Βασικά στοιχεία μετρητή στάθμης ήχου
Η εγγενής ακανόνιστη κίνηση και η αμοιβαία απώθηση των μορίων του αέρα δημιουργούν μια στατική δύναμη, η οποία ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση. Ο ήχος είναι η δόνηση των μορίων του αέρα και τα δονούμενα μόρια του αέρα δημιουργούν πρόσθετη πίεση στη διατομή που διέρχονται, η οποία ονομάζεται ηχητική πίεση. Η ηχητική πίεση είναι πολύ μικρότερη από την ατμοσφαιρική. Γενικά, το επίπεδο ηχητικής πίεσης χρησιμοποιείται για να περιγράψει το μέγεθος του ήχου. Δηλαδή, μια πολύ μικρή ηχητική πίεση p0=2 x 10-5 Pa χρησιμοποιείται ως ηχητική πίεση αναφοράς. Η τιμή που προκύπτει πολλαπλασιάζοντας τον λόγο της μετρούμενης ηχητικής πίεσης p προς την ηχητική πίεση αναφοράς p0 επί 20 ονομάζεται στάθμη ηχητικής πίεσης και η μονάδα είναι ντεσιμπέλ (db). Το Decibel (dB) πήρε το όνομά του από τον Αμερικανό εφευρέτη τηλεφώνων Bell, καθώς η μονάδα ντεσιμπέλ είναι πολύ μεγάλη, χρησιμοποιείται για να αντιπροσωπεύει το 1/10 του ντεσιμπέλ. Ο υπολογισμός των ντεσιμπέλ δεν είναι μια γραμμική αναλογία, αλλά μια λογαριθμική αναλογία. Όταν χρησιμοποιείτε ντεσιμπέλ για την περιγραφή του ήχου, η συχνότητα πρέπει να δίνεται ταυτόχρονα.
Αρχή και σύνθεση του ηχομετρητή
Ο μετρητής στάθμης ήχου είναι ένα θεμελιώδες όργανο στη μέτρηση του θορύβου, που συνήθως αποτελείται από μικρόφωνο, προενισχυτή, εξασθενητή, ενισχυτή, δίκτυο στάθμισης συχνότητας και κεφαλή ένδειξης ενεργού τιμής.
Η αρχή λειτουργίας ενός ηχομετρητή είναι ότι ο ήχος μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα από ένα μικρόφωνο και στη συνέχεια η σύνθετη αντίσταση μετατρέπεται από έναν προενισχυτή για να ταιριάζει με το μικρόφωνο με έναν εξασθενητή. Ο ενισχυτής προσθέτει το σήμα εξόδου στο δίκτυο στάθμισης, εκτελεί στάθμιση συχνότητας στο σήμα (ή σε ένα εξωτερικό φίλτρο) και στη συνέχεια ενισχύει το σήμα σε ένα συγκεκριμένο πλάτος μέσω ενός εξασθενητή και ενισχυτή και το στέλνει στον ανιχνευτή ενεργού τιμής (ή εξωτερικό καταγραφικό επιπέδου). Η τιμή του επιπέδου θορύβου εμφανίζεται στην κεφαλή ένδειξης.
Το μικρόφωνο είναι μια συσκευή που μετατρέπει τα σήματα ηχητικής πίεσης σε σήματα τάσης, γνωστή και ως μικρόφωνο. Είναι ο αισθητήρας ενός ηχομετρητή. Υπάρχουν διάφοροι συνηθισμένοι τύποι μικροφώνων, όπως κρυσταλλικού τύπου, ηλεκτρικού τύπου, κινούμενου πηνίου και χωρητικού τύπου.
1.1 Ένα μικρόφωνο δυναμικού πηνίου αποτελείται από ένα δονούμενο διάφραγμα, ένα κινητό πηνίο, έναν μαγνήτη και έναν μετασχηματιστή. Αφού υποβληθεί σε ακουστική πίεση, το δονούμενο διάφραγμα αρχίζει να δονείται και οδηγεί το κινητό πηνίο που είναι εγκατεστημένο μαζί του να δονείται στο μαγνητικό πεδίο για να δημιουργήσει επαγόμενο ρεύμα. Το ρεύμα ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος της ακουστικής πίεσης που εφαρμόζεται στο δονούμενο διάφραγμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ηχητική πίεση, τόσο μεγαλύτερο είναι το παραγόμενο ρεύμα και όσο χαμηλότερη είναι η ηχητική πίεση, τόσο μικρότερο είναι το παραγόμενο ρεύμα.
1.2 Το χωρητικό μικρόφωνο αποτελείται κυρίως από ένα μεταλλικό διάφραγμα και ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο που βρίσκεται πολύ κοντά σε αυτό, ουσιαστικά έναν επίπεδο πυκνωτή. Το μεταλλικό φιλμ και το μεταλλικό ηλεκτρόδιο σχηματίζουν τις δύο πλάκες ενός επίπεδου πυκνωτή. Όταν η μεμβράνη υποβάλλεται σε ηχητική πίεση, παραμορφώνεται, προκαλώντας αλλαγή στην απόσταση μεταξύ των δύο πλακών και ως εκ τούτου αλλοίωση της χωρητικότητας. Η τάση στο κύκλωμα μέτρησης θέσης αλλάζει επίσης, επιτυγχάνοντας τη λειτουργία μετατροπής των σημάτων ηχητικής πίεσης σε σήματα τάσης. Τα χωρητικά μικρόφωνα είναι ιδανικά μικρόφωνα σε ακουστικές μετρήσεις, με πλεονεκτήματα όπως μεγάλο δυναμικό εύρος, επίπεδη απόκριση συχνότητας, υψηλή ευαισθησία και καλή σταθερότητα σε γενικά περιβάλλοντα μέτρησης, γεγονός που τα καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενα. Λόγω της υψηλής σύνθετης αντίστασης εξόδου του πυκνωτικού μικροφώνου, απαιτείται μετασχηματισμός σύνθετης αντίστασης μέσω ενός προενισχυτή, ο οποίος είναι εγκατεστημένος μέσα στο ηχομετρητή κοντά στη θέση όπου είναι εγκατεστημένο το πυκνωτικό μικρόφωνο.
