تكوين ووظيفة مقياس مستوى الصوت
يتكون مقياس مستوى الصوت عمومًا من ميكروفون، ومكبر للصوت، ومخفف، وشبكة وزن، وكاشف، ومقياس إشارة، ومصدر طاقة.
(1) الميكروفون هو جهاز يقوم بتحويل إشارة ضغط الصوت إلى إشارة جهد، ويعرف أيضًا باسم الميكروفون، وهو عبارة عن جهاز استشعار. الميكروفونات الشائعة هي الكريستال، والإلكتريت، والملف المتحرك، والمكثف. يتكون مستشعر الملف المتحرك من غشاء مهتز وملف متحرك ومغناطيس دائم ومحول. يبدأ الحجاب الحاجز المهتز بالاهتزاز بعد تعرضه لضغط الموجة الصوتية، ويدفع الملف المتحرك المثبت معه إلى الاهتزاز في المجال المغناطيسي لتوليد تيار مستحث. يختلف التيار وفقًا لحجم الضغط الصوتي على الحجاب الحاجز المهتز. كلما زاد ضغط الصوت، زاد التيار المتولد؛ كلما قل ضغط الصوت، قل التيار المتولد
تتكون أجهزة الاستشعار السعوية بشكل أساسي من أغشية معدنية وأقطاب كهربائية معدنية قريبة من بعضها البعض، وهي في الأساس مكثف ذو لوحة مسطحة. يشكل الحجاب الحاجز المعدني والأقطاب المعدنية لوحتي المكثف المسطح. عندما يتعرض الحجاب الحاجز لضغط الصوت، يتشوه الحجاب الحاجز، وتتغير المسافة بين اللوحين، وتتغير السعة أيضًا، وبالتالي توليد جهد متناوب يتناسب شكل موجته مع مستوى ضغط الصوت ضمن النطاق الخطي للميكروفون، مما يحقق وظيفة تحويل إشارة ضغط الصوت إلى إشارة جهد.
يعد الميكروفون المكثف ميكروفونًا مثاليًا في القياس الصوتي. إنه يتميز بمزايا النطاق الديناميكي الكبير، واستجابة التردد المسطح، والحساسية العالية والاستقرار الجيد في بيئة القياس العامة، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع. نظرًا لأن مقاومة الخرج للمستشعر السعوي عالية جدًا، فمن الضروري إجراء تحويل المعاوقة من خلال المضخم الأولي. يتم تثبيت المضخم الأولي داخل مقياس مستوى الصوت بالقرب من الجزء الذي تم تركيب مستشعر السعة فيه.
(2) مكبرات الصوت والمخففات تستخدم العديد من مكبرات الصوت المحلية والمستوردة المشهورة حاليًا مكبرات صوت ذات مرحلتين في دائرة التضخيم، وهما مضخم الإدخال ومضخم الخرج، ووظيفتهما تضخيم الإشارات الكهربائية الضعيفة. يتم استخدام مخفف الإدخال ومخفف الإخراج لتغيير توهين إشارة الإدخال وتوهين إشارة الخرج، بحيث يشير مؤشر رأس المقياس إلى الموضع المناسب، ويكون توهين كل ترس هو 1{{3 }} ديسيبل. نطاق ضبط المخفف الذي يستخدمه مضخم الإدخال هو قياس النهاية السفلية (مثل 0 ~ 70 ديسيبل) ونطاق ضبط المخفف الذي يستخدمه مضخم الإخراج هو قياس النهاية العالية (70 ~ 120 ديسيبل). غالبًا ما يتم تصنيع أقراص مخففات الإدخال والإخراج بألوان مختلفة، وغالبًا ما يتم إقران الأسود والشفاف حاليًا. نظرًا لأن الارتفاع والانخفاض للعديد من أجهزة قياس مستوى الصوت محدد بـ 70 ديسيبل، فمن الضروري منع تجاوز الحد عند التدوير، حتى لا يتلف الجهاز.
