أساسيات قياس مستوى الصوت
إن الحركة غير المنتظمة المتأصلة والتنافر المتبادل لجزيئات الهواء تخلق قوة ثابتة تسمى الضغط الجوي. الصوت هو اهتزاز جزيئات الهواء، وتولد جزيئات الهواء المهتزة ضغطًا إضافيًا على المقطع العرضي الذي تمر عبره، وهو ما يسمى ضغط الصوت. ضغط الصوت أقل بكثير من الضغط الجوي. بشكل عام، يتم استخدام مستوى ضغط الصوت لوصف حجم الصوت. وهذا يعني أن ضغط الصوت صغير جدًا p0=2 x 10-5 Pa يُستخدم كضغط الصوت المرجعي. القيمة التي يتم الحصول عليها عن طريق ضرب نسبة ضغط الصوت المقاس p إلى ضغط الصوت المرجعي p0 في 20 تسمى مستوى ضغط الصوت، والوحدة هي ديسيبل (ديسيبل). تم تسمية الديسيبل (dB) على اسم مخترع الهاتف الأمريكي بيل، نظرًا لأن وحدة الديسيبل كبيرة جدًا، ويتم استخدامها لتمثيل 1/10 من الديسيبل. حساب الديسيبل ليس نسبة خطية، بل نسبة لوغاريتمية. عند استخدام الديسيبل لوصف الصوت، يجب إعطاء التردد في نفس الوقت.
مبدأ وتكوين جهاز قياس مستوى الصوت
يعد مقياس مستوى الصوت أداة أساسية في قياس الضوضاء، ويتكون عادةً من ميكروفون، ومضخم أولي، ومخفف، ومضخم صوت، وشبكة ترجيح التردد، ورأس مؤشر القيمة الفعال.
مبدأ العمل لمقياس مستوى الصوت هو أن الصوت يتم تحويله إلى إشارة كهربائية بواسطة ميكروفون، ومن ثم يتم تحويل المعاوقة بواسطة مضخم صوت لمطابقة الميكروفون مع مخفف. يضيف مكبر الصوت إشارة الخرج إلى شبكة الترجيح، ويقوم بترجيح التردد على الإشارة (أو مرشح خارجي)، ثم يقوم بتضخيم الإشارة إلى سعة معينة من خلال المخفف والمضخم، ويرسلها إلى كاشف القيمة الفعالة (أو مسجل المستوى الخارجي). يتم عرض قيمة مستوى الضوضاء على رأس المؤشر.
الميكروفون هو جهاز يقوم بتحويل إشارات ضغط الصوت إلى إشارات الجهد، المعروف أيضًا باسم الميكروفون. إنه مستشعر مقياس مستوى الصوت. هناك عدة أنواع شائعة من الميكروفونات، بما في ذلك النوع البلوري، ونوع الإلكتريت، ونوع الملف المتحرك، والنوع السعوي.
1.1 يتكون الميكروفون ذو الملف الديناميكي من غشاء مهتز وملف متحرك ومغناطيس ومحول. بعد تعرضه للضغط الصوتي، يبدأ الحجاب الحاجز المهتز في الاهتزاز ويدفع الملف المتحرك المثبت معه ليهتز في المجال المغناطيسي لتوليد تيار مستحث. يختلف التيار وفقًا لحجم الضغط الصوتي المطبق على الحجاب الحاجز المهتز. كلما زاد ضغط الصوت، زاد التيار المتولد، وكلما انخفض ضغط الصوت، قل التيار المتولد.
1.2 يتكون الميكروفون السعوي بشكل أساسي من غشاء معدني وقطب كهربائي معدني يقع بالقرب منه، وهو في الأساس مكثف مسطح. يشكل الفيلم المعدني والقطب المعدني لوحتي مكثف مسطح. عندما يتعرض الغشاء لضغط الصوت، فإنه يتشوه، مما يسبب تغيرًا في المسافة بين اللوحين وبالتالي تغيير السعة. كما يتغير الجهد في دائرة قياس الموضع، مما يحقق وظيفة تحويل إشارات ضغط الصوت إلى إشارات جهد. تعد الميكروفونات السعوية ميكروفونات مثالية في القياسات الصوتية، حيث تتمتع بمزايا مثل النطاق الديناميكي الكبير، واستجابة التردد المسطح، والحساسية العالية، والاستقرار الجيد في بيئات القياس العامة، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع. نظرًا لمقاومة الخرج العالية للميكروفون المكثف، يلزم تحويل المعاوقة من خلال مضخم أولي، يتم تثبيته داخل مقياس مستوى الصوت بالقرب من الموقع الذي تم فيه تثبيت الميكروفون المكثف.
