Basisprincipes van de geluidsniveaumeter
De inherente onregelmatige beweging en wederzijdse afstoting van luchtmoleculen creëren een statische kracht, die atmosferische druk wordt genoemd. Geluid is de trilling van luchtmoleculen, en de trillende luchtmoleculen genereren extra druk op de dwarsdoorsnede waar ze doorheen gaan, wat geluidsdruk wordt genoemd. De geluidsdruk is veel kleiner dan de atmosferische druk. Over het algemeen wordt het geluidsdrukniveau gebruikt om de omvang van het geluid te beschrijven. Dat wil zeggen dat een zeer kleine geluidsdruk p0=2 x 10-5 Pa wordt gebruikt als referentiegeluidsdruk. De waarde die wordt verkregen door de verhouding van de gemeten geluidsdruk p tot de referentiegeluidsdruk p0 met 20 te vermenigvuldigen, wordt het geluidsdrukniveau genoemd en de eenheid is decibel (db). Decibel (dB) is vernoemd naar de Amerikaanse telefoonuitvinder Bell, omdat de eenheid decibel te groot is en wordt gebruikt om 1/10 van een decibel weer te geven. De berekening van decibel is geen lineaire verhouding, maar een logaritmische verhouding. Wanneer u decibel gebruikt om geluid te beschrijven, moet tegelijkertijd de frequentie worden opgegeven.
Principe en samenstelling van geluidsniveaumeter
Een geluidsniveaumeter is een fundamenteel instrument bij het meten van geluid en bestaat doorgaans uit een microfoon, voorversterker, verzwakker, versterker, frequentiewegingsnetwerk en indicatorkop voor de effectieve waarde.
Het werkingsprincipe van een geluidsniveaumeter is dat het geluid door een microfoon wordt omgezet in een elektrisch signaal, waarna de impedantie wordt getransformeerd door een voorversterker om de microfoon te matchen met een verzwakker. De versterker voegt het uitgangssignaal toe aan het weegnetwerk, voert frequentieweging uit op het signaal (of een extern filter) en versterkt vervolgens het signaal tot een bepaalde amplitude via een verzwakker en versterker, en stuurt het naar de effectieve waardedetector (of een externe niveaurecorder). De geluidsniveauwaarde wordt weergegeven op de indicatorkop.
Een microfoon is een apparaat dat geluidsdruksignalen omzet in spanningssignalen, ook wel microfoon genoemd. Het is de sensor van een geluidsniveaumeter. Er zijn verschillende veelvoorkomende typen microfoons, waaronder het kristaltype, het electrettype, het bewegende spoeltype en het capacitieve type.
1.1 Een dynamische spoelmicrofoon bestaat uit een trillend diafragma, een beweegbare spoel, een magneet en een transformator. Nadat het aan akoestische druk is blootgesteld, begint het trillende membraan te trillen en drijft het de beweegbare spoel aan die ermee is geïnstalleerd om in het magnetische veld te trillen om geïnduceerde stroom te genereren. De stroom varieert afhankelijk van de grootte van de akoestische druk die op het trillende membraan wordt uitgeoefend. Hoe hoger de geluidsdruk, hoe groter de gegenereerde stroom, en hoe lager de geluidsdruk, hoe kleiner de gegenereerde stroom.
1.2 Capacitieve microfoon bestaat hoofdzakelijk uit een metalen diafragma en een metalen elektrode die zich heel dichtbij bevindt, in wezen een platte condensator. De metaalfilm en metalen elektrode vormen de twee platen van een platte condensator. Wanneer de film wordt blootgesteld aan geluidsdruk, vervormt deze, waardoor de afstand tussen de twee platen verandert en dus de capaciteit verandert. De spanning in het positiemeetcircuit verandert ook, waardoor de functie van het omzetten van geluidsdruksignalen in spanningssignalen wordt bereikt. Capacitieve microfoons zijn ideale microfoons bij akoestische metingen, met voordelen zoals een groot dynamisch bereik, een vlakke frequentierespons, hoge gevoeligheid en goede stabiliteit in algemene meetomgevingen, waardoor ze op grote schaal worden gebruikt. Vanwege de hoge uitgangsimpedantie van de condensatormicrofoon is impedantietransformatie vereist via een voorversterker, die in de geluidsniveaumeter is geïnstalleerd, vlakbij de locatie waar de condensatormicrofoon is geïnstalleerd.
