Измеритель шума (стр. 4 из 18)

Рис. 1.2

Для того, щоб розрізняти фізичні вимірювання рівнів звукового тиску в децибелах (дБ) (без частотної корекції) від суб'єктивного виміру рівнів

гучності у фонах і вимірів, зроблених за допомогою однієї з уведених стандартних частотних характеристик А, В, С (або D), прийнята міжнародна угода про те, що результати останнього виду вимірів повинні бути виражені у вигляді рівнів звуку з використанням шкали децибел із вказівкою виду частотної коригувальної характеристики А, В, або С (або D). Якщо, наприклад, шум вимірюється з використанням корекції А, то результат повинен бути представлений у вигляді дБ(А). Аналогічно, якщо виміру шуму проводилися з використанням корекцій В та С (або D), ці результати повинні бути виражені відповідно дБ(В), дБ(С) або дБ(D).

Існують випадки, коли при вимірюваннях необхідна набагато більш вичерпна інформація про рівень шуму. Цю інформацію можна одержати, проводячи частотний аналіз шуму; аналіз, що часто проводиться у вигляді октавних, третинооктавних або ще більш вузьких смуг частот. З докладного частотного аналізу спектра шуму може бути отримана найбільш придатна інформація про звук, що досліджується.

2. Вибір та обґрунтування технічних рішень

2.1. Проектні рішення вимірювача шуму

Шум є важливим аспектом сучасного життєвого середовища й визначення його параметрів більше не надається лише фахівцям акустиці й вимірювальній техніці. Саме ці фактори враховані в конструкції інтегруючих прецизійних шумомірів 2221 і 2222. Прилади 2221 і 2222 постачені всіма пристроями, потрібними при вимірах і дослідженнях шуму, і їхні характеристики задовольняють вимогам запропонованої рекомендації МЕК, що визначає параметри інтегруючих прецизійних шумомірів типу IP, і стандартів МЕК 651, т. 1, ДИН-МЕК 651, кл. 1 і ANSI S1.4-1971, т. 1.

Інтегруючі прецизійні шумоміри 2221 і 2222 автоматично визначають у чотирьох діапазонах еквівалентні рівні Lекв звукової експозиції РЗЕ й максимальні рівні звуку, тобто максимальні пікові значення зі зберіганням і максимальні середньоквадратичні значення зі зберіганням і динамічною

Визначення еквівалентних рівнів безперервного звуку Lекв ґрунтується на принципі рівної енергії й здійснюється шляхом усереднення рівнів, що змінюються, звуку із частотною корекцією А протягом точно певного інтервалу часу. Lекв є еквівалентним рівнем безперервного звуку з фіксованою амплітудою, скоректована схемою частотної корекції А енергія якого ідентична енергії дійсного звуку або шуму з амплітудою, що змінюється в часі. Відзначимо, що при цьому враховується ідентичний опорний інтервал часу. Отже,

де ро - опорне значення звукового тиску (20 мкПа), р(t) звуковий тиск, що змінюється в часі, скоректований схемою частотної корекції А, і Т - опорний інтервал часу (інтервал часу виміру).

Визначення рівнів звукової експозиції РЗЕ. Еквівалентний рівень звукової експозиції РЗЕ є рівнем, при фіксації якого протягом тимчасового інтервалу тривалістю 1 секунду виходить скоректована схемою частотної корекції А звукова енергія, ідентична енергії дійсного короткочасного звуку або шуму, і визначається виразом:

при цьому =1с.

Рівень звукової експозиції РЗЕ використовується при описі й оцінці короткочасних звуків і шумів.

Визначення максимальних середньоквадратичних значень із динамічною характеристикою «швидко» або «повільно» і зі зберіганням.

Максимальний рівень скоректованого схемою частотної корекції А звуку є максимальним середньоквадратичним значенням, певним протягом інтервалу виміру шумоміром зі стандартною динамічною характеристикою «швидко» (прилад 2221) або «повільно» (прилад 2222) і зберігаються у відповідному запам'ятовувальному пристрої. Максимальний рівень використовується при оцінці звуків і шумів з амплітудами, що змінюються.

Визначення максимальних пікових значень зі зберіганням

Максимальні пікові значення важливі саме при оцінці імпульсних звуків та їх шкідливого впливу на слух людини. Ці значення визначаються з урахуванням постійного часу наростання 30 мкс і лінійної частотної характеристики шумоміра.

