Đo âm thanh và tiếng ồn với đầu dò micro

Trong bài viết này, Giải pháp âm học sẽ đề cập đến chủ đề để các bạn sẽ:

• Hiểu âm thanh và tiếng ồn là gì?
• Tìm hiểu về các loại micro khác nhau và cách chúng hoạt động.
• Xem việc đo âm thanh và tiếng ồn thực sự quan trọng như thế nào?

Âm thanh là gì?

Âm thanh là sự thay đổi áp suất mà tai người có thể cảm nhận được. Âm thanh có thể được dẫn qua không khí, dưới nước hoặc thậm chí qua các vật thể rắn. Âm nhạc, lời nói, động cơ đang chạy, tiếng chim kêu – đây đều là những ví dụ hàng ngày về âm thanh. Bởi vì cách nó được tạo ra, chúng ta thường gọi âm thanh là áp suất âm thanh.

Âm thanh không thể lan truyền mà không có môi trường. Nó lan truyền qua môi trường nén được như không khí và nước dưới dạng sóng dọc. Trong chất rắn, nó lan truyền dưới dạng sóng ngang. Sóng âm thanh được tạo ra bởi một nguồn âm thanh (cơ hoành rung hoặc loa). Một nguồn âm thanh tạo ra rung động trong môi trường xung quanh. Khi nguồn tiếp tục rung môi trường, các rung động lan truyền ra khỏi nguồn với tốc độ âm thanh, tạo thành sóng âm thanh.

Mức áp suất âm thanh (SPL) là thước đo logarit của áp suất âm thanh hiệu dụng của âm thanh so với giá trị tham chiếu. Nó được đo bằng decibel (dB) trên mức tham chiếu tiêu chuẩn. Áp suất âm thanh tham chiếu tiêu chuẩn trong không khí hoặc các loại khí khác là 20 μPa, thường được coi là ngưỡng nghe của con người (ở 1 kHz). Phương trình sau đây chỉ cho chúng ta cách tính mức Áp suất Âm thanh (Lp) tính bằng decibel [dB] từ áp suất âm thanh (P) trong Pascal [Pa].

Tiếng ồn là gì?

Điều quan trọng là chúng ta phải đo lường và phân tích không chỉ những âm thanh “tốt”, mà cả những âm thanh không mong muốn nữa. Do đó, tiếng ồn có thể được mô tả như một “âm thanh không mong muốn”. Cũng như âm thanh nói chung, tiếng ồn được đo bằng Pascals, mặc dù nó thường được chuyển đổi thành thang decibel vì mục đích thực tế.

Có lẽ bạn biết từ viết tắt NVH, viết tắt của tiếng ồn, độ rung và sự khắc nghiệt. Kiểm tra NVH là thực hành đo các âm thanh không mong muốn từ nhiều nguồn khác nhau để chúng có thể được giảm bớt hoặc loại bỏ. Gần như mọi máy đều tạo ra một số loại tiếng ồn, từ ô tô đến máy thổi lá, máy sấy tóc, máy trộn thức ăn, v.v.

Thiết kế máy móc để hạn chế hoặc cải thiện tiếng ồn mà chúng tạo ra là động lực đằng sau việc đo lường âm thanh và tiếng ồn. Bên cạnh việc gây khó chịu hoặc mất tập trung, một số âm thanh nhất định có thể gây đau đớn hoặc thậm chí có hại, do đó chúng phải được giảm bớt hoặc loại bỏ. Bước đầu tiên trong bất kỳ biện pháp khắc phục nào là thực hiện các phép đo khách quan có thể được thực hiện.

Âm thanh được đo như thế nào?

Cảm biến chính được sử dụng trong đo âm thanh là micrô. Micrô được sử dụng để đo sóng áp suất âm thanh ở nhiều tần số khác nhau, bao gồm toàn bộ phạm vi thính giác của con người và thậm chí hơn thế nữa. Hầu hết các micrô được thiết kế để đo âm thanh lan truyền qua không khí, nhưng có những loại khác có nghĩa là đo âm thanh dưới nước (hydrophones), hoặc trong trái đất (dụng cụ địa chấn).

Áp suất âm thanh là gì?

Áp suất âm thanh được đo bằng Pascals (Pa). Nó đại diện cho cách người nhận cảm nhận âm thanh, ví dụ như tai người. Nhiều biến số ảnh hưởng đến cách chúng ta cảm nhận một âm thanh nhất định, chẳng hạn như độ phản chiếu của căn phòng, kích thước của căn phòng (nếu có), khoảng cách từ nguồn và hơn thế nữa.

