Rekenen met geluidsbronnen

EgbertG

Special Member

Goedemorgen,

Ik kom niet helemaal uit het volgende:

Stel je hebt een luidspreker die 60dB creeert op 1 meter afstand gemeten.
Als je een 2e luidspreker erbij zet met het zelfde volume dan is
dat natuurlijk samen geen 120dB - maar 63dB.

Maar stel dat de 2e luidspreker maar 50dB produceert ...
Wat meet je dan?

Dan zal je log(1060+1050) = 60,4 dB meten.
Dat kan je uitrekenen door die dB eerst terug om te zetten naar geluidsintensiteit (via de formule L [dB] = 10 * log(I1/I0) waarbij I0 voor geluidsintensiteit 10-12W/m2 is.). Die geluidsintensiteit kan je vervolgens wel gewoon optellen en dan via dezelfde formule terug naar decibel omzetten. Als je dat oplost voor het algemene geval krijg je log(10L1 + 10L2)

Voetnoot: Mijn rekentoestel is niet precies genoeg om dat te doen met 60 en 50dB, maar vermenigvuldigen en delen kan hier ongestraft. Het zou dus kunnen dat je eerst beide geluidsniveaus eerst door bv 10 moet delen en dan het resultaat terug moet vermenigvuldigen.

Voetnoot2: Dat geldt uiteraard enkel als je je in een piek van het mengproduct van de twee golven bevindt. Als je net in een dal gaat staan, zal je ze van elkaar af moeten trekken. Maar daar wordt voor het volume van een geluidsinstallatie volgens mij geen rekening mee gehouden.

[edit]
Zie de posts hieronder, er zitten een paar grote blunders in deze.
[/edit]

Als je maar genoeg geinteresseerd ben, verwondert heel de wereld.

Op 9 juni 2021 11:03:44 schreef Shock6805:
Dan zal je log(1060+1050) = 60,4 dB meten.

Dat rekensommetje klopt niet, met 6 en 5 klopt het wel.

Euh, juist ja, dit: 1060/10 + 1050/10 = (1060 + 1050)1/10 klopt natuurlijk niet. :P

Dit zou dan wel juist moeten zijn: 10 * log(1060/10 + 1050/10)

Als je maar genoeg geinteresseerd ben, verwondert heel de wereld.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 9 juni 2021 11:03:44 schreef Shock6805:
Voetnoot2: Dat geldt uiteraard enkel als je je in een piek van het mengproduct van de twee golven bevindt. Als je net in een dal gaat staan, zal je ze van elkaar af moeten trekken. Maar daar wordt voor het volume van een geluidsinstallatie volgens mij geen rekening mee gehouden.

Als je precies in de piek zit, en het resultaat voor dat punt wilt weten, mag je niet meer met het geluidsvermogen werken maar moet je van de geluidsdruk uitgaan. De formule wordt dan anders, het resultaat wordt hoger: 62,4 dB.
In de minima zou het 56,7 dB zijn. Natuurlijk wordt het gemiddeld vermogen (wat door de 'interessante' ruimtelijk verdeling nog best lastig uit te rekenen is) weer 60,4 dB.

(Eenvoudig voorbeeld met twee weergevers met gelijke geluidsdruk: in de maxima wordt de som voor de druk dan het dubbele, het vermogen wordt op dat punt dus het viervoudige, dus 6 dB meer. Omdat op andere plaatsen de geluidsdruk juist helemaal wegvalt en daar dus geen geluidsvermogen is, geldt voor het gemiddelde vermogen over de ruimte dat het verdubbelt, dus 3 dB meer.)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Zucht, feitelijk is er van heel mijn post niks juist dus.
Volgende keer toch iets beter nadenken dan, want ik heb het wel ooit allemaal moeten leren. :+

Als je maar genoeg geinteresseerd ben, verwondert heel de wereld.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Nou ja, het principe: terug naar intensiteit (=vermogen per oppervlakte-eenheid), dan optellen, dan weer naar dB, had je precies goed.

