Jak działa miernik poziomu dźwięku?
Miernik poziomu dźwięku jest podstawowym przyrządem do pomiaru hałasu. Jest to instrument elektroniczny, ale różni się od obiektywnych instrumentów elektronicznych, takich jak woltomierze.
Podczas konwersji sygnału akustycznego na sygnał elektryczny może symulować charakterystykę czasową szybkości reakcji ludzkiego ucha na falę dźwiękową;
Charakterystyka częstotliwości, która ma różną czułość na wysokie i niskie częstotliwości oraz charakterystyka intensywności, która zmienia charakterystykę częstotliwości przy różnej głośności. Dlatego miernik poziomu dźwięku jest subiektywnym instrumentem elektronicznym.
Zasada działania miernika poziomu dźwięku jest następująca:
Dźwięk jest przetwarzany przez mikrofon na sygnał elektryczny, a następnie impedancja jest przekształcana przez przedwzmacniacz w celu dopasowania mikrofonu do tłumika. Wzmacniacz dodaje sygnał wyjściowy do sieci ważącej i wykonuje ważenie częstotliwościowe na sygnale (lub filtrze zewnętrznym);
Następnie sygnał jest wzmacniany do określonej amplitudy przez tłumik i wzmacniacz, przesyłany do detektora wartości skutecznej (lub zewnętrznego rejestratora poziomu prasy), a wartość poziomu szumu podawana jest na mierniku indykatorowym.
1) Mikrofon to urządzenie przetwarzające sygnał ciśnienia akustycznego na sygnał napięciowy, zwany także mikrofonem, który jest czujnikiem miernika poziomu dźwięku. Typowe mikrofony to kryształowe, elektretowe, z ruchomą cewką i pojemnościowe.
Mikrofon z ruchomą cewką składa się z wibrującej membrany, ruchomej cewki, magnesu stałego i transformatora.
Wibrująca membrana zaczyna wibrować po poddaniu działaniu ciśnienia fali dźwiękowej i napędza zainstalowaną wraz z nią ruchomą cewkę wibrującą w polu magnetycznym w celu wytworzenia indukowanego prądu.
Prąd zmienia się w zależności od wielkości ciśnienia akustycznego na wibrującej membranie. Im większe ciśnienie akustyczne, tym większy generowany prąd, a im mniejsze ciśnienie akustyczne, tym mniejszy generowany prąd.
Mikrofon pojemnościowy składa się głównie z metalowej membrany i metalowych elektrod, które są blisko siebie, co jest zasadniczo płaskim kondensatorem płytowym.
Metalowa membrana i metalowa elektroda tworzą dwie płyty kondensatora płaskiego. Kiedy membrana jest poddawana ciśnieniu akustycznemu, membrana odkształca się i zmienia się odległość między dwiema płytkami;
Dlatego zmienia się pojemność, a także zmienia się napięcie w obwodzie pomiaru bitów, realizując funkcję konwersji sygnału ciśnienia akustycznego na sygnał napięciowy.
Mikrofon pojemnościowy jest idealnym mikrofonem do pomiarów akustycznych. Ma zalety dużego zakresu dynamicznego, płaskiej odpowiedzi częstotliwościowej, wysokiej czułości i dobrej stabilności w ogólnym środowisku pomiarowym, dlatego jest szeroko stosowany.
Ponieważ impedancja wyjściowa mikrofonu pojemnościowego jest bardzo wysoka, konieczne jest wykonanie transformacji impedancji przez przedwzmacniacz. Przedwzmacniacz montowany jest wewnątrz miernika poziomu dźwięku w pobliżu miejsca zamontowania mikrofonu pojemnościowego.
2) wzmacniacz
Zasadniczo stosuje się wzmacniacz dwustopniowy, to znaczy wzmacniacz wejściowy i wzmacniacz wyjściowy, a jego funkcją jest wzmacnianie słabych sygnałów elektrycznych.
Tłumik wejściowy i tłumik wyjściowy służą do zmiany tłumienia sygnału wejściowego i tłumienia sygnału wyjściowego, tak aby wskaźnik miernika mógł być skierowany we właściwą pozycję.
Zakres regulacji tłumika zastosowanego we wzmacniaczu wejściowym ma mierzyć dolny koniec, a zakres regulacji tłumika zastosowanego we wzmacniaczu wyjściowym jest doskonały.
Górne i dolne końce wielu mierników poziomu dźwięku są ograniczone przez 70 dB.
3) Sieć wagowa
W celu symulowania różnych czułości ludzkiego słuchu przy różnych częstotliwościach miernik poziomu dźwięku jest wyposażony w sieć, która może symulować charakterystykę słuchową ludzkiego ucha i korygować sygnał elektryczny do przybliżonej wartości zmysłu słuchu. Sieć ta nazywana jest siecią wagową. .
Poziom ciśnienia akustycznego mierzony za pomocą sieci wagowej nie jest już poziomem ciśnienia akustycznego obiektywnej wielkości fizycznej (nazywanym liniowym poziomem ciśnienia akustycznego), ale poziomem ciśnienia akustycznego skorygowanym przez zmysł słuchu, zwanym ważonym poziomem dźwięku lub poziomem hałasu.