Công suất âm thanh là gì?

Công suất âm thanh được đo bằng watt (W). Nó đại diện cho năng lượng âm thanh mà nguồn đang tạo ra. Nó hoàn toàn độc lập với cách người nhận cảm nhận âm thanh.

Các nhà sản xuất của hầu hết mọi loại máy móc hoặc thiết bị đều được yêu cầu bởi các quy định, chẳng hạn như Chỉ thị về Tiếng ồn và Máy móc của Liên minh Châu Âu (EU) (2006/42/EC), để đo lường và tuyên bố sức mạnh âm thanh của sản phẩm của họ. Mọi thứ từ đồ chơi đến máy in, dụng cụ công nghiệp và máy móc xây dựng đều được bao gồm. Các phép đo công suất âm thanh cũng được sử dụng trong các nhiệm vụ kỹ thuật như thiết kế âm thanh sản phẩm.

Các tiêu chuẩn năng lượng âm thanh liên quan bao gồm:

• Tiêu chuẩn ISO 3741
• Tiêu chuẩn ISO 3743-1
• Tiêu chuẩn ISO 3743-2
• Tiêu chuẩn ISO 3744
• Tiêu chuẩn ISO 3745
• Tiêu chuẩn ISO 639-3
• Tiêu chuẩn ISO 639-4
• Tiêu chuẩn ISO 639-5
• Tiêu chuẩn ISO 639-6

Tóm lại, trong khi áp suất âm thanh mô tả nhận thức của người nghe về một âm thanh nhất định dựa trên môi trường âm thanh, công suất âm thanh mô tả năng lượng của chính âm thanh, bất kể môi trường hay âm thanh được cảm nhận như thế nào. Những thuật ngữ này có ý nghĩa rất khác nhau và không nên được sử dụng thay thế cho nhau.

Nói tóm lại, sức mạnh âm thanh là nguyên nhân, trong khi áp suất âm thanh là hiệu ứng mà chúng ta cảm nhận được.

Cường độ âm thanh là gì?

Cường độ âm thanh không giống như áp suất âm thanh. Nó được định nghĩa là công suất được truyền bởi sóng âm trên một đơn vị diện tích theo hướng vuông góc với khu vực đó. Cường độ âm thanh được định nghĩa là áp suất âm thanh (Pa) nhân với vận tốc hạt (v).

Ở đây Pa là áp suất âm thanh trong pascals và v là vận tốc hạt tính bằng mét trên giây.

Cường độ âm thanh là phép đo quan trọng. Trên thực tế, đó là tốc độ dòng năng lượng trung bình theo thời gian trên một đơn vị diện tích. Không giống như nhiều bài kiểm tra công suất âm thanh yêu cầu môi trường được kiểm soát như buồng không vang, các phép đo cường độ âm thanh có thể được thực hiện ở bất cứ đâu. 

Mức độ phơi sáng âm thanh là gì?

Mức độ phơi sáng âm thanh (SEL) là phép đo cả mức độ âm thanh nhận được và thời gian phơi sáng đó. Thời lượng rất quan trọng vì mọi người có thể chịu được tần số và biên độ nhất định trong một thời gian ngắn, nhưng tiếp xúc với tiếng ồn lâu hơn có thể dẫn đến tổn thương thính giác hoặc thậm chí mất thính lực. Âm thanh từ 90 dB trở lên được coi là có hại cho con người.

SEL là tích phân (theo thời gian) của bình phương áp suất âm thanh. Đơn vị SI được định nghĩa là:

Mức âm thanh là gì?

Mức độ âm thanh là một thuật ngữ chung có thể bao gồm một hoặc nhiều cách cụ thể mà chúng ta đo âm thanh, bao gồm:

• Mức áp suất âm thanh
• Mức cường độ âm thanh
• Mức công suất âm thanh
• Mức độ phơi sáng âm thanh

Mức âm thanh thường được đo bằng thiết bị được gọi là máy đo mức âm thanh (hoặc chỉ máy đo âm thanh). Vui lòng tham khảo từng số lượng như được mô tả trong bài viết này để biết thông tin cụ thể về chúng.

Chất lượng âm thanh là gì?

Đo lường chất lượng âm thanh cung cấp một đánh giá khách quan về cách tai người cảm nhận âm thanh do máy móc tạo ra. Với các phép đo này, các kỹ sư có thể cải thiện và tinh chỉnh âm thanh do máy móc của họ tạo ra để tạo ra các sản phẩm làm hài lòng người dùng và những người khác xung quanh họ hơn.

