pressão sonora em DB.

[fabim]

Pessoal, estou a alguns dias buscando informações e por mais que eu procure, não consigo encontrar algo consistente sobre a logia de operação eletrônica destes decibelimetros de pressão sonora tipo microfone eletreto.
Eu tenho acesso a um calibrador de 75DB, e 120DB.
Basicamente você encaixa o microfone em um orifício do calibrador, seleciona a escala de 75 ou 120DB.
Pressiona o botão, e observa o valor do decibelimetros para ver se esta dentro de +/- 1dB.
Este calibrador é aferido em laboratório de metrologia, etc e tals...

Bem, buscando informações na net eu encontrei este 3 links.

http://ese.wustl.edu/ContentFiles/Resea ... /index.htm
http://forum.arduino.cc/index.php?topic=182968.0
http://www.audiolink.com.br/audiolink/g ... anabs1.htm

O que consegui entender é que:
Eu possuo uma referencia de precisão, de 120dB, que gera em minha planta de leitura uma tensão RMS de por exemplo 1.2V.... (não vamos entrar no mérito de sps, etc).

o que observei é que 20 x LOG(Vnova_leitura/Vref)= xDB.

Só que não consigo visualizar como seria na real este valor de Vref...

Alguém já mexeu com isso etc ?
Pois se eu utilizar o algoritmo acima para por exemplo 0.6V nova leitura / 1.2V que esta para 120 db... A resultante é algo próximo de -6dB..
-6DB é o mesmo que dividir algo por 4...
Como 1.2V esta para os ditos 120dB, então 0.6V rms da nova leitura equivale a 120DB de reverencia / 4 = 30db ?

Tô mais perdido que cachorro que caiu do caminhão de mudança!! uauauaua

[xultz]

Fabim, eu quase nada dessas paradas. Mas a última frase é a mais errada. Você não divide nem multiplica valores em dB, você soma ou subtrai.
Em vez de falar de som, vamos falar de volts. Você tem uma tensão alternada de 1mV qualquer, e existe um padrão chamado dBmv que é equivalente a 1mV. Isso quer dizer que se teu treco (um treco qualquer aí) produzir 1mV, ele produz 0dBmv. É, zero dB mesmo. Porque, em se trantando de tensão, o valor em dB é 10 * log (tensao_do_treco/1mV), que é igual a 10*log(1) = 0.
Daí você pega um amplificador que multiplica a tensão de entrada por 2. Na saída você tem 2mV. Você aplicou um ganho de 3dB (porque 10*log(2mV/1mV) = 3). Então você dobrou a tensão de saída, que era 0dB, você não multiplica esses dB por dois, você soma 3dB, que quer dizer multiplicar a tensão por 2. Com 2mV, você tem um sinal de +3dB na saída. Aí, como você não tem nada melhor prá fazer hoje, pega um amplificador que não tem ganho, ele tem atenuação, e ele pega o sinal da entrada e divide por.... sei lá, por 7. Então, teu sinal que era de 2mV, passa a ser de 2mV/7 = 0,286mV. Em dB, tua operação foi de -8,44dB (tinha 2mV e passou a ter 0,286mV, então foi 10*log(.286/2) = -8,44dB.
Resultado do teu circuito super sensacional: começou com 0dB, ganhou +3dB, e atenuou -8,44dB, que dá um ganho total de -5.44dB. Se pensar que começou com 1mV e terminou com .286mV, o ganho total é de 10*log(.286/1) = -5.44. Viu como a conta bate?

Qual a vantagem desta josta? Imagine que eu digo: eu tenho um treco que gera +9,5dBmV. Se eu ligar no teu super circuito, quanto terei na saída? Você poderia converter esses dBmV que te passei prá V, multiplicar por 2, dividir por 7, e obter um resultado na saída em V, ou pode dizer: há, super simples, terá +9,5dB - 5,44dB = 4,06dBmV. Se quiser, pode agora converter de dBmV prá V, mas só se quiser...

