องค์ประกอบและหน้าที่ของเครื่องวัดระดับเสียง
เครื่องวัดระดับเสียงโดยทั่วไปประกอบด้วยไมโครโฟน เครื่องขยายเสียง ตัวลดทอนสัญญาณ เครือข่ายถ่วงน้ำหนัก อุปกรณ์ตรวจจับ มิเตอร์วัด และแหล่งจ่ายไฟ
(1) ไมโครโฟน เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณแรงดันเสียงให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าไมโครโฟนและเป็นเซ็นเซอร์ ไมโครโฟนทั่วไปได้แก่ คริสตัล อิเล็กเตรต มูฟวิ่งคอยล์ และคอนเดนเซอร์ เซ็นเซอร์คอยล์เคลื่อนที่ประกอบด้วยไดอะแฟรมแบบสั่น คอยล์เคลื่อนที่ แม่เหล็กถาวร และหม้อแปลงไฟฟ้า ไดอะแฟรมแบบสั่นเริ่มสั่นหลังจากถูกกดดันด้วยคลื่นเสียง และขับเคลื่อนคอยล์แบบเคลื่อนที่ได้ที่ติดตั้งไว้ด้วยให้สั่นสะเทือนในสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กระแสจะแตกต่างกันไปตามขนาดของแรงดันเสียงบนไดอะแฟรมแบบสั่น ยิ่งแรงดันเสียงมากเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งความดันเสียงน้อยลง กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
เซ็นเซอร์คาปาซิทีฟส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะที่อยู่ใกล้กัน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือตัวเก็บประจุแบบแผ่นแบน ไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะประกอบเป็นสองแผ่นของตัวเก็บประจุแบบแบน เมื่อไดอะแฟรมอยู่ภายใต้แรงดันเสียง ไดอะแฟรมจะเสียรูป ระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสองจะเปลี่ยนไป และความจุก็เปลี่ยนไปด้วย จึงสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งมีรูปคลื่นเป็นสัดส่วนกับระดับความดันเสียงภายในช่วงเชิงเส้นของไมโครโฟน โดยตระหนักว่า ฟังก์ชั่นการแปลงสัญญาณความดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า
ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์เป็นไมโครโฟนในอุดมคติในการวัดเสียง มีข้อดีคือช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ การตอบสนองความถี่แบบแบน ความไวสูงและเสถียรภาพที่ดีในสภาพแวดล้อมการวัดทั่วไป ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเซนเซอร์คาปาซิทีฟสูงมาก จึงจำเป็นต้องทำการแปลงอิมพีแดนซ์ผ่านปรีแอมพลิฟายเออร์ ปรีแอมพลิฟายเออร์ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องวัดระดับเสียงใกล้กับส่วนที่ติดตั้งเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟ
(2) แอมพลิฟายเออร์และเครื่องลดทอนสัญญาณ แอมพลิฟายเออร์ในประเทศและนำเข้าจำนวนมากที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันใช้แอมพลิฟายเออร์แบบสองสเตจในวงจรขยายเสียง กล่าวคือ เครื่องขยายสัญญาณอินพุตและเครื่องขยายสัญญาณเอาท์พุต ซึ่งมีหน้าที่ในการขยายสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อน ตัวลดทอนอินพุตและตัวลดทอนเอาต์พุตใช้เพื่อเปลี่ยนการลดทอนของสัญญาณอินพุตและการลดทอนของสัญญาณเอาต์พุต เพื่อให้ตัวชี้ของหัวเกจชี้ไปที่ตำแหน่งที่เหมาะสม และการลดทอนของเกียร์แต่ละตัวคือ 1{{3 }} เดซิเบล ช่วงการปรับค่าของตัวลดทอนสัญญาณที่ใช้โดยแอมพลิฟายเออร์อินพุตคือการวัดปลายด้านล่าง (เช่น 0~70 เดซิเบล) และช่วงการปรับค่าลดทอนสัญญาณที่ใช้โดยเครื่องขยายสัญญาณเอาท์พุตคือการวัดระดับเสียงสูงสุด (70~120 เดซิเบล) แป้นหมุนของตัวลดทอนอินพุตและเอาต์พุตมักทำด้วยสีที่ต่างกัน และในปัจจุบันมักจับคู่สีดำและโปร่งใส เนื่องจากเครื่องวัดระดับเสียงสูงและต่ำจำนวนมากถูกจำกัดไว้ที่ 70 เดซิเบล จึงจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้เกินขีดจำกัดเมื่อหมุน เพื่อไม่ให้อุปกรณ์เสียหาย