Mặc dù nhận thức của con người về âm thanh là chủ quan, nhưng có thể thực hiện các phép đo khách quan về âm thanh và sau đó áp dụng một loạt các chỉ số chất lượng âm thanh cho chúng, bao gồm:

Kiểm tra chất lượng âm thanh rất quan trọng đối với các công ty muốn đánh giá và cải thiện âm thanh của sản phẩm của họ. Mục tiêu là làm cho chúng trở nên hấp dẫn hơn đối với người dùng bằng cách kiểm soát cách chúng phát ra âm thanh. Bài kiểm tra được áp dụng trong:

• Tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt của ô tô (NVH), thiết kế và linh kiện ô tô.
• Các thiết bị âm thanh bao gồm loa, micrô, bộ khuếch đại, tai nghe, nhạc cụ.
• Các thiết bị gia dụng và làm vườn, ví dụ, máy cắt cỏ, máy rửa chén, tủ lạnh, máy tính, hệ thống HVAC.

Nó được sử dụng bởi các bộ phận R&D cho:

• Điểm chuẩn và Cải tiến
• Thiết lập mục tiêu
• Mô hình hóa và Mô phỏng
• Dự đoán
• Kỹ thuật phản ứng
• Kiểm tra và khắc phục sự cố
• Xác nhận sản phẩm

Làm thế nào để đo tần số âm thanh?

Một trong những cách cơ bản và mạnh mẽ nhất để đo tần số chứa trong âm thanh là Biến đổi Fourier nhanh, viết tắt là FFT. FFT là một tập hợp các thuật toán chuyển đổi dữ liệu miền thời gian thành dữ liệu miền tần số. Các hệ thống DAQ thường ghi lại dữ liệu âm thanh và tiếng ồn từ micrô, sau đó phần mềm thực hiện chuyển đổi từ miền thời gian sang miền tần số. Việc chuyển đổi này có thể được thực hiện trong thời gian thực hoặc dưới dạng chức năng xử lý hậu kỳ.

Sử dụng phân tích FFT, nhiều đặc điểm tín hiệu có thể được điều tra ở mức độ lớn hơn nhiều so với khi kiểm tra dữ liệu miền thời gian. Trong miền tần số, các đặc điểm tín hiệu được mô tả bởi các thành phần tần số độc lập, trong khi trong miền thời gian, nó được mô tả bằng một dạng sóng, chứa tổng của tất cả các đặc điểm.

Trong biểu đồ miền thời gian điển hình, trục dọc là biên độ của tín hiệu và trục ngang là thời gian – do đó, chúng ta có thể thấy biên độ của tín hiệu thay đổi như thế nào theo thời gian.

Biểu đồ miền thời gian rất cần thiết và hữu ích cho hàng nghìn ứng dụng, nhưng chúng không cho chúng ta biết nhiều về các tần số cụ thể chứa trong các tín hiệu phức tạp. Tuy nhiên, sử dụng chuyển đổi FFT, chúng tôi chuyển đổi tín hiệu sao cho trục dọc hiển thị độ lớn và trục ngang hiển thị tần số thay vì thời gian. Như vậy, tần suất trở thành miền mà chúng tôi đang làm việc.

Tham khảo biểu đồ FFT bên dưới, bạn có thể thấy rằng trục tần số được chia tỷ lệ từ 0 Hz đến 10 kHz từ trái sang phải. Có một mức tăng đột biến cường độ rất lớn ở 1200 Hz và mức tăng đột biến tần số nhỏ hơn ở khoảng 3750 Hz.

Biểu đồ FFT cổ điển là một công cụ thiết yếu trong đo tần số và được sử dụng rộng rãi. Trong hầu hết các hệ thống DAQ phù hợp để đo âm thanh, một trong hai hoặc cả hai trục này có thể được chia tỷ lệ thành tuyến tính (như được hiển thị bên dưới) hoặc logarit, có thể cung cấp thông tin quan trọng hơn dựa trên ứng dụng.

Vì thời gian không được thể hiện trên biểu đồ FFT cổ điển này, dữ liệu nhất thiết phải đại diện cho một thời điểm. Nhưng khoảnh khắc nào và bao nhiêu thời gian? Về cơ bản, phân tích FFT liên quan đến việc lấy một lát thời gian (x số lượng mẫu theo tốc độ mẫu y), thực hiện các phép tính và sau đó hiển thị nó. Đây được gọi là “thời gian cửa sổ” và nó có thể được điều khiển bởi kỹ sư hoặc kỹ thuật viên vận hành máy phân tích, cũng như các khả năng cơ bản của máy phân tích.

