1.4 De ce se utilizează decibeli?
Pe unele instrumente, veți vedea opțiunea de a afișa amplitudinea într-o scală liniară sau decibel (dB). Scala liniară arată amplitudinile așa cum sunt, în timp ce scala decibelică este o transformare a scalei lineare într-una logaritmică. Veți vedea acum de ce această transformare este necesară.
Să presupunem că doriți să afișați un semnal cu amplitudini foarte mari și foarte mici. Să presupunem că aveți un afișaj cu înălțimea de 10 cm și va utiliza întreaga înălțime a afișajului pentru cea mai mare amplitudine. Deci, dacă cea mai mare amplitudine a semnalului este de 100 V, o înălțime de 1 cm a afișajului corespunde la 10 V. Dacă cea mai mică amplitudine a semnalului este de 0,1 V va corespunde unei înălțimi de numai 0,1 mm. Aceasta va fi abia vizibilă pe afișaj!
Pentru a vedea toate amplitudinile, de la cea mai mare la cea mai mică, trebuie să modificați scala de amplitudine. Alexander Graham Bell a inventat o unitate, Bell, care este logaritmică, comprimând amplitudinile mari și mărind amplitudinile mici. Dar, Bell-ul era prea mare pentru o unitate, astfel că de obicei este folosit decibelul (1/10 din Bell). Decibelul (dB) este definit ca
1 dB = 10 log10 (Raportul de putere) = 20 log10 (Raportul de tensiune)
Următorul tabel prezintă relația dintre decibeli și rapoartele de putere și tensiune.
Astfel, veți observa că scara dB este utilă pentru a comprima o gamă largă de amplitudini într-un set mic de numere. Scala decibeli este folosită în măsurătorile de sunet și vibrații și în afișarea informației despre domeniul frecvență.
Veți face acum un exercițiu care arată un semnal în scale liniară și logaritmică.
Exercițiul 1-1
Obiectiv: Să construim un VI care să afișeze amplitudinea semnalului atât în scala liniară cât și în dB.
Acest VI va afișa pătratul a 100 de puncte de date pe un waveform graph. Al cincilea punct de date va crea un vârf. Veți observa că vârful este vizibil pe scara dB.
Panoul frontal
1. Construiți un VI cu panoul frontal prezentat mai sus.
Controlul Selector (Controls » List and Ring » Enumerated Type) are două opțiuni de scală Linear și Logarithm (dB).
Diagrama bloc
2. Construiți diagrama bloc așa cum este arătat mai jos.
For Loop (Functions »Structures subpalette) generează pătratul a 100 puncte de date care vor fi afișate pe Waveform Graph (Controls » Graph). (Adăugați +1 la numărul buclei pentru a evita aplicarea logaritmului la zero, rezultând o valoare de - ∞.) Astfel, valorile punctelor de date variază de la 12 la 1002, dând un interval total de 1 până la 10.000. Aceasta corespunde unui raport de 10.000 între cea mai mare (10.000) și cea mai mică (1) valoare pătrată.
Funcția Replace Array Element (Functions » Array subpalette) înlocuiește punctul 5 de date, care are o valoare de 52 = 25, cu 150, pentru a crea un vârf la al cincilea element. Veți vedea cum spike-ul este abia vizibil pe scala liniară, dar este ușor de distins pe scala dB.
În funcție de comanda selector, structura Case (Functions »Structures subpalette) fie trece datele direct (scală liniară) la Waveform Graph sau calculează de 20 ori logaritmul în bază 10 (scala logaritmică (dB)) a punctelor de date și trimite rezultatul la Waveform Graph.
Funcția Logaritm Base 10 se găsește în subpaleta Functions »Numeric» Logarithmic.
3. Selectați opțiunea Linear din comanda Selector și executați VI-ul.
Rețineți că vârful elementului 5 este abia vizibil.
4. Selectați opțiunea Logaritm (dB) de la comanda Selector și executați VI-ul. Rețineți că vârful la elementul 5 este foarte ușor de văzut.
Notă: Observați modificarea scala axei y în timp ce comutați între opțiunile "Linear" și "Logarithm (dB)".
5. După ce ați terminat, salvați VI ca dB_linear.vi în biblioteca Lvspcex.llb.
Sfârșitul exercițiului 1-1