درک اندازه‌گیری صدا: دسی‌بل، فشار و علم آکوستیک

اندازه‌گیری صدا، فیزیک، ریاضیات و درک انسانی را برای کمی‌سازی آنچه می‌شنویم، ترکیب می‌کند. از آستانه شنوایی در 0 دسی‌بل تا شدت دردناک موتورهای جت در 140 دسی‌بل، درک واحدهای صدا برای مهندسی صوت، ایمنی شغلی، پایش محیط زیست و طراحی آکوستیک ضروری است. این راهنما دسی‌بل، فشار صوت، شدت، واحدهای روان‌شنوایی و کاربردهای عملی آنها را در کارهای حرفه‌ای پوشش می‌دهد.

قابلیت‌های ابزار

این مبدل بیش از 25 واحد صدا و آکوستیک از جمله دسی‌بل (dB SPL, dBA, dBC)، فشار صوت (پاسکال، میکروپاسکال، بار)، شدت صوت (W/m², W/cm²)، واحدهای روان‌شنوایی (فون، سون) و واحدهای لگاریتمی تخصصی (نپر، بل) را مدیریت می‌کند. برای کاربردهای مهندسی صوت، پایش محیط زیست و ایمنی شغلی، بین اندازه‌گیری‌های فیزیکی و مقیاس‌های ادراکی تبدیل کنید.

مفاهیم بنیادی: فیزیک صدا

دسی‌بل چیست؟

دسی‌بل (dB) یک واحد لگاریتمی است که نسبت دو مقدار - معمولاً فشار صوت یا توان نسبت به یک مرجع - را بیان می‌کند. مقیاس لگاریتمی دامنه عظیم شنوایی انسان (ضریب ۱۰ میلیون) را به یک مقیاس قابل مدیریت ۰-۱۴۰ دسی‌بل فشرده می‌کند. به نام الکساندر گراهام بل، ۱ بل = ۱۰ دسی‌بل است.

دسی‌بل (dB SPL)

واحد لگاریتمی برای اندازه‌گیری سطح فشار صوت

دسی‌بل SPL (سطح فشار صوت) فشار صوت را نسبت به 20 میکروپاسکال، آستانه شنوایی انسان، اندازه‌گیری می‌کند. مقیاس لگاریتمی به این معنی است که +10 دسی‌بل = ۱۰ برابر افزایش فشار، +20 دسی‌بل = ۱۰۰ برابر افزایش فشار، اما به دلیل غیرخطی بودن شنوایی انسان، تنها ۲ برابر بلندی درک‌شده است.

مثال: مکالمه در 60 دسی‌بل دارای فشاری ۱۰۰۰ برابر بیشتر از آستانه شنوایی در 0 دسی‌بل است، اما از نظر ذهنی فقط ۱۶ برابر بلندتر به نظر می‌رسد.

فشار صوت (پاسکال)

نیروی فیزیکی در واحد سطح که توسط امواج صوتی اعمال می‌شود

فشار صوت تغییر آنی فشار ناشی از یک موج صوتی است که در پاسکال (Pa) اندازه‌گیری می‌شود. این مقدار از 20 میکروپاسکال (به سختی قابل شنیدن) تا 200 پاسکال (به طور دردناکی بلند) متغیر است. فشار RMS (ریشه میانگین مربعات) معمولاً برای صداهای پیوسته گزارش می‌شود.

مثال: گفتار عادی 0.02 پاسکال (63 دسی‌بل) ایجاد می‌کند. یک کنسرت راک به 2 پاسکال (100 دسی‌بل) می‌رسد — فشاری ۱۰۰ برابر بیشتر اما از نظر ادراکی تنها ۶ برابر بلندتر.

شدت صوت (W/m²)

توان آکوستیک در واحد سطح

شدت صوت جریان انرژی آکوستیک را از طریق یک سطح، در وات بر متر مربع، اندازه‌گیری می‌کند. این مقدار با فشار² مرتبط است و در محاسبه توان صوتی اساسی است. آستانه شنوایی 10⁻¹² W/m² است، در حالی که یک موتور جت از فاصله نزدیک 1 W/m² تولید می‌کند.

مثال: یک زمزمه دارای شدت 10⁻¹⁰ W/m² (20 دسی‌بل) است. آستانه درد 1 W/m² (120 دسی‌بل) است — یک تریلیون برابر شدیدتر.

نکات کلیدی

۰ دسی‌بل SPL = ۲۰ میکروپاسکال (آستانه شنوایی)، نه سکوت — نقطه مرجع
هر +۱۰ دسی‌بل = ۱۰ برابر افزایش فشار، اما تنها ۲ برابر بلندی درک‌شده
مقیاس دسی‌بل لگاریتمی است: ۶۰ دسی‌بل + ۶۰ دسی‌بل ≠ ۱۲۰ دسی‌بل (به ۶۳ دسی‌بل جمع می‌شود!)
شنوایی انسان ۰-۱۴۰ دسی‌بل (نسبت فشار ۱:۱۰ میلیون) را در بر می‌گیرد
فشار صوت ≠ بلندی: ۱۰۰ هرتز برای شنیده شدن به بلندی ۱ کیلوهرتز به دسی‌بل بیشتری نیاز دارد
مقادیر دسی‌بل منفی برای صداهای ساکت‌تر از مرجع ممکن است (مثلاً -۱۰ دسی‌بل = ۶.۳ میکروپاسکال)

تکامل تاریخی اندازه‌گیری صدا

1877

اختراع فونوگراف

توماس ادیسون فونوگراف را اختراع می‌کند که اولین ضبط‌ها و پخش صدا را امکان‌پذیر می‌سازد و علاقه به کمی‌سازی سطوح صوتی را برمی‌انگیزد.

1920s

معرفی دسی‌بل

آزمایشگاه‌های تلفن بل دسی‌بل را برای اندازه‌گیری افت انتقال در کابل‌های تلفن معرفی می‌کنند. به نام الکساندر گراهام بل، به سرعت به استاندارد اندازه‌گیری صوت تبدیل می‌شود.

