Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Нагляд та контроль у сфері безпеки
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Шумомір. Види мікрофонів

Шумомір - прилад, призначений для об'єктивного вимірювання рівня гучності звуку. Шумомір містить ненаправлений вимірювальний мікрофон, підсилювач, коригувальні фільтри, детектор і стрілочний індикатор. Загальна схема шумоміра обрана так, щоб його властивості наближалися до властивостей людського вуха. Чутливість вуха залежить від частоти звуку, а вид цієї залежності змінюється зі зміною інтенсивності вимірюваного шуму (звуку). Тому в шумомірах маються три комплекти фільтрів, що забезпечують потрібну форму частотної характеристики при малій гучності (A) ~ 40 фон (використовується в діапазоні 20-55 фон), середньої гучності (В) ~ 70 фон (55-85 фон) і великій гучності ( С) -125 фон (85-140 фон). Характеристика при великій гучності рівномірна в смузі частот 30-8000 Гц. Шкала А застосовується також для вимірювання рівня гучності, вираженого в одиницях - децибел з позначкою А, тобто дБ (A), при будь-якій гучності. Завбільшки рівня звуку в дБ (A) користуються при нормуванні гучності шуму в промисловості, житлових будинках і на транспорті. Перемикання фільтрів виробляється вручну в залежності від гучності вимірюваного звуку (шуму).

Сучасний шумомір являє собою компактний портативний прилад, живлення якого здійснюється за допомогою знаходяться всередині сухих батарей. Мікрофон, електронна схема і індикатор шумоміра повинні бути гранично стійкі по відношенню до змін температури, вологості, барометричного тиску, а також стабільні в часі. Принцип роботи шумоміра заснований на вимірюванні електричного сигналу, що надходить з вимірювального мікрофона і пропорційного звуковому тиску акустичних шумів.

Мікрофон - датчик, що працює в чутному діапазоні. По суті, мікрофон є датчиком тиску, пристосованим для перетворення звукових хвиль в широкому спектральному діапазоні, з якого зазвичай виключені дуже низькі частоти (нижче декількох Гц). Мікрофони зазвичай характеризуються чутливістю, спрямованістю, смугою частот, динамічним діапазоном, розмірами, вартістю і т.д. Для роботи в різних середовищах використовуються різні конструкції акустичних датчиків. Наприклад, для детектування хвиль в повітрі або вібрацій у твердих тілах примі няются мікрофони, а для роботи в рідкому середовищі - гідрофони. Основна відмінність між звичайним датчиком тиску і акустичним перетворювачем полягає в тому, що останньому не доводиться вимірювати постійне або дуже повільно мінливий тиск. Його робочий частотний діапазон починається з декількох Гц (іноді з десятків мілігерц), а закінчується в районі декількох мегагерц для ультразвукових датчиків, і навіть декількох гігагерц для пристроїв, реалізованих на поверхневих акустичних хвилях (ПАР).

Будь мікрофон або гідрофон складається з діафрагми і перетворювача переміщень, перетворюючого відхилення діафрагми в електричний сигнал. Тому всі акустичні перетворювачі відрізняються тільки конструкцією цих двох компонентів. Хоча деякі з них можуть також включати додаткові компоненти, такі як звукопоглотители, фокусують відбивачі або лінзи і т.д.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Резистивні мікрофони складаються з напівпровідникового порошку (зазвичай графіту), об'ємне питомий опір якого змінюється в залежності від величини прикладеної звукового тиску. Такі пристрої мають дуже обмеженим динамічним діапазоном, поганими частотними характеристиками і високим рівнем шуму. У сучасних шумомірах резистивні мікрофони не використовують.

Електростатичні мікрофони - такі пристрої іноді називаються конденсаторними або ємнісними мікрофонами. Напруга на конденсаторі пристрою можна описати виразом

(7.5)

де q - заряд на пластинах конденсатора; d - відстань між пластинами; А - площа пластин; о = 8,8542; εo = 8,8542 • 10-12 - електрична постійна, Кл2 / (Н / м2).

Рівняння (7.5) лежить в основі принципу дії ємнісних мікрофонів. Електростатичний мікрофон перетворює відстань між пластинами в електричний сигнал, який посилюється наступними електронними ланцюгами. Очевидно, що для роботи такого пристрою необхідне джерело електричного заряду q, від величини якого залежить чутливість мікрофона. Заряд може бути отриманий або від зовнішнього джерела живлення, який виробляє напругу в діапазоні 20-200 В, або від внутрішнього джерела, здатного видавати аналогічний заряд, для чого в підкладці мікродатчик формується електретний шар, що представляє собою поляризований діелектричний кристал.