Maar als je van heel dichtbij gaat kijken wordt het oppassen.
Ik ben zelf geen akoesteling, maar met radiogolven - mijn liefste vak - heb je exact hetzelfde gedonder. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Golven he, niets dan miserie. :P

Als je maar genoeg geinteresseerd ben, verwondert heel de wereld.
EgbertG

Special Member

10 * log(1060/10 + 1050/10)

Ja! Ik kan t reproduceren met de rekenmachine.

Dank voor alle reacties!

Kijken of ik hiermee in de praktijk ook iets kan.

Is bijvoorbeeld de Vout-pp van een microfoon lineair met de geluidsdruk?
Dus bij 3 dB meer geluidsdruk een dubbele uitgangsspanning?

[Bericht gewijzigd door EgbertG op 9 juni 2021 17:39:56 (28%)]

Frederick E. Terman

Honourable Member

Een goede microfoon is, binnen zijn werkingsgebied, lineair: de uitgangsspanning is evenredig met de geluidsdruk.

Maar +3 dB is een vermogensverdubbeling; de geluidsdruk is dan 1,414 × zo hoog. De uitgangsspanning van de microfoon is hiermee evenredig.
(En inderdaad: het door de microfoon afgeleverde vermogen is dan verdubbeld.)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
EgbertG

Special Member

Eh .... hoezo komt er nu vermogen om de hoek kijken?
Geldt dat ook als ik de microfoon hoogohmig afsluit?

Frederick E. Terman

Honourable Member

Omdat jij het over dB's hebt. Als je het over dB's hebt, heb je het altijd over vermogen.

Een toename met 3 dB is nu eenmaal een verdubbeling in vermogen. En bij gelijkblijvende impedantie komt dat overeen met een 1,414× in spanning, en ook in geluidsdruk.

Nu kun je wel zeggen: maar wat als ik geen stroom van mijn microfoon afneem? Maar dat is in feite een beetje kul natuurlijk, want hoe gebruik je hem dan? :)
Maar zelfs dan neemt de spanning met een factor 1,414 toe bij een toename van geluidsintensiteit met 3 dB (wat dus 1,414 maal de geluidsdruk betekent).
En ja, als je er 10 GΩ aan hangt, levert de microfoon maar een microscopisch klein vermogentje.. maar zelfs dat verdubbelt dan toch, bij 3 dB meer geluid.

Geluidsdruk <> microfoonspanning
Geluidsintensiteit <> microfoonvermogen

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
EgbertG

Special Member

Een microfoon zet geluidsdruk om in vermogen en niet zozeer in een spanning als je de microfoon afsluit met de juiste impedantie. Ok, dat is ook
inderdaad wel logisch.

Of dB's altijd met vermogen te maken heeft, die valt nog niet helemaal.
Er is tenslotte ook dB/uV naast dB/mW

dB's is dan toch meer een logaritmische schaal voor een eenheid?

Ha EgbertG,

Dat zie je goed de Bell heeft niet een directe verbintenis met vermogen maar wel met de logaritmische schaal.
Tenslotte kunnen we alles in Bell uitdrukken, wanneer heeft het dan nut om iets in Bell uit te drukken nou als het gaat om een groot bereik ( anders is je papiertje te klein ) ;)

Omdat de Bell een nogal grote eenheid is zijn we een stapje terug gegaan en hebben er de decibel van gemaakt om mee te rekenen.
Overigens is de eenheid voor het meten van een spanning en stroom uitgedrukt op een logaritmische schaal de Neper Np genoemd naar de uitvinder van de natuurlijke logaritme 1 Np ≈ 8,685 dB
Ik heb nog diverse telecom apparatuur van Siemens waarvan de schaal in Neper is uitgedrukt.......

Omdat het lastig is, en de verstrengeling tussen de diverse telecomgebieden groot is heeft men er voor gekozen om de decibel te omarmen.