Note que estou tratando de tensão. Quando você lida com potência (seja watts, ou qualquer outra potência), a relação passa a ser 20*log(blá) porque a potência é um valor ao quadrado, pega o quadrado, puxa prá frete do log, e 10 vira 20.
Então um sinal em potência de 120dB que seja dividido por dois, ele não perde 3dB, ele perde 6dB.
Voltando à tua pergunta, você tem um sensor que mede potência sonora (eu acho) e este sensor ao gerar uma saída de 1.2V representa 120dB (em relação ao padrão de áudio que você está trabalhando), ao medir metade disse (0,6V) você está medindo metade da potência de áudio. Então.... .... ................... (muitas reticências prá criar um suspense)




(muitas linhas prá criar suspense)

teu sinal é de 120 - 6dB. Ele tem 114dB.

[Rodrigo_P_A]

o xultz assistiu e entendeu bem a aula hehehe

[msamsoniuk]

pois eh, como o xultz falou, tirar 6dB eh dividir a amplitude por 2! e eu nem fiz aquelas calculeiras... as vezes pensar como um sistema digital eh mais simples! a galera me olha torto quando faco isso de cabeca e sempre quer fazer as contas, mas sempre bate o resultado hehehe enfim, tem uma regra de ouro que diz que 1 bit eh aproximadamente 6dB:

https://hbfs.wordpress.com/2008/12/09/d ... -of-thumb/

assim, se vc imaginar que o seu sinal de 120dB tem uma determinada amplitude M e expressar ela como uma amostra de N bits, entao se vc shiftar 1 bit para a direita (N>>1), vc vai obter uma amplitude M/2 (resultado do shift) e com 114dB (vc shiftou um bit, portanto tirou 6dB do original).

[brasilma]

Obrigado pelas informações compartilhadas!!!

[xultz]

Marcelo, tirar 6dB diminói a potência pela metade, e não a amplitude. Diminuir a amplitude pela metade quer dizer diminuir em 3dB.
Essa parte de potência e amplitude é o que mais quebra as pernas...

A respeito dos dB de pressão sonora (também chamado de SPL), eu ouvi dizer que 0dB de som é um som beeeeeeeeem baixinho, que chegaram à conclusão que era o limite do ouvido humano, abaixo de 0dB ele não consegue ouvir nada. Obviamente, de um ouvido humano saudável, e não de um tosco que nem eu.

[fabim]

Xuxu, então sobe 2, tira 3, divide pelas cascas de banana, desce um macaco que dá, qualquer coisa entre 1 e uma família de macacos ?
Bom, eu tenho bastante experiência em cortar caminho com sensores, no âmbito de X está para Y, etc.
Agora, veja, se eu sei qual tensão RMS está para 120db.


http://forum.arduino.cc/index.php?topic=182968.0 ---->>>>>>>>>>>>>> {

For example - Lets say you have a tone (or white/pink noise) and you measure 100dB* on your "real" meter. And, let's say you get a reading of 500** from the Arduino's ADC. You now know that your meter should display 100dB, when the ADC reads 500. If you now boost the volume to get a ADC reading of 1000, you can calculate the relative dB level... 20log(1000/500) = 6dB. So, your SPL reading is 106dB (6dB more than your reference). A reading of 250 will convert to -6dB, or 94dB SPL.

* 100dB is WAY too LOUD to be playing with, I just wanted to make an easy example.

}

Olha, esta claramente estranha a lógica...
Matematicamente dizendo, sabe, por isto estou confuso!!

[msamsoniuk]

ora essa xultz... nao foi exatamente o mesmo resultado que vc calculou? alem disso, eh soh olhar na wikipedia: para 0dB, temos potencia 1 e amplitude 1, para ganho de 6dB temos 4x potencia e 2x amplitude, enquanto que para perda de 6dB temos 1/4 potencia e 1/2 amplitude. parece que nao sei meo! :v huahuahua

Marcelo, tirar 6dB diminói a potência pela metade, e não a amplitude. Diminuir a amplitude pela metade quer dizer diminuir em 3dB.
Essa parte de potência e amplitude é o que mais quebra as pernas...

A respeito dos dB de pressão sonora (também chamado de SPL), eu ouvi dizer que 0dB de som é um som beeeeeeeeem baixinho, que chegaram à conclusão que era o limite do ouvido humano, abaixo de 0dB ele não consegue ouvir nada. Obviamente, de um ouvido humano saudável, e não de um tosco que nem eu.

