Вимірювання акустичних сигналів в приміщеннях

Контроль за акустичним станом в приміщенні може здійснюватись за рахунок використання вимірювальних акустичних приймачів. До складу таких приладів входять два послідовно увімкнутих прилади: чутливого елемента та вимірювального пристрою.

В якості чутливого елемента використовують мікрофони, котрі перетворюють енергію звукових коливань (звуковий тиск) в електричний струм звукової частоти.

Мікрофони бувають електродинамічні (котушкові або стрічкові), конденсаторні (електростатичні), п’єзоелектричні, електромагнітні, вугільні, електретні.

При підключенні навантаження R_н до мікрофона у вигляді резистора, на навантаженні, за рахунок струму, створюваному мікрофоном, розвивається електрична напруга U_м. Вимірювання цієї напруги здійснюється вольтметром з високою чутливістю та малим рівнем власних шумів.

+U_ж

R_н

U_м

Вольтметр

Рис. 2.9 Отримання сигналу від мікрофона. U_ж – напруга живлення.

Однією з характеристик мікрофона є або внутрішній опір мікрофона, або струм максимальної чутливості через мікрофон І_ч. Тоді величина опору резистора навантаження визначається за формулою: R_н=U_ж/І_ч , що відповідає внутрішньому опору мікрофона.

Іншою характеристикою мікрофонів є характеристика спрямованості мікрофона G[дБ], котра називається коефіцієнтом спрямованої дії.

Чутливість усього вимірювача, складеного з мікрофона та вольтметра, залежить від чутливості та рівня власних шумів кожного з них. Загальна чутливість всього вимірювача визначається як гранична акустична чутливість γ_гр[дБ]. Оскільки вимірювач отримує зовнішній вплив у вигляді звукового тиску в Паскалях [Па], для визначення цієї величини в дециБелах [дБ] необхідно визначити, відносно якої величини мінімально припустимого звукового тиску [Па] визначається гранична акустична чутливість γ_гр[дБ]. За таку величину прийнятим є мінімальний рівень звуку, котрий може бути сприйнятий людиною, і він дорівнює М₀= 2•10^-5 Па.

При проведенні вимірів акустичних сигналів в приміщенні або на відкритому просторі щодо визначення характеру акустичної обстановки необхідно визначити максимальну відстань від джерела звуку до мікрофона, на котрій можливо проводити вимірювання. Якщо визначати можливість приймання сигналів вимірювальним акустичним приймачем згідно величини допустимого відношення с/ш на виході приймача h[дБ], тоді співвідношення між h [дБ] та максимальною відстанню r [м] від джерела звуку має вигляд:

h – G = М – В_ф – 20lgr - γ_гр,

де: М – рівень мовного сигналу, котрий прослуховується [дБ]; В_ф – рівень шумового фону в приміщенні [дБ].

Для використання цієї формули і отриманні однозначного значення r (в метрах, сантиметрах, тощо) необхідно знати або умови вимірювань величини М, або задавати М в [Па/м], тобто вважати, що дані про джерело звуку були отримані за рахунок вимірювань звукового тиску (М [Па]) на відстані 1 м. від цього джерела. Тоді можна буде перевести М [Па] в М[дБ] при М₀= 2•10^-5 [Па].