การใช้เครื่องวัดระดับเสียงในอุตสาหกรรมยานยนต์
โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวัดระดับเสียง
เครื่องวัดระดับเสียงเป็นเครื่องมือที่สามารถวัดระดับเสียงของเสียงอุตสาหกรรม เสียงภายในบ้าน เสียงจากการจราจร ฯลฯ ตามลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์ ระดับเสียงหมายถึงระดับความดังของเสียง (dB) หรือระดับความดัง (เสียง) ที่วัดด้วยเครื่องวัดระดับเสียงและแก้ไขการได้ยิน ตามความแม่นยำของเครื่องวัดระดับเสียงที่วัดโทนเสียงบริสุทธิ์ 100{{10}}Hz ภายใต้สภาวะมาตรฐาน ในปี 1960 เครื่องวัดระดับเสียงแบ่งออกเป็นสองส่วน ประเภทหนึ่งในโลกเรียกว่าเครื่องวัดระดับเสียงที่แม่นยำและอีกประเภทหนึ่งเรียกว่าเครื่องวัดระดับเสียงธรรมดา ประเทศเราก็ใช้วิธีนี้เช่นกัน ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา บางประเทศได้แนะนำวิธีการสี่ประเภท ซึ่งแบ่งออกเป็น Type 0, Type 1, Type 2 และ Type 3 ความแม่นยำคือ ±0.4dB, ±0.7dB, ±1.0dB และ ±1.5dB ตามลำดับ ตามแหล่งพลังงานต่างๆ ที่ใช้โดยเครื่องวัดระดับเสียง เครื่องวัดระดับเสียงแบบแห้งยังสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องวัดระดับเสียงแบบ AC และ DC พร้อมแบตเตอรี่แบบแห้ง และแบบหลังยังสามารถพกพาได้อีกด้วย แบบพกพามีข้อดีของขนาดที่เล็ก น้ำหนักเบา และสะดวกในการใช้งานนอกสถานที่
โดยทั่วไปจะประกอบด้วยไมโครโฟน เครื่องขยายเสียง ตัวลดทอน เครือข่ายถ่วงน้ำหนัก เครื่องตรวจจับ มิเตอร์บ่งชี้ และแหล่งจ่ายไฟ
(1) ไมโครโฟน
เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณแรงดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดัน หรือที่เรียกว่าไมโครโฟน และเป็นเซ็นเซอร์ที่ยอดเยี่ยม ไมโครโฟนทั่วไป ได้แก่ คริสตัล อิเล็กเตรต มูฟวิ่งคอยล์ และคอนเดนเซอร์
เซ็นเซอร์ขดลวดเคลื่อนที่ประกอบด้วยไดอะแฟรมแบบสั่น ขดลวดเคลื่อนที่ แม่เหล็ก และหม้อแปลงไฟฟ้า ไดอะแฟรมแบบสั่นจะเริ่มสั่นหลังจากได้รับแรงดันคลื่นเสียง และขับเคลื่อนขดลวดเคลื่อนที่ที่ติดตั้งไว้พร้อมกันให้สั่นสะเทือนในสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างกระแสเหนี่ยวนำ กระแสจะแปรผันตามขนาดของแรงดันอะคูสติกบนไดอะแฟรมที่สั่น ยิ่งแรงดันเสียงมากเท่าไหร่ กระแสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งแรงดันเสียงน้อยลงเท่าใด กระแสที่สร้างขึ้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะที่อยู่ใกล้กัน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือตัวเก็บประจุแบบแผ่นเรียบ ไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะประกอบด้วยสองแผ่นของตัวเก็บประจุแบบแบน เมื่อไดอะแฟรมอยู่ภายใต้แรงดันเสียง ไดอะแฟรมจะเปลี่ยนรูป ระยะห่างระหว่างเพลตทั้งสองเปลี่ยนไป และความจุก็เปลี่ยนไปด้วย ด้วยเหตุนี้จึงสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีรูปคลื่นอยู่ในช่วงเชิงเส้นของไมโครโฟนและระดับแรงดันเสียงก่อตัวเป็นอัตราส่วน ตระหนักถึงฟังก์ชั่นการแปลงสัญญาณแรงดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า
ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์เป็นไมโครโฟนที่เหมาะสำหรับการวัดเสียง มีข้อได้เปรียบของช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ การตอบสนองความถี่คงที่ ความไวสูง และเสถียรภาพที่ดีในสภาพแวดล้อมการวัดทั่วไป ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟนั้นสูงมาก จึงจำเป็นต้องแปลงอิมพีแดนซ์ผ่านพรีแอมพลิฟายเออร์ ปรีแอมพลิฟายเออร์ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องวัดระดับเสียงใกล้กับส่วนที่ติดตั้งเซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟ
(2) เครื่องขยายเสียงและตัวลดทอน
ในปัจจุบัน เครื่องขยายเสียงในประเทศและต่างประเทศที่เป็นที่นิยมจำนวนมากใช้เครื่องขยายเสียงแบบสองขั้นตอนในวงจรขยาย ได้แก่ เครื่องขยายเสียงอินพุตและเครื่องขยายเสียงขาออก ซึ่งมีหน้าที่ขยายสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อนแอ ตัวลดทอนอินพุตและตัวลดทอนเอาต์พุตใช้เพื่อเปลี่ยนการลดทอนของสัญญาณอินพุตและการลดทอนของสัญญาณเอาท์พุต เพื่อให้ตัวชี้ของหัวเกจชี้ไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม และการลดทอนของแต่ละเกียร์คือ 1{{2 }} เดซิเบล ช่วงการปรับของตัวลดเสียงที่ใช้โดยเครื่องขยายสัญญาณอินพุตคือค่าต่ำสุดของการวัด (เช่น 0~70 dB) และช่วงการปรับของตัวลดเสียงที่ใช้โดยเครื่องขยายสัญญาณเอาต์พุตคือการวัด (70~120 dB) วงแหวนของตัวลดทอนสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตมักทำในสีต่างๆ และปัจจุบันมักจับคู่สีดำและโปร่งใส เนื่องจากเครื่องวัดระดับเสียงสูงและต่ำจำนวนมากถูกจำกัดไว้ที่ 70 เดซิเบล จึงจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้เกินขีดจำกัดเมื่อหมุน เพื่อไม่ให้อุปกรณ์เสียหาย
(3) เครือข่ายถ่วงน้ำหนัก
เพื่อจำลองความไวที่แตกต่างกันของการได้ยินของมนุษย์ที่ความถี่ต่างๆ จึงมีอุปกรณ์ในตัวที่สามารถจำลองลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์และแก้ไขสัญญาณไฟฟ้าไปยังเครือข่ายที่คล้ายกับการได้ยิน เครือข่ายนี้เรียกว่าเครือข่ายถ่วงน้ำหนัก ระดับความดันเสียงที่วัดผ่านเครือข่ายการถ่วงน้ำหนักไม่ใช่ระดับความดันเสียงของปริมาณทางกายภาพตามวัตถุประสงค์อีกต่อไป (เรียกว่าระดับความดันเสียงเชิงเส้น) แต่เป็นระดับความดันเสียงที่แก้ไขโดยประสาทสัมผัสที่เรียกว่าระดับเสียงถ่วงน้ำหนักหรือระดับเสียง
โดยทั่วไปมีเครือข่ายถ่วงน้ำหนักอยู่สามประเภท: A, B และ C ระดับเสียงถ่วงน้ำหนัก A คือการจำลองลักษณะความถี่ของหูมนุษย์เป็นเสียงที่มีความเข้มต่ำต่ำกว่า 55 เดซิเบล; ระดับเสียง B คือการจำลองลักษณะความถี่ของเสียงที่มีความเข้มปานกลางระหว่าง 55 ถึง 85 เดซิเบล ระดับเสียงถ่วงน้ำหนัก C คือการจำลองลักษณะความถี่ของลักษณะเสียงที่มีความเข้มสูง ความแตกต่างระหว่างทั้งสามคือระดับการลดทอนของส่วนประกอบความถี่ต่ำของสัญญาณรบกวน A ลดทอนมากที่สุด รองลงมาคือ B และ C ลดทอนน้อยที่สุด ระดับเสียง A-weighted เป็นการวัดเสียงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก เนื่องจากลักษณะโค้งของมันใกล้เคียงกับลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์ B และ C ถูกนำมาใช้อย่างค่อยเป็นค่อยไป
การอ่านค่าระดับเสียงจากเครื่องวัดระดับเสียงจะต้องระบุเงื่อนไขการวัด
(4) จีโอโฟนและหัวไฟแสดงสถานะ
ในการแสดงสัญญาณขยายผ่านหัวมิเตอร์ เครื่องตรวจจับยังจำเป็นเพื่อแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการเปลี่ยนช้าลง ขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนี้เป็นสัดส่วนกับขนาดของสัญญาณอินพุต ตามความต้องการของการวัด เครื่องตรวจจับสามารถแบ่งออกเป็นตัวตรวจจับสูงสุด ตัวตรวจจับค่าเฉลี่ย และตัวตรวจจับ black RMS ตัวตรวจจับพีคสามารถให้ค่าสูงสุดในช่วงเวลาหนึ่ง และตัวตรวจจับค่าเฉลี่ยสามารถวัดค่าเฉลี่ยสูงสุดในช่วงเวลาหนึ่งๆ เครื่องตรวจจับรูตสแควร์ใช้ในการวัดส่วนใหญ่ ยกเว้นเสียงที่หุนหันพลันแล่น เช่น เสียงปืน ซึ่งต้องการการวัดค่าสูงสุด
