La utilidad de los decibelios para medir señal en pérdidas o ganancias

El belio, también conocido como bel, es una unidad utilizada para medir la relación entre dos valores de presión sonora, tensión o potencia eléctrica. Sin embargo, debido a que los campos que se miden en la práctica pueden variar ampliamente, se prefiere utilizar una unidad más pequeña, el decibelio. Esta unidad recibió su nombre en honor a Alexander Graham Bell y se caracteriza por ser logarítmica, adimensional y matemáticamente escalar, es decir, no pertenece al Sistema Internacional de Unidades.

Definicióneditar

Un belio equivale a 10 decibelios, lo que representa un aumento de potencia en un factor de 10 en comparación con la magnitud de referencia. El valor de referencia sería cero belios. Por lo tanto, si se tienen 2 belios, eso implica un aumento en un factor de 100 en la potencia, mientras que 3 belios equivalen a un aumento de 1000 veces, y así sucesivamente.

Dicho de otra manera, un lavavajillas que emite un ruido de 50 dB no es simplemente un poco más ruidoso que uno que emite 40 dB, en realidad, es 10 veces más ruidoso que el segundo, y emite 100 veces más potencia que uno que emite 30 dB. Sin embargo, la...

Esta unidad no expresa una cantidad en sí misma, sino una razón entre cantidades. A veces se relaciona con un valor de referencia elegido, como en el caso de la intensidad de sonido en acústica. En esos casos, se expresa en relación a un valor fijo. Por ejemplo, en frecuencias de audio, un cambio de 1 decibelio apenas es perceptible.

Si se tienen dos valores de potencia distintos, P1 y P2 (o dos voltajes, V1 y V2), y se desea conocer el cambio entre ellos, se utiliza la siguiente fórmula:

Medidas derivadas del decibelioeditar

En algunos ámbitos, como en el campo de las telecomunicaciones, se utiliza una nomenclatura específica para denominar a las unidades de medida de niveles relativos en decibelios.

Esto varía en función del tipo de medición que se esté realizando, siendo importante tener en cuenta que cada unidad tiene una función específica y no son intercambiables entre sí.

Es necesario recordar que, en el ámbito de las telecomunicaciones, el uso de las unidades de medida adecuadas es esencial para garantizar la precisión y calidad de las mediciones realizadas.

Por lo tanto, se recomienda conocer y utilizar correctamente las unidades de medida específicas correspondientes a cada tipo de medición, a fin de obtener resultados fiables y precisos en el análisis de los niveles relativos en decibelios.

Aplicaciones en telecomunicacioneseditar

La unidad más utilizada en telecomunicaciones puede ser el decibelio debido a su simplificación logarítmica para cálculos con potencias pequeñas. Al ser una relación entre potencias, su valor no indica la cantidad absoluta, sino la relación entre ellas. A diferencia del sonido, el nivel de referencia en telecomunicaciones puede variar.En otras palabras, el decibelio permite expresar la ganancia o pérdida de un dispositivo como la relación entre la potencia de entrada y la de salida, representadas por PE y PS respectivamente. Si hay amplificación, la cifra será positiva, y si hay atenuación, negativa.

Para sumar señales o ruidos, es importante tener en cuenta que no se pueden sumar directamente los valores en decibelios. Por ejemplo, dos fuentes de ruido de 21 dB no resultan en un total de 42 dB, sino de 24 dB. Esta operación requiere de la siguiente fórmula:

Transformación a Escala Logarítmica dBW y dBV como Medidas para Representar Señales

Convertir entre ganancias de decibelios y voltajes y potencias ordinarias

Como se ha visto anteriormente, existen formas de pasar rápidamente entre valores en dB y en unidades ordinarias, aunque puede llevar cierto tiempo. Sin embargo, dado que los decibelios ofrecen diversas ventajas a la hora de medir ganancias, también sería lógico utilizarlos para los niveles de potencia y voltaje. Este proceso es relativamente sencillo, ya que no hay ninguna restricción que nos impida expresar una potencia o un voltaje en forma logarítmica. Al fin y al cabo, un valor en dB simplemente indica una relación, por lo que solo tenemos que decidir una referencia o base de comparación.

No hay nada sagrado en la elección de una referencia de 1 vatio, aunque suele ser la más conveniente. Sin embargo, podríamos elegir una referencia diferente con la misma facilidad. Algunos de los puntos de referencia más comunes son 1 milivatio (dBm) y 1 femtovatio (dBf). El uso de dBf es común en niveles de señal muy bajos, como los de una antena, mientras que dBm es muy utilizado en la industria de las comunicaciones. Si deseamos utilizar estas referencias alternativas, solo tenemos que dividir el valor dado entre el nuevo referente.

Por ejemplo: Un pequeño reproductor de música personal entrega una potencia de 200 mW a sus auriculares. ¿Cuál sería esta potencia en dBW y en dBm?

Definición

El decibelio es una unidad relativa y logarítmica utilizada para determinar la relación entre dos valores de una cantidad física, como la potencia, fuerza, tensión o intensidad. Por lo tanto, no mide una cantidad absoluta como el kilogramo, metro o segundo. En vez de ello, se basa en la operación matemática del logaritmo para su cálculo.

En otras palabras, una persona puede tener un peso de 70Kg o una altura de 1,70m, pero no podemos decir que un aspirador haga un ruido de 40dB, ya que este es un valor relativo. Sin embargo, sí podemos afirmar que el ruido producido por el aspirador es de 40dB SPL.

Es común en el lenguaje cotidiano utilizar incorrectamente términos técnicos. Por ejemplo, decimos que una persona pesa 70Kg en lugar de decir que su masa es de 70Kg, ya que el kilogramo es una unidad de masa y no peso. De la misma manera, decimos que un aspirador produce un ruido de 40dB en lugar de decir que tiene un ruido de 40dB SPL.

Para ilustrar la importancia de las unidades relativas, imaginemos que estamos en el pasado y queremos calcular la atenuación de una línea de transmisión de telegrafía. En esta línea, entran 500mW y salen 350mW. Empecemos por calcular la relación entre estas dos potencias y después utilicemos la Ecuación 1 para obtener el valor absoluto de la atenuación.

Beneficios de implementar una escala logarítmica

La comodidad de trabajar con una escala logarítmica. En fotografía, para manejar la luz se utiliza una escala logarítmica con base 2 en lugar de base 10. Estos incrementos, llamados pasos de luz, permiten aumentar o reducir la cantidad de luz de forma gradual.Otro beneficio del uso de decibelios (escala logarítmica) es la simplificación de cálculos. Todos los procesos relacionados con la multiplicación o la división, se realizan mediante sumas y restas en lugar de operaciones más complejas. Así, los números manejados son más sencillos y fáciles de trabajar.

Niveles sonoros en la sección analógica de audio

Si contamos con un conjunto de amplificadores y atenuadores, basta con sumar sus ganancias en decibelios para obtener la ganancia total del sistema:

Nuevamente, al tratarse de una relación entre dos valores, expresarla en decibelios resulta sencillo.

En caso de trabajar con potencias, tanto la potencia de señal como la de ruido, se utilizaría un factor de 10 en la fórmula: 10 log (P_señal / P_ruido)

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