1933

منحنی‌های فلچر-مانسون

هاروی فلچر و ویلدن ای. مانسون منحنی‌های هم‌بلندی را منتشر می‌کنند که حساسیت شنوایی وابسته به فرکانس را نشان می‌دهد و زمینه را برای وزن‌دهی A و مقیاس فون فراهم می‌کند.

1936

صوت‌سنج

اولین صوت‌سنج تجاری توسعه یافت که اندازه‌گیری نویز را برای کاربردهای صنعتی و زیست‌محیطی استاندارد کرد.

1959

استانداردسازی مقیاس سون

استنلی اسمیت استیونز مقیاس سون (ISO 532) را رسمی می‌کند و یک معیار خطی برای بلندی درک‌شده ارائه می‌دهد که در آن دو برابر شدن سون = دو برابر شدن بلندی درک‌شده است.

1970

استانداردهای OSHA

اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) محدودیت‌های قرار گرفتن در معرض نویز را (85-90 دسی‌بل TWA) تعیین می‌کند و اندازه‌گیری صدا را برای ایمنی محل کار حیاتی می‌سازد.

2003

بازنگری ISO 226

منحنی‌های هم‌بلندی به‌روز شده بر اساس تحقیقات مدرن، که اندازه‌گیری‌های فون و دقت وزن‌دهی A را در فرکانس‌های مختلف بهبود می‌بخشد.

2010s

استانداردهای صوتی دیجیتال

LUFS (واحدهای بلندی نسبت به مقیاس کامل) برای پخش و استریم استاندارد شد و جایگزین اندازه‌گیری‌های صرفاً مبتنی بر پیک با اندازه‌گیری بلندی مبتنی بر ادراک شد.

کمک‌های حافظه و مرجع سریع

محاسبه ذهنی سریع

**+3 دسی‌بل = دو برابر شدن توان** (برای اکثر مردم به سختی قابل توجه است)
**+6 دسی‌بل = دو برابر شدن فشار** (قانون عکس مجذور، نصف شدن فاصله)
**+10 دسی‌بل ≈ ۲ برابر بلندتر** (بلندی درک‌شده دو برابر می‌شود)
**+20 دسی‌بل = ۱۰ برابر فشار** (دو دهه در مقیاس لگاریتمی)
**60 دسی‌بل SPL ≈ مکالمه عادی** (در فاصله ۱ متری)
**85 دسی‌بل = حد ۸ ساعته OSHA** (آستانه حفاظت شنوایی)
**120 دسی‌بل = آستانه درد** (ناراحتی فوری)

قوانین جمع دسی‌بل

**منابع مساوی:** 80 دسی‌بل + 80 دسی‌بل = 83 دسی‌بل (نه 160!)
**فاصله ۱۰ دسی‌بل:** 90 دسی‌بل + 80 دسی‌بل ≈ 90.4 دسی‌بل (منبع ساکت‌تر به سختی اهمیت دارد)
**فاصله ۲۰ دسی‌بل:** 90 دسی‌بل + 70 دسی‌بل ≈ 90.04 دسی‌بل (سهم ناچیز)
**دو برابر کردن منابع:** N منبع مساوی = اصلی + 10×log₁₀(N) دسی‌بل
**۱۰ منبع مساوی ۸۰ دسی‌بل = ۹۰ دسی‌بل کل** (نه ۸۰۰ دسی‌بل!)

این نقاط مرجع را به خاطر بسپارید

**0 دسی‌بل SPL** = 20 میکروپاسکال = آستانه شنوایی
**20 دسی‌بل** = زمزمه، کتابخانه ساکت
**60 دسی‌بل** = مکالمه عادی، دفتر کار
**85 دسی‌بل** = ترافیک سنگین، خطر شنوایی
**100 دسی‌بل** = کلوپ شبانه، اره برقی
**120 دسی‌بل** = کنسرت راک، رعد و برق
**140 دسی‌بل** = شلیک گلوله، موتور جت در نزدیکی
**194 دسی‌بل** = حداکثر نظری در جو

از این اشتباهات اجتناب کنید

**هرگز دسی‌بل را به صورت حسابی جمع نکنید** — از فرمول‌های جمع لگاریتمی استفاده کنید
**dBA ≠ دسی‌بل SPL** — وزن‌دهی A باس را کاهش می‌دهد، تبدیل مستقیم ممکن نیست
**دو برابر کردن فاصله** ≠ نصف سطح (این -6 دسی‌بل است، نه -50%)
**۳ دسی‌بل به سختی قابل توجه است،** نه ۳ برابر بلندتر — ادراک لگاریتمی است
**۰ دسی‌بل ≠ سکوت** — این نقطه مرجع است (20 میکروپاسکال)، می‌تواند منفی باشد
**فون ≠ دسی‌بل** به جز در ۱ کیلوهرتز — بلندی برابر وابسته به فرکانس

نمونه‌های سریع تبدیل

60 دسی‌بل SPL→= 0.02 پاسکال

100 دسی‌بل SPL→= 2 پاسکال

0.002 پاسکال→= 40 دسی‌بل SPL

60 فون→= 4 سون

80 دسی‌بل + 80 دسی‌بل→= 83 دسی‌بل

1 نپر→= 8.686 دسی‌بل

90 دسی‌بل @ 1متر→= 84 دسی‌بل @ 2متر (میدان آزاد)

مقیاس لگاریتمی: چرا دسی‌بل کار می‌کند

صدا دامنه بسیار وسیعی را در بر می‌گیرد — بلندترین صدایی که می‌توانیم تحمل کنیم ۱۰ میلیون برابر قوی‌تر از ساکت‌ترین صدا است. یک مقیاس خطی غیرعملی خواهد بود. مقیاس لگاریتمی دسی‌بل این دامنه را فشرده می‌کند و با نحوه درک گوش ما از تغییرات صدا مطابقت دارد.

