Skład i funkcja miernika poziomu dźwięku
Miernik poziomu dźwięku składa się zazwyczaj z mikrofonu, wzmacniacza, tłumika, sieci ważącej, detektora, miernika wskazującego i zasilacza.
(1) Mikrofon Jest to urządzenie przekształcające sygnał ciśnienia akustycznego na sygnał napięciowy, zwane także mikrofonem i będące czujnikiem. Typowe mikrofony to kryształowe, elektretowe, z ruchomą cewką i kondensatorem. Czujnik z ruchomą cewką składa się z wibrującej membrany, ruchomej cewki, magnesu trwałego i transformatora. Wibrująca membrana zaczyna wibrować pod wpływem ciśnienia fali dźwiękowej 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 działającego na wibrującą membranę. Im większe ciśnienie akustyczne, tym większy generowany prąd; im mniejsze ciśnienie akustyczne, tym mniejszy generowany prąd
Czujniki pojemnościowe składają się głównie z metalowych membran i metalowych elektrod umieszczonych blisko siebie, co zasadniczo stanowi kondensator płaski. Metalowa membrana i metalowe elektrody stanowią dwie płytki płaskiego kondensatora. Gdy membrana poddawana jest działaniu ciśnienia akustycznego, membrana odkształca się, zmienia się odległość między dwiema płytkami i zmienia się także pojemność, generując w ten sposób napięcie przemienne, którego kształt fali jest proporcjonalny do poziomu ciśnienia akustycznego w zakresie liniowym mikrofonu, realizując funkcja przetwarzania sygnału ciśnienia akustycznego na sygnał napięciowy.
Mikrofon pojemnościowy jest idealnym mikrofonem do pomiarów akustycznych. Ma zalety dużego zakresu dynamiki, płaskiej charakterystyki częstotliwościowej, wysokiej czułości i dobrej stabilności w ogólnym środowisku pomiarowym, dlatego jest szeroko stosowany. Ponieważ impedancja wyjściowa czujnika pojemnościowego jest bardzo duża, konieczne jest wykonanie transformacji impedancji poprzez przedwzmacniacz. Przedwzmacniacz instaluje się wewnątrz miernika poziomu dźwięku, w pobliżu części, w której zainstalowany jest czujnik pojemnościowy.
(2) Wzmacniacze i tłumiki Wiele popularnych obecnie wzmacniaczy krajowych i importowanych wykorzystuje w obwodzie wzmacniającym wzmacniacze dwustopniowe, mianowicie wzmacniacz wejściowy i wzmacniacz wyjściowy, których funkcją jest wzmacnianie słabych sygnałów elektrycznych. Tłumik wejściowy i tłumik wyjściowy służą do zmiany tłumienia sygnału wejściowego i tłumienia sygnału wyjściowego, tak aby wskazówka głowicy miernika wskazywała odpowiednią pozycję, a tłumienie każdego biegu wynosiło 1{{3 }} decybeli. Zakres regulacji tłumika stosowanego we wzmacniaczu wejściowym służy do pomiaru dolnej granicy (np. 0 ~ 70 decybeli), a zakres regulacji tłumika stosowany przez wzmacniacz wyjściowy służy do pomiaru górnego zakresu (70 ~ 120 decybeli). Tarcze tłumików wejściowych i wyjściowych często są wykonane w różnych kolorach, a obecnie często łączone są w pary czarny i przezroczysty. Ponieważ wysokie i niskie wartości wielu mierników poziomu dźwięku są ograniczone do 70 decybeli, należy zapobiegać przekroczeniu limitu podczas obracania, aby nie uszkodzić urządzenia.
(3) Sieć ważąca Aby symulować różne czułości ludzkiego słuchu na różnych częstotliwościach, wbudowana jest sieć, która może symulować charakterystykę słuchową ludzkiego ucha i korygować sygnał elektryczny do sieci podobnej do słuchu . Sieć ta nazywana jest siecią ważącą. Poziom ciśnienia akustycznego mierzony za pomocą sieci ważącej nie jest już poziomem ciśnienia akustycznego obiektywnej wielkości fizycznej (zwanej liniowym poziomem ciśnienia akustycznego), ale poziomem ciśnienia akustycznego skorygowanego przez zmysł słuchu, zwanym ważonym poziomem dźwięku lub poziomem hałasu.
