مبانی سطح سنج صدا

مبانی سطح سنج صدا

حرکت نامنظم ذاتی و دافعه متقابل مولکول های هوا باعث ایجاد نیروی ساکن می شود که به آن فشار اتمسفر می گویند. صدا ارتعاش مولکول های هوا است و مولکول های ارتعاشی هوا فشار اضافی بر سطح مقطعی که از آن عبور می کنند ایجاد می کنند که به آن فشار صوت می گویند. فشار صوت بسیار کمتر از فشار اتمسفر است. به طور کلی، سطح فشار صدا برای توصیف اندازه صدا استفاده می شود. یعنی یک فشار صوتی بسیار کوچک p0=2 x 10-5 Pa به عنوان فشار صدای مرجع استفاده می‌شود. مقداری که از ضرب نسبت فشار صوت اندازه گیری شده p به فشار صوتی مرجع p0 در 20 بدست می آید، سطح فشار صوت نامیده می شود و واحد آن دسی بل (db) است. دسی بل (dB) به نام مخترع تلفن آمریکایی بل نامگذاری شده است، زیرا واحد دسی بل بسیار بزرگ است، برای نشان دادن 1/10 دسی بل استفاده می شود. محاسبه دسی بل یک نسبت خطی نیست، بلکه یک نسبت لگاریتمی است. هنگام استفاده از دسی بل برای توصیف صدا، فرکانس باید همزمان داده شود.

اصل و ترکیب صوت سنج
سطح صدا یک ابزار اساسی در اندازه گیری نویز است که معمولاً از یک میکروفون، پیش تقویت کننده، تضعیف کننده، تقویت کننده، شبکه وزن دهی فرکانس و سر نشانگر مقدار موثر تشکیل شده است.

اصل کار یک سطح سنج صدا این است که صدا توسط یک میکروفون به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود و سپس امپدانس توسط یک پیش تقویت کننده تبدیل می شود تا میکروفون را با یک تضعیف کننده مطابقت دهد. تقویت کننده سیگنال خروجی را به شبکه وزن اضافه می کند، وزن فرکانس را روی سیگنال (یا فیلتر خارجی) انجام می دهد و سپس سیگنال را تا دامنه خاصی از طریق یک تضعیف کننده و تقویت کننده تقویت می کند و آن را به آشکارساز مقدار موثر (یا یک ردیاب) ارسال می کند. ضبط کننده سطح خارجی). مقدار سطح نویز روی سر نشانگر نمایش داده می شود.

میکروفون وسیله ای است که سیگنال های فشار صدا را به سیگنال های ولتاژ تبدیل می کند که به آن میکروفون نیز می گویند. این سنسور سطح سنج صدا است. انواع مختلفی از میکروفون ها وجود دارد، از جمله نوع کریستالی، نوع الکتروت، نوع سیم پیچ متحرک و نوع خازنی.

1.1 یک میکروفون سیم پیچ پویا از یک دیافراگم ارتعاشی، یک سیم پیچ متحرک، یک آهنربا و یک ترانسفورماتور تشکیل شده است. دیافراگم ارتعاشی پس از قرار گرفتن در معرض فشار صوتی شروع به ارتعاش می کند و سیم پیچ متحرک نصب شده با آن را به ارتعاش در میدان مغناطیسی برای تولید جریان القایی سوق می دهد. جریان با توجه به میزان فشار صوتی اعمال شده به دیافراگم ارتعاشی متفاوت است. هر چه فشار صوت بیشتر باشد جریان تولیدی بیشتر می شود و هرچه فشار صوت کمتر باشد جریان تولیدی کمتر می شود.

1.2 میکروفون خازنی عمدتاً از یک دیافراگم فلزی و یک الکترود فلزی که بسیار نزدیک به آن قرار دارد، تشکیل شده است که اساساً یک خازن تخت است. فیلم فلزی و الکترود فلزی دو صفحه یک خازن تخت را تشکیل می دهند. هنگامی که فیلم تحت فشار صدا قرار می گیرد، تغییر شکل می دهد و باعث تغییر در فاصله بین دو صفحه و در نتیجه تغییر ظرفیت خازنی می شود. ولتاژ در مدار اندازه گیری موقعیت نیز تغییر می کند و به عملکرد تبدیل سیگنال های فشار صدا به سیگنال های ولتاژ دست می یابد. میکروفون های خازنی میکروفون های ایده آلی در اندازه گیری های آکوستیک هستند که دارای مزایایی مانند محدوده دینامیکی بزرگ، پاسخ فرکانس مسطح، حساسیت بالا و پایداری خوب در محیط های اندازه گیری عمومی هستند که باعث استفاده گسترده از آنها شده است. با توجه به امپدانس خروجی بالای میکروفون کندانسور، تبدیل امپدانس از طریق یک پیش تقویت کننده مورد نیاز است که در داخل صدا سنج نزدیک محل نصب میکروفون کندانسور نصب می شود.