Behalve voor vermogensverhoudingen wordt de decibel ook gebruikt voor spanningsverhoudingen. Omdat het vermogen P dat door een spanning U in een weerstand R ontwikkeld wordt, gelijk is aan:

P = U2 / R

is de vermogensverhouding het kwadraat van de spanningsverhouding.
Een spanningsverhouding U / Uref betekent een vermogensverhouding van:

20 x log ( U / Uref ) dB

Het maakt echter niet uit of we met spanningen of vermogens werken, als de waarde steeds betrekking heeft op dezelfde weerstandswaarde.
Een spanningsdaling tot 1/10, ofwel een factor honderd daling in vermogen, betekent altijd 20 dB daling.

Voor de microfoon / luidspreker gelden twee domeinen geluidsdruk en geluidsintensiteit deze moet je niet met elkaar verwarren.
De geluidsintensiteit I is een vectorgrootheid die de grootte en de richting van de oppervlaktedichtheid van het geluidsvermogen in een punt in de ruimte aangeeft (in watt per vierkante meter).
De geluidsdruk daarin tegen is een scalaire grootheid.
Het meetinstrument om de geluidsintensiteit te meten is geheel anders dan het meetinstrument voor het meten van geluidsdruk.

Ik heb diverse meetmicrofoons waaronder een Sennheiser richt microfoon 76 cm lang maar ook korte richtmicrofoon als je wilt weten of een as in balans is richt de microfoon op je te meten opject en kijk op de dynamische anayzer !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Als je stukken Wiki overneemt, neem dan óók de eerste regels over. :)

--
Het aantal bels is de logaritme van de vermogensverhouding. Altijd.
Het aantal decibels is tienmaal de logaritme van de vermogensverhouding. Altijd.

Normaal zou je bij spanningen dus eerst netjes het vermogen uitrekenen, en dan dB's ervan maken. Dat raad ik aan, want dan gaat er niets mis.

Omdat technici lui zijn, hebben ze bedacht dat je ook de factor 20 kunt gebruiken in plaats van 10, en dan uitgaan van de spanningen.
Maar dat moet je alleen doen als je precies weet hoe de formules werken.
Anders kom je hopeloos in de war en komt er onzin, als:
'Van deze microfoontrafo is de secundaire spanning vijftienmaal de primaire ingangsspanning. Hij versterkt dus ruim 23,5 dB.'

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Frederick E. Terman,

In de eerste plaats hoef ik na 50 jaar niets van een of andere Wiki over te nemen ik denk dat ik een betere uitleg zou geven alleen is dit compact en duidelijk in de tweede plaats ik heb geen idee waar je het over heb met de microfoon trafo :? :?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Ah sorry, dan heb ik me vergist. Het leek er dan alleen maar op.

De zin over de microfoontrafo is onzin, dat staat er ook bij en daarom staat hij tussen aanhalingstekens. Leestekens doen trouwens sowieso wonderen voor de leesbaarheid :).
Het is een waarschuwing tegen het gebruik van de 'dB-formule voor spanningen' als je niet precies weet wat je doet.
De spanning wordt door de trafo 15x zo groot. Maar de versterking is in werkelijkheid natuurlijk NIET 23,5 dB, zoals de formule ons laat geloven, maar gewoon 0 dB: het vermogen is (zo goed als) onveranderd.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 10 juni 2021 12:30:41 schreef electron920:

In de eerste plaats hoef ik na 50 jaar niets van een of andere Wiki over te nemen ik denk dat ik een betere uitleg zou geven

Oeieoei, een zelfverzekerd genie met zere tenen :-)

Zelf merk ik na 50 jaar , dat als ik zuiver op mijn geheugen afga zonder even te toetsen aan één of ander artikel, dat ik heel wat zaken die ik ooit op mn duimpje kende niet meer tot in detail weet, en wel eens de verkeerde conclusie trek.