[msamsoniuk]

For example - Lets say you have a tone (or white/pink noise) and you measure 100dB* on your "real" meter. And, let's say you get a reading of 500** from the Arduino's ADC. You now know that your meter should display 100dB, when the ADC reads 500. If you now boost the volume to get a ADC reading of 1000, you can calculate the relative dB level... 20log(1000/500) = 6dB. So, your SPL reading is 106dB (6dB more than your reference). A reading of 250 will convert to -6dB, or 94dB SPL.

eh pq a correlacao entre pressao de audio e volts nao eh direta. para pressao de audio a referencia eh 20upa e eu nem sei direito o que eh um pascal, mas definitivamente nao eh nada relacionado com eletricidade... jah o que vc mede no ADC, eh eletricidade. deve ter uma relacao no circuito, mas provavelmente vc nao tem isso. nao importa, visto que vc tem sinais de referencia para calibrar a correlacao entre pressao e volts.

segundo o exemplo do cara:

valor 1000 = dobro da amplitude digital, logo vc calcula que eh 100dB+6dB: 106dB
valor 500 = 100dB (sua referencia, isso dah uma amplitude digital de valor 500 no ADC).
valor 250 = metade da amplitude digital, logo vc calcula que eh 100dB-6dB: 94dB

provavelmente ele usou esses exemplos pq eh os que se faz de cabeca usando a regra de 6dB/bit. vamos pensar como eh feito o negocio: tem um microfone, uma serie de circuitos analogicos que amplificam o audio e transportam ele ateh um ADC. o ADC provavelmente usa 3.3V para o fim da escala lah em cima. daih os caras criam um ambiente de calibragem: geram 100dB, digamos e medem um valor. no caso, o valor 500. o que eh esse 500? nao importa! na calibragem o circuito entrou com valor de 100dB e gerou esse 500. eh a referencia. se o circuito analogico for suficientemente linear e sem distorcoes, passos de 6dB devem corresponder a passos de 1bit, ou seja, N+6dB = Nbits<<1 e N-6dB = Nbits>>1. e para valores discretos intermediarios? tem que fazer uma continha usando log:

valor 1000 => log2(1000) = 9.965 bits = 9.965-8.965 = 1 bit de diferenca para a referencia, logo 100dB+(6dB*1) = 106dB.
valor 500 => log2(500) = 8.965 bits = 100dB (referencia)
valor 250 => log2(250) = 7.965 bits = 7.965-8.965 = -1 bit de diferenca para a referencia, logo, 100dB+(6dB*-1) = 95dB

disso podemos generalizar:

valor x => log2(x) = ybits => refbits-ybits = zbits, onde 100dB+(6dB*zbits) = resultado

supondo que a referencia de 100dB dah valor 500. generalizando mais ainda seria:

valor xadc => log2(xadc) => ybits => refbits-ybits = zbits => refdb + (6db * zbits) = resultado

assim, digamos que vc pega um valor 1275 no ADC e a referencia eh 500 para 100dB, temos:

valor 1275 => log2(1275) = 10.31 bits => 10.31-8.965 = 1.35 bits, assim 100dB+(6dB*1.35 bits) = 108.1dB.

[xultz]

Sam, eu realmente não sei. Eu sei que tem relação que é 20*log(a/ref) e tem 10*log(a/ref). Um deles é prá amplitude, e outro prá potência. Qual é qual, eu sempre me confundo.

[msamsoniuk]

Sam, eu realmente não sei. Eu sei que tem relação que é 20*log(a/ref) e tem 10*log(a/ref). Um deles é prá amplitude, e outro prá potência. Qual é qual, eu sempre me confundo.

acho que nao eh apenas um fator multiplicativo simples: a potencia eh o quadrado da amplitude!

mas talvez eu nao esteja familiarizado com log10 como estou com log2... curiosamente, para 6dB, dah uma relacao de 2x, mas eh pura coincidencia:

6dB = amplitude 2, potencia = 4

dah para ver facil naquela tabela da wikipedia que eh o quadrado:

20dB = amplitude 10, potencia 100
40dB = amplitude 100, potencia 10000
60dB = amplitude 1000, potencia 1000000

o importante eh como converter uma coisa na outra arbitrariamente: pega, por exemplo, 100dB. digamos que nao tivesse na tabela, parte do pressuposto que:

