Kako deluje merilnik ravni zvoka?
Merilnik ravni zvoka je osnovni instrument za merjenje hrupa. Je elektronski instrument, vendar se razlikuje od objektivnih elektronskih instrumentov, kot so voltmetri.
Pri pretvorbi akustičnih signalov v električne signale lahko simulira časovne značilnosti hitrosti odziva človeškega ušesa na zvočne valove;
Frekvenčne značilnosti različnih občutljivosti na visoke in nizke frekvence ter jakostne značilnosti spreminjanja frekvenčnih karakteristik pri različnih glasnostih. Zato je merilnik ravni zvoka subjektiven elektronski instrument.
Načelo delovanja merilnika ravni zvoka je:
Mikrofon pretvori zvok v električni signal, predojačevalnik pa nato pretvori impedanco, da se ujema z mikrofonom in dušilnikom. Ojačevalnik doda izhodni signal omrežju tehtanja, da izvede frekvenčno tehtanje signala (ali zunanjega filtra);
Nato dušilnik in ojačevalnik ojačata signal do določene amplitude, nato pa ga pošljeta detektorju RMS (ali zunanjemu zapisovalniku nivoja stiskanja), vrednost nivoja hrupa pa se prikaže na indikatorju.
1) Mikrofon je naprava, ki pretvarja signal zvočnega tlaka v signal napetosti. Imenuje se tudi mikrofon. To je senzor merilnika ravni zvoka. Pogosti mikrofoni so kristalni, elektretni, dinamični in kondenzatorski.
Dinamični mikrofon je sestavljen iz membrane, gibljive tuljave, trajnega magneta in transformatorja.
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, nižji kot je zvočni tlak, manjši je ustvarjeni tok.
Kondenzatorski mikrofoni so v glavnem sestavljeni iz kovinskih diafragm in kovinskih elektrod blizu skupaj, v bistvu ploščatega kondenzatorja.
Kovinska diafragma in kovinske elektrode sestavljajo dve plošči ploskega kondenzatorja. Ko je diafragma izpostavljena zvočnemu tlaku, se bo membrana deformirala, kar bo povzročilo spremembo razdalje med obema ploščama;
Poleg kapacitivnosti se spremeni tudi napetost v vezju za merjenje položaja, pri čemer se realizira učinek pretvorbe signala zvočnega tlaka v signal napetosti.
Kondenzatorski mikrofoni so idealni mikrofoni pri akustičnih meritvah. Ima prednosti velikega dinamičnega razpona, ravnega frekvenčnega odziva, visoke občutljivosti in dobre stabilnosti v splošnih merilnih okoljih, zato se pogosto uporablja.
Ker je izhodna impedanca kondenzatorskega mikrofona visoka, zahteva pretvorbo impedance s predojačevalnikom, ki je nameščen znotraj merilnika ravni zvoka blizu dela, kjer je nameščen kondenzatorski mikrofon.
2) Ojačevalnik
Na splošno se uporabljajo dvostopenjski ojačevalniki, in sicer vhodni ojačevalnik in izhodni ojačevalnik, njegova funkcija pa je ojačitev šibkih električnih signalov.
Vhodni in izhodni dušilnik se uporabljata za spreminjanje slabljenja vhodnega signala in slabljenja izhodnega signala, tako da je kazalec glave merilnika v pravilnem položaju.
Območje nastavitve dušilnika, ki ga uporablja vhodni ojačevalnik, je spodnji del meritve, območje nastavitve dušilnika, ki ga uporablja izhodni ojačevalnik, pa je zelo primerno za merjenje.
Številni merilniki ravni zvoka imajo omejitev 70 dB na koncu gao in nizkem koncu.
3) Uteženo omrežje
Da bi simulirali različne občutljivosti človeškega ušesa pri različnih frekvencah, je v merilniku ravni zvoka mreža, ki lahko simulira slušne značilnosti človeškega ušesa in popravi električni signal na približno vrednost sluha. To omrežje se imenuje utežno omrežje.
Raven zvočnega tlaka, izmerjena s ponderirano mrežo, ni več raven zvočnega tlaka objektivne fizikalne količine (imenovana raven linearnega zvočnega tlaka), temveč raven zvočnega tlaka po popravku sluha, ki se imenuje utežena raven zvočnega tlaka ali raven hrupa .