Спрощену блок-схему інтегруючих презиційних шумомірів 2221 та 2222 наведено на рис. 2.1. Основні операції, що виконуються інтегруючими прецизійними шумомірами 2221 і 2222, ставляться до визначення еквівалентних рівнів Lекв на протязі інтервалів часу тривалістю до 2,77 годин. Оскільки рівні звукової експозиції (РЗЕ) та підлягаючі зберіганню максимальні рівні звуку визначаються на основі значень Lекв, нижче докладно розглядається принцип і метод виміру, обчислення та індикації еквівалентних рівнів Lекв.

Електричний сигнал, що віддається мікрофоном, підсилюється, піддається частотній корекції А й в блоках логарифмічного й анти логарифмічного перетворювачів зводиться у квадрат. Електронний інтегратор здійснює інтегрування сигналу шляхом підсумовування, видає імпульсний сигнал і

при перевищенні заданого граничного рівня автоматично вертається у вихідний стан. Частота згаданого імпульсного сигналу пропорційна квадрату миттєвого значення, що впливає на мікрофон акустичного сигналу. Отже, загальне число імпульсів пропорційно сумарній дозі, накопиченої з моменту запуску процесу виміру й обчислення. Для визначення загального числа імпульсів передбачений електронний лічильник дози. Особливості вимірювача шуму:

1. Атоматичне повернення та відтворення з періодом 1с в режимі визначення і зберігання максимальних значень(*)

2. Т=1с в режимі визначення РЗЕ та зберігання максимальних значень (**)

Генератор із кварцовою стабілізацією частоти генерує тактові імпульси, рахунок яких забезпечує лічильник часу. Мікропроцесор обробляє видавану згаданими вище лічильниками інформацію, обчислює значення Lекв і керує відновленням показів цифрового індикатора. Цей процес повторюється через регулярні інтервали часу тривалістю 0,5 с. Відзначимо, що лічильники дози й часу вертаються у вихідний (нульовий) стан при включенні живлення й застосуванні керуючим поверненням системи натискної кнопки.

Процес визначення рівнів звукової експозиції РЗЕ аналогічний описаному вище, що відноситься до еквівалентних рівнів L_экв процесу. Єдине розходження полягає в тім, що при визначенні РЗЕ враховуються фіксовані інтервали часу тривалістю 1с, а не видавана лічильником часу інформація про дійсний минулий час.

Рис. 2.1

В режимах визначення та зберігання максимальних значень використовується спеціальний електронний пристрій. Цей пристрій визначає й зберігає максимальні значення, що підлягають подальшій обробці в процесі визначення Lекв. Еквівалентний рівень Lекв сигналу з незмінною амплітудою дорівнює миттєвому рівню останнього. Отже, результатом процесу обробки видаваної згаданим вище пристроєм інформації й обчислення Lекв є відповідне максимальне значення скоректованого схемою частотної корекції А і обробленого з обліком стандартної динамічної характеристики «швидко» чи «повільно» сигналу, або максимальне пікове значення сигналу без частотної корекції (лінійний діапазон від 20 Гц до 20 кГц).

Мікрофон. Інтегруючі прецизійні шумоміри 2221 і 2222 забезпечені поляризованим конденсаторним мікрофоном 4176 фірми Брюль і Кьєр. Цей півдюймовий мікрофон відрізняється лінійною частотною характеристикою в умовах вільного звукового поля при куті падіння звукових хвиль 0° (відповідно до рекомендації МЕК). Застосування включеного в комплект при поставці дифузора DZ 9566 сприяє забезпеченню лінійної частотної характеристики мікрофона 4176 в умовах дифузійного звукового поля ( у відповідності зі стандартами АNSI).

Вхідний каскад. Змінний вхідний предпідсилювальний каскад інтегруючих прецизійних шумомірів 2221 і 2222 має високий вхідний імпеданс, при з'єднанні з високоімпедансним конденсаторним мікрофоном. Малий вихідний опір цього знімного каскаду дає можливість застосування відносно довгих сполучних кабелів.

Проблема частотної корекції, атенюатор і індикатор перевантаження.

Визначення частотної характеристики приладів 2221 і 2222, тобто вмикання та вимикання схеми частотної корекції А, відбувається автоматично відповідно до положення визначеного режиму їхньої роботи перемикача. Схема частотної корекції А використовується в режимах визначення еквівалентних їй Lекв і РЗЕ й максимальних значень із урахуванням динамічної характеристики «швидко» або «повільно». У режимі визначення та зберігання максимальних пікових значенні зчитується лінійний частотний діапазон від 10 до 20 кГц, а частотна корекція не здійснюється.