100dB/6.02dB/bit = 16.611bit

eu usei 6.02/bit pq eh o valor mais exato, mas daria para arredondar para 6dB/bit. entao temos:

2^16.611 = 100 114 de amplitude

na tabela, para 100dB, o fator da amplitude eh 100 mil, ou seja, aproximou bem. talvez se usar o 6.02 com mais digitos fique exato, mas eu aproximaria de cabeca 2^16 = 65556. enfim, para a potencia:

potencia = amplitude^2 = 100114^2 = 10 022 972 382

sendo que na tabela eh 10 milhoes. se eu fosse aproximar de cabeca, faria (2^16)^2 = 4 bilhoes. um pouco longe de 10 bilhoes, mas dentro da mesma ordem de grandeza (bilhoes).

[egipts]

Vixi galera, parabéns! São muitas informações... Obrigado.
Tenho um decibelímetro que uso aqui com minhas sirenes, mas nunca me preocupei em analisar seu circuito e tal...

Bom, vou acrescentar algumas coisinhas que não são da parte eletrônica ou de cálculo. Me corrijam se eu estiver errado...

1- A grafia correta é " dB " e não " DB ". Pois dB significa deciBel (que é um décimo de Bel) e DB significa DecaBel (10x Bel).

2- Quando for analisar pressão sonora, lembre de considerar a curva que você vai usar. O meu aparelho, que é um analógico dos mais baratos, possui duas curvas (Weighting): Curva A e Curva C. Não me recordo qual é qual, mas uma considera a faixa espectral plana onde todas frequências tem mesmo peso e na outra curva há um filtro com pico em 1kHz (que é a frequência mais sensível ao ouvido humano), assim sendo os sinais mais próximos a 1kHz são representados com maior peso e importância. Resumindo, quando você for comparar, por exemplo, a pressão de dois subwoofers diferentes você irá usar a curva plana. Quando você for comparar dispositivos de alerta como sirenes ou medir nível de ruído em uma fábrica, aí vc deve usar a curva com filtro 1kHz.

3- Exemplos (medição a exatos 1 metro de distância do emissor):
Voz humana num diálogo normal: 30dB
Latido forte de um cachorro: 70dB
Sirene de marcha ré 100dB
Sirene chinesa safada 108dB
Sirene piezo boa (GLK, Positron...) 118dB (apesar da caixa marcar 120dB)
Sirene tweeter boa (ex. GK-12) 120dB
Lançamento de um foguete 130dB (não é a 1m)

4- Quando for comparar frequências muito distantes de 1kHz, recomendo consultar a curva de resposta do microfone do seu decibelímetro. Há alguns microfones específicos para baixas frequências e até para ultrassom...

5- Meu aparelho, assim como a maioria, tem uma saída analógica que você pode usar sincronizado com um sweep e tirar a curva de potência/frequência de um alto falante ou caixa de som.

Abraço.

[xultz]

Sam, o quadrado e o fator multiplicativo têm a mesma origem e querem dizer a mesma coisa:



tem o mesmo valor de



Note que o 2 do quadrado pula prá frente do log. Por isso que quando a grandeza é potência, é 10 log, e amplitude é 20 log. Ou o contrário, eu sempre me confundo.

[MOR_AL]

Bom.
Vou dar o meu pitaco. Talvez esclareça algum ponto.
MOR_AL

[fabim]

Zintão, amplitude de tensão é LOG20, e ((Amplitude de tensão RMS ^2) / R) ou (Irms x Vrms) = LOG10....

Enfim, se o dB faz menção ao nível neste caso, de percepção humana, o zovidru humano esta longe de ser linear.

Fiz um teste hoje, e deixei 1.85Vrms para 120dB de calibração.
Observando agora, eu estou pensando em cortar caminho, estou pensando como é feito o cálculo ao revestrés como dizia o Didi Mocó Sonrisal Colesterol Novalgino Mufumbo.
Se 120dB esta para 1.85Vrms em um ADC de 16bits com Vref de 2.048V e 16Ksps.
Qual é a tensão que esta por exemplo para 55dB ?
Não estou conseguindo fazer a transferência!!

Obrigadinho!!!