ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องวัดระดับเสียง
การเคลื่อนที่ที่ผิดปกติโดยธรรมชาติและการผลักกันของโมเลกุลอากาศทำให้เกิดแรงสถิตซึ่งเรียกว่าความดันบรรยากาศ เสียงคือการสั่นของโมเลกุลอากาศ และโมเลกุลอากาศที่สั่นจะสร้างแรงกดดันเพิ่มเติมบนหน้าตัดที่พวกมันไหลผ่าน ซึ่งเรียกว่าความดันเสียง ความดันเสียงมีขนาดเล็กกว่าความดันบรรยากาศมาก โดยทั่วไประดับความดันเสียงจะใช้เพื่ออธิบายขนาดของเสียง นั่นคือ ความดันเสียงที่น้อยมาก p0=2 x 10-5 Pa ถูกใช้เป็นความดันเสียงอ้างอิง ค่าที่ได้รับจากการคูณอัตราส่วนของความดันเสียงที่วัดได้ p ต่อความดันเสียงอ้างอิง p0 ด้วย 20 เรียกว่า ระดับความดันเสียง และมีหน่วยเป็นเดซิเบล (db) เดซิเบล (dB) ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์โทรศัพท์ชาวอเมริกัน เบลล์ เนื่องจากหน่วยเดซิเบลใหญ่เกินไป จึงใช้แทน 1/10 ของเดซิเบล การคำนวณเดซิเบลไม่ใช่สัดส่วนเชิงเส้น แต่เป็นสัดส่วนลอการิทึม เมื่อใช้เดซิเบลเพื่ออธิบายเสียง จะต้องระบุความถี่ไปพร้อมๆ กัน
หลักการและองค์ประกอบของเครื่องวัดระดับเสียง
เครื่องวัดระดับเสียงเป็นเครื่องมือพื้นฐานในการวัดเสียงรบกวน โดยทั่วไปจะประกอบด้วยไมโครโฟน ปรีแอมพลิฟายเออร์ ลดทอนสัญญาณ แอมพลิฟายเออร์ เครือข่ายถ่วงน้ำหนักความถี่ และหัวตัวบ่งชี้ค่าประสิทธิผล
หลักการทำงานของเครื่องวัดระดับเสียงคือเสียงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าด้วยไมโครโฟน จากนั้นอิมพีแดนซ์จะถูกแปลงด้วยปรีแอมพลิฟายเออร์เพื่อให้ตรงกับไมโครโฟนกับตัวลดทอนสัญญาณ แอมพลิฟายเออร์จะเพิ่มสัญญาณเอาท์พุตไปยังเครือข่ายการถ่วงน้ำหนัก ทำการถ่วงน้ำหนักความถี่บนสัญญาณ (หรือตัวกรองภายนอก) จากนั้นขยายสัญญาณเป็นแอมพลิจูดที่กำหนดผ่านตัวลดทอนและแอมพลิฟายเออร์ และส่งไปยังตัวตรวจจับค่าที่มีประสิทธิผล (หรือ เครื่องบันทึกระดับภายนอก) ค่าระดับเสียงจะแสดงบนหัวตัวบ่งชี้
ไมโครโฟนเป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณแรงดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าไมโครโฟน เป็นเซ็นเซอร์ของเครื่องวัดระดับเสียง ไมโครโฟนทั่วไปมีหลายประเภท รวมถึงประเภทคริสตัล ประเภทอิเล็กเตรต ประเภทคอยล์เคลื่อนที่ และประเภทคาปาซิทีฟ
1.1 ไมโครโฟนคอยล์แบบไดนามิกประกอบด้วยไดอะแฟรมแบบสั่น คอยล์แบบเคลื่อนย้ายได้ แม่เหล็ก และหม้อแปลงไฟฟ้า หลังจากที่อยู่ภายใต้แรงดันเสียง ไดอะแฟรมแบบสั่นจะเริ่มสั่นและขับเคลื่อนขดลวดแบบเคลื่อนที่ได้ที่ติดตั้งไว้ด้วยให้สั่นสะเทือนในสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กระแสจะแตกต่างกันไปตามขนาดของแรงดันเสียงที่จ่ายให้กับไดอะแฟรมแบบสั่น ยิ่งความดันเสียงสูง กระแสที่สร้างขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้น และความดันเสียงยิ่งต่ำ กระแสที่สร้างขึ้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
1.2 ไมโครโฟนแบบคาปาซิทีฟส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะซึ่งอยู่ใกล้กันมาก โดยพื้นฐานแล้วคือตัวเก็บประจุแบบแบน ฟิล์มโลหะและอิเล็กโทรดโลหะประกอบขึ้นเป็นสองแผ่นของตัวเก็บประจุแบบแบน เมื่อฟิล์มถูกกดดันจากเสียง ฟิล์มจะเสียรูป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสอง และทำให้ความจุไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป แรงดันไฟฟ้าในวงจรการวัดตำแหน่งก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน ทำให้สามารถแปลงสัญญาณความดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าได้ ไมโครโฟนแบบคาปาซิทีฟเป็นไมโครโฟนในอุดมคติสำหรับการวัดเสียง โดยมีข้อดี เช่น ช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ การตอบสนองความถี่แบบแบน ความไวสูง และความเสถียรที่ดีในสภาพแวดล้อมการวัดทั่วไป ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากไมโครโฟนคอนเดนเซอร์มีเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง จึงจำเป็นต้องแปลงอิมพีแดนซ์ผ่านปรีแอมพลิไฟเออร์ ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในเครื่องวัดระดับเสียงใกล้กับตำแหน่งที่ติดตั้งไมโครโฟนคอนเดนเซอร์
