ما هو مبدأ قياس مستوى الصوت؟
يعد مقياس مستوى الصوت أداة أساسية لقياس الضوضاء. إنها أداة إلكترونية، ولكنها تختلف عن الأدوات الإلكترونية الموضوعية مثل الفولتميتر.
عند تحويل الإشارات الصوتية إلى إشارات كهربائية، يمكن محاكاة الخصائص الزمنية لسرعة استجابة الأذن البشرية للموجات الصوتية؛
هناك خصائص تردد ذات حساسيات مختلفة للترددات العالية والمنخفضة وخصائص شدة تغير خصائص التردد عند ارتفاعات صوت مختلفة. ولذلك، فإن مقياس مستوى الصوت هو أداة إلكترونية ذاتية.
مبدأ العمل لمقياس مستوى الصوت هو:
يقوم الميكروفون بتحويل الصوت إلى إشارة كهربائية، ثم يقوم المضخم بتغيير المعاوقة لتتناسب مع الميكروفون والمخفف. يضيف مكبر الصوت إشارة الخرج إلى شبكة الترجيح ويقوم بترجيح التردد على الإشارة (أو مرشح خارجي)؛
ثم يتم تضخيم الإشارة إلى سعة معينة من خلال المخفف ومكبر الصوت، ثم يتم إرسالها إلى كاشف القيمة الفعالة (أو مسجل المستوى الخارجي)، ويتم إعطاء قيمة مستوى الضوضاء على مقياس المؤشر.
1) الميكروفون هو جهاز يحول إشارات ضغط الصوت إلى إشارات جهد. ويسمى أيضًا الميكروفون. إنه مستشعر مقياس مستوى الصوت. تشمل الميكروفونات الشائعة الكريستال والإلكتريت والملف المتحرك والمكثف.
يتكون الميكروفون الديناميكي من غشاء اهتزازي 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.
يتغير هذا التيار وفقًا لكمية ضغط الموجة الصوتية التي يتعرض لها الحجاب الحاجز المهتز. كلما زاد ضغط الصوت، زاد التيار المتولد؛ كلما انخفض ضغط الصوت، قل التيار المتولد.
يتكون الميكروفون المكثف بشكل أساسي من غشاء معدني وأقطاب معدنية متقاربة. وهو في الأساس مكثف لوحة.
يشكل الحجاب الحاجز المعدني والقطب المعدني لوحتي المكثف المسطح. عندما يتأثر الحجاب الحاجز بضغط الصوت، يتشوه الحجاب الحاجز، مما يتسبب في تغير المسافة بين الصفيحتين؛
ونتيجة لذلك، يتم تغيير السعة، ويتغير الجهد الكهربائي في دائرة قياس البتات أيضًا، مما يحقق وظيفة تحويل إشارة ضغط الصوت إلى إشارة جهد كهربائي.
يعد الميكروفون المكثف ميكروفونًا مثاليًا في القياس الصوتي. إنه يتميز بمزايا النطاق الديناميكي الكبير، واستجابة التردد المسطح، والحساسية العالية والاستقرار الجيد في بيئات القياس العامة، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع.
نظرًا لأن مقاومة الخرج للميكروفون المكثف عالية جدًا، فيجب إجراء تحويل المعاوقة من خلال مضخم أولي. يتم تثبيت المضخم الأولي داخل جهاز قياس مستوى الصوت بالقرب من مكان تركيب الميكروفون المكثف.
2) مكبر للصوت
بشكل عام، يتم استخدام مكبرات الصوت ذات المرحلتين، وهما مضخم الإدخال ومضخم الإخراج، ووظيفتهما تضخيم الإشارات الكهربائية الضعيفة.
يتم استخدام مخفف الإدخال ومخفف الإخراج لتغيير توهين إشارة الدخل وتوهين إشارة الخرج بحيث يشير مؤشر العداد إلى الموضع المناسب.
نطاق ضبط المخفف المستخدم في مضخم الإدخال هو الحد الأدنى للقياس، ونطاق ضبط المخفف المستخدم في مضخم الإخراج هو الحد الأعلى للقياس.
العديد من أجهزة قياس مستوى الصوت لديها حد قطع يصل إلى 70 ديسيبل للنهايات العالية والمنخفضة.
3) الشبكة المرجحة
ومن أجل محاكاة الحساسيات المختلفة لسمع الإنسان عند ترددات مختلفة، تم تجهيز جهاز قياس مستوى الصوت بشبكة يمكنها محاكاة خصائص السمع للأذن البشرية وتعديل الإشارة الكهربائية إلى قيمة تقريبية لحاسة السمع. وتسمى هذه الشبكة شبكة الترجيح.
لم يعد مستوى ضغط الصوت الذي يتم قياسه من خلال شبكة الترجيح هو مستوى ضغط الصوت لكمية فيزيائية موضوعية (يسمى مستوى ضغط الصوت الخطي)، ولكن مستوى ضغط الصوت المعدل بواسطة حاسة السمع، ويسمى مستوى الصوت الموزون أو مستوى الضوضاء.
