Аппаратура для измерения акустического загрязнения окружающей среды

Шумомер - прибор, предназначенный для объективного измерения уровня громкости звука. Шумомер содержит ненаправленный измерительный микрофон, усилитель, корректирующие фильтры, детектор и стрелочный индикатор. Общая схема шумомера выбрана так, чтобы его свойства приближались к свойствам человеческого уха. Чувствительность уха зависит от частоты звука, а вид этой зависимости изменяется с изменением интенсивности измеряемого шума (звука). Поэтому в шумомере имеются 3 комплекта фильтров, обеспечивающих нужную форму частотной характеристики при малой громкости ~40 фон (используется в диапазоне 20-55 фон), В - средней громкости ~70 фон (55-85 фон) и С - большой громкости (85-140 фон). Характеристика при большой громкости равномерна в полосе частот 30-8000 гц. Шкала А применяется также для измерения уровня громкости, выраженного в единицах - децибел с пометкой А, т. е. дб (А), при любой громкости. Величиной уровня звука в дб (А) пользуются при нормировании громкости шума в промышленности, жилых домах и на транспорте. Переключение фильтров производится вручную в зависимости от громкости измеряемого звука (шума).

Современный шумомер представляет собой компактный портативный прибор, питание которого осуществляется при помощи находящихся внутри сухих батарей. Микрофон, электронная схема и индикатор шумомера должны быть предельно устойчивы по отношению к изменениям температуры, влажности, барометрического давления, а также стабильны во времени. Принцип работы шумомера основан на измерении электрического сигнала, поступающего с измерительного микрофона пропорционального звуковому давлению акустических шумов.

Микрофон – датчик, работающий в слышимом диапазоне. По существу, микрофон является датчиком давления, приспособленным для преобразования звуковых волн в широком спектральном диапазоне, из которого обычно исключены очень низкие частоты (ниже нескольких герц). Микрофоны обычно характеризуются: чувствительностью, направленностью, полосой частот, динамическим диапазоном, размерами, стоимостью и т. д. Для работы в разных средах используются различные конструкции акустических датчиков. Например для детектирования волн в воздухе или вибраций в твердых телах применяются микрофоны,а для работы в жидкой среде – гидрофоны. Основное отличие между обычным датчиком давления и акустическим преобразователем заключается в том, что последнему не приходится измерять постоянное или очень медленно меняющееся давление. Его рабочий частотный диапазон начинается с нескольких герц (иногда с десятков милигерц), а заканчивается в районе нескольких мегагерц для ультразвуковых датчиков, и даже нескольких гигагерц для устройств, реализованных на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Любой микрофон или гидрофон состоит из диафрагмы и преобразователя перемещений, преобразующего отклонение диафрагмы в электрический сигнал. Поэтому все акустические преобразователи отличаются только конструкцией этих двух компонентов. Хотя некоторые из них могут также включать дополнительные компоненты, такие как звукопоглотители, фокусирующие отражатели или линзы и т.д.

Резистивные микрофоны - состоят из полупроводникового порошка (обычно графита), объемное удельное сопротивление которого меняется в зависимости от величины приложенного звукового давления. Такие устройства обладают очень ограниченным динамическим диапазоном, плохими частотными характеристиками и высоким уровнем шума. В современных шумомерах резистивные микрофоны не используют.

Электростатические микрофоны - такие устройства иногда называются конденсаторными или емкостными микрофонами. Напряжение на конденсаторе устройства можно описать выражением:

(1)

где q - заряд на пластинах конденсатора, А — площадь пластин, а 0=8.8542 =8.8542∙ 10^-12 Кл²/(Н∙м²)- электрическая постоянная. Уравнение (1) лежит в основе принципа действия емкостных микрофонов. Электростатический микрофон преобразует расстояние между пластинами в электрический сигнал, который усиливается последующими электронными цепями. Очевидно, что для работы такого устройства необходим источник электрического заряда q, от величины которого зависит чувствительность микрофона. Заряд может быть получен либо от внешнего источника питания, вырабатывающего напряжение в диапазоне 20...200 В, либо от внутреннего источника, способного выдавать аналогичный заряд, для чего в подложке микродатчика формируется электретный слой, представляющий собой поляризованный диэлектрический кристалл.

В настоящее время многие емкостные микрофоны реализуются на основе кремниевых диафрагм, которые преобразуют акустическое давление в перемещение и выполняют функцию подвижной пластины конденсатора.

Дата добавления: 2015-07-11