โครงสร้างของเครื่องวัดระดับเสียงมีอะไรบ้าง

โครงสร้างของเครื่องวัดระดับเสียงมีอะไรบ้าง

ประกอบด้วยไมโครโฟน เครื่องขยายเสียง ตัวลดทอนสัญญาณ เครือข่ายตุ้มน้ำหนัก อุปกรณ์ตรวจจับ หัวตัวบ่งชี้ และแหล่งจ่ายไฟ

1. ไมโครโฟน

เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณความดันเสียงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าไมโครโฟนและเป็นเซ็นเซอร์ ประเภทของไมโครโฟนทั่วไป ได้แก่ ประเภทคริสตัล ประเภทอิเล็กเตรต ประเภทคอยล์ไดนามิก และประเภทคาปาซิทีฟ

เซ็นเซอร์คอยล์ไดนามิกประกอบด้วยไดอะแฟรมแบบสั่น คอยล์แบบเคลื่อนย้ายได้ แม่เหล็กถาวร และหม้อแปลงไฟฟ้า หลังจากที่อยู่ภายใต้แรงดันเสียง ไดอะแฟรมแบบสั่นจะเริ่มสั่นและขับเคลื่อนขดลวดแบบเคลื่อนที่ได้ที่ติดตั้งไว้ด้วยให้สั่นสะเทือนในสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กระแสไฟจะแตกต่างกันไปตามปริมาณแรงดันเสียงที่ใช้กับไดอะแฟรมแบบสั่น ยิ่งความดันเสียงสูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งความดันเสียงต่ำ กระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

เซ็นเซอร์คาปาซิทีฟส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดอะแฟรมโลหะและอิเล็กโทรดโลหะที่อยู่ใกล้กันมาก โดยพื้นฐานแล้วคือตัวเก็บประจุแบบแบน เมมเบรนโลหะและอิเล็กโทรดโลหะประกอบเป็นสองแผ่นของตัวเก็บประจุแบบแบน เมื่อไดอะแฟรมอยู่ภายใต้แรงดันเสียง ไดอะแฟรมจะเกิดการเสียรูป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างเพลตทั้งสองและความจุ ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสลับ รูปคลื่นของมันจะเป็นสัดส่วนกับระดับความดันเสียงภายในช่วงเชิงเส้นของไมโครโฟน ทำให้สามารถแปลงสัญญาณความดันเสียงให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าได้

ไมโครโฟนแบบคาปาซิทีฟเป็นไมโครโฟนในอุดมคติสำหรับการวัดเสียง โดยมีข้อดี เช่น ช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ การตอบสนองความถี่แบบแบน ความไวสูง และความเสถียรที่ดีในสภาพแวดล้อมการวัดทั่วไป ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูง การแปลงอิมพีแดนซ์จึงต้องดำเนินการผ่านปรีแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในเครื่องวัดระดับเสียงใกล้กับตำแหน่งที่ติดตั้งเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟ

2. เครื่องขยายเสียงและเครื่องลดทอนสัญญาณ

แอมพลิฟายเออร์ในประเทศและนำเข้าที่ได้รับความนิยมจำนวนมากในปัจจุบันใช้แอมพลิฟายเออร์สองสเตจในวงจรขยายเสียง ได้แก่ แอมพลิฟายเออร์อินพุตและแอมพลิฟายเออร์เอาต์พุต ซึ่งขยายสัญญาณไฟฟ้าอ่อน ตัวลดทอนสัญญาณอินพุตและตัวลดทอนเอาต์พุตใช้เพื่อเปลี่ยนการลดทอนของสัญญาณอินพุตและการลดทอนของสัญญาณเอาต์พุต เพื่อให้ตัวชี้ของมิเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม และการลดทอนของเกียร์แต่ละตัวคือ 10 เดซิเบล ช่วงการปรับของตัวลดทอนสัญญาณที่ใช้ในเครื่องขยายสัญญาณอินพุตอยู่ที่ด้านล่างสุดของการวัด (เช่น 0-70 เดซิเบล) ในขณะที่ช่วงการปรับของตัวลดทอนสัญญาณที่ใช้ในเครื่องขยายสัญญาณเอาท์พุตอยู่ที่ระดับสูงสุดของการวัด ({{3} } เดซิเบล) แป้นหมุนของตัวลดทอนอินพุตและเอาต์พุตมักทำด้วยสีที่ต่างกัน และในปัจจุบันส่วนใหญ่จะจับคู่กับสีดำและโปร่งใส เนื่องจากเครื่องวัดระดับเสียงหลายเครื่องมีขีดจำกัดสูงและต่ำอยู่ที่ 70 เดซิเบล จึงจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้เกินขีดจำกัดระหว่างการหมุนเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อุปกรณ์เสียหาย

