وحدة ديسيبل و وحدة بيل بسيطه جدا حيث

 1 ديسيبل = 1/10 bel

أي أن وحدة بل أكبر من الديسبل عشرة مرات ، ووحدة "بل" هي وحدة نادرة الاستخدام ويستخدم الديسيبل ، وقد أخذت لتكريم العالم الأمريكي ألكسندر غراهام بيل علي إنجازاته العلمية .

أمثلة حسابية لوحدة الديسيبل في الإلكترونيات

•  قياس ربح الاستطاعة بوحدة الديسبل dB :

G(dB)= 10 * log(Po/Pi)

•  قياس الاستطاعة بالنسبة mw1

P(dBm) = 10* log (P/1mw)

 أمثلة :

40dBm = 10Watt

-30 dBm = 10 uW

•  تطبيق عملي علي حساب الديسيبل  : 

على اعتبار أن Zi = Zo = 50 Ohm لمضخم استطاعة 

استطاعة الدخل فيه Pi = 0.02 W

استطاعة المخرج Po = 2 W

Pi(dBm) = 10 * log ( 0.02w/1mw) = 10 * log20 = 13 dBm

Po(dBm) = 10* log ( 2w/1mw) = 10 * log2000 = 33 dBm

 G =2/0.02 = 100  مرة

G(dB) = 10 log(2/0.02) = 20 dB

 لاحظ أن الاستطاعة في المخرج تساوي استطاعة المدخل بال dBm + ربح المكبر بال dB 

Po(dBm) = Pi(dBm) + G(dB)

Po(dBm) = 13 + 20 = 33 dBm

 Vi =sqr(Pi * Zi) = sqr(0.02 *50) = 1 Volt

Vo = sqr(Pi * Zo) = sqr(2*50) = 10 Volt

 G(dB) = 20 log (Vo/Vi) = 20 dB

نلاحظ أن حساب ال dB هو نفسه بالنسبة للاستطاعة او الجهد نفسه

لا حظ انه عندما يكون الجهاز مكبرا فانه يكون ذو ربح G(dB) >0 

أما في حالة التخميد يكون G(dB) <0

•  مثال عملي علي قياس وحدة ديسيبل  :

مرسل باستطاعة 100وات  +بهوائي ذو ربح 4

 dB طوله 15.2 متر مرفوع على برج ارتفاعه 30 متر

فنحتاج إلى كبل كوكسيال بطول يساوي ( طول البرج + طول الهوائي ) أي بطول 45.5 متر وكابل كوكسيال بهذا الطول يكون ضياعه بمقدار –6dB 

يرسل موجة بتردد 150MHz  إلى مسافة 90 ميل إلى هوائي استقبال على ارتفاع h2=762  متر وبطول هوائي يجعل ربحه +9 ديسيبل dB ويكون التخميد الناتج عن طريق بهذا الطول _ وسط الانتشار _ هو -160dB 

وكبل نقل إشارة المستقبل يكون تخميده –20 dB 

تبلغ حساسية جهاز الاستقبال –113 dBm فهل تنجح عملية الاتصال أم لا ؟

 الحل :

Pr = +50 -6 +4 -160 +9 -20 = -123

أي أن الاستطاعة الواصلة إلى مدخل المستقبل اقل 10 مرات من حساسية المستقبل والحل يتم ب :

1- إما بزيادة استطاعة المرسل بمقدار 10 dB أي الى 1000Watt

2-  أو بوضع هوائي استقبال بربح على الاقل 19 dB – هوائي ياغي غير كافي لأن ربحه 14 dB

3-  بوضع هوائي إرسال ياغي ذو ربح 14 dB عوضا عن المستخدم 4 dB وبذلك يتحقق الهدف.

شرح الديسيبل pdf

شرح مفهوم الديسيبل بصيغة pdf باللغة العربية ملف بسيط جدا في الحجم إلا أنه مفيد جدا و نافع بأمر الله في حال أنك تقوم بعمل بحث عن وحدة ديسيبل decibel أو مفهوم الديسيبل يمكنك تحميله من هنا  

شرح الديسيبل بالفيديو 

و تم توفير هذا الفيديو عن شرح مفهوم وحدة ديسيبل decibel  أو شرح مصطلح الديسيبل عن طريق منصة مدرسة التعليمية التابعة لمؤسسة مبادرات محمد بن راشد آل مكتوم العالمية عن طريق اليوتيوب 

تعديل المقال