Decibel is idd slechts een onbenoemde logaritmische verhouding.
Echter veel artikels over geluid hebben het over dB als maat voor de geluidsterkte. Soms staat daar niet expliciet bij, of wordt er overgelezen dat dit gerefereerd is aan 0dBA. Enkel dan klopt het.
Dus 70dB is dan eigenlijk tov 0dBA.
In die context geeft het dan zowel een verhouding als een absolute waarde aan. Correcter en minder verwarrend zou zijn de waarde meteen in dBA uit te drukken, zoals we doen met dBm bij elektrisch vermogen.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Ha grotedikken,

Nou geen tenen wel een ontstoken enkel maar gaat al weer beter :D koorts is weg toch verleden week even 40° aangetikt !

En het is zeker zo dat je sommige zaken op de achtergrond raken die zijn dan of achterhaald of niet belangrijk meer ik denk dat een ieder dat heeft....
Nu is het wel zo dat in de antenne techniek altijd al zo geweest is dat je met de logaritmische schaal rekende toen ik 16 jaar was zal nu niet anders zijn denk ik.

Ik maak nog steeds heel veel gebruik van naslagwerk alleen nu net geen Wiki en zeker niet de Nederlandse vertaling ik mag wel zeggen dat dit misschien de derde of vierde keer is dat er op terecht kom.
Zelf heb ik een redelijke grote bibliotheek zo'n 400 boeken daar zitten best wel bijzondere bij.

Op de laatste vraag van @EgbertG ging dan ook mijn inbreng waarin hij zich afvroeg of de dB nu expliciet iets is voor vermogen ?
Dat is uiteraard niet het geval de logaritme was al opgeschreven toen we nog met een kaars zaten ;)
Belangrijk is wat jij aanvult en dat doet @TS ook dBµV bijvoorbeeld zonder de referentie ( basis ) te benoemen is de dB niets meer als een logaritmische verhouding iets wat totaal niets zegt......

Ik kan een potentiometer ook logaritmische uitdrukken maar dat ik ook met de hoeveelheid virus deeltjes.
Als je in het spanning / stroom domein meet is de verhouding 20 log N en het vermogens domein is dit 10 log N maar ik begrijp wat @F.E.T. bedoeld in de praktijk komt dit niet zoveel voor.

Er is een redelijk simpele formule om van spanning naar vermogen te gaan ( bij een gegeven weerstand ) zonder eerst naar het natuurlijke getal te converteren vaak wordt dit onnodig ingewikkeld en gaat ver buiten het draadje dat probeer ik te vermijden ook voor de andere geïnteresseerde mede lezers !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
EgbertG

Special Member

.... blij dat jullie on-speaking-terms blijven!

Als ik dus een microfoon aansluit op mn (LF) spectrum analyzer dan
....dan lees ik de relatieve dB's af?

Oftwel als die ene luidspreker 50 dB doet ipv 60 dB zie ik 0,4 extra
verschijnen?

Frederick E. Terman

Honourable Member

Hangt ervan af. Als de microfoon het gemiddelde over een gebied van minstens, zeg, een 'vierkante golflengte' zou bestrijken, dan zou je de gemiddelde intensiteit meten en die zou 60,4 dB bedragen; 0,4 dB hoger dus dan het niveau van alleen de 60 dB-speaker.

Maar de kans is groter dat je, door met de microfoon door de ruimte te 'zoeken', apart de pieken en dalen van het staandegolfpatroon tegenkomt. Je zult dan, afhankelijk van de locatie, waarden tussen 56,7 en 62,4 dB tegenkomen; dus tussen 3,3 dB lager1 en 2,4 dB hoger dan het niveau van alleen de 60 dB-speaker.

Dat staandegolfpatroon is heel grillig, want afhankelijk van alles in de ruimte. Als je zélf beweegt, zul je het niveau al zien veranderen.

