ترکیب و عملکرد دستگاه تراز سنج صدا

ترکیب و عملکرد دستگاه تراز سنج صدا

سطح صدا معمولاً از یک میکروفون، یک تقویت کننده، یک تضعیف کننده، یک شبکه وزن دهی، یک آشکارساز، یک متر نشان دهنده و یک منبع تغذیه تشکیل شده است.

(1) میکروفون دستگاهی است که سیگنال فشار صدا را به سیگنال ولتاژ تبدیل می کند که به آن میکروفون نیز می گویند و حسگر است. میکروفون های رایج عبارتند از کریستال، الکترت، سیم پیچ متحرک و کندانسور. سنسور سیم پیچ متحرک از یک دیافراگم ارتعاشی، یک سیم پیچ متحرک، یک آهنربای دائمی و یک ترانسفورماتور تشکیل شده است. دیافراگم ارتعاشی پس از قرار گرفتن در معرض فشار موج صوتی شروع به ارتعاش می کند و سیم پیچ متحرک نصب شده با آن را به ارتعاش در میدان مغناطیسی هدایت می کند تا جریان القایی ایجاد کند. جریان با توجه به میزان فشار صوتی روی دیافراگم ارتعاشی متفاوت است. هرچه فشار صوت بیشتر باشد، جریان تولید شده بیشتر است. هرچه فشار صوت کمتر باشد، جریان تولید شده کمتر است

حسگرهای خازنی عمدتاً از دیافراگم های فلزی و الکترودهای فلزی نزدیک به هم تشکیل شده اند که در اصل یک خازن صفحه تخت است. دیافراگم فلزی و الکترودهای فلزی دو صفحه خازن تخت را تشکیل می دهند. هنگامی که دیافراگم تحت فشار صدا قرار می گیرد، دیافراگم تغییر شکل می دهد، فاصله بین دو صفحه تغییر می کند و ظرفیت خازن نیز تغییر می کند، در نتیجه یک ولتاژ متناوب ایجاد می شود که شکل موج آن متناسب با سطح فشار صوت در محدوده خطی میکروفون است و متوجه می شود. عملکرد تبدیل سیگنال فشار صدا به سیگنال ولتاژ.

میکروفون خازنی یک میکروفون ایده آل در اندازه گیری آکوستیک است. این دارای مزایای محدوده دینامیکی بزرگ، پاسخ فرکانس مسطح، حساسیت بالا و پایداری خوب در محیط اندازه گیری کلی است، بنابراین به طور گسترده استفاده می شود. از آنجایی که امپدانس خروجی سنسور خازنی بسیار زیاد است، لازم است تبدیل امپدانس از طریق پیش تقویت کننده انجام شود. پیش تقویت کننده در داخل صدا سنج نزدیک به قسمتی که سنسور خازنی نصب شده است نصب می شود.

(2) تقویت کننده ها و تضعیف کننده ها بسیاری از تقویت کننده های داخلی و وارداتی که در حال حاضر رایج هستند از تقویت کننده های دو مرحله ای در مدار تقویت کننده استفاده می کنند، یعنی تقویت کننده ورودی و تقویت کننده خروجی، که وظیفه آنها تقویت سیگنال های الکتریکی ضعیف است. تضعیف کننده ورودی و تضعیف کننده خروجی برای تغییر تضعیف سیگنال ورودی و تضعیف سیگنال خروجی استفاده می شود، به طوری که نشانگر سر گیج به موقعیت مناسب اشاره می کند و تضعیف هر چرخ دنده 1{{3 است. }} دسی بل. محدوده تنظیم تضعیف کننده مورد استفاده توسط تقویت کننده ورودی برای اندازه گیری انتهای پایین (مانند 0~70 دسی بل) و محدوده تنظیم تضعیف کننده مورد استفاده توسط تقویت کننده خروجی برای اندازه گیری انتهای بالا (70~120 دسی بل) است. صفحه های تضعیف کننده های ورودی و خروجی اغلب در رنگ های مختلف ساخته می شوند و در حال حاضر مشکی و شفاف اغلب جفت می شوند. از آنجایی که بالا و پایین بسیاری از سطح سنج های صوتی 70 دسی بل محدود می شود، لازم است از تجاوز از حد مجاز هنگام چرخش جلوگیری شود تا به دستگاه آسیبی وارد نشود.