Các hệ thống DAQ giống như các hệ thống do Dewesoft sản xuất bao gồm các công cụ phân tích FFT mạnh mẽ được tích hợp trực tiếp vào phần mềm. Con trỏ, bao gồm cả con trỏ điều hòa, có thể được sử dụng trên biểu đồ để nhấp trực tiếp vào đỉnh và gai, đồng thời đọc các giá trị chính xác của chúng. Các kênh toán học cũng có thể được hiển thị tự động hiển thị các giá trị đỉnh.

Lưu ý rằng cũng có thể trình bày TIME trên biểu đồ FFT, bằng cách thêm trục thứ ba. Màn hình 3D này, còn được gọi là “màn hình thác nước”, vẽ biểu đồ tần suất và độ lớn, và thời gian, sử dụng mã màu để dễ dàng giải thích trực quan.

(hình ảnh)

Có nhiều khía cạnh của phân tích FFT, và nó nằm ngoài phạm vi của bài viết này để đề cập đến chúng. Chúng bao gồm Độ phân giải quang phổ, Chia tỷ lệ biên độ, Cửa sổ trọng số thời gian, Trung bình, Chồng chéo và hơn thế nữa. Vui lòng tham khảo bài viết thông tin bên dưới để tìm hiểu thêm về phân tích tần số FFT.

Micro là gì?

Ngoài các ứng dụng giải trí và nói trước công chúng rõ ràng, micrô là những cảm biến thực sự được sử dụng nhiều trong các ứng dụng đo lường khoa học và công nghiệp. Nói một cách đơn giản, micrô là một cảm biến hoặc đầu dò chuyển đổi âm thanh (năng lượng âm thanh) thành năng lượng điện mà chúng ta có thể khuếch đại, số hóa, hiển thị, ghi lại và hơn thế nữa.

Cũng như các cảm biến khác, có một số loại micrô thường được sử dụng trong các ứng dụng đo âm thanh và tiếng ồn. Điều này là do có rất nhiều ứng dụng và môi trường khác nhau trong lĩnh vực rất rộng lớn này, như chúng tôi sẽ mô tả trong bài viết này. Phản ứng với nhu cầu từ các kỹ sư liên quan đến kiểm tra âm thanh, các nhà sản xuất micrô đã tạo ra một loạt các micrô được thiết kế để giải quyết các ứng dụng này.

Micrô được sử dụng để đo âm thanh khoa học hoặc công nghiệp còn được gọi là cảm biến micrô hoặc đầu dò micrô.

Micro hoạt động như thế nào?

Micrô là một đầu dò chuyển đổi năng lượng âm thanh thành năng lượng điện. Có một số loại micrô, và chúng hoạt động theo những cách khác nhau. Nhưng chúng ta nên bắt đầu với micro động cổ điển được phát minh hơn 100 năm trước.

(hình ảnh)

1. Một màng ngăn làm bằng vật liệu mỏng như nhựa cộng hưởng để đáp ứng với sóng áp suất âm thanh đến.
2. Một cuộn dây gắn vào màng ngăn di chuyển qua lại trong sự đồng cảm
3. Từ tính vĩnh cửu tạo ra từ trường được cảm ứng vào cuộn dây
4. Dòng điện này là một “tương tự” của âm thanh. Nó chảy ra khỏi cuộn dây và có thể được khuếch đại, chuyển đổi sang kỹ thuật số, ghi lại để hiển thị và phân tích, v.v.

Loại đầu dò micro được mô tả ở trên thường được gọi là micrô động. Lưu ý rằng nếu bạn đảo ngược đầu dò này bằng cách nhập tín hiệu điện ở đầu ra của nó, cuộn dây sẽ di chuyển và điều khiển màng ngăn. Và nếu bạn làm cho màng ngăn lớn hơn nhiều, nó sẽ di chuyển không khí và tạo ra âm thanh. Xin chúc mừng, bạn vừa chế tạo một chiếc loa… nó chỉ đơn giản là một micrô động ngược lại!

Công nghệ Micro quan trọng nhất là gì?