--
1Op die plaatsen neemt de geluidsintensiteit dus inderdaad áf door het bijschakelen van de 50 dB-speaker.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha EgbertG,

Ja precies dus wat jij altijd moet weten is waar is je referentie op gebaseerd is.
En dat kan van alles zijn dBW, dBV, dBA, dBmW, dBµW, dBmV enz enz.....
Je hoort het dan ook als volgt te schrijven : dBV / R bijvoorbeeld 3dBV/600Ω of -10dBm / 50 Ω
Met deze syntax leg de schrijfregels vast ik kan dan gelijk zien.... Aha dit is wat @EgbertG bedoeld, dat is de referentie, dat is de eenheid, en dat is de impedantie.....

Op je instrument is de referentie een arbitraire keuze je relatieve 0 lijn op de analyzer is meestal eerste hokje van boven en komt overeen met je referentie aanname bijvoorbeeld 0dBmV / 50 Ω
Omdat je relatief meet is de afwijking van je instrument niet van belang !
Verder probeer je altijd het zelfde hokje te bereiken i.v.m. de lineariteit van de display.
Dit met betrekking tot de relativiteit en de syntax.

Nu je tweede vraag daar heeft @Frederick E. Terman al een redelijk antwoord op gegeven.
Ik moet er wel bijzeggen dat de geluidsdruk in Pa een iets andere benadering vergt maar zodra je achter de sonde ( microfoon ) meet mag je de energie wet weer toepassen !

Gebruik maken van een gedempte kamer rekening houden met de α hoek van inval en er voor zorgen dat de beide luidsprekers elkaar niet zien dus geen cross koppeling tot stand brengen.......
Maar ook de fase tussen de bronnen let hier op heel belangrijk.... op je meetmicrofoon ontstaat interferentie dat wil je omdat dit in de praktijk ook gebeurt , maar voor je meet resultaat is een fase verschil niet wenselijk.

Ik heb geen echte apparatuur meer alleen nog een paar microfoons MD412 en 3 richt microfoons twee korte 28 cm en een lange 76 cm.
Is het mogelijk om een bodeplot te schrijven met je geluidskaart ik heb daar software voor misschien is dit iets voor je experiment !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hoi electron920.
Ik heb ook flink wat naslagwerken. Het nadeel is dat een boek de inzichten laat lezen die op dat moment actueel waren .

In mijn radio-revues van 1938 staat niks over transistoren. :-)

De wiki wordt regelmatig up-to-date gehouden. Wat een enorm voordeel is.

Boeken van tig jaar geleden zijn vaak gedateerd omdat men tegenwoordig tot andere inzichten gekomen is.

Een van mijn interesses is paleontologie.
Ik heb een boek uit 1975 over dinosauria. Daarin staan ze steevast afgebeeld als geschubde hagedissen. Tegenwoordig weet men dat er heel wat soorten pluimen hadden en eerder op mislukte kalkoenen leken.
En dat is met veel zaken zo.
In mijn boek vind je dat niet terug, in de wiki wel.

[Bericht gewijzigd door grotedikken op 11 juni 2021 17:29:33 (14%)]

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Ha grotedikken,

Ja dat zie je goed alleen mijn studie richting dat is de fysica achter de elektromagnetische eigenschappen van structuren, en ruis daar vindt ik niets van op Wiki U.S. of V.K.
Maar er zijn goede papers te koop of in te zien.....
De boeken die ik heb zijn ( die ik gebruik ) recent maximaal 20 jaar maar ik heb een aantal boeken 1e druk uit 18 honderd natuurkunde vroeger had je in Rotterdam de rommel markt bij Blaak dat was een mooie tijd.
Maar dat heeft allemaal plaats gemaakt voor de kaas ( markt ) hal !
Ik ontvang veel research papers en heb toegang tot een aantal websites.
De kwantum mechanica deeltjes fysica is niet zo populair op Wiki denk ik !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
EgbertG

Special Member

Allemaal zo eenvoudig nog niet ....

Speelt de plaatsing van de microfoon zo'n grote rol? De golflengte is
veel groter dan een paar meter en derhalve zou je dan toch geen grote
effecten binnen een paar meter verwachten?