چرا لگاریتمی؟

سه دلیل اندازه‌گیری لگاریتمی را ضروری می‌سازد:

درک انسان: گوش‌ها به صورت لگاریتمی پاسخ می‌دهند — دو برابر کردن فشار مانند +۶ دسی‌بل به نظر می‌رسد، نه ۲ برابر
فشرده‌سازی دامنه: ۰-۱۴۰ دسی‌بل در مقابل ۲۰ میکروپاسکال - ۲۰۰ پاسکال (برای استفاده روزانه غیرعملی)
ضرب به جمع تبدیل می‌شود: ترکیب منابع صوتی از جمع ساده استفاده می‌کند
مقیاس‌بندی طبیعی: ضرایب ۱۰ به مراحل مساوی تبدیل می‌شوند (۲۰ دسی‌بل، ۳۰ دسی‌بل، ۴۰ دسی‌بل...)

اشتباهات رایج لگاریتمی

مقیاس لگاریتمی غیرشهودی است. از این خطاها اجتناب کنید:

۶۰ دسی‌بل + ۶۰ دسی‌بل = ۶۳ دسی‌بل (نه ۱۲۰ دسی‌بل!) — جمع لگاریتمی
۹۰ دسی‌بل - ۸۰ دسی‌بل ≠ ۱۰ دسی‌بل تفاوت — مقادیر را کم کنید، سپس آنتی‌لگاریتم بگیرید
دو برابر کردن فاصله سطح را ۶ دسی‌بل کاهش می‌دهد (نه ۵۰٪)
نصف کردن توان = -۳ دسی‌بل (نه -۵۰٪)
افزایش ۳ دسی‌بل = ۲ برابر توان (به سختی قابل توجه)، ۱۰ دسی‌بل = ۲ برابر بلندی (به وضوح قابل شنیدن)

فرمول‌های ضروری

معادلات اصلی برای محاسبات سطح صدا:

فشار: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
شدت: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
توان: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
ترکیب منابع مساوی: L_total = L + 10×log₁₀(n)، که n = تعداد منابع است
قانون فاصله: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) برای منابع نقطه‌ای

جمع کردن سطوح صدا

شما نمی‌توانید دسی‌بل‌ها را به صورت حسابی جمع کنید. از جمع لگاریتمی استفاده کنید:

دو منبع مساوی: L_total = L_single + 3 dB (مثلاً 80 دسی‌بل + 80 دسی‌بل = 83 دسی‌بل)
ده منبع مساوی: L_total = L_single + 10 dB
سطوح مختلف: به خطی تبدیل کنید، جمع کنید، دوباره تبدیل کنید (پیچیده)
قانون کلی: اضافه کردن منابع با فاصله ۱۰+ دسی‌بل به سختی کل را افزایش می‌دهد (<۰.۵ دسی‌بل)
مثال: دستگاه ۹۰ دسی‌بل + پس‌زمینه ۷۰ دسی‌بل = ۹۰.۰۴ دسی‌بل (به سختی قابل توجه)

معیارهای سطح صدا

منبع / محیط	سطح صدا	زمینه / ایمنی
آستانه شنوایی	0 دسی‌بل SPL	نقطه مرجع، 20 میکروپاسکال، شرایط بدون پژواک
تنفس، خش‌خش برگ‌ها	10 دسی‌بل	تقریباً بی‌صدا، زیر نویز محیط بیرون
زمزمه در ۱.۵ متری	20-30 دسی‌بل	بسیار ساکت، محیطی مانند کتابخانه
دفتر کار ساکت	40-50 دسی‌بل	صدای پس‌زمینه تهویه مطبوع، تایپ روی صفحه‌کلید
مکالمه عادی	60-65 دسی‌بل	در ۱ متری، گوش دادن راحت
رستوران شلوغ	70-75 دسی‌بل	بلند اما برای ساعت‌ها قابل تحمل
جاروبرقی	75-80 دسی‌بل	آزاردهنده، اما بدون خطر فوری
ترافیک سنگین، ساعت زنگ‌دار	80-85 دسی‌بل	حد ۸ ساعته OSHA، خطر بلندمدت
ماشین چمن‌زنی، مخلوط‌کن	85-90 دسی‌بل	حفاظت شنوایی پس از ۲ ساعت توصیه می‌شود
قطار مترو، ابزارهای برقی	90-95 دسی‌بل	بسیار بلند، حداکثر ۲ ساعت بدون حفاظت
کلوپ شبانه، MP3 در حداکثر صدا	100-110 دسی‌بل	آسیب پس از ۱۵ دقیقه، خستگی شنوایی
کنسرت راک، بوق ماشین	110-115 دسی‌بل	دردناک، خطر آسیب فوری
صدای رعد، آژیر در نزدیکی	120 دسی‌بل	آستانه درد، حفاظت شنوایی اجباری است
موتور جت در ۳۰ متری	130-140 دسی‌بل	آسیب دائمی حتی با قرار گرفتن کوتاه
شلیک گلوله، توپخانه	140-165 دسی‌بل	خطر پارگی پرده گوش، تکان‌دهنده

سطوح صدای دنیای واقعی: از سکوت تا درد

درک سطوح صدا از طریق نمونه‌های آشنا به کالیبره کردن درک شما کمک می‌کند. توجه: قرار گرفتن مداوم در معرض صدای بالای ۸۵ دسی‌بل خطر آسیب شنوایی را به همراه دارد.