Ba công nghệ thiết yếu nhất đằng sau micro ngày nay là:

• Micrô động dựa trên cảm ứng từ, trong đó một cuộn dây chuyển động kết nối với màng ngăn và quấn quanh một nam châm vĩnh cửu chuyển đổi áp suất âm thanh thành tín hiệu điện. Một biến thể là micrô ruy băng, sử dụng ruy băng kim loại mỏng làm màng ngăn và đầu dò. Micrô động được sử dụng chủ yếu trong âm nhạc, giải trí, phát sóng và các ứng dụng địa chỉ công cộng.
• Micrô ngưng tụ dựa trên điện dung. Một màng ngăn với một tấm điện tích phía sau nó phát ra một điện tích để đáp ứng với sóng áp suất âm thanh. Được sử dụng nhiều trong đo lường âm thanh và các ứng dụng khoa học.
• Micrô áp điện cũng dựa trên điện dung, nhưng chúng sử dụng vật liệu tinh thể thay vì tấm tích điện. Cũng được sử dụng nhiều trong đo lường âm thanh và các ứng dụng khoa học.

Vì chúng rất quan trọng trong đo lường âm thanh và các ứng dụng khoa học, chúng tôi sẽ tập trung vào bình ngưng và mic áp điện trong bài viết này.

Micro ngưng tụ

Một trong những micrô phổ biến nhất để đo âm thanh là loại bình ngưng. Những chiếc mic này được thiết kế xung quanh một màng kim loại mỏng bên cạnh một tấm nền kim loại. Khi áp suất âm thanh đẩy vào chúng, điện dung giữa màng ngăn và tấm nền sẽ thay đổi. Sự thay đổi điện dung này được tạo ra dưới dạng tín hiệu AC mà chúng ta có thể khuếch đại, đo lường, số hóa và phân tích.

(hình ảnh)

Micrô ngưng tụ cần nguồn điện để tạo ra điện tích cho màng ngăn và tấm. Điều này có thể được thực hiện theo một trong hai cách, tùy thuộc vào micrô mà bạn chọn:

• Micrô phân cực bên ngoài yêu cầu nguồn điện 200V từ nguồn điện micrô bên ngoài. Thông thường LEMO 7 chân hoặc đầu nối tương tự được sử dụng để tạo các kết nối cần thiết.
• Micro tiền phân cực không yêu cầu nguồn điện 200 V. Còn được gọi là micrô điện tử, chúng được phân cực vĩnh viễn bằng vật liệu điện môi tích điện vĩnh viễn, được sử dụng làm màng ngăn hoặc nằm ở nơi khác trong viên nang. Tuy nhiên, chúng yêu cầu nguồn cung cấp dòng điện không đổi giống như nguồn cung cấp dòng điện được yêu cầu bởi gia tốc kế IEPE điển hình, đôi khi được gọi là “công suất ảo”. Bởi vì dòng điện một chiều này có thể được truyền trên đường tín hiệu mà không bị nhiễu, những micrô này chỉ yêu cầu đầu nối 2 chân, thường là BNC.

Micrô ngưng tụ có nhiều kích cỡ khác nhau, đường kính 1 inch, 1⁄2 inch, 1⁄4 inch hoặc 1⁄8 inch. Micrô lớn hơn có thể nhạy hơn, và do đó đo tín hiệu tần số thấp hơn micrô có đường kính nhỏ hơn.

Micro áp điện

Micrô áp điện hoạt động giống như gia tốc kế áp điện (IEPE). Chúng hoạt động theo nguyên tắc rằng một số vật liệu tinh thể nhất định, chẳng hạn như thạch anh, tạo ra một điện tích thay đổi khi chúng bị ứng suất cơ học, do gia tốc hoặc, trong trường hợp này là áp suất âm thanh. Một bộ khuếch đại nhỏ bên trong chuyển đổi tín hiệu điện tích này thành điện áp mức cao hơn được xuất ra thành bộ điều hòa tín hiệu IEPE.

Bộ điều hòa tín hiệu IEPE cung cấp nguồn cung cấp dòng điện liên tục cần thiết để cung cấp năng lượng cho bộ khuếch đại nhỏ trong micrô áp điện.

Cái nào tốt hơn, micro ngưng tụ hay áp điện?

Micrô tụ điện và áp điện phục vụ các chức năng khác nhau. Ví dụ, mic ngưng tụ có độ ồn sàn thấp hơn nhiều so với micrô áp điện. Nhưng mặt khác, mic áp điện có thể chịu được mức áp suất cao hơn micrô ngưng tụ, vì vậy chúng có thể được sử dụng trong các thử nghiệm nổ và các ứng dụng âm thanh và tiếng ồn biên độ cao khác. Cả hai công nghệ đều không “tốt hơn” – chúng có những vai trò khác nhau.

