Wat is een decibel?

hougardy, 13 jaar
27 oktober 2009

Antwoord

Eerst even uitleggen waarom een decibel gebruikt wordt.

Ons oor is een instrument dat gevoelig is voor kleine drukvariaties van de (statische) omgevingsdruk (dit is de luchtdruk uit het weerbericht). Kleine variaties van die omgevingsdruk, met frequenties tussen 20 hertz en 20 000 hertz (=aantal trillingen per seconde) worden door ons trommelvlies opgepikt en door onze hersenen vertaalt in een toon. De drukvariatie die wij horen wordt dus uitgedrukt in pascal of  newton per vierkante meter.

Nu is de dynamiek, het verschil tussen het de kleinste en de grootste druk die wij kunnen horen enorm. De kleinste druk die een gemiddeld persoon kan horen is 20 miljoensten van een pascal, de grootste druk enkele honderden pascal. Ik ken geen enkel meetinstrument dat een dergelijk grote dynamiek heeft. Stel je even een meetlat voor die op een gelijkaardige manier lengten kan meten zoals wij drukken horen: je hebt dan een lat nodig die honderden meters lang is, maar tegelijk onderverdelingen heeft van een duizendste van een millimeter!

Als we geluidsdruk blijven uitdrukken in pascal worden we met getallen geconfronteerd met veel nullen na de komma, wat niet altijd handig is.

Maar ons oor is ook geen ‘objectief’ instrument, zoals een microfoon wel is. Als ik je een geluidsdruk van bijvoorbeeld 0,001 pascal laat horen en nadien een geluidsdruk van 0,002 pascal (het dubbele dus), dan zal je die niet als ‘2 keer zo luid’ waarnemen. Je zal er zelfs amper in slagen om waar te nemen dat het tweede signaal luider is dan het eerste. Het blijkt dat een gemiddeld persoon een toename van de kwadraat van de geluiddruk met aan factor 10 subjectief ervaart als een verdubbeling van de ‘luidheid’. Vandaar het idee om de schaal van geluidsdruk samen te persen op de volgende manier:

1 pascal → 1 pascal kwadraat → 0
10 pascal →
100 pascal kwadraat → 2
100 pascal →
10 000 pascal kwadraat → 4
1000 pascal →
100 000 pascal kwadraat → 5, met andere woorden, we gaan de nullen van het kwadraat van de geluidsdruk tellen.

Dit is het basisidee achter de BEL. Nu is deze schaal te ruw (een schaal van 1 tot 1000 wordt samengeperst tot een schaal van 0 tot 5) en de meeste geluidsdrukken die wij horen zijn kleiner dan 1 pascal. Het eerste probleem lost men op door de schaal met 10 te vermenigvuldigen: de DECIBEL, het tweede probleem door de geluidsdruk te delen door een getal kleiner dan 1. Bij afspraak kiest men hiervoor de kleinste druk die wij kunnen horen: 20 miljoensten van een pascal. De decibelschaal gaat dus als volgt:

druk: 0,000020 pascal deel door  0,000020 pascal = 1, kwadrateer = 1 → 0 x 10 = 0 dB.
druk: 0,00020 pascal   deel door  0,000020 pascal = 10, kwadrateer = 100 
→ 2 x 10 = 20 dB.
druk: 0,0020 pascal     deel door  0,000020 pascal = 100, kwadrateer = 10 000 →
4 x 10 = 40 dB.
druk: 0,02 pascal        deel door  0,000020 pascal = 1000, kwadrateer = 1 000 000 →
6 x 10 = 60 dB.
druk: 0,2 pascal         deel door  0,000020 pascal = 10 000, kwadrateer = 100 000 000 →
8 x 10 = 80 dB.
druk: 2 pascal deel door  0,000020 pascal = 100 000, kwadrateer = 10 000 000 000 →
10 x 10 = 100 dB.
etc…

Je hebt nu een schaal van 0,00002 pascal tot 200 pascal samengedrukt tot een schaal van 0 tot 140 decibel.

Dit komt veel beter overeen met onze subjectieve waarneming: we horen zeer kleine en zeer grote drukken, maar kunnen het verschil tussen twee dicht bij elkaar liggende drukken moeilijk horen.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2019
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen