Χρήση ηχομετρητών στην αυτοκινητοβιομηχανία
Η δομή και η αρχή λειτουργίας του ηχομετρητή
Ο ηχομετρητής είναι ένα όργανο που μπορεί να μετρήσει το επίπεδο θορύβου του βιομηχανικού θορύβου, του οικιακού θορύβου, του θορύβου της κυκλοφορίας κ.λπ. σύμφωνα με τα ακουστικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου αυτιού. Το επίπεδο θορύβου αναφέρεται στη στάθμη ηχητικής πίεσης (dB) ή στο επίπεδο έντασης (τηλέφωνο) που μετράται με ηχομετρητή και διορθώνεται για την ακοή. Σύμφωνα με την ακρίβεια του ηχομέτρου μέτρησης 100{{1{0}}Hz καθαρού τόνου υπό τυπικές συνθήκες, τη δεκαετία του 1960, ο ηχομετρητής χωρίστηκε σε δύο κατηγορίες στον κόσμο, η μία ονομάζεται ηχομετρητής ακριβείας και η άλλη ονομάζεται συνηθισμένος ηχομετρητής. Αυτή τη μέθοδο υιοθετεί και η χώρα μας. Από τη δεκαετία του 1970, ορισμένες χώρες έχουν εισαγάγει μια μέθοδο τεσσάρων κατηγοριών, η οποία χωρίζεται σε τύπου 0, τύπου 1, τύπου 2 και τύπου 3. Οι ακρίβειές τους είναι ±0,4dB, ±0,7dB, ±1,0dB και ±1,5dB, αντίστοιχα. Σύμφωνα με τις διαφορετικές πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται από το ηχομετρητή, μπορεί επίσης να χωριστεί σε μετρητή στάθμης ήχου AC και DC με ξηρές μπαταρίες και ο τελευταίος μπορεί επίσης να είναι φορητός. Το φορητό έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, του μικρού βάρους και της βολικής επιτόπιας χρήσης.
Γενικά, αποτελείται από μικρόφωνο, ενισχυτή, εξασθενητή, δίκτυο στάθμισης, ανιχνευτή, μετρητή ένδειξης και παροχή ρεύματος.
(1) Μικρόφωνο
Είναι μια συσκευή που μετατρέπει ένα σήμα ηχητικής πίεσης σε σήμα τάσης, γνωστό και ως μικρόφωνο, και είναι ένας εξαιρετικός αισθητήρας. Τα κοινά μικρόφωνα είναι το κρύσταλλο, το ηλεκτρικό, το κινούμενο πηνίο και ο συμπυκνωτής.
Ο αισθητήρας κινούμενου πηνίου αποτελείται από ένα δονούμενο διάφραγμα, ένα κινούμενο πηνίο, έναν μαγνήτη και έναν μετασχηματιστή. Το δονούμενο διάφραγμα αρχίζει να δονείται αφού υποβληθεί σε πίεση ηχητικών κυμάτων και οδηγεί το κινητό πηνίο που είναι εγκατεστημένο μαζί του να δονείται στο μαγνητικό πεδίο για να δημιουργήσει ένα επαγόμενο ρεύμα. Το ρεύμα ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος της ακουστικής πίεσης στο δονούμενο διάφραγμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ηχητική πίεση, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που παράγεται. Όσο μικρότερη είναι η ηχητική πίεση, τόσο μικρότερο είναι το ρεύμα που παράγεται.
Οι χωρητικοί αισθητήρες αποτελούνται κυρίως από μεταλλικά διαφράγματα και μεταλλικά ηλεκτρόδια που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους, που είναι ουσιαστικά ένας πυκνωτής επίπεδης πλάκας. Το μεταλλικό διάφραγμα και τα μεταλλικά ηλεκτρόδια αποτελούν τις δύο πλάκες του επίπεδου πυκνωτή. Όταν το διάφραγμα υποβάλλεται σε ηχητική πίεση, το διάφραγμα παραμορφώνεται, η απόσταση μεταξύ των δύο πλακών αλλάζει και η χωρητικότητα αλλάζει επίσης, δημιουργώντας έτσι μια εναλλασσόμενη τάση της οποίας η κυματομορφή είναι εντός του γραμμικού εύρους του μικροφώνου και της στάθμης ηχητικής πίεσης σχηματίζοντας μια αναλογία αντιλαμβάνεται τη λειτουργία της μετατροπής του σήματος ηχητικής πίεσης σε σήμα τάσης.
Το πυκνωτικό μικρόφωνο είναι ένα ιδανικό μικρόφωνο στην ακουστική μέτρηση. Έχει τα πλεονεκτήματα του μεγάλου δυναμικού εύρους, της επίπεδης απόκρισης συχνότητας, της υψηλής ευαισθησίας και της καλής σταθερότητας στο γενικό περιβάλλον μέτρησης, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως. Δεδομένου ότι η σύνθετη αντίσταση εξόδου του χωρητικού αισθητήρα είναι πολύ υψηλή, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί μετασχηματισμός σύνθετης αντίστασης μέσω του προενισχυτή. Ο προενισχυτής είναι εγκατεστημένος μέσα στο ηχομετρητή κοντά στο τμήμα όπου είναι εγκατεστημένος ο χωρητικός αισθητήρας.