Các loại Micro đặc biệt

Hydrophones

Bạn sẽ không lấy một chiếc micro bình thường và thả nó xuống nước vì nó sẽ bị hỏng hoặc bị phá hủy. Đối với các ứng dụng dưới nước, các nhà sản xuất cung cấp các micrô chuyên dụng được gọi là “hydrophone”. Những chiếc mic chống ăn mòn này được thiết kế để ngập vĩnh viễn trong nước và được sử dụng cho nhiều ứng dụng công nghiệp, khoa học và quân sự.

Sóng áp suất âm thanh di chuyển nhanh hơn 4,3 lần trong nước so với trong không khí. Và bởi vì nước đặc hơn nhiều so với không khí, một âm thanh nhất định tạo ra áp suất trong nước nhiều lần so với trong không khí. Hydrophones được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong môi trường này.

Hydrophones có sẵn trong các mô hình một chiều và đa hướng. Cũng có thể sử dụng chúng trong các mảng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm tạo chùm tia, một kỹ thuật lọc không gian.

Vì áp suất dưới nước tăng lên khi bạn đi sâu hơn, hãy luôn kiểm tra xem hydrophone đã được thiết kế cho độ sâu mà bạn yêu cầu chưa.

Micro mảng 

Đúng như tên gọi, micrô mảng (hay còn gọi là “mảng micrô”) bao gồm nhiều micrô được sắp xếp theo một mẫu. Chúng được dự định để thực hiện các phép đo âm thanh 3 chiều. Hệ thống micro mảng có thể bao gồm bất cứ nơi nào từ 2 micro được sử dụng để phát hiện rò rỉ trong máy trợ thính, đến hơn 100 micrô được sử dụng cho các ứng dụng tạo chùm tia và ba chiều âm thanh.

Hệ thống micro mảng được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

• Kiểm tra âm thanh tuabin gió
• Các bài kiểm tra vượt qua ô tô và tàu hỏa
• Khí thải âm thanh của nhà máy
• Ảnh ba chiều
• Thử nghiệm nội thất ô tô và máy bay
• Kiểm tra tiếng ồn động cơ
• Lập bản đồ áp suất âm thanh
• Tạo chùm tia
• Kiểm tra tiếng ồn thiết bị y tế
• Thử nghiệm đường hầm gió của ô tô, máy bay, v.v.

Micro MEMS

Nếu bạn đang đọc bài viết này trên máy tính xách tay, máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh, rất có thể có micro MEMS được tích hợp trong đó. Tận dụng công nghệ MEMS (hệ thống vi cơ điện). Micro MEMS có thể được gia công nhỏ hơn 3 x 2 x 1 mm. Trong tiếng Anh, các đơn vị chỉ khoảng 1/8 inch ở điểm rộng nhất của chúng.

Hầu hết các mic MEMS bao gồm một màng ngăn nhạy áp suất đã được khắc trực tiếp vào silicon. Chúng thường có tiền khuếch đại tích hợp và thường bao gồm ADC chuyển đổi âm thanh tương tự thành luồng dữ liệu kỹ thuật số. Mặc dù mic MEMS chủ yếu là các loại bình ngưng kể từ khi phát minh ra chúng, các mô hình áp điện hiện cũng có sẵn.

Ngoài máy tính, điện thoại và máy tính bảng, micro MEMS cũng được sử dụng trong các thiết bị điện tử đeo được, máy bay không người lái, thiết bị internet vạn vật (IoT), điều khiển từ xa truyền hình thông minh và hơn thế nữa.

Đầu dò cường độ âm thanh

Đầu dò cường độ là micrô được sử dụng để đo cường độ âm thanh, như đã định nghĩa trước đó.

Hầu hết các đầu dò cường độ âm thanh sử dụng một cặp micrô trường tự do phù hợp với pha để đo cả áp suất tức thời và độ dốc áp suất của trường âm thanh. Chúng thường được cung cấp trên các cực cho phép hệ thống nhắm vào nguồn âm thanh. Di chuyển hệ thống cho phép các ứng dụng lập bản đồ cường độ âm thanh, đo công suất âm thanh và đo tiêu chuẩn IEC 61043 và IS0 9614-1.

Cách chọn micro phù hợp

Như với bất kỳ cảm biến nào khác, việc chọn micro phù hợp được xác định bởi ứng dụng. Trong các ứng dụng đo âm thanh, môi trường thường là yếu tố thúc đẩy trong việc lựa chọn và thiết lập micrô.

Môi trường đo lường thường được gọi là trường phản hồi. Khi bạn nghe thấy micrô được gọi là loại “trường tự do” hoặc “trường áp suất”, điều này đề cập đến trường phản hồi mà chúng sẽ được sử dụng. Chúng tôi sẽ mô tả điều này có nghĩa là gì bên dưới.

Ngoài việc chọn micrô đã được thiết kế cho môi trường đo mục tiêu của bạn, bạn cũng cần xem xét băng thông và SPL tối đa (mức áp suất âm thanh) mà micrô sẽ cần hỗ trợ.

Nếu môi trường đo lường của bạn rất nóng hoặc lạnh hoặc có độ ẩm cao, bạn cũng nên kiểm tra các thông số kỹ thuật đó trong bất kỳ micrô nào và bộ điều hòa tín hiệu của chúng mà bạn định sử dụng. Như một tuyên bố chung, mic ngưng tụ bị ảnh hưởng bất lợi nhiều hơn bởi môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao so với mic áp điện. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất cung cấp micro tụ điện được chế tạo đặc biệt cho các môi trường đầy thách thức.

Micro trường tự do

Micrô trường tự do có nghĩa là được sử dụng trong môi trường không phản xạ, chẳng hạn như ngoài trời hoặc trong buồng không vang. Chúng được thiết kế để đo các biến thể áp suất âm thanh di chuyển tự do trong không khí, thường là từ một nguồn duy nhất. Micrô trường tự do thường được hướng trực tiếp vào nguồn âm thanh.

Micrô trường tự do được thiết kế để đo áp suất âm thanh như thể bản thân micrô không có mặt trong trường. Tất nhiên, bất kỳ vật thể vật lý nào trong trường đều có thể làm phiền nó – điều này có thể xảy ra khi bước sóng tần số âm thanh tiếp cận kích thước của chính micrô. Kết quả là, các nhà sản xuất thường thêm các giá trị hiệu chỉnh hiệu chuẩn micro để bù đắp cho bất kỳ sự xáo trộn nào mà bản thân micrô có thể gây ra trong trường âm thanh.

(hình ảnh)

Các ứng dụng thử nghiệm trường tự do bao gồm:

• Ô tô vượt qua và các bài kiểm tra mức độ tiếng ồn ngoài trời khác
• Kiểm tra loa
• Thử nghiệm thiết bị trong các buồng phù hợp, bao gồm máy giặt, máy rửa bát, máy xay sinh tố và các mặt hàng tiêu dùng khác
• Khắc phục sự cố vận hành để loại bỏ rung động hoặc tiếng ồn dư thừa
• Giám sát tiếng ồn ngoài trời

Micro trường áp suất

Micrô trường áp suất có nghĩa là để đo áp suất âm thanh trên màng ngăn của micrô. Đôi khi những micrô này được đặt trực tiếp trên tường, bộ ghép hoặc trên bề mặt bên trong của buồng hoặc khu vực kín để chúng có thể đo áp suất âm thanh lên tường hoặc bề mặt. Chúng được tìm thấy trong gần như tất cả các ứng dụng kiểm tra mô phỏng tai.

(hình ảnh)

Micrô trường áp suất thường được thiết kế để có đáp ứng tần số rất phẳng. Kết quả là, đôi khi chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng tỷ lệ mắc ngẫu nhiên như được mô tả bên dưới, khi yêu cầu phản hồi phẳng này.

Các ứng dụng kiểm tra trường áp suất bao gồm:

• Các bài kiểm tra mô phỏng tai người
• Đo áp suất âm thanh trên thân máy bay
• Đo áp suất âm thanh lên tường và hốc
• Đo áp suất âm thanh bên trong ống và các cấu trúc khác

Micro ngẫu nhiên

Micro đa hướng ngẫu nhiên (hay còn gọi là “trường khuếch tán”) được tạo ra cho môi trường mà âm thanh có thể phát ra từ bất kỳ hoặc tất cả các hướng. Chúng bao gồm môi trường phản xạ cao, buồng hồi âm và những thứ tương tự. Những micrô này được thiết kế để phản ứng đồng đều với áp suất âm thanh đến từ mọi hướng cùng một lúc.