(3) شبکه وزن دهی به منظور شبیه سازی حساسیت های مختلف شنوایی انسان در فرکانس های مختلف، یک شبکه داخلی وجود دارد که می تواند ویژگی های شنوایی گوش انسان را شبیه سازی کند و سیگنال الکتریکی را به شبکه ای که شبیه به شنوایی است تصحیح کند. . به این شبکه شبکه وزن دهی می گویند. سطح فشار صوت اندازه‌گیری شده از طریق شبکه وزن‌دهی دیگر سطح فشار صوت کمیت فیزیکی هدف نیست (که سطح فشار صوت خطی نامیده می‌شود)، بلکه سطح فشار صوت تصحیح شده توسط حس شنوایی است که سطح صدای وزنی یا سطح نویز نامیده می‌شود.

به طور کلی سه نوع شبکه وزن دهی وجود دارد: A، B، و C. سطح صدای A-weighted برای شبیه سازی ویژگی های فرکانس گوش انسان به نویز با شدت پایین زیر 55 دسی بل است. سطح صدای B-weighted برای شبیه سازی ویژگی های فرکانس نویز با شدت متوسط ​​بین 55 تا 85 دسی بل است. سطح صدای C-weighted برای شبیه سازی ویژگی های نویز با شدت بالا است. تفاوت بین این سه درجه کاهش مولفه های فرکانس پایین نویز است. A بیشترین میزان را کاهش می دهد و به دنبال آن B و C کمترین میزان را دارد. سطح صدای A-weighted پرکاربردترین اندازه گیری نویز در جهان است زیرا منحنی مشخصه آن به ویژگی های شنوایی گوش انسان نزدیک است و B و C به تدریج مورد استفاده قرار می گیرند. خوانش های سطح نویز گرفته شده از سطح سنج های صوتی باید شرایط اندازه گیری را نشان دهد.

(4) ژئوفون و سنج نشانگر به منظور نمایش سیگنال تقویت شده از طریق متر، یک ژئوفون نیز برای تبدیل سیگنال ولتاژ با تغییر سریع به سیگنال ولتاژ DC با تغییر کندتر مورد نیاز است. بزرگی این ولتاژ DC متناسب با بزرگی سیگنال ورودی است. با توجه به نیازهای اندازه گیری، آشکارساز را می توان به آشکارساز پیک، آشکارساز متوسط ​​و آشکارساز RMS سیاه تقسیم کرد. آشکارساز اوج می تواند حداکثر مقدار یک بازه زمانی معین را ارائه دهد و آشکارساز متوسط ​​می تواند میانگین مطلق خود را در یک بازه زمانی مشخص اندازه گیری کند. آشکارسازهای مربع ریشه در اکثر اندازه گیری ها استفاده می شوند، به جز صداهای تکانشی مانند تیراندازی که نیاز به اندازه گیری اوج دارند. آشکارساز ریشه میانگین مربع می تواند سیگنال AC را مربع، میانگین و جذر مربع برای به دست آوردن ریشه میانگین مربع ولتاژ، و در نهایت سیگنال ریشه میانگین مربع ولتاژ را به سر نشانگر ارسال کند. سر نشانگر کنتور یک کنتور الکتریکی است. تا زمانی که مقیاس آن کالیبره شده باشد، مقدار دسی بل سطح نویز را می توان مستقیماً از سر متر خواند. میرایی هد متر سطح صدا به طور کلی دارای دو دنده "سریع" و "آهسته" است. میانگین زمان چرخ دنده "سریع" 0.27 ثانیه است که بسیار نزدیک به میانگین فیزیولوژیکی اندام شنوایی انسان است. میانگین زمان دنده "آهسته" 1.05 ثانیه است. هنگام اندازه گیری نویز حالت پایدار یا نیاز به ضبط فرآیند تغییر سطح صدا، استفاده از دنده "سریع" مناسب تر است. هنگامی که نوسان صدای اندازه گیری شده نسبتا زیاد است، استفاده از دنده "آهسته" مناسب تر است. به منظور رفع نیازهای محل اندازه گیری، سطح صدا سنج عموما دارای سه پایه می باشد تا در صورت نیاز بتوان آن را روی سه پایه ثابت کرد.

به طور کلی تعدادی جک روی پنل وجود دارد. اگر این جک ها با یک فیلتر باند اکتاو قابل حمل متصل شوند، می توانند یک سیستم تجزیه و تحلیل طیف ساده در مقیاس کوچک را برای استفاده در محل تشکیل دهند. اگر آنها با یک ضبط صوت ترکیب شوند، نویز زنده را می توان روی نوار ضبط کرد و برای تحقیقات بعدی با جزئیات بیشتر ذخیره کرد.