La unidad de decibelios

Decibelio es la unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

El decibelio, cuyo símbolo es dB, es una unidad logarítmica. Es un submúltiplo delbelio, de símbolo B, que es el logaritmo de la relación entre la magnitud de interés y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica, y por eso se utiliza el decibelio, la décima parte de un belio. El belio recibió este nombre en honor deAlexander Graham Bell.

Un belio equivale a 10 decibelios y representa un aumento de potencia de 10 veces sobre la magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia. Así, dos belios representan un aumento de cien veces en la potencia, 3 belios equivalen a un aumento de mil veces y así sucesivamente.

El oído humano no percibe igual las distintas frecuencias y alcanza el máximo de percepción en las medias, de ahí que para aproximar más la unidad a la realidad auditiva, se ponderen las unidades (para ello se utilizan las llamadas curvas isofónicas).

Por este motivo se definió el decibelio A (dBA), una unidad de nivel sonoro medido con un filtro previo que quita parte de las bajas y las muy altas frecuencias. De esta manera, después de la medición se filtra el sonido para conservar solamente las frecuencias más dañinas para el oído, razón por la cual la exposición medida en dBA es un buen indicador del riesgo auditivo.

Hay además otras unidades ponderadas, como dBC, dBD, adecuadas para medir la reacción del oído ante distintos niveles de sonoridad.

Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a qué unidades está referida la medida:

dB_SPL: Hace referencia al nivel de presión sonora. Es la medida, por ejemplo, usada para referirse a ganancia o atenuación de volumen. Toma como unidad de referencia 20 micropascal.
dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W (vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW.

Relación entre dBu y dBm

dBm: Cuando el valor expresado en vatios es muy pequeño, se usa el milivatio (mW). Así, a un mW le corresponden 0 dBm.
dBu: El dBu expresa el nivel de señal en decibelios y referido a 0,7746 voltios $\left ( \sqrt { \frac{3}{5}} \right ) \,\!$ . 0,7746 V es la tensión que aplicada a una impedancia de 600 Ω, desarrolla una potencia de 1 mW. Se emplea la referencia de una impedancia de 600 Ω por razones históricas.²

En algunos casos (especialmente en telecomunicaciones), al medir niveles relativos en decibelios, se da un nombre específico a la unidad, dependiendo del tipo de medida.

dBc: Nivel relativo entre una señal portadora (carrier) y alguno de sus armónicos.
dBi: Decibel medido con respecto a una antena isotropica
dBd: Decibel medido con respecto a una antena dipolo

-- El decibelio es quizá la unidad más utilizada en el campo de las Telecomunicaciones por la simplificación que su naturaleza logarítmica posibilita a la hora de efectuar cálculos con valores de potencia de la señal muy pequeños.

Como relación de potencias que es, la cifra en decibelios no indica nunca el valor absoluto de las dos potencias comparadas, sino la relación entre ellas. A diferencia de lo que ocurre en el sonido, donde siempre se refiere al mismo nivel de referencia, en telecomunicación, el nivel de referencia es cambiante.
Esto permite, por ejemplo, expresar en decibelios la ganancia de un amplificador o la pérdida de un atenuador sin necesidad de referirse a la potencia de entrada que, en cada momento, se les esté aplicando.

La pérdida o ganancia de un dispositivo, expresada en decibelios viene dada por la fórmula:

${dB}= 10\times log \frac{P_S}{P_E}$

en donde P_E es la potencia de la señal en la entrada del dispositivo, y P_S la potencia a la salida del mismo.
Si hay ganancia de señal (amplificación) la cifra en decibelios será negativa, mientras que si hay pérdida (atenuación) será positiva.

Para sumar ruidos, o señales en general, es muy importante considerar que no es correcto sumar directamente valores de las fuentes de ruido expresados en decibelios. Así, dos fuentes de ruido de 21 dB no dan 42 dB sino 24 dB.

En este caso se emplea la fórmula:

$10\cdot \log_{10}(10^{\frac{X_1}{10}}+10^{\frac{X_2}{10}}+ ... ) =dB totales$

Donde

X n

son los valores de ruido o señal, expresados en decibelios, a sumar.

$10 \cdot \log_{10} \left( antilog\left( \frac{X_1}{10} \right )+ antilog \left( \frac{X_2}{10} \right )+ ... \right) = dB totales$

Belios y decibelios

Un bueno tocadiscos (de alta fidelidad) o un buen magnetófono tienen una potencia de salida de sonido constante, desde 20 c/s a 15.000 c/s, esto es, que una representación gráfica de la potencia de salida, sobre todo el intervalo de frecuencias audibles, es casi una línea recta horizontal, desde el extremo de baja frecuencia (20 c/s) al de frecuencia alta (15.000 c/s). Esto quiere decir que el instrumento amplifica todos los sonidos en la proporción correcta. Las notas altas no son aumentadas a expensas de las bajas. La salida de los amplificadores, en el eje vertical de la representación gráfica, se mide en una unidad algo compleja, llamada decibelio (decibel), y, a veces, en unidades mayores: belios (beles) -10 decibeles (dB) = 1 belio. Es difícil comprender estas unidades por dos razones. Primero, porque no son unidades como el gramo o el centímetro, que tienen un valor definido y fijo. Son medidas de una potencia de salida comparada con otro nivel de potencia, que se usa como referencia. Hay mucha confusión acerca de los niveles de referencia, y por esta causa, los patrones no se aceptan de modo general. La segunda dificultad es que el decibelio son unidades logarítmicas. Cuando la potencia de salida es diez veces mayor que la de referencia se expresa con un belio (o 10 decibelios); 1 es el logaritmo de 10. Sin embargo, si la potencia de salida es cien veces mayor, son solamente 2 belios o 20 decibelios; el logaritmo de 100 es 2. Del mismo modo, una amplificación de potencia de 3 belios (30 decibelios) significa que la potencia aumento mil veces; el logaritmo de 1.000 es 3 (el número de ceros de la primera cifra). El oído humano puede percibir notas dentro de un amplio intervalo de intensidad de sonido. Un nivel de referencia que se toma casi siempre para establecer la escala de decibelios es la potencia sonora mas baja que puede detectar el oído. El sonido mas fuerte que se puede detectar es de unos 13 belios. Quizá parezca que no es mucha potencia, pero tal cifra quiere decir que la potencia asociada con el sonido es superior en 10.000.000.000.000 veces a la del sonido mas bajo. Se pueden usar decibelios para comparar dos corrientes, dos tensiones, dos potencias, dos intensidades de sonido o dos presiones de sonido. De hecho, son una medida de la ganancia en cualquier sistema físico. La ganancia de un amplificador se expresa, a veces, en decibelios. La mayoría de los aparatos "Hi-Fi" (alta fidelidad) tiene varios amplificadores. La ganancia total es el resultado de multiplicar las ganancias individuales. Cuando éstas se expresan en forma logarítmica es muy fácil averiguar la ganancia total, sumando los logaritmos. Sumar logaritmos es equivalente a multiplicar los números ordinarios. Normalmente, a la parte lisa de la curva de respuesta de un tocadiscos se le da el valor de cero decibelio. Cualquier pico o hendidura en la curva se convierte en ganancia de decibelios o en pérdida de decibelios.

HENDERSON PARADA TOVAR

http://es.wikipedia.org/wiki/Decibelio#Unidades_basadas_en_el_decibelio

http://tecnologia.idoneos.com/index.php/La_medicion_del_sonido:_belios_y_decibelios