Uporaba merilnikov zvoka v avtomobilski industriji
Zgradba in princip delovanja merilnika ravni zvoka
Merilnik ravni zvoka je instrument, ki lahko meri raven hrupa industrijskega hrupa, domačega hrupa, prometnega hrupa itd. glede na slušne značilnosti človeškega ušesa. Raven hrupa se nanaša na raven zvočnega tlaka (dB) ali raven glasnosti (phon), izmerjeno z merilnikom ravni zvoka in popravljeno glede na sluh. Glede na natančnost merilnika ravni zvoka, ki meri 100{{10}}Hz čistega tona pri standardnih pogojih, so v šestdesetih letih prejšnjega stoletja merilnik ravni zvoka razdelili na dva kategorije na svetu, ena se imenuje natančni merilnik ravni zvoka, druga pa se imenuje navaden merilnik ravni zvoka. To metodo uporablja tudi naša država. Od leta 1970 so nekatere države uvedle metodo štirih kategorij, ki je razdeljena na tip 0, tip 1, tip 2 in tip 3. Njihove natančnosti so ±0,4 dB, ±0,7 dB, ±1,0 dB in ±1,5 dB, oz. Glede na različne vire napajanja, ki jih uporablja merilnik nivoja zvoka, ga lahko razdelimo tudi na merilnik nivoja zvoka AC in DC s suhimi baterijami, slednji pa je lahko tudi prenosen. Prenosni ima prednosti majhnosti, majhne teže in priročne uporabe na kraju samem.
Na splošno je sestavljen iz mikrofona, ojačevalnika, dušilnika, tehtalne mreže, detektorja, merilnika in napajalnika.
(1) Mikrofon
Gre za napravo, ki pretvarja signal zvočnega tlaka v signal napetosti, imenovana tudi mikrofon, in je odličen senzor. Pogosti mikrofoni so kristalni, elektretni, z gibljivo tuljavo in kondenzatorski.
Senzor gibljive tuljave je sestavljen iz nihajoče membrane, gibljive tuljave, magneta in transformatorja. Vibrirajoča membrana začne vibrirati, ko je izpostavljena pritisku zvočnih valov, in poganja premično tuljavo, ki je nameščena z njo, da vibrira v magnetnem polju, da ustvari induciran tok. Tok se spreminja glede na velikost akustičnega tlaka na vibrirajočo membrano. Večji kot je zvočni tlak, večji je ustvarjeni tok; manjši kot je zvočni tlak, manjši je ustvarjeni tok.
Kapacitivni senzorji so v glavnem sestavljeni iz kovinskih diafragm in kovinskih elektrod, ki so blizu skupaj, kar je v bistvu ploščati kondenzator. Kovinska diafragma in kovinske elektrode sestavljajo dve plošči ploskega kondenzatorja. Ko je membrana izpostavljena zvočnemu tlaku, se membrana deformira, spremeni se razdalja med obema ploščama in spremeni se tudi kapacitivnost, s čimer se ustvari izmenična napetost, katere valovna oblika je znotraj linearnega območja mikrofona in ravni zvočnega tlaka Oblikovanje razmerja uresničuje funkcijo pretvorbe signala zvočnega tlaka v signal napetosti.
Kondenzatorski mikrofon je idealen mikrofon pri akustičnem merjenju. Ima prednosti velikega dinamičnega razpona, ravnega frekvenčnega odziva, visoke občutljivosti in dobre stabilnosti v splošnem merilnem okolju, zato se pogosto uporablja. Ker je izhodna impedanca kapacitivnega senzorja zelo visoka, je potrebno izvesti transformacijo impedance preko predojačevalnika. Predojačevalnik je nameščen znotraj merilnika ravni zvoka blizu dela, kjer je nameščen kapacitivni senzor.
(2) Ojačevalnik in dušilnik
Trenutno veliko priljubljenih domačih in uvoženih ojačevalnikov uporablja dvostopenjske ojačevalnike v ojačevalnem vezju, in sicer vhodni ojačevalnik in izhodni ojačevalnik, katerih funkcija je ojačitev šibkega električnega signala. Vhodni dušilnik in izhodni dušilnik se uporabljata za spreminjanje slabljenja vhodnega signala in slabljenja izhodnega signala, tako da kazalec glave merilnika kaže na ustrezen položaj, slabljenje vsake prestave pa je 1{{2 }} decibelov. Območje nastavitve dušilnika, ki ga uporablja vhodni ojačevalnik, je merilno dno (kot je 0~70 dB), območje prilagajanja dušilnika, ki ga uporablja izhodni ojačevalnik, pa je meritev (70~120 dB). Številčnice vhodnih in izhodnih dušilnikov so pogosto izdelane v različnih barvah, trenutno pa sta črna in prozorna pogosto v paru. Ker sta visoka in nizka vrednost mnogih merilnikov zvoka omejena s 70 decibeli, je treba preprečiti prekoračitev meje pri vrtenju, da ne poškodujete naprave.
(3) Utežna mreža
Za simulacijo različnih občutljivosti človeškega sluha pri različnih frekvencah je vgrajena ena, ki lahko simulira slušne značilnosti človeškega ušesa in popravi električni signal v omrežje, ki je podobno sluhu. To omrežje se imenuje utežno omrežje. Raven zvočnega tlaka, izmerjena z utežnim omrežjem, ni več raven zvočnega tlaka objektivne fizikalne količine (imenovana linearna raven zvočnega tlaka), temveč raven zvočnega tlaka, korigirana s čutilom za sluh, imenovana utežena raven zvočnega tlaka ali raven hrupa.
Na splošno obstajajo tri vrste utežnih mrež: A, B in C. A-utežena raven zvoka je namenjena simulaciji frekvenčnih značilnosti človeškega ušesa za hrup nizke intenzivnosti pod 55 decibeli; B-utežena raven zvoka je namenjena simulaciji frekvenčnih značilnosti hrupa zmerne jakosti med 55 in 85 decibeli; C-utežena raven zvoka je namenjena simulaciji frekvenčnih značilnosti značilnosti hrupa visoke intenzivnosti. Razlika med tremi je stopnja slabljenja nizkofrekvenčnih komponent hrupa. Najbolj oslabi A, sledi mu B, najmanj pa C. A-utežena raven zvoka je najpogosteje uporabljena meritev hrupa na svetu, ker je njena značilna krivulja blizu slušnim značilnostim človeškega ušesa. B in C sta bila uporabljena postopoma.
Odčitki ravni hrupa, vzeti iz merilnikov ravni zvoka, morajo navajati pogoje merjenja.
(4) Geofon in indikatorska glava
Za prikaz ojačenega signala skozi merilno glavo je potreben tudi detektor za pretvorbo hitro spreminjajočega se napetostnega signala v počasneje spreminjajoči se enosmerni napetostni signal. Velikost te enosmerne napetosti je sorazmerna z velikostjo vhodnega signala. Glede na potrebe merjenja lahko detektor razdelimo na detektor vrhov, detektor povprečja in detektor črne RMS. Peak detektor lahko poda največjo vrednost v določenem časovnem intervalu, povprečni detektor pa lahko izmeri največjo povprečno vrednost v določenem časovnem intervalu. Detektorji korena kvadrata se uporabljajo pri večini meritev, razen za impulzivne zvoke, kot je streljanje, ki zahtevajo največje meritve.
