Измеритель шума
1.1. Аналіз характеристик типових вимірювачів шуму
Вимірювальна апаратура
Шум машин може вимірюватися різними приладами. З декількох послідовно зєднаних приладів утвориться так званий вимірювальний тракт. Залежно від умов проведення вимірів, способу реєстрації одержуваних результатів і інших обставин кількість приладів, що входять у вимірювальний тракт, може змінюватися в широких межах. У найбільш загальному виді застосовувані на практиці тракти для виміру шуму представлені на рис. 1.1. Блок-схема універсального вимірювального тракту
Рис. 1.1
Прилади, зазначені в блок-схемі, дозволяють вимірювати рівні звукового тиску шуму; рівні звуку; спостерігати на екрані осцилограми значення звукового тиску шуму; реєструвати зміни рівня звукового тиску в часі; досліджувати частотні спектри шуму та реєструвати спектрограми; досліджувати статистичні характеристики шумів (якщо в числі інших приладів є відповідний статистичний аналізатор) і інші характеристики. Застосування додаткових методів обробки результатів вимірів дає можливість також визначати рівні звукової потужності джерела шуму й характеристики направленості його випромінювання.
Зображені на рис. 1.1. перемикачі показують різні варіанти зєднання приладів. Найчастіше ці зєднання здійснюються екранованими кабелями зі штекерами на кінцях. Іноді два або три прилади поєднуються в загальному корпусі, що спрощує користування ними, оскільки при цьому кабельна комутація заміняється внутрішніми постійними лініями, позначеними перемикачами. Наприклад, часто поєднуються шумомір і частотний аналізатор; існують прилади, у яких, крім названих блоків, входить самописний реєстратор рівня або осцилограф.
У більшості випадків при визначенні шумових характеристик можна обмежитися шумоміром і частотним аналізатором, іноді цей комплект доповнюється самописцем. В деяких випадках шум може бути попередньо записаний на носій інформації та надалі, вже в лабораторних умовах, проаналізований на стаціонарній апаратурі.
Шумоміри призначені для виміру рівнів звуку, що відповідають стандартним характеристикам. Частотні характеристики вимірювального тракту й шумоміра наведені в табл. 1.1.
Рекомендується використовувати характеристику А при вимірі рівня звуку й лінійну характеристику для спектрального аналізу. Допускається використання характеристики C замість лінійної. Крім того, шумомір, зазвичай, застосовується, як вхідний блок у більшості акустичних вимірювальних трактів і призначається для перетворення акустичного сигналу в електричний і посилення. По-принципу дії шумомір являє собою вольтметр із частотними характеристиками, що перемикаються, і ступінчатою регульованою чутливістю. Шумомір повинен працювати в широкому динамічному діапазоні рівнів приблизно від 20--25 до 130--140 дБ. При вимірах шумів з найнижчими рівнями використовується максимальне посилення вимірювального тракту. Щоб уникнути перевантаження підсилювача при вимірах шумів середньої інтенсивності напруга, посилена першим каскадом, послабляється атенюатором у певне число раз. При вимірах інтенсивних шумів напруга, що знімається з мікрофона або мікрофонного трансформатора, виявляється досить великою, щоб перевантажити навіть перший каскад підсилювача. Тому між мікрофоном і першим каскадом також включений атенюатор. Звичайно обидва атенюатора регулюються однією ручкою, однак є шумоміри, у яких кожен атенюатор має свою ручку (фірма «Брюель і Кьєр»). Атенюатори змінюють посилення шумоміра щаблями по 10 або 20 дБ.
"right">Таблиця 1.1Відносні частотні характеристики вимірювальних трактів і шумомірів
Частота, гц |
Відносна частотна характеристика, дБ |
Допуски на нерівномірність характеристики, дБ (4) |
|||
(1) |
А (2) |
C (3) |
|||
63 |
--26,2 |
--0,8 |
±4,0 |
||
80 |
--22,5 |
--0,5 |
±3,5 |
||
100 |
--19,1 |
--0,3 |
±3,5 |
||
125 |
--16,1 |
--0,2 |
±3,0 |
||
160 |
--13,4 |
--0,1 |
±3,0 |
||
200 |
--10,9 |
0 |
±3,0 |
||
250 |
-- 8,6 |
0 |
±3,0 |
||
315 |
--6,6 |
0 |
±3,0 |
||
400 |
-- 4,8 |
0 |
±3,0 |
||
500 |
-- 3,2 |
0 |
±3,0 |
||
630 |
-- 1,9 |
0 |
±3,0 |
||
800 |
-- 0,8 |
0 |
±2,5 |
||
1000 |
0 |
0 |
±2,0 |
||
1250 |
+ 0,6 |
0 |
±2,5 |
||
1600 |
+ 1,0 |
--0,1 |
±3,0 |
||
2000 |
+ 1,2 |
--0,2 |
±3,0 |
||
2500 |
+ 1,3 |
--0,3 |
+ 4,0 |
||
3150 |
+ 1,2 |
--0,5 |
+5,0 |
--3,5 |
|
4000 |
+ 1,0 |
--0,8 |
+ 5,5 |
--4,0 |
|
5000 |
+ 0,5 |
--1,3 |
+6,0 |
--4,5 |
|
6300 |
-- 0,1 |
--2,0 |
+6,0 |
--5,0 |
|
8000 |
-- 1,1 |
--3,0 |
±6,0 |
Для виміру рівнів звуку в тракт шумоміра між каскадами підсилювача вмикаються коригувальні ланцюги RС, зазвичай керовані спеціальним перемикачем. Далі сигнал надходить на підсилювач. З його виходу посилена напруга подається на випрямляч стрілочного приладу й на вихідні гнізда, до яких можуть підключатися частотні аналізатори, самописці та інші прилади. Призначення випрямляча - продетектувати змінну електричну напругу для можливості виміру її магнітоелектричним стрілочним приладом. Шкала приладу градуюється в децибелах. Вимірювальний рівень звукового тиску або рівень звуку визначається алгебраїчною сумою показань атенюатора та стрілочного приладу.
Коефіцієнт підсилення шумоміра повинен бути постійним. Звичайно в шумомірі є пристрій для калібрування підсилення електричного тракту. Рекомендується спосіб калібрування, що включає весь тракт, починаючи з мікрофона.