Основи вимірювача рівня звуку
Властивий нерівномірний рух і взаємне відштовхування молекул повітря створюють статичну силу, яка називається атмосферним тиском. Звук — це коливання молекул повітря, а коливальні молекули повітря створюють додатковий тиск на поперечний переріз, через який вони проходять, який називається звуковим тиском. Звуковий тиск значно менший за атмосферний. Як правило, рівень звукового тиску використовується для опису розміру звуку. Тобто дуже малий звуковий тиск p0=2 x 10-5 Па використовується як еталонний звуковий тиск. Значення, отримане шляхом множення відношення виміряного звукового тиску p до еталонного звукового тиску p0 на 20, називається рівнем звукового тиску, а одиницею є децибели (дБ). Децибел (дБ) названо на честь американського винахідника телефону Белла, оскільки одиниця децибел занадто велика, вона використовується для позначення 1/10 децибела. Розрахунок децибелів є не лінійною, а логарифмічною пропорцією. Використовуючи децибели для опису звуку, необхідно вказувати частоту одночасно.
Принцип і склад шумоміра
Шумомір є основним інструментом для вимірювання шуму, зазвичай складається з мікрофона, попереднього підсилювача, атенюатора, підсилювача, мережі частотного зважування та головки індикатора ефективного значення.
Принцип роботи шумоміра полягає в тому, що звук перетворюється на електричний сигнал за допомогою мікрофона, а потім опір перетворюється попереднім підсилювачем, щоб узгодити мікрофон з атенюатором. Підсилювач додає вихідний сигнал до мережі зважування, виконує частотне зважування сигналу (або зовнішнього фільтра), а потім підсилює сигнал до певної амплітуди через атенюатор і підсилювач і надсилає його на детектор ефективного значення (або зовнішній реєстратор рівня). Значення рівня шуму відображається на головці індикатора.
Мікрофон — це пристрій, який перетворює сигнали звукового тиску в сигнали напруги, також відомий як мікрофон. Це датчик шумоміра. Існує кілька поширених типів мікрофонів, включаючи кристалічний, електретний, з рухомою котушкою та ємнісний.
1.1 Мікрофон з динамічною котушкою складається з вібраційної діафрагми, рухомої котушки, магніту та трансформатора. Піддавшись акустичному тиску, вібраційна діафрагма починає вібрувати та змушує рухому котушку, встановлену разом із нею, вібрувати в магнітному полі, створюючи індукований струм. Струм змінюється відповідно до величини акустичного тиску, що прикладається до вібраційної діафрагми. Чим вищий звуковий тиск, тим більший генерований струм, і чим нижчий звуковий тиск, тим менший генерований струм.
1.2 Ємнісний мікрофон в основному складається з металевої діафрагми та металевого електрода, розташованого дуже близько до неї, по суті, плоского конденсатора. Металева плівка і металевий електрод утворюють дві пластини плоского конденсатора. Коли плівка піддається звуковому тиску, вона деформується, спричиняючи зміну відстані між двома пластинами та таким чином змінюючи ємність. Напруга в ланцюзі вимірювання положення також змінюється, досягаючи функції перетворення сигналів звукового тиску в сигнали напруги. Ємнісні мікрофони є ідеальними мікрофонами для акустичних вимірювань із такими перевагами, як великий динамічний діапазон, рівна частотна характеристика, висока чутливість і хороша стабільність у загальних вимірювальних середовищах, що робить їх широко використовуваними. Через високий вихідний опір конденсаторного мікрофона потрібне перетворення імпедансу через попередній підсилювач, який встановлюється всередині шумоміра поблизу місця, де встановлено конденсаторний мікрофон.