دسی‌بل SPL	فشار (Pa)	منبع صدا / محیط	اثر / درک / ایمنی
۰ دسی‌بل	۲۰ میکروپاسکال	آستانه شنوایی (۱ کیلوهرتز)	به سختی در اتاق بدون پژواک قابل شنیدن است، زیر نویز محیط بیرون
۱۰ دسی‌بل	۶۳ میکروپاسکال	تنفس عادی، خش‌خش برگ‌ها	بسیار ساکت، نزدیک به سکوت
۲۰ دسی‌بل	۲۰۰ میکروپاسکال	زمزمه در فاصله ۵ فوتی، کتابخانه ساکت	بسیار ساکت، محیط آرام
۳۰ دسی‌بل	۶۳۰ میکروپاسکال	منطقه روستایی ساکت در شب، زمزمه آرام	ساکت، مناسب برای استودیوهای ضبط
۴۰ دسی‌بل	۲ میلی‌پاسکال	دفتر کار ساکت، صدای یخچال	سکوت متوسط، سطح نویز پس‌زمینه
۵۰ دسی‌بل	۶.۳ میلی‌پاسکال	ترافیک سبک، مکالمه عادی از فاصله دور	راحت، تمرکز آسان
۶۰ دسی‌بل	۲۰ میلی‌پاسکال	مکالمه عادی (۳ فوت)، ماشین ظرفشویی	صدای عادی داخل ساختمان، بدون خطر شنوایی
۷۰ دسی‌بل	۶۳ میلی‌پاسکال	رستوران شلوغ، جاروبرقی، ساعت زنگ‌دار	بلند اما در کوتاه‌مدت راحت
۸۰ دسی‌بل	۲۰۰ میلی‌پاسکال	ترافیک سنگین، زباله‌خردکن، مخلوط‌کن	بلند؛ خطر شنوایی پس از ۸ ساعت در روز
۸۵ دسی‌بل	۳۵۶ میلی‌پاسکال	کارخانه پر سر و صدا، مخلوط‌کن غذا، ماشین چمن‌زنی	حد OSHA: حفاظت شنوایی برای قرار گرفتن ۸ ساعته الزامی است
۹۰ دسی‌بل	۶۳۰ میلی‌پاسکال	قطار مترو، ابزارهای برقی، فریاد زدن	بسیار بلند؛ آسیب پس از ۲ ساعت
۱۰۰ دسی‌بل	۲ پاسکال	کلوپ شبانه، اره برقی، پخش‌کننده MP3 در حداکثر صدا	بسیار بلند؛ آسیب پس از ۱۵ دقیقه
۱۱۰ دسی‌بل	۶.۳ پاسکال	کنسرت راک ردیف اول، بوق ماشین در فاصله ۳ فوتی	به طور دردناکی بلند؛ آسیب پس از ۱ دقیقه
۱۲۰ دسی‌بل	۲۰ پاسکال	صدای رعد، آژیر آمبولانس، ووووزلا	آستانه درد؛ خطر آسیب فوری
۱۳۰ دسی‌بل	۶۳ پاسکال	چکش تخریب در ۱ متری، برخاستن جت نظامی	درد گوش، آسیب فوری شنوایی
۱۴۰ دسی‌بل	۲۰۰ پاسکال	شلیک گلوله، موتور جت در ۳۰ متری، آتش‌بازی	آسیب دائمی حتی با قرار گرفتن کوتاه
۱۵۰ دسی‌بل	۶۳۰ پاسکال	موتور جت در ۳ متری، آتش توپخانه	احتمال پارگی پرده گوش
۱۹۴ دسی‌بل	۱۰۱.۳ کیلوپاسکال	حداکثر نظری در جو زمین	موج فشار = ۱ اتمسفر؛ موج ضربه‌ای

روان‌شنوایی: چگونه صدا را درک می‌کنیم

اندازه‌گیری صدا باید درک انسان را در نظر بگیرد. شدت فیزیکی با بلندی درک‌شده برابر نیست. واحدهای روان‌شنوایی مانند فون و سون پل ارتباطی بین فیزیک و ادراک هستند و امکان مقایسه‌های معنادار را در فرکانس‌های مختلف فراهم می‌کنند.

فون (سطح بلندی)

واحد سطح بلندی با مرجع ۱ کیلوهرتز

مقادیر فون از منحنی‌های هم‌بلندی (ISO 226:2003) پیروی می‌کنند. صدایی در N فون دارای بلندی درک‌شده‌ای برابر با N دسی‌بل SPL در ۱ کیلوهرتز است. در ۱ کیلوهرتز، فون = دسی‌بل SPL دقیقاً. در فرکانس‌های دیگر، به دلیل حساسیت گوش به شدت متفاوت هستند.

مرجع ۱ کیلوهرتز: ۶۰ فون = ۶۰ دسی‌بل SPL در ۱ کیلوهرتز (طبق تعریف)
۱۰۰ هرتز: ۶۰ فون ≈ ۷۰ دسی‌بل SPL (+۱۰ دسی‌بل برای بلندی برابر لازم است)
۵۰ هرتز: ۶۰ فون ≈ ۸۰ دسی‌بل SPL (+۲۰ دسی‌بل لازم است — باس ساکت‌تر به نظر می‌رسد)
۴ کیلوهرتز: ۶۰ فون ≈ ۵۵ دسی‌بل SPL (-۵ دسی‌بل — اوج حساسیت گوش)
کاربرد: اکولایزر صوتی، کالیبراسیون سمعک، ارزیابی کیفیت صدا
محدودیت: وابسته به فرکانس؛ به تن‌های خالص یا تحلیل طیف نیاز دارد

سون (بلندی درک‌شده)

واحد خطی بلندی ذهنی

سون‌ها بلندی درک‌شده را به صورت خطی کمی‌سازی می‌کنند: ۲ سون دو برابر بلندتر از ۱ سون به نظر می‌رسد. طبق قانون توان استیونز، ۱ سون = ۴۰ فون. دو برابر کردن سون = +۱۰ فون = +۱۰ دسی‌بل در ۱ کیلوهرتز.