3. เครือข่ายถ่วงน้ำหนัก

เพื่อจำลองความไวของการรับรู้การได้ยินของมนุษย์ที่ความถี่ต่างๆ มีเครือข่ายภายในที่สามารถจำลองลักษณะการได้ยินของหูของมนุษย์ได้ สัญญาณไฟฟ้าได้รับการแก้ไขให้เป็นเครือข่ายที่คล้ายกับการรับรู้ทางเสียงซึ่งเรียกว่าเครือข่ายแบบถ่วงน้ำหนัก ระดับความดันเสียงที่วัดผ่านเครือข่ายถ่วงน้ำหนักจะไม่ใช่ปริมาณทางกายภาพตามวัตถุประสงค์อีกต่อไป (เรียกว่าระดับความดันเสียงเชิงเส้น) แต่เป็นระดับความดันเสียงที่แก้ไขโดยการรับรู้ทางการได้ยิน ซึ่งเรียกว่าระดับเสียงถ่วงน้ำหนักหรือระดับเสียง

โดยทั่วไปเครือข่ายแบบถ่วงน้ำหนักมีสามประเภท: A, B และ C ระดับเสียงแบบ A-weighted คือลักษณะความถี่ที่จำลองการตอบสนองของหูมนุษย์ต่อเสียงรบกวนที่มีความเข้มต่ำต่ำกว่า 55 เดซิเบล; ระดับเสียง B-weighted จำลองลักษณะความถี่ของเสียงรบกวนที่มีความเข้มปานกลางในช่วงตั้งแต่ 55 ถึง 85 เดซิเบล; ระดับเสียงที่ถ่วงน้ำหนักแบบ C เป็นคุณลักษณะหนึ่งของการจำลองเสียงรบกวนที่มีความเข้มสูง ความแตกต่างระหว่างทั้งสามคือระดับการลดทอนขององค์ประกอบความถี่ต่ำของเสียงรบกวน โดยที่ A มีการลดทอนมากที่สุด B เกิดขึ้นที่สอง และ C มีน้อยที่สุด ปัจจุบันระดับเสียง A-weighted เป็นการวัดเสียงรบกวนประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก เนื่องจากมีเส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่ใกล้เคียงกับลักษณะการได้ยินของหูมนุษย์ ในขณะที่ B และ C จะค่อยๆ ไม่ใช้ การอ่านระดับเสียงที่ได้รับจากเครื่องวัดระดับเสียงจะต้องระบุสภาวะการวัด

4. เซ็นเซอร์และหัวตัวบ่งชี้

เพื่อให้สัญญาณขยายแสดงผ่านหัวมิเตอร์ จำเป็นต้องมีเครื่องตรวจจับเพื่อแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เปลี่ยนแปลงช้ากว่า ขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนี้เป็นสัดส่วนกับขนาดของสัญญาณอินพุต ตามความต้องการในการวัด มีตัวตรวจจับสองประเภท: ตัวตรวจจับสูงสุดและตัวตรวจจับค่าเฉลี่ย และตัวตรวจจับสี่เหลี่ยมค่าเฉลี่ยรากดำ ตัวตรวจจับค่าสูงสุดสามารถให้ค่าสูงสุดในช่วงเวลาหนึ่ง ในขณะที่ตัวตรวจจับค่าเฉลี่ยสามารถวัดค่าเฉลี่ยสัมบูรณ์ได้ในช่วงเวลาหนึ่ง ยกเว้นเสียงพัลส์เช่นเสียงปืนที่ต้องมีการวัดจุดสูงสุด อุปกรณ์ตรวจจับรูตสแควร์ยังใช้ในการวัดส่วนใหญ่