Skaņas līmeņa mērītāja pamati
Gaisa molekulām piemītošā neregulārā kustība un savstarpējā atgrūšanās rada statisku spēku, ko sauc par atmosfēras spiedienu. Skaņa ir gaisa molekulu vibrācija, un vibrējošās gaisa molekulas rada papildu spiedienu šķērsgriezumā, kuram tās iet cauri, ko sauc par skaņas spiedienu. Skaņas spiediens ir daudz mazāks par atmosfēras spiedienu. Parasti skaņas spiediena līmeni izmanto, lai aprakstītu skaņas lielumu. Tas nozīmē, ka kā atsauces skaņas spiediens tiek izmantots ļoti mazs skaņas spiediens p0=2 x 10-5 Pa. Vērtību, kas iegūta, reizinot izmērītā skaņas spiediena p attiecību pret atsauces skaņas spiedienu p0 ar 20, sauc par skaņas spiediena līmeni, un mērvienība ir decibeli (db). Decibels (dB) ir nosaukts amerikāņu telefonu izgudrotāja Bela vārdā, jo decibela mērvienība ir pārāk liela, to izmanto, lai attēlotu 1/10 decibela. Decibelu aprēķins nav lineāra proporcija, bet gan logaritmiska proporcija. Izmantojot decibelus, lai aprakstītu skaņu, tajā pašā laikā ir jānorāda frekvence.
Skaņas līmeņa mērītāja darbības princips un sastāvs
Skaņas līmeņa mērītājs ir pamata instruments trokšņa mērīšanai, kas parasti sastāv no mikrofona, priekšpastiprinātāja, vājinātāja, pastiprinātāja, frekvences svēršanas tīkla un efektīvās vērtības indikatora galviņas.
Skaņas līmeņa mērītāja darbības princips ir tāds, ka skaņa tiek pārveidota par elektrisko signālu, izmantojot mikrofonu, un pēc tam pretestība tiek pārveidota ar priekšpastiprinātāju, lai saskaņotu mikrofonu ar vājinātāju. Pastiprinātājs pievieno izejas signālu svēršanas tīklam, veic signāla (vai ārējā filtra) frekvences svēršanu un pēc tam pastiprina signālu līdz noteiktai amplitūdai caur vājinātāju un pastiprinātāju un nosūta to uz efektīvās vērtības detektoru (vai ārējais līmeņa ierakstītājs). Trokšņa līmeņa vērtība tiek parādīta indikatora galviņā.
Mikrofons ir ierīce, kas pārvērš skaņas spiediena signālus sprieguma signālos, ko sauc arī par mikrofonu. Tas ir skaņas līmeņa mērītāja sensors. Ir vairāki izplatīti mikrofonu veidi, tostarp kristāla, elektreta tipa, kustīgās spoles un kapacitatīvā tipa mikrofoni.
1.1 Dinamiskais spoles mikrofons sastāv no vibrējošas diafragmas, kustīgas spoles, magnēta un transformatora. Pēc akustiskā spiediena iedarbības vibrējošā diafragma sāk vibrēt un virza ar to uzstādīto kustīgo spoli vibrēt magnētiskajā laukā, radot inducētu strāvu. Strāva mainās atkarībā no vibrējošajai diafragmai pieliktā akustiskā spiediena lieluma. Jo augstāks skaņas spiediens, jo lielāka ir ģenerētā strāva, un jo mazāks skaņas spiediens, jo mazāka ir ģenerētā strāva.
1.2 Kapacitatīvais mikrofons galvenokārt sastāv no metāla diafragmas un metāla elektroda, kas atrodas ļoti tuvu tai, būtībā no plakana kondensatora. Metāla plēve un metāla elektrods veido divas plakana kondensatora plāksnes. Kad plēve tiek pakļauta skaņas spiedienam, tā deformējas, izraisot attāluma izmaiņas starp abām plāksnēm un tādējādi mainot kapacitāti. Mainās arī spriegums pozīcijas mērīšanas ķēdē, panākot skaņas spiediena signālu pārvēršanas funkciju sprieguma signālos. Kapacitatīvie mikrofoni ir ideāli mikrofoni akustiskajos mērījumos ar tādām priekšrocībām kā liels dinamiskais diapazons, plakana frekvences reakcija, augsta jutība un laba stabilitāte vispārējā mērījumu vidē, tādēļ tos plaši izmanto. Kondensatora mikrofona augstās izejas pretestības dēļ ir nepieciešama pretestības transformācija caur priekšpastiprinātāju, kas tiek uzstādīts skaņas līmeņa mērītāja iekšpusē netālu no vietas, kur ir uzstādīts kondensatora mikrofons.