۱ سون = ۴۰ فون = ۴۰ دسی‌بل SPL در ۱ کیلوهرتز (تعریف)
دو برابر کردن: ۲ سون = ۵۰ فون، ۴ سون = ۶۰ فون، ۸ سون = ۷۰ فون
قانون استیونز: بلندی درک‌شده ∝ (شدت)^۰.۳ برای صداهای سطح متوسط
دنیای واقعی: مکالمه (۱ سون)، جاروبرقی (۴ سون)، اره برقی (۶۴ سون)
کاربرد: رتبه‌بندی نویز محصولات، مقایسه لوازم خانگی، ارزیابی ذهنی
مزیت: شهودی — ۴ سون به معنای واقعی کلمه ۴ برابر بلندتر از ۱ سون به نظر می‌رسد

کاربردهای عملی در صنایع مختلف

مهندسی صوت و تولید

صوت حرفه‌ای از دسی‌بل به طور گسترده برای سطوح سیگنال، میکس و مسترینگ استفاده می‌کند:

۰ دسی‌بل FS (مقیاس کامل): حداکثر سطح دیجیتال قبل از برش (کلیپینگ)
میکس: هدف -۶ تا -۳ دسی‌بل FS پیک، -۱۲ تا -۹ دسی‌بل FS RMS برای فضای خالی (هدروم)
مسترینگ: -۱۴ LUFS (واحدهای بلندی) برای استریم، -۹ LUFS برای رادیو
نسبت سیگنال به نویز: >۹۰ دسی‌بل برای تجهیزات حرفه‌ای، >۱۰۰ دسی‌بل برای علاقه‌مندان به صدا
محدوده دینامیکی: موسیقی کلاسیک ۶۰+ دسی‌بل، موسیقی پاپ ۶-۱۲ دسی‌بل (جنگ بلندی)
آکوستیک اتاق: زمان طنین RT60، نقاط افت -۳ دسی‌بل در مقابل -۶ دسی‌بل

ایمنی شغلی (OSHA/NIOSH)

محدودیت‌های قرار گرفتن در معرض نویز در محل کار از کاهش شنوایی جلوگیری می‌کند:

OSHA: 85 دسی‌بل = سطح اقدام TWA (میانگین وزنی زمانی) ۸ ساعته
۹۰ دسی‌بل: ۸ ساعت حداکثر قرار گرفتن بدون حفاظت
۹۵ دسی‌بل: ۴ ساعت حداکثر، ۱۰۰ دسی‌بل: ۲ ساعت، ۱۰۵ دسی‌بل: ۱ ساعت (قانون نصف شدن)
۱۱۵ دسی‌بل: ۱۵ دقیقه حداکثر بدون حفاظت
۱۴۰ دسی‌بل: خطر فوری — حفاظت شنوایی اجباری است
دزیمتری: ردیابی قرار گرفتن تجمعی با استفاده از دزیمترهای نویز

نویز محیطی و اجتماعی

مقررات زیست‌محیطی از بهداشت عمومی و کیفیت زندگی محافظت می‌کند:

دستورالعمل‌های WHO: <۵۵ دسی‌بل در روز، <۴۰ دسی‌بل در شب در فضای باز
EPA: Ldn (میانگین روز-شب) <۷۰ دسی‌بل برای جلوگیری از کاهش شنوایی
هواپیما: FAA نیاز به منحنی‌های نویز برای فرودگاه‌ها دارد (حد ۶۵ دسی‌بل DNL)
ساخت و ساز: محدودیت‌های محلی معمولاً ۸۰-۹۰ دسی‌بل در خط ملک است
ترافیک: موانع نویز بزرگراه کاهش ۱۰-۱۵ دسی‌بل را هدف قرار می‌دهند
اندازه‌گیری: وزن‌دهی dBA پاسخ آزار انسان را تقریب می‌زند

آکوستیک اتاق و معماری

طراحی آکوستیک نیاز به کنترل دقیق سطح صدا دارد:

وضوح گفتار: هدف ۶۵-۷۰ دسی‌بل در شنونده، <۳۵ دسی‌بل پس‌زمینه
سالن‌های کنسرت: ۸۰-۹۵ دسی‌بل پیک، ۲-۲.۵ ثانیه زمان طنین
استودیوهای ضبط: NC 15-20 (منحنی‌های معیار نویز)، <۲۵ دسی‌بل محیطی
کلاس‌های درس: <۳۵ دسی‌بل پس‌زمینه، ۱۵+ دسی‌بل نسبت گفتار به نویز
رتبه‌بندی‌های STC: کلاس انتقال صدا (عملکرد عایق‌بندی دیوار)
NRC: ضریب کاهش نویز برای مواد جاذب

تبدیل‌ها و محاسبات رایج

فرمول‌های ضروری برای کارهای روزمره آکوستیک:

مرجع سریع

از	به	فرمول	مثال
دسی‌بل SPL	پاسکال	Pa = 20µPa × 10^(dB/20)	60 دسی‌بل = 0.02 پاسکال
پاسکال	دسی‌بل SPL	dB = 20 × log₁₀(Pa / 20µPa)	0.02 پاسکال = 60 دسی‌بل
دسی‌بل SPL	W/m²	I = 10⁻¹² × 10^(dB/10)	60 دسی‌بل ≈ 10⁻⁶ W/m²
فون	سون	son = 2^((phon-40)/10)	60 فون = 4 سون
سون	فون	phon = 40 + 10×log₂(son)	4 سون = 60 فون
نپر	دسی‌بل	dB = Np × 8.686	1 نپر = 8.686 دسی‌بل
بل	دسی‌بل	dB = B × 10	6 بل = 60 دسی‌بل

مرجع کامل تبدیل واحدهای صدا

تمام واحدهای صدا با فرمول‌های تبدیل دقیق. مرجع: 20 میکروپاسکال (آستانه شنوایی)، 10⁻¹² W/m² (شدت مرجع)

تبدیل‌های دسی‌بل (dB SPL)

Base Unit: دسی‌بل SPL (مرجع 20 میکروپاسکال)

From	To	Formula	Example
دسی‌بل SPL	پاسکال	Pa = 20×10⁻⁶ × 10^(dB/20)	60 دسی‌بل = 0.02 پاسکال
دسی‌بل SPL	میکروپاسکال	µPa = 20 × 10^(dB/20)	60 دسی‌بل = 20,000 میکروپاسکال
دسی‌بل SPL	W/m²	I = 10⁻¹² × 10^(dB/10)	60 دسی‌بل ≈ 10⁻⁶ W/m²
پاسکال	دسی‌بل SPL	dB = 20 × log₁₀(Pa / 20µPa)	0.02 پاسکال = 60 دسی‌بل
میکروپاسکال	دسی‌بل SPL	dB = 20 × log₁₀(µPa / 20)	20,000 میکروپاسکال = 60 دسی‌بل

واحدهای فشار صوت

Base Unit: پاسکال (Pa)

From	To	Formula	Example
پاسکال	میکروپاسکال	µPa = Pa × 1,000,000	0.02 پاسکال = 20,000 میکروپاسکال
پاسکال	بار	bar = Pa / 100,000	100,000 پاسکال = 1 بار
پاسکال	اتمسفر	atm = Pa / 101,325	101,325 پاسکال = 1 اتمسفر
میکروپاسکال	پاسکال	Pa = µPa / 1,000,000	20,000 میکروپاسکال = 0.02 پاسکال

تبدیل‌های شدت صوت

Base Unit: وات بر متر مربع (W/m²)

From	To	Formula	Example
W/m²	دسی‌بل IL	dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²)	10⁻⁶ W/m² = 60 دسی‌بل IL
W/m²	W/cm²	W/cm² = W/m² / 10,000	1 W/m² = 0.0001 W/cm²
W/cm²	W/m²	W/m² = W/cm² × 10,000	0.0001 W/cm² = 1 W/m²

تبدیل‌های بلندی (روان‌شنوایی)

مقیاس‌های بلندی درک‌شده وابسته به فرکانس

From	To	Formula	Example
فون	سون	son = 2^((phon - 40) / 10)	60 فون = 4 سون
سون	فون	phon = 40 + 10 × log₂(son)	4 سون = 60 فون
فون	دسی‌بل SPL @ 1kHz	در ۱ کیلوهرتز: فون = دسی‌بل SPL	60 فون = 60 دسی‌بل SPL @ 1kHz
سون	توضیحات	دو برابر کردن سون = ۱۰ فون افزایش	۸ سون ۲ برابر بلندتر از ۴ سون است

واحدهای لگاریتمی تخصصی

From	To	Formula	Example
نپر	دسی‌بل	dB = Np × 8.686	1 نپر = 8.686 دسی‌بل
دسی‌بل	نپر	Np = dB / 8.686	20 دسی‌بل = 2.303 نپر
بل	دسی‌بل	dB = B × 10	6 بل = 60 دسی‌بل
دسی‌بل	بل	B = dB / 10	60 دسی‌بل = 6 بل

روابط آکوستیک ضروری

Calculation	Formula	Example
SPL از فشار	SPL = 20 × log₁₀(P / P₀) که P₀ = 20 میکروپاسکال است	2 پاسکال = 100 دسی‌بل SPL
شدت از SPL	I = I₀ × 10^(SPL/10) که I₀ = 10⁻¹² W/m² است	80 دسی‌بل → 10⁻⁴ W/m²
فشار از شدت	P = √(I × ρ × c) که ρc ≈ 400 است	10⁻⁴ W/m² → 0.2 پاسکال
جمع کردن منابع غیرهمبسته	SPL_total = 10 × log₁₀(10^(SPL₁/10) + 10^(SPL₂/10))	60 دسی‌بل + 60 دسی‌بل = 63 دسی‌بل
دو برابر کردن فاصله	SPL₂ = SPL₁ - 6 dB (منبع نقطه‌ای)	90 دسی‌بل @ 1متر → 84 دسی‌بل @ 2متر

بهترین روش‌ها برای اندازه‌گیری صدا

اندازه‌گیری دقیق

از صوت‌سنج‌های کالیبره شده کلاس ۱ یا کلاس ۲ (IEC 61672) استفاده کنید
قبل از هر جلسه با کالیبراتور آکوستیک (۹۴ یا ۱۱۴ دسی‌بل) کالیبره کنید
میکروفون را دور از سطوح بازتابنده قرار دهید (ارتفاع معمول ۱.۲-۱.۵ متر)
برای صداهای پایدار از پاسخ آهسته (۱ ثانیه) و برای صداهای نوسانی از پاسخ سریع (۱۲۵ میلی‌ثانیه) استفاده کنید
در فضای باز از بادگیر استفاده کنید (نویز باد از ۱۲ مایل بر ساعت / ۵ متر بر ثانیه شروع می‌شود)
برای ثبت تغییرات زمانی، بیش از ۱۵ دقیقه ضبط کنید

وزن‌دهی فرکانس

وزن‌دهی A (dBA): استفاده عمومی، نویز محیطی، شغلی
وزن‌دهی C (dBC): اندازه‌گیری‌های پیک، ارزیابی فرکانس پایین
وزن‌دهی Z (dBZ): پاسخ مسطح برای تحلیل طیف کامل
هرگز dBA ↔ dBC را تبدیل نکنید — به محتوای فرکانس بستگی دارد
وزن‌دهی A منحنی ۴۰ فون (بلندی متوسط) را تقریب می‌زند
برای اطلاعات دقیق فرکانس از تحلیل باند اکتاو استفاده کنید

گزارش‌دهی حرفه‌ای

همیشه مشخص کنید: دسی‌بل SPL، dBA، dBC، dBZ (هرگز فقط 'دسی‌بل' نگویید)
وزن‌دهی زمانی را گزارش دهید: سریع، آهسته، ضربه‌ای
فاصله، ارتفاع اندازه‌گیری و جهت‌گیری را ذکر کنید
سطوح نویز پس‌زمینه را به طور جداگانه یادداشت کنید
برای صداهای متغیر، Leq (سطح پیوسته معادل) را گزارش دهید
عدم قطعیت اندازه‌گیری را ذکر کنید (معمولاً ±۱-۲ دسی‌بل)

