Nivel (cantidad logarítmica) - Level (logarithmic quantity)

En ciencia e ingeniería , un nivel de potencia y un nivel de campo (también llamado nivel de potencia raíz ) son medidas logarítmicas de ciertas cantidades referenciadas a un valor de referencia estándar del mismo tipo.

  • Un nivel de potencia es una cantidad logarítmica que se utiliza para medir la potencia, la densidad de potencia o, a veces, la energía, con la unidad de decibelios (dB) de uso común .
  • Un nivel de campo (o nivel de potencia raíz ) es una cantidad logarítmica que se usa para medir cantidades de las cuales el cuadrado es típicamente proporcional a la potencia (por ejemplo, el cuadrado del voltaje es proporcional a la potencia por el inverso de la resistencia del conductor), etc. , con unidades de uso común neper (Np) o decibel (dB).

El tipo de nivel y la elección de unidades indican la escala del logaritmo de la relación entre la cantidad y su valor de referencia, aunque un logaritmo puede considerarse una cantidad adimensional. Los valores de referencia para cada tipo de cantidad suelen estar especificados por normas internacionales.

Los niveles de potencia y campo se utilizan en ingeniería electrónica , telecomunicaciones , acústica y disciplinas relacionadas. Los niveles de potencia se utilizan para la potencia de la señal, la potencia del ruido, la potencia del sonido, la exposición al sonido, etc. Los niveles de campo se utilizan para el voltaje, la corriente y la presión del sonido .

Nivel de potencia

El nivel de una cantidad de potencia , denotado L P , se define por

dónde

  • P es la cantidad de potencia;
  • P 0 es el valor de referencia de P .

Nivel de campo (o poder de raíz)

El nivel de una cantidad de potencia raíz (también conocido como una cantidad de campo ), denotado L F , se define por

dónde

  • F es la cantidad de potencia raíz, proporcional a la raíz cuadrada de la cantidad de potencia;
  • F 0 es el valor de referencia de F .

Si la cantidad de potencia P es proporcional a F 2 , y si el valor de referencia de la cantidad de potencia, P 0 , está en la misma proporción que F 0 2 , los niveles L F y L P son iguales.

El neper , bel y decibel (una décima de bel) son unidades de nivel que a menudo se aplican a cantidades tales como potencia, intensidad o ganancia. El neper, bel y decibel están relacionados por

  • 1 B = 1/2log e 10 Np ;
  • 1 dB = 0,1 B = 1/20log e 10 Np .

Estándares

El nivel y sus unidades se definen en ISO 80000-3 .

La norma ISO define cada una de las cantidades de nivel de potencia y nivel de campo como adimensionales, con 1 Np = 1 . Esto está motivado por la simplificación de las expresiones involucradas, como en los sistemas de unidades naturales .

Cantidades relacionadas

Cantidad de relación logarítmica

Las cantidades de campo y de potencia son parte de una clase más grande, cantidades de razón logarítmica.

ANSI / ASA S1.1-2013 define una clase de cantidades que llama niveles . Define un nivel de una cantidad Q , denotado L Q , como

dónde

  • r es la base del logaritmo;
  • Q es la cantidad;
  • Q 0 es el valor de referencia de Q .

Para el nivel de una cantidad de potencia raíz, la base del logaritmo es r = e . Para el nivel de una cantidad de potencia, la base del logaritmo es r = e 2 .

Nivel de frecuencia

El nivel de frecuencia de una frecuencia f es el logaritmo de una relación entre la frecuencia f y una frecuencia de referencia f 0 . La frecuencia de referencia es C 0 , cuatro octavas por debajo del C medio .

En electrónica , la octava (oct) se usa como una unidad con logaritmo base 2, y la década (dec) se usa como una unidad con logaritmo base 10:

En teoría musical , la octava es una unidad que se usa con logaritmo en base 2 (llamado intervalo ). Un semitono es una doceava parte de una octava. Un centavo es una centésima de semitono.

Ver también

Notas

Referencias