В даний час багато ємнісні мікрофони реалізуються на основі кремнієвих діафрагм, які перетворять акустичний тиск в переміщення і виконують функцію рухомої пластини конденсатора.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

При проведенні прямих акустичних вимірювань в умовах агресивного навколишнього середовища потрібні датчики, здатні витримувати високі температури нагріву і сильні вібрації. Для цих цілей найкращим чином підходять оптоволоконні інтерферометричні мікрофони.

Інтерферометр відстежує відхилення діафрагми, які напряму пов'язані з величиною акустичного тиску. Датчик весь час охолоджується водою для забезпечення захисту від перегріву оптичних матеріалів і для стабілізації механічних властивостей діафрагми.

Для розробки простих мікрофонів може використовуватися п'єзоелектричний ефект (освіта електростатичних зарядів на поверхні діелектрика при його деформації). П'єзоелектричний кристал є прямим перетворювачем механічної напруги в електричний заряд. Найбільш часто використовуваним матеріалом для виготовлення датчиків для п'єзоелектричних мікрофонів є п'єзоелектрична кераміка, яка може працювати на дуже високих частотах. З цієї причини п'єзоелектричні датчики застосовуються для перетворення ультразвукових хвиль.

Електретні мікрофони - це електростатичні перетворювачі, що складаються з металізованої електретний діафрагми і металевої пластини, відокремлених один від одного повітряним зазором. Електрет - це діелектричний матеріал кристалічної структури з постійною електричної поляризацією.

Електретні мікрофони відрізняються від інших аналогічних пристроїв тим, що їм для роботи не потрібно додаткового джерела постійної напруги. Тоді як при таких же розмірах і чутливості на ємнісний мікрофон необхідно подавати напругу вище 100 В. Механічне напруга діафрагми зазвичай досить маленьке (близько 10 Н / м), тому поворотна сила визначається в основному стискальністю повітряного зазору. Для виготовлення діафрагми іноді використовують тефлон ФЕП (ФЕП - фторований етилен-пропілен). Температурна чутливість електретних мікрофонів становить порядку 0,03 дБ / ° С в діапазоні температур від -10 до + 50 ° С.

Електретні мікрофони володіють рядом достоїнств. Вони можуть працювати в широкому частотному діапазоні від 10-3 Гц до сотень мегагерц, у них плоска частотна характеристика (в межах ± 1 дБ), вони володіють низьким рівнем нелінійних спотворень, високою вібростійкою, хорошою реакцією на імпульсне обурення і нечутливістю до магнітних полів. Чутливість електретних мікрофонів складає порядку декількох мВ / мкбар.

Для роботи в інфразвукових діапазоні в металевій пластині електретних мікрофонів проробляються отвори для вирівнювання тиску. Також тут часто потрібна подача додаткового напруги зсуву (як у ємнісному мікрофоні) для посилення поляризації.

В даний час використання акустичних датчиків набагато ширше, ніж просто детектування звуку. Найбільшою популярністю зараз користуються мікроваги і пристрої на ПАР, реалізовані на принципі детектування механічних вібрацій в твердих тілах. Такі датчики використовуються для вимірювання переміщень, концентрацій компонентів, механічного напруги, сили, температури і т.д. Твердотільні акустичні детектори часто входять до складу більш складних датчиків, наприклад хімічних аналізаторів, акселерометрів, датчиків тиску і т.д. У хімічних і біологічних датчиках акустичні канали, по яких поширюються механічні хвилі, іноді покриваються спеціальними складами, що вступають у реакцію тільки з досліджуваним речовиною.

Генератори (зазвичай п'єзоелектричні) змушують атоми твердих тіл здійснювати вібраційні руху навколо положення рівноваги. Сусідні атоми, за рахунок дії відновлюють сил, прагнуть повернути зміщуються атоми в їх вихідне положення. В акустичних датчиках зовнішні впливи впливають на такі параметри поширюються хвиль, як фазова швидкість і (або) коефіцієнт ослаблення. Наприклад, механічні напруги в тілі акустичних датчиків змінюють швидкість поширення в них звуку.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук