Măsurare acustică în construcții

Microfonul sonometrului              Microfoanele sunt prezente în aproape toate dispozitivele noastre electronice – de la telefoane mobile, PC-uri și difuzoare portabile, la televizor, tablete și ceasuri inteligente. În acest articol, vă prezentăm fizica microfoanelor special concepute pentru a fi utilizate în sistemele care cuantifică microfoanele de măsurare a sunetului.               Brüel & Kjær a dezvoltat și produs microfoane de măsurare high-end încă din 1945. Am lucrat neîntrerupt la cercetare și dezvoltare și la metodologia de calibrare pentru a asigura îmbunătățiri continue ale acurateței și performanței microfonului.              Astăzi, această abordare contribuie la un portofoliu larg de microfoane de măsurare care acoperă tot felul de aplicații, de la sisteme acustice de detecție seismică la măsurarea airbag-urilor și aplicații cu ultrasunete. Fizica microfonului              Microfoanele de măsurare se bazează pe un principiu fizic foarte simplu: capacitate.              Capacitatea unui microfon este invers proporțională cu distanța dintre placa posterioară (o placă rigidă) și diafragmă (o folie de metal subțire, foarte tensionată). Atunci când este expus la presiunea sonoră, diafragma se deformează și se apropie sau se îndepărtează de placa posterioară, schimbând capacitatea sistemului. Aceste variații ale capacității sunt convertite în variație de tensiune. Majoritatea microfoanelor de măsurare se bazează pe acest principiu. Diafragma microfonului              Microfoanele de măsurare au diametre de 1-, ½-, ¼- și 1/8 inch. Cu cât diafragma este mai mare, cu atât este mai puțin rigidă și este mai bine să detectați variații mai mici ale presiunii acustice. Pe de altă parte, dimensiunea diafragmei limitează detectarea frecvențelor cu lungimi de undă care sunt în același interval sau mai mari decât diafragma.              Deplasarea diafragmei pentru un microfon tipic ½ inch este doar în ordinea mărimii de 5 nanometri pentru excitația unui pascal. Pentru comparație, o diafragmă cu un diametru de dimensiunea planetei Pământ abia se va mișca cu 5 metri.           Știați că … Diafragmele mari dau zgomot mai mic, în timp ce diafragmele mici permit frecvență ridicată. Microfoanele de dimensiuni mici permit caracteristici omnidirecționale mai bune la frecvențe înalte.              Lungimea de undă a unei unde sonore de 20 kHz (limita superioară a gamei audio) este de 1,7 cm. Aceasta este aproximativ lățimea degetului arătător.           Știați că … Utilizarea unui microfon cu câmp liber într-un mediu cu câmp de presiune dă o eroare de aproape 9 dB în jur de 20 kHz.             Diagrama de răspuns în frecvență a microfonului. Sensibilitate microfon              Sensibilitatea este tensiunea produsă de microfoane sub presiune sonoră definită. Este definit în V/Pa și este dependent de frecvență. Presiunea sonoră a unui pascal corespunde unui nivel de 94 dB SPL. De aceea majoritatea calibratoarelor de microfon (de exemplu calibratorul de sunet tip 4231) produc SPL de 94 dB sau 1 Pa.              Deoarece sensibilitatea este dependentă de frecvență, răspunsul de frecvență este definit ca o expresie a sensibilității în întreaga gamă de frecvențe. Aceasta este exprimată în general în decibeli în raport cu sensibilitatea de 250 Hz.           Știați că … Monitorizăm cu atenție sensibilitatea microfonului standard de laborator tip 4160 și tip 4180 din 1984. Sensibilitatea rămâne în intervalul ± 0,02 dB (aceasta înseamnă mai puțin de 0,2% modificări). Aceste două microfoane sunt utilizate în sistemele de calibrare din întreaga lume.              Diagrama de sensibilitate a microfonului care arată sensibilitatea microfoanelor standard de laborator de tip 4160 și de tip 4180 din 1984 până în 2018.           Știați că … Gama dinamică a unui microfon este adesea limitată de preamplificatorul de microfon. De exemplu, un preamplificator CCLD (linie de curent constant) este proiectat pentru a furniza maxim 7 V vârf pentru frecvențe mai mici de 20 kHz. Acest lucru oferă maximum 134 dB SPL pentru o sensibilitate a microfonului de 50 mV / Pa. În acest caz, este posibil să se extindă limita superioară a gamei dinamice la 146 dB utilizând un preamplificator clasic. Gama dinamică a microfonului              Gama dinamică a microfoanelor de măsurare (de exemplu, 16 dB – 143 dB) este domeniul în care microfonul acționează ca un traductor liniar perfect.              Primul număr este zgomotul inerent. Atât microfoanele cu condensator, cât și preamplificatoarele au un zgomot inerent cauzat, printre altele, de limitările electronice și de mișcările browniene.              Acest număr indică nivelul de presiune acustică care ar crea aceeași tensiune cu zgomotul generat chiar de microfon. Zgomotul este măsurat în banda de octavă a treia, ponderată A în domeniul auzului uman (între banda 22,4 Hz și 22,4 kHz), dacă nu se specifică nimic altceva. Al doilea număr este cel mai înalt nivel de presiune acustică măsurabil cu o distorsiune armonică totală mai mică de 3%.           Știați că … Microfonul cu câmp liber ½ inci de tip Brüel & Kjær 4191 are o gamă dinamică de la 20 dB la 162 dB (adică 142 dB). Dacă convertim acest raport la distanță, măsurarea se va întinde de la un fir de păr la mai mult de trei turnuri Eiffel stivuite una peste alta. Câmpul acustic al microfonului              Microfoanele de măsurare, prin dimensiunea și forma lor, influențează presiunea sonoră. Această influență, care depinde de tipul câmpului sonor, este luată în considerare în proiectarea fiecărui microfon, iar răspunsurile microfonului sunt optimizate pentru a compensa influența. Acest lucru ne permite să oferim întotdeauna un răspuns plat câmpului sonor ales.              Microfoanele de măsurare sunt împărțite în trei tipuri principale, fiecare tip optimizat pentru unul dintre cele trei tipuri principale de câmpuri sonore și este important să alegeți microfonul cel mai potrivit pentru câmpul sonor. Câmp liber (Free-field)