حفاظت شنوایی

۸۵ دسی‌بل: برای قرار گرفتن طولانی‌مدت (>۸ ساعت) به حفاظت فکر کنید
۹۰ دسی‌بل: حفاظت پس از ۸ ساعت اجباری است (OSHA)
۱۰۰ دسی‌بل: پس از ۲ ساعت از حفاظت استفاده کنید
۱۱۰ دسی‌بل: پس از ۳۰ دقیقه محافظت کنید، حفاظت دوگانه بالای ۱۱۵ دسی‌بل
گوشی‌های محافظ: ۱۵-۳۰ دسی‌بل کاهش، گوشی‌های ایمنی: ۲۰-۳۵ دسی‌بل
حتی با حفاظت هرگز از ۱۴۰ دسی‌بل تجاوز نکنید — خطر آسیب فیزیکی

حقایق شگفت‌انگیز درباره صدا

آوازهای نهنگ آبی

نهنگ‌های آبی زیر آب صداهایی تا ۱۸۸ دسی‌بل SPL تولید می‌کنند — بلندترین صدای بیولوژیکی روی زمین. این صداهای فرکانس پایین (۱۵-۲۰ هرتز) می‌توانند صدها مایل در اقیانوس سفر کنند و به نهنگ‌ها امکان ارتباط در فواصل وسیع را می‌دهند.

اتاق‌های بدون پژواک

ساکت‌ترین اتاق جهان (Microsoft, Redmond) -۲۰.۶ دسی‌بل SPL اندازه‌گیری می‌کند — ساکت‌تر از آستانه شنوایی. افراد می‌توانند ضربان قلب، گردش خون و حتی صدای شکم خود را بشنوند. هیچ کس به دلیل عدم جهت‌یابی بیش از ۴۵ دقیقه در آنجا نمانده است.

فوران کراکاتوآ (۱۸۸۳)

بلندترین صدای ثبت شده در تاریخ: ۳۱۰ دسی‌بل SPL در منبع، که از فاصله ۳۰۰۰ مایلی شنیده شد. موج فشار ۴ بار دور زمین چرخید. ملوانان در فاصله ۴۰ مایلی دچار پارگی پرده گوش شدند. چنین شدتی نمی‌تواند در جو عادی وجود داشته باشد — امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کند.

حد نظری

۱۹۴ دسی‌بل SPL حداکثر نظری در جو زمین در سطح دریا است — فراتر از این، شما یک موج ضربه‌ای (انفجار) ایجاد می‌کنید، نه یک موج صوتی. در ۱۹۴ دسی‌بل، رقیق‌شدگی برابر با خلاء (۰ پاسکال) است، بنابراین صدا ناپیوسته می‌شود.

شنوایی سگ‌ها

سگ‌ها ۶۷-۴۵,۰۰۰ هرتز (در مقابل انسان‌ها ۲۰-۲۰,۰۰۰ هرتز) را می‌شنوند و صداها را از ۴ برابر دورتر تشخیص می‌دهند. حساسیت شنوایی آنها در حدود ۸ کیلوهرتز به اوج می‌رسد — ۱۰ دسی‌بل حساس‌تر از انسان‌ها. به همین دلیل است که سوت‌های سگ کار می‌کنند: ۲۳-۵۴ کیلوهرتز، برای انسان‌ها غیرقابل شنیدن.

سطوح صدای فیلم

سینماها میانگین ۸۵ دسی‌بل SPL (Leq) با پیک‌های ۱۰۵ دسی‌بل (مشخصات Dolby) را هدف قرار می‌دهند. این ۲۰ دسی‌بل بلندتر از تماشای خانگی است. پاسخ فرکانس پایین گسترده: ساب‌ووفرهای ۲۰ هرتز امکان انفجارها و ضربات واقع‌گرایانه را فراهم می‌کنند — سیستم‌های خانگی معمولاً در ۴۰-۵۰ هرتز قطع می‌شوند.

کاتالوگ کامل واحدها

مقیاس‌های دسی‌بل

واحد	نماد	نوع	یادداشت‌ها / استفاده
دسی‌بل (سطح فشار صدا)	dB SPL	مقیاس‌های دسی‌بل	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود
دسی‌بل	dB	مقیاس‌های دسی‌بل	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود

فشار صدا

واحد	نماد	نوع	یادداشت‌ها / استفاده
پاسکال	Pa	فشار صدا	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود
میکروپاسکال	µPa	فشار صدا	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود
بار (فشار صدا)	bar	فشار صدا	به ندرت برای صدا استفاده می‌شود؛ ۱ بار = 10⁵ پاسکال. در زمینه‌های فشار رایج‌تر است.
اتمسفر (فشار صدا)	atm	فشار صدا	واحد فشار جوی، به ندرت برای اندازه‌گیری صدا استفاده می‌شود.

شدت صدا

واحد	نماد	نوع	یادداشت‌ها / استفاده
وات بر متر مربع	W/m²	شدت صدا	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود
وات بر سانتی‌متر مربع	W/cm²	شدت صدا

مقیاس‌های بلندی صدا

واحد	نماد	نوع	یادداشت‌ها / استفاده
فون (سطح بلندی صدا در 1 کیلوهرتز)	phon	مقیاس‌های بلندی صدا	سطح هم‌بلندی، با مرجع ۱ کیلوهرتز. بلندی درک‌شده وابسته به فرکانس.
سون (بلندی صدای درک شده)	sone	مقیاس‌های بلندی صدا	مقیاس خطی بلندی که در آن ۲ سون = ۲ برابر بلندتر. ۱ سون = ۴۰ فون.

واحدهای تخصصی

واحد	نماد	نوع	یادداشت‌ها / استفاده
نپر	Np	واحدهای تخصصی	واحدی که بیشتر از همه استفاده می‌شود
بل	B	واحدهای تخصصی

سوالات متداول

چرا نمی‌توانم dBA را به dB SPL تبدیل کنم؟

dBA یک وزن‌دهی وابسته به فرکانس اعمال می‌کند که فرکانس‌های پایین را تضعیف می‌کند. یک تن ۱۰۰ هرتز در ۸۰ دسی‌بل SPL حدود ۷۰ dBA (-۱۰ دسی‌بل وزن‌دهی) اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که ۱ کیلوهرتز در ۸۰ دسی‌بل SPL، ۸۰ dBA (بدون وزن‌دهی) اندازه‌گیری می‌شود. بدون دانستن طیف فرکانس، تبدیل غیرممکن است. شما به تحلیل FFT و اعمال منحنی وزن‌دهی معکوس A نیاز دارید.