(3) เครือข่ายถ่วงน้ำหนัก เพื่อจำลองความไวที่แตกต่างกันของการได้ยินของมนุษย์ในความถี่ที่ต่างกัน มีเครือข่ายในตัวที่สามารถจำลองลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์และแก้ไขสัญญาณไฟฟ้าไปยังเครือข่ายที่คล้ายกับการได้ยิน . เครือข่ายนี้เรียกว่าเครือข่ายถ่วงน้ำหนัก ระดับความดันเสียงที่วัดผ่านเครือข่ายถ่วงน้ำหนักจะไม่ใช่ระดับความดันเสียงของปริมาณทางกายภาพตามวัตถุประสงค์อีกต่อไป (เรียกว่าระดับความดันเสียงเชิงเส้น) แต่เป็นระดับความดันเสียงที่ได้รับการแก้ไขโดยประสาทสัมผัสของการได้ยิน ซึ่งเรียกว่าระดับเสียงถ่วงน้ำหนักหรือระดับเสียง
โดยทั่วไปเครือข่ายถ่วงน้ำหนักมีสามประเภท: A, B และ C ระดับเสียง A-weighted คือการจำลองลักษณะความถี่ของหูมนุษย์จนถึงเสียงรบกวนที่มีความเข้มต่ำต่ำกว่า 55 เดซิเบล; ระดับเสียง B-weighted คือการจำลองลักษณะความถี่ของเสียงที่มีความเข้มปานกลางระหว่าง 55 ถึง 85 เดซิเบล ระดับเสียงที่ถ่วงน้ำหนักแบบ C คือการจำลองลักษณะของเสียงที่มีความเข้มสูง ความแตกต่างระหว่างทั้งสามคือระดับการลดทอนของส่วนประกอบความถี่ต่ำของเสียงรบกวน A ลดทอนลงมากที่สุด รองลงมาคือ B และ C น้อยที่สุด ระดับเสียง A-weighted คือการวัดเสียงรบกวนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก เนื่องจากเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของมันใกล้เคียงกับลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์ และค่อยๆ ใช้ระดับเสียง B และ C การอ่านระดับเสียงที่นำมาจากเครื่องวัดระดับเสียงจะต้องระบุเงื่อนไขของการวัด
(4) เครื่องวัดภูมิศาสตร์และตัวบ่งชี้ ในการแสดงสัญญาณที่ขยายผ่านมิเตอร์ จำเป็นต้องใช้จีโอโฟนเพื่อแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เปลี่ยนแปลงช้ากว่า ขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนี้เป็นสัดส่วนกับขนาดของสัญญาณอินพุต ตามความต้องการในการวัด เครื่องตรวจจับสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องตรวจจับสูงสุด เครื่องตรวจจับเฉลี่ย และเครื่องตรวจจับ RMS สีดำ อุปกรณ์ตรวจจับจุดสูงสุดสามารถให้ค่าสูงสุดของช่วงเวลาหนึ่งๆ และอุปกรณ์ตรวจจับค่าเฉลี่ยสามารถวัดค่าเฉลี่ยสัมบูรณ์ในช่วงเวลาที่กำหนดได้ อุปกรณ์ตรวจจับรูทสแควร์ใช้ในการวัดส่วนใหญ่ ยกเว้นเสียงที่หุนหันพลันแล่น เช่น เสียงปืน ซึ่งจำเป็นต้องมีการวัดค่าสูงสุด เครื่องตรวจจับค่ากำลังสองเฉลี่ยรากสามารถยกกำลังสอง, ค่าเฉลี่ยและกำลังสองของสัญญาณ AC เพื่อให้ได้ค่ากำลังสองเฉลี่ยรากของแรงดันไฟฟ้า และสุดท้ายจะส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากำลังสองเฉลี่ยรากไปยังหัวตัวบ่งชี้ หัวมิเตอร์ที่ระบุเป็นมิเตอร์ไฟฟ้า ตราบใดที่สเกลได้รับการสอบเทียบ ค่าเดซิเบลของระดับเสียงก็สามารถอ่านได้โดยตรงจากหัวมิเตอร์ เครื่องวัดระดับเสียง หัววัดโดยทั่วไปจะมีเกียร์สองแบบคือ "เร็ว" และ "ช้า" เวลาเฉลี่ยของอุปกรณ์ "เร็ว" คือ 0.27 วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับเวลาเฉลี่ยทางสรีรวิทยาของอวัยวะการได้ยินของมนุษย์มาก เวลาเฉลี่ยของเกียร์ "ช้า" คือ 1.05 วินาที เมื่อวัดเสียงรบกวนในสภาวะคงตัวหรือต้องการบันทึกกระบวนการเปลี่ยนระดับเสียง ควรใช้เกียร์ "เร็ว" มากกว่า เมื่อความผันผวนของเสียงที่วัดได้ค่อนข้างมาก ควรใช้เกียร์ "ช้า" มากกว่า เพื่อตอบสนองความต้องการของสถานที่ตรวจวัด โดยทั่วไปเครื่องวัดระดับเสียงจะมีขาตั้งเพื่อให้สามารถยึดกับขาตั้งได้ตามต้องการ
โดยทั่วไปจะมีแจ็คบางตัวอยู่บนแผงควบคุม หากแจ็คเหล่านี้เชื่อมต่อกับตัวกรองย่านความถี่คู่แบบพกพา แจ็คเหล่านี้จะสามารถสร้างระบบการวิเคราะห์สเปกตรัมอย่างง่ายขนาดเล็กสำหรับการใช้งานในสถานที่ได้ หากรวมเข้ากับเครื่องบันทึกเทป สัญญาณรบกวนสดสามารถบันทึกลงในเทปและจัดเก็บรายละเอียดเพิ่มเติมเพื่อการวิจัยในภายหลัง