Zasadniczo istnieją trzy typy sieci ważących: A, B i C. Poziom dźwięku ważony A ma symulować charakterystykę częstotliwościową ucha ludzkiego w odniesieniu do hałasu o niskim natężeniu poniżej 55 decybeli; poziom dźwięku ważony B ma symulować charakterystykę częstotliwościową hałasu o umiarkowanym natężeniu w zakresie od 55 do 85 decybeli; poziom dźwięku ważony C ma symulować charakterystykę hałasu o dużym natężeniu. Różnica między nimi polega na stopniu tłumienia składników hałasu o niskiej częstotliwości. A tłumi najbardziej, następnie B i C najmniej. Poziom dźwięku ważony A jest najpowszechniej stosowanym pomiarem hałasu na świecie, ponieważ jego krzywa charakterystyczna jest zbliżona do charakterystyki słyszenia ucha ludzkiego, a B i C są stopniowo stosowane. Odczyty poziomu hałasu pobrane z mierników poziomu dźwięku muszą wskazywać warunki pomiaru.
(4) Geofon i miernik wskaźnikowy Aby wyświetlić wzmocniony sygnał przez miernik, potrzebny jest również geofon, który przekształca szybko zmieniający się sygnał napięcia na wolniej zmieniający się sygnał napięcia stałego. Wielkość tego napięcia stałego jest proporcjonalna do wielkości sygnału wejściowego. W zależności od potrzeb pomiarowych detektor można podzielić na detektor szczytowy, detektor średniej i detektor czarnej wartości skutecznej. Detektor szczytowy może podać wartość maksymalną w określonym przedziale czasu, a detektor średniej może zmierzyć swoją bezwzględną wartość średnią w określonym przedziale czasu. Detektory pierwiastkowe są stosowane w większości pomiarów, z wyjątkiem dźwięków impulsowych, takich jak wystrzały, które wymagają pomiarów szczytowych. Detektor wartości średniej kwadratowej może poddawać kwadratowi, uśredniać i pierwiastkować sygnał prądu przemiennego w celu uzyskania średniej kwadratowej wartości napięcia i na koniec wysyłać średni kwadratowy sygnał napięcia do głowicy wskaźnika. Głowicą licznika wskazującego jest licznik elektryczny. Jeśli jego skala jest skalibrowana, wartość poziomu hałasu w decybelach można odczytać bezpośrednio z głowicy miernika. Tłumienie głowicy miernika poziomu dźwięku ma zazwyczaj dwa biegi: „szybki” i „wolny”. Średni czas „szybkiego” biegu wynosi 0,27 s, co jest bardzo zbliżone do fizjologicznego średniego czasu ludzkiego narządu słuchu; średni czas „wolnego” biegu wynosi 1,05 s. Podczas pomiaru hałasu w stanie ustalonym lub konieczności zarejestrowania procesu zmiany poziomu dźwięku, bardziej odpowiednie jest użycie „szybkiego” biegu; gdy wahania mierzonego szumu są stosunkowo duże, bardziej właściwe jest zastosowanie biegu „wolnego”. Aby sprostać potrzebom miejsca pomiaru, miernik poziomu dźwięku jest zwykle wyposażony w statyw, dzięki czemu w razie potrzeby można go zamocować na statywie.
Na panelu zazwyczaj znajduje się kilka złączy. Jeśli te gniazda zostaną połączone z przenośnym filtrem pasma oktawowego, mogą stworzyć prosty system analizy widma na małą skalę do użytku na miejscu; w połączeniu z magnetofonem można nagrać dźwięk na żywo na taśmę i zapisać go do późniejszych bardziej szczegółowych badań;