(3) شبكة الوزن من أجل محاكاة الحساسيات المختلفة لسمع الإنسان على ترددات مختلفة، توجد شبكة مدمجة يمكنها محاكاة الخصائص السمعية للأذن البشرية وتصحيح الإشارة الكهربائية إلى شبكة مشابهة لشبكة السمع . تسمى هذه الشبكة بشبكة الترجيح. لم يعد مستوى ضغط الصوت الذي يتم قياسه من خلال شبكة الترجيح هو مستوى ضغط الصوت للكمية الفيزيائية الموضوعية (يسمى مستوى ضغط الصوت الخطي)، بل هو مستوى ضغط الصوت الذي يتم تصحيحه بواسطة حاسة السمع، ويسمى مستوى الصوت الموزون أو مستوى الضوضاء.
هناك بشكل عام ثلاثة أنواع من شبكات الترجيح: A، وB، وC. ومستوى الصوت الموزون A هو محاكاة خصائص تردد الأذن البشرية لضوضاء منخفضة الشدة أقل من 55 ديسيبل؛ ومستوى الصوت B المرجح هو محاكاة خصائص التردد للضوضاء متوسطة الشدة بين 55 و85 ديسيبل؛ مستوى الصوت المرجح C هو محاكاة خصائص الضوضاء عالية الكثافة. والفرق بين الثلاثة هو درجة توهين مكونات التردد المنخفض للضوضاء. A هو الأكثر توهينًا، يليه B، وC الأقل. يعد مستوى الصوت الموزون A هو قياس الضوضاء الأكثر استخدامًا في العالم لأن منحنى المميز الخاص به قريب من خصائص السمع للأذن البشرية، ويتم استخدام B وC تدريجيًا. يجب أن تشير قراءات مستوى الضوضاء المأخوذة من أجهزة قياس مستوى الصوت إلى ظروف القياس.
(4) جهاز Geophone ومقياس المؤشر من أجل عرض الإشارة المضخمة من خلال جهاز القياس، هناك حاجة أيضًا إلى جهاز Geophone لتحويل إشارة الجهد المتغيرة بسرعة إلى إشارة جهد DC متغيرة بشكل أبطأ. يتناسب حجم جهد التيار المستمر مع حجم إشارة الدخل. وفقًا لاحتياجات القياس، يمكن تقسيم الكاشف إلى كاشف الذروة، والكاشف المتوسط، وكاشف RMS الأسود. يمكن لكاشف الذروة أن يعطي القيمة القصوى لفترة زمنية معينة، ويمكن لكاشف المتوسط قياس قيمته المتوسطة المطلقة في فترة زمنية معينة. تُستخدم كاشفات مربع الجذر في معظم القياسات، باستثناء الأصوات المندفعة مثل إطلاق النار، والتي تتطلب قياسات الذروة. يمكن لكاشف القيمة التربيعية لمتوسط الجذر تربيع إشارة التيار المتردد ومتوسطها وجذرها التربيعي للحصول على قيمة الجذر التربيعي المتوسط للجهد، وأخيرًا إرسال إشارة الجهد التربيعي لمتوسط الجذر إلى رأس المؤشر. رأس العداد المبين هو عداد كهربائي. وطالما تمت معايرة مقياسه، يمكن قراءة قيمة الديسيبل لمستوى الضوضاء مباشرة من رأس العداد. يحتوي جهاز قياس مستوى الصوت للتخميد بشكل عام على ترسين "سريع" و"بطيء". متوسط الوقت للعتاد "السريع" هو 0.27 ثانية، وهو قريب جدًا من متوسط الوقت الفسيولوجي للجهاز السمعي البشري؛ متوسط وقت الترس "البطيء" هو 1.05 ثانية. عند قياس ضوضاء الحالة المستقرة أو الحاجة إلى تسجيل عملية تغيير مستوى الصوت، فمن الأفضل استخدام الترس "السريع"؛ عندما يكون تقلب الضوضاء المقاسة كبيرًا نسبيًا، فمن الأفضل استخدام الترس "البطيء". من أجل تلبية احتياجات موقع القياس، يحتوي مقياس مستوى الصوت بشكل عام على حامل ثلاثي القوائم، بحيث يمكن تثبيته على الحامل ثلاثي الأرجل حسب الحاجة.
توجد بشكل عام بعض المقابس على اللوحة. إذا كانت هذه المقابس متصلة بمرشح نطاق أوكتاف محمول، فيمكنها تشكيل نظام تحليل طيف بسيط صغير الحجم للاستخدام في الموقع؛ إذا تم دمجها مع جهاز تسجيل، يمكن تسجيل الضوضاء الحية على الشريط وتخزينها للبحث لاحقًا بمزيد من التفاصيل؛
