Podstawy miernika poziomu dźwięku
Nieodłączny nieregularny ruch i wzajemne odpychanie się cząsteczek powietrza tworzą siłę statyczną, zwaną ciśnieniem atmosferycznym. Dźwięk to drgania cząsteczek powietrza, a wibrujące cząsteczki powietrza wytwarzają w przekroju, przez który przechodzą, dodatkowe ciśnienie, które nazywa się ciśnieniem akustycznym. Ciśnienie akustyczne jest znacznie mniejsze niż ciśnienie atmosferyczne. Ogólnie rzecz biorąc, poziom ciśnienia akustycznego służy do opisania wielkości dźwięku. Oznacza to, że jako referencyjne ciśnienie akustyczne przyjmuje się bardzo małe ciśnienie akustyczne p0=2 x 10-5 Pa. Wartość uzyskana poprzez pomnożenie stosunku zmierzonego ciśnienia akustycznego p do referencyjnego ciśnienia akustycznego p0 przez 20 nazywa się poziomem ciśnienia akustycznego, a jednostką są decybele (db). Decybel (dB) został nazwany na cześć amerykańskiego wynalazcy telefonu Bella, ponieważ jednostka decybeli jest zbyt duża, używana jest do reprezentowania 1/10 decybeli. Obliczanie decybeli nie jest proporcją liniową, ale proporcją logarytmiczną. Używając decybeli do opisu dźwięku, należy jednocześnie podać częstotliwość.
Zasada i skład miernika poziomu dźwięku
Miernik poziomu dźwięku to podstawowy przyrząd do pomiaru hałasu, składający się zazwyczaj z mikrofonu, przedwzmacniacza, tłumika, wzmacniacza, sieci ważącej częstotliwość i głowicy wskaźnika wartości skutecznej.
Zasada działania miernika poziomu dźwięku polega na tym, że dźwięk jest przekształcany 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, waży częstotliwość sygnału (lub filtr zewnętrzny), a następnie wzmacnia sygnał do określonej amplitudy za pomocą tłumika i wzmacniacza i przesyła go do detektora wartości skutecznej (lub czujnika zewnętrzny rejestrator poziomu). Wartość poziomu hałasu wyświetlana jest na główce wskaźnika.
Mikrofon to urządzenie przekształcające sygnały ciśnienia akustycznego na sygnały napięciowe, zwane także mikrofonem. Jest to czujnik miernika poziomu dźwięku. Istnieje kilka popularnych typów mikrofonów, w tym mikrofony kryształowe, elektretowe, z ruchomą cewką i typu pojemnościowego.
1.1 Mikrofon z cewką dynamiczną składa się z wibrującej membrany, ruchomej cewki, magnesu i transformatora. Po poddaniu działaniu ciśnienia akustycznego wibrująca membrana zaczyna wibrować i wprawia zainstalowaną w nią ruchomą cewkę w drgania w polu magnetycznym w celu wytworzenia indukowanego prądu. Prąd zmienia się w zależności od wielkości ciśnienia akustycznego przyłożonego do wibrującej membrany. Im wyższe ciśnienie akustyczne, tym większy generowany prąd, a im niższe ciśnienie akustyczne, tym mniejszy generowany prąd.
Mikrofon pojemnościowy 1.2 składa się głównie z metalowej membrany i umieszczonej bardzo blisko metalowej elektrody, zasadniczo z płaskiego kondensatora. Folia metalowa i elektroda metalowa tworzą dwie płytki płaskiego kondensatora. Folia poddana działaniu ciśnienia akustycznego odkształca się, powodując zmianę odległości między dwiema płytami, a tym samym zmianę pojemności. Zmienia się także napięcie w obwodzie pomiaru położenia, realizując funkcję przetwarzania sygnałów ciśnienia akustycznego na sygnały napięciowe. Mikrofony pojemnościowe są idealnymi mikrofonami do pomiarów akustycznych, a ich zalety to duży zakres dynamiki, płaska charakterystyka częstotliwościowa, wysoka czułość i dobra stabilność w ogólnych środowiskach pomiarowych, co czyni je szeroko stosowanymi. Ze względu na dużą impedancję wyjściową mikrofonu pojemnościowego konieczna jest transformacja impedancji poprzez przedwzmacniacz, który instaluje się wewnątrz miernika poziomu dźwięku w pobliżu miejsca montażu mikrofonu pojemnościowego.