(2) Ενισχυτής και εξασθενητής
Επί του παρόντος, πολλοί δημοφιλείς εγχώριοι και εισαγόμενοι ενισχυτές χρησιμοποιούν ενισχυτές δύο σταδίων στο κύκλωμα ενίσχυσης, δηλαδή τον ενισχυτή εισόδου και τον ενισχυτή εξόδου, των οποίων η λειτουργία είναι να ενισχύει το αδύναμο ηλεκτρικό σήμα. Ο εξασθενητής εισόδου και ο εξασθενητής εξόδου χρησιμοποιούνται για την αλλαγή της εξασθένησης του σήματος εισόδου και της εξασθένησης του σήματος εξόδου, έτσι ώστε ο δείκτης της κεφαλής του μετρητή να δείχνει στην κατάλληλη θέση και η εξασθένηση κάθε ταχύτητας είναι 1{{2 }} ντεσιμπέλ. Το εύρος ρύθμισης του εξασθενητή που χρησιμοποιείται από τον ενισχυτή εισόδου είναι το κάτω μέρος της μέτρησης (όπως 0~70 dB) και το εύρος ρύθμισης του εξασθενητή που χρησιμοποιείται από τον ενισχυτή εξόδου είναι η μέτρηση (70~120 dB). Οι επιλογείς των εξασθενητών εισόδου και εξόδου κατασκευάζονται συχνά σε διαφορετικά χρώματα και επί του παρόντος το μαύρο και το διαφανές συχνά συνδυάζονται. Δεδομένου ότι η υψηλή και η χαμηλή στάθμη πολλών ηχομετρητών περιορίζονται κατά 70 ντεσιμπέλ, είναι απαραίτητο να αποτραπεί η υπέρβαση του ορίου κατά την περιστροφή, ώστε να μην προκληθεί ζημιά στη συσκευή.
(3) Δίκτυο στάθμισης
Προκειμένου να προσομοιωθούν οι διαφορετικές ευαισθησίες της ανθρώπινης ακοής σε διαφορετικές συχνότητες, υπάρχει ένα ενσωματωμένο που μπορεί να προσομοιώσει τα ακουστικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου αυτιού και να διορθώσει το ηλεκτρικό σήμα σε ένα δίκτυο παρόμοιο με την ακοή. Αυτό το δίκτυο ονομάζεται δίκτυο στάθμισης. Η στάθμη ηχητικής πίεσης που μετράται μέσω του δικτύου στάθμισης δεν είναι πλέον η στάθμη ηχητικής πίεσης της αντικειμενικής φυσικής ποσότητας (που ονομάζεται γραμμική στάθμη ηχητικής πίεσης), αλλά η στάθμη ηχητικής πίεσης που διορθώνεται από την αίσθηση της ακοής, που ονομάζεται σταθμισμένη στάθμη ήχου ή επίπεδο θορύβου.
Υπάρχουν γενικά τρεις τύποι δικτύων στάθμισης: A, B και C. Η στάθμη ήχου με στάθμιση A είναι η προσομοίωση των χαρακτηριστικών συχνότητας του ανθρώπινου αυτιού σε θόρυβο χαμηλής έντασης κάτω από 55 ντεσιμπέλ. η στάθμη θορύβου Β-σταθμισμένη είναι για την προσομοίωση των χαρακτηριστικών συχνότητας του θορύβου μέτριας έντασης μεταξύ 55 και 85 ντεσιμπέλ. η στάθμη ήχου C-σταθμισμένη είναι για την προσομοίωση των χαρακτηριστικών συχνότητας του χαρακτηριστικού θορύβου υψηλής έντασης. Η διαφορά μεταξύ των τριών είναι ο βαθμός εξασθένησης των στοιχείων χαμηλής συχνότητας του θορύβου. Το A εξασθενεί περισσότερο, ακολουθούμενο από το B και το C το λιγότερο. Η στάθμη ήχου με στάθμιση A είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέτρηση θορύβου στον κόσμο, επειδή η χαρακτηριστική της καμπύλη είναι κοντά στα χαρακτηριστικά ακοής του ανθρώπινου αυτιού. Τα B και C έχουν σταδιακά χρησιμοποιηθεί.
Οι ενδείξεις στάθμης θορύβου που λαμβάνονται από ηχομετρητές πρέπει να υποδεικνύουν τις συνθήκες μέτρησης.
(4) Γεωφώνιο και κεφαλή ένδειξης
Προκειμένου να εμφανιστεί το ενισχυμένο σήμα μέσω της κεφαλής του μετρητή, απαιτείται επίσης ένας ανιχνευτής για τη μετατροπή του ταχέως μεταβαλλόμενου σήματος τάσης σε ένα πιο αργά μεταβαλλόμενο σήμα τάσης DC. Το μέγεθος αυτής της τάσης DC είναι ανάλογο με το μέγεθος του σήματος εισόδου. Σύμφωνα με τις ανάγκες της μέτρησης, ο ανιχνευτής μπορεί να χωριστεί σε ανιχνευτή αιχμής, μέσο ανιχνευτή και μαύρο ανιχνευτή RMS. Ο ανιχνευτής κορυφής μπορεί να δώσει τη μέγιστη τιμή σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και ο μέσος ανιχνευτής μπορεί να μετρήσει τη μέγιστη μέση τιμή σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Οι ανιχνευτές τετραγώνου ρίζας χρησιμοποιούνται στις περισσότερες μετρήσεις, εκτός από παρορμητικούς ήχους όπως πυροβολισμούς, που απαιτούν μετρήσεις αιχμής.
