Použitie zvukomerov v automobilovom priemysle
Štruktúra a princíp fungovania zvukomeru
Zvukomer je prístroj, ktorý dokáže merať hladinu hluku priemyselného hluku, domáceho hluku, hluku z dopravy atď. podľa sluchových charakteristík ľudského ucha. Hladina hluku sa vzťahuje na hladinu akustického tlaku (dB) alebo hladinu hlasitosti (phon) meranú zvukomerom a korigovanú na sluch. Podľa presnosti zvukomeru merajúceho za štandardných podmienok čistý tón 100{{1{13}}}} Hz bol v šesťdesiatych rokoch minulého storočia rozdelený na dva kategórie vo svete, jeden sa nazýva presný zvukomer a druhý sa nazýva obyčajný zvukomer. Túto metódu si osvojuje aj naša krajina. Od 70. rokov 20. storočia niektoré krajiny zaviedli metódu štyroch kategórií, ktorá sa delí na typ 0, typ 1, typ 2 a typ 3. Ich presnosť je ±0,4dB, ±0,7dB, ±1,0dB a ±1,5dB, resp. Podľa rôznych zdrojov energie, ktoré zvukomer používa, možno ho tiež rozdeliť na zvukomer typu AC a typu DC so suchými batériami a ten môže byť tiež prenosný. Prenosný má výhody malých rozmerov, nízkej hmotnosti a pohodlného použitia na mieste.
Vo všeobecnosti sa skladá z mikrofónu, zosilňovača, atenuátora, váhovej siete, detektora, indikačného merača a napájacieho zdroja.
(1) Mikrofón
Ide o zariadenie, ktoré premieňa signál akustického tlaku na napäťový signál, známy aj ako mikrofón, a je výborným snímačom. Bežné mikrofóny sú kryštálové, elektretové, pohyblivá cievka a kondenzátor.
Snímač pohyblivej cievky pozostáva z vibračnej membrány, pohyblivej cievky, magnetu a transformátora. Vibračná membrána začne vibrovať po vystavení tlaku zvukových vĺn a poháňa pohyblivú cievku, ktorá je s ňou nainštalovaná, aby vibrovala v magnetickom poli a generovala indukovaný prúd. Prúd sa mení podľa veľkosti akustického tlaku na vibračnú membránu. Čím väčší je akustický tlak, tým väčší je generovaný prúd; čím menší je akustický tlak, tým menší je generovaný prúd.
Kapacitné snímače sa skladajú hlavne z kovových membrán a kovových elektród, ktoré sú blízko seba, čo je v podstate plochý kondenzátor. Kovová membrána a kovové elektródy tvoria dve dosky plochého kondenzátora. Keď je membrána vystavená akustickému tlaku, membrána sa deformuje, mení sa vzdialenosť medzi dvoma doskami a mení sa aj kapacita, čím sa generuje striedavé napätie, ktorého tvar vlny je v lineárnom rozsahu mikrofónu a hladiny akustického tlaku Vytváranie pomeru realizuje funkciu prevodu signálu akustického tlaku na napäťový signál.
Kondenzátorový mikrofón je ideálny mikrofón pri akustickom meraní. Má výhody veľkého dynamického rozsahu, plochej frekvenčnej odozvy, vysokej citlivosti a dobrej stability vo všeobecnom prostredí merania, takže je široko používaný. Keďže výstupná impedancia kapacitného snímača je veľmi vysoká, je potrebné vykonať transformáciu impedancie cez predzosilňovač. Predzosilňovač je inštalovaný vo vnútri zvukomera v blízkosti časti, kde je inštalovaný kapacitný snímač.
(2) Zosilňovač a zoslabovač
V súčasnosti mnoho populárnych domácich a importovaných zosilňovačov používa v zosilňovacom obvode dvojstupňové zosilňovače, a to vstupný zosilňovač a výstupný zosilňovač, ktorých funkciou je zosilnenie slabého elektrického signálu. Vstupný atenuátor a výstupný atenuátor sa používajú na zmenu útlmu vstupného signálu a útlmu výstupného signálu tak, že ukazovateľ meracej hlavy ukazuje do príslušnej polohy a útlm každého prevodu je 1{{2 }} decibelov. Rozsah nastavenia atenuátora používaného vstupným zosilňovačom je spodná hodnota merania (napríklad 0~70 dB) a rozsah nastavenia atenuátora používaného výstupným zosilňovačom je meranie (70~120 dB). Číselníky vstupných a výstupných atenuátorov sa často vyrábajú v rôznych farbách a v súčasnosti sa často spáruje čierna a priehľadná. Keďže vysoká a nízka u mnohých zvukomerov je limitovaná 70 decibelmi, je potrebné pri otáčaní zabrániť prekročeniu limitu, aby nedošlo k poškodeniu prístroja.
(3) Váhová sieť
Aby bolo možné simulovať rôznu citlivosť ľudského sluchu na rôznych frekvenciách, je tu zabudovaná jedna, ktorá dokáže simulovať sluchové charakteristiky ľudského ucha a korigovať elektrický signál na sieť, ktorá je podobná sluchu. Táto sieť sa nazýva vážiaca sieť. Hladina akustického tlaku nameraná prostredníctvom váhovej siete už nie je hladinou akustického tlaku objektívnej fyzikálnej veličiny (nazývanej lineárna hladina akustického tlaku), ale hladinou akustického tlaku korigovanou sluchom, ktorá sa nazýva vážená hladina zvuku alebo hladina hluku.
Vo všeobecnosti existujú tri typy váhových sietí: A, B a C. A-vážená hladina zvuku má simulovať frekvenčné charakteristiky ľudského ucha na hluk s nízkou intenzitou pod 55 decibelov; B-vážená hladina zvuku má simulovať frekvenčné charakteristiky hluku strednej intenzity medzi 55 a 85 decibelmi; C-vážená hladina zvuku má simulovať frekvenčné charakteristiky charakteristiky vysokej intenzity hluku. Rozdiel medzi týmito tromi je miera útlmu nízkofrekvenčných zložiek hluku. A tlmí najviac, nasleduje B a C najmenej. A-vážená hladina zvuku je najpoužívanejším meraním hluku na svete, pretože jeho charakteristická krivka je blízka sluchovým charakteristikám ľudského ucha. B a C sa postupne používali.
Údaje o hladine hluku odčítané zo zvukomerov musia uvádzať podmienky merania.
(4) Geofón a indikačná hlavica
Na zobrazenie zosilneného signálu cez hlavicu merača je tiež potrebný detektor, ktorý konvertuje rýchlo sa meniaci napäťový signál na pomalšie sa meniaci signál jednosmerného napätia. Veľkosť tohto jednosmerného napätia je úmerná veľkosti vstupného signálu. Podľa potreby merania je možné detektor rozdeliť na špičkový detektor, priemerný detektor a čierny RMS detektor. Špičkový detektor môže poskytnúť maximálnu hodnotu v určitom časovom intervale a priemerný detektor môže zmerať maximálnu priemernú hodnotu v určitom časovom intervale. Detektory koreňového štvorca sa používajú pri väčšine meraní, s výnimkou impulzívnych zvukov, ako je streľba, ktoré si vyžadujú maximálne merania.
