Zastosowanie mierników poziomu dźwięku w przemyśle motoryzacyjnym
Budowa i zasada działania miernika poziomu dźwięku
Miernik poziomu dźwięku to przyrząd, który może mierzyć poziom hałasu przemysłowego, domowego, ulicznego itp. zgodnie z charakterystyką słuchową ludzkiego ucha. Poziom hałasu odnosi się do poziomu ciśnienia akustycznego (dB) lub poziomu głośności (fon) mierzonego za pomocą miernika poziomu dźwięku i korygowanego ze względu na słuch. Zgodnie z dokładnością miernika poziomu dźwięku mierzącego 100{{1{13}}}}Hz czystego tonu w standardowych warunkach, w latach 60. miernik poziomu dźwięku podzielono na dwa kategorii na świecie, jedna nazywa się precyzyjnym miernikiem poziomu dźwięku, a druga nazywa się zwykłym miernikiem poziomu dźwięku. Nasz kraj również przyjmuje tę metodę. Od lat 70. niektóre kraje wprowadziły metodę czterech kategorii, która jest podzielona na typ 0, typ 1, typ 2 i typ 3. Ich dokładność wynosi ±0,4 dB, ±0,7 dB, ±1,0 dB i ±1,5 dB, odpowiednio. Zgodnie z różnymi źródłami zasilania używanymi przez miernik poziomu dźwięku, można go również podzielić na miernik poziomu dźwięku typu AC i DC z suchymi bateriami, a ten ostatni może być również przenośny. Przenośny ma zalety niewielkich rozmiarów, lekkości i wygodnego użytkowania na miejscu.
Generalnie składa się z mikrofonu, wzmacniacza, tłumika, sieci wagowej, detektora, miernika wskazującego i zasilacza.
(1) Mikrofon
Jest to urządzenie, które przetwarza sygnał ciśnienia akustycznego na sygnał napięciowy, zwany także mikrofonem i jest doskonałym czujnikiem. Typowe mikrofony to kryształowe, elektretowe, z ruchomą cewką i pojemnościowe.
Czujnik z ruchomą cewką składa się z wibrującej membrany, ruchomej cewki, magnesu i transformatora. Wibrująca membrana zaczyna wibrować po poddaniu działaniu 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 na wibrującej membranie. 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, które są blisko siebie, co jest zasadniczo płaskim kondensatorem płytowym. Metalowa membrana i metalowe elektrody tworzą dwie płyty kondensatora płaskiego. Kiedy membrana jest poddawana ciśnieniu akustycznemu, membrana odkształca się, zmienia się odległość między dwiema płytami i zmienia się również pojemność, generując w ten sposób napięcie przemienne, którego kształt fali mieści się w liniowym zakresie mikrofonu i poziomu ciśnienia akustycznego. realizuje funkcję przetwarzania 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 czujnika pojemnościowego jest bardzo duża, konieczne jest wykonanie transformacji impedancji przez przedwzmacniacz. Przedwzmacniacz montowany jest wewnątrz miernika poziomu dźwięku w pobliżu części, w której zamontowany jest czujnik pojemnościowy.
(2) Wzmacniacz i tłumik
Obecnie wiele popularnych wzmacniaczy krajowych i importowanych wykorzystuje w obwodzie wzmacniającym wzmacniacze dwustopniowe, a mianowicie wzmacniacz wejściowy i wzmacniacz wyjściowy, których funkcją jest wzmocnienie słabego sygnału elektrycznego. Tłumik wejściowy i tłumik wyjściowy służą do zmiany tłumienia sygnału wejściowego i tłumienia sygnału wyjściowego, tak aby wskaźnik głowicy miernika wskazywał odpowiednią pozycję, a tłumienie każdego biegu wynosiło 1{{2 }} decybeli. Zakres regulacji tłumika używanego przez wzmacniacz wejściowy to dolny pomiar (np. 0~70 dB), a zakres regulacji tłumika używanego przez wzmacniacz wyjściowy to pomiar (70~120 dB). Tarcze tłumików wejściowych i wyjściowych są często wykonane w różnych kolorach, a obecnie czarny i przezroczysty są często parowane. Ponieważ wysokie i niskie wartości wielu mierników poziomu dźwięku są ograniczone do 70 decybeli, konieczne jest zapobieganie przekroczeniu tego limitu podczas obracania, aby nie uszkodzić urządzenia.
(3) Sieć wagowa
Aby symulować różne czułości ludzkiego słuchu przy różnych częstotliwościach, istnieje wbudowana funkcja, która może symulować charakterystykę słuchową ludzkiego ucha i korygować sygnał elektryczny do sieci podobnej do 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.
Zasadniczo istnieją trzy rodzaje sieci ważących: A, B i C. Poziom dźwięku ważony A ma symulować charakterystykę częstotliwościową ludzkiego ucha dla hałasu o niskim natężeniu poniżej 55 decybeli; poziom dźwięku ważony B ma symulować charakterystykę częstotliwościową hałasu o umiarkowanym natężeniu między 55 a 85 decybeli; poziom dźwięku ważony C ma symulować charakterystykę częstotliwościową hałasu o dużym natężeniu. Różnica między nimi polega na stopniu tłumienia składowych hałasu o niskiej częstotliwości. A tłumi najbardziej, następnie B, a C najmniej. Poziom dźwięku ważony A jest najczęściej stosowaną miarą hałasu na świecie, ponieważ jego charakterystyczna krzywa jest zbliżona do charakterystyki słuchu ludzkiego ucha. B i C były stopniowo używane.
Odczyty poziomu hałasu pobrane z mierników poziomu dźwięku muszą wskazywać warunki pomiaru.
(4) Geofon i głowica wskaźnika
Aby wyświetlić wzmocniony sygnał przez głowicę miernika, potrzebny jest również detektor do konwersji szybko zmieniającego się sygnału napięciowego 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 średni i detektor czerni RMS. Detektor szczytowy może podać wartość maksymalną w określonym przedziale czasu, a detektor średniej może zmierzyć maksymalną wartość średnią w określonym przedziale czasu. Detektory pierwiastkowe są używane w większości pomiarów, z wyjątkiem impulsowych dźwięków, takich jak wystrzał, które wymagają pomiarów szczytowych.