چرا ۳ دسی‌بل به سختی قابل توجه در نظر گرفته می‌شود؟

+۳ دسی‌بل = دو برابر شدن توان یا شدت، اما تنها ۱.۴ برابر افزایش فشار. درک انسان از یک پاسخ لگاریتمی پیروی می‌کند: افزایش ۱۰ دسی‌بل تقریباً ۲ برابر بلندتر به نظر می‌رسد. ۳ دسی‌بل کوچکترین تغییری است که اکثر مردم در شرایط کنترل شده تشخیص می‌دهند؛ در محیط‌های واقعی، ۵+ دسی‌بل لازم است.

چگونه دو سطح صدا را با هم جمع کنم؟

شما نمی‌توانید دسی‌بل‌ها را به صورت حسابی جمع کنید. برای سطوح مساوی: L_total = L + 3 dB. برای سطوح مختلف: به خطی تبدیل کنید (10^(dB/10))، جمع کنید، دوباره تبدیل کنید (10×log₁₀). مثال: ۸۰ دسی‌بل + ۸۰ دسی‌بل = ۸۳ دسی‌بل (نه ۱۶۰ دسی‌بل!). قانون کلی: منبعی که ۱۰+ دسی‌بل ساکت‌تر است، کمتر از ۰.۵ دسی‌بل به کل اضافه می‌کند.

تفاوت بین dB، dBA و dBC چیست؟

دسی‌بل SPL: سطح فشار صوت بدون وزن‌دهی. dBA: با وزن‌دهی A (شنوایی انسان را تقریب می‌زند، باس را تضعیف می‌کند). dBC: با وزن‌دهی C (تقریباً مسطح، حداقل فیلتر). از dBA برای نویز عمومی، محیطی، شغلی استفاده کنید. از dBC برای اندازه‌گیری‌های پیک و ارزیابی فرکانس پایین استفاده کنید. آنها یک صدا را به طور متفاوت اندازه‌گیری می‌کنند — تبدیل مستقیم وجود ندارد.

چرا نصف کردن فاصله، سطح صدا را نصف نمی‌کند؟

صدا از قانون عکس مجذور پیروی می‌کند: دو برابر کردن فاصله، شدت را به ¼ (نه ½) کاهش می‌دهد. در دسی‌بل: هر دو برابر شدن فاصله = -۶ دسی‌بل. مثال: ۹۰ دسی‌بل در ۱ متری به ۸۴ دسی‌بل در ۲ متری، ۷۸ دسی‌بل در ۴ متری، ۷۲ دسی‌بل در ۸ متری تبدیل می‌شود. این فرض یک منبع نقطه‌ای در میدان آزاد است — اتاق‌ها بازتاب‌هایی دارند که این موضوع را پیچیده می‌کند.

آیا صدا می‌تواند زیر ۰ دسی‌بل برود؟

بله! ۰ دسی‌بل SPL نقطه مرجع است (20 میکروپاسکال)، نه سکوت. دسی‌بل منفی به معنای ساکت‌تر از مرجع است. مثال: -۱۰ دسی‌بل SPL = ۶.۳ میکروپاسکال. اتاق‌های بدون پژواک تا -۲۰ دسی‌بل را اندازه‌گیری می‌کنند. با این حال، نویز حرارتی (حرکت مولکولی) یک حد مطلق در حدود -۲۳ دسی‌بل در دمای اتاق تعیین می‌کند.

چرا صوت‌سنج‌های حرفه‌ای ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ دلار قیمت دارند؟

دقت و کالیبراسیون. دستگاه‌های کلاس ۱ استاندارد IEC 61672 (±۰.۷ دسی‌بل، ۱۰ هرتز-۲۰ کیلوهرتز) را برآورده می‌کنند. دستگاه‌های ارزان: خطای ±۲-۵ دسی‌بل، پاسخ ضعیف به فرکانس‌های پایین/بالا، بدون کالیبراسیون. استفاده حرفه‌ای نیاز به کالیبراسیون قابل ردیابی، ثبت، تحلیل اکتاو و دوام دارد. انطباق قانونی/OSHA نیاز به تجهیزات تایید شده دارد.

رابطه بین فون و دسی‌بل چیست؟

در ۱ کیلوهرتز: فون = دسی‌بل SPL دقیقاً (طبق تعریف). در فرکانس‌های دیگر: به دلیل حساسیت گوش متفاوت هستند. مثال: ۶۰ فون به ۶۰ دسی‌بل در ۱ کیلوهرتز نیاز دارد، اما ۷۰ دسی‌بل در ۱۰۰ هرتز (+۱۰ دسی‌بل) و ۵۵ دسی‌بل در ۴ کیلوهرتز (-۵ دسی‌بل) نیاز دارد. فون منحنی‌های هم‌بلندی را در نظر می‌گیرد، در حالی که دسی‌بل این کار را نمی‌کند.

فهرست کامل ابزارها

همه 71 ابزار موجود در UNITS

▼مبدل‌ها

طول وزن و جرم دما حجم مساحت زمان ارز سرعت مصرف سوخت شتاب نیرو گشتاور

▼ماشین‌حساب‌ها

شاخص توده بدنی کالری میزان متابولیسم پایه درشت‌مغذی‌ها چربی بدن وزن ایده‌آل وام مسکن وام وام خودرو سرمایه‌گذاری سود مرکب هدف پس‌انداز

▼ابزارها

موزه واحدها واحدهای سفارشی

▼اضافی

دوئل واحدها

مبدل صدا