(hình ảnh)

Các ứng dụng kiểm tra trường áp suất bao gồm:

• Phòng, khán phòng, âm thanh nhà hát
• Kiểm tra tiếng ồn cabin hành khách ô tô
• Kiểm tra tiếng ồn cabin hành khách trên máy bay
• Kiểm tra thiết bị gia dụng
• Kiểm tra tiếng ồn môi trường
• Tốt cho môi trường âm thanh biên độ trung bình và cao

Các ứng dụng đo micro

Ứng dụng NVH (tiếng ồn, rung động và độ khắc nghiệt)

Mặc dù thử nghiệm NVH áp dụng cho nhiều loại máy móc, từ máy cắt cỏ của bạn đến máy trộn xi măng, NVH có liên quan chặt chẽ nhất với thử nghiệm ô tô. Nếu bạn đã quen với việc lái xe xung quanh trong một chiếc xe có giá trung bình, và sau đó tham gia vào một mẫu xe sang trọng, chắc chắn bạn sẽ có một trải nghiệm rất khác. Đóng cửa một chiếc xe hơi sang trọng dường như chặn hầu hết âm thanh từ bên ngoài, và động cơ, bất chấp sức mạnh của nó, vẫn ngân nga một cách tinh tế và thỏa mãn. Có rất ít nếu có tiếng lục lạc và tiếng rít.

Trải nghiệm tương đối thú vị này là kết quả của vô số giờ thử nghiệm, thiết kế, thử nghiệm lại và thiết kế lại bởi một đội ngũ kỹ sư ô tô. Micrô và các cảm biến khác được sử dụng để đo âm thanh và dẫn các rung động cả bên trong và bên ngoài xe, cả trong điều kiện lái xe thực tế và trong các buồng không vang. Sau đó, các kỹ sư ô tô sử dụng dữ liệu này để tinh chỉnh thiết kế và vật liệu xe cho đến khi nó đáp ứng các yêu cầu về tiếng ồn của họ trong nhiều điều kiện lái xe khác nhau.

Sự khắc nghiệt chủ quan hơn và khó định lượng hơn vì nó liên quan đến việc âm thanh, rung động hoặc sự kết hợp “khó chịu” như thế nào đối với người bình thường.

Có rất nhiều bài kiểm tra NVH bên trong (bên trong cabin lái xe) và bên ngoài được thực hiện trên ô tô, xe tải và xe buýt, bao gồm:

• Kiểm tra tiếng ồn phanh
• Kiểm tra tiếng ồn vượt qua ô tô
• Kiểm tra tiếng ồn động cơ
• Kiểm tra hệ thống truyền động
• Kiểm tra tiếng ồn vượt qua
• Kiểm tra tiếng ồn khí thải
• Thử nghiệm xe điện và xe hybrid
• Kiểm tra tiếng ồn gió
• Kiểm tra tiếng ồn Buzz, Squeak và Rattle
• Kiểm tra tiếng ồn bên trong xe
• Kiểm tra tiếng ồn trên đường

Tiếng ồn tại nơi làm việc và tiếng ồn môi trường

Việc mọi người tiếp xúc với tiếng ồn tại nơi làm việc là một vấn đề sức khỏe và do đó được quy định ở Hoa Kỳ, Châu Âu và các nơi khác. Có các ứng dụng đo âm thanh và tiếng ồn bao gồm:

• Kiểm tra tiếng ồn đô thị
• Kiểm tra tiếng ồn tại nơi làm việc và nhà máy
• Kiểm tra âm học trong phòng
• Kiểm tra tiếng ồn sân bay
• Kiểm tra mức âm thanh buổi hòa nhạc

Âm học điện

• Kiểm tra âm thanh điện thoại – Có dây, không dây và rảnh tay
• Xét nghiệm máy trợ thính
• Kiểm tra loa và loa thông minh
• Kiểm tra tai nghe – Có dây và không dây

Phân tích máy móc

Khi chúng ta nghĩ đến việc dự đoán lỗi máy và chẩn đoán sự cố máy móc, chúng ta thường nghĩ đến việc đo độ rung và nhiệt độ, nhưng tiếng ồn là một chỉ số quan trọng về tình trạng máy. Ví dụ, những cỗ máy không cân bằng thường thể hiện điều này đầu tiên với âm thanh. Nếu bạn đã từng nghe máy sấy quần áo của mình phải vật lộn với tải trọng không cân bằng, bạn biết điều đó nghe như thế nào.

• Kiểm tra độ rung của máy
• Giám sát tình trạng
• Kiểm tra bảo trì dự đoán
• Phát hiện rò rỉ không khí và khí gas

Nhận dạng nguồn tiếng ồn

Đôi khi chỉ đơn giản là biết có bao nhiêu tiếng ồn ở một nơi nhất định là không đủ, nhưng cần phải biết chính xác nó đến từ đâu. Thành phần hoặc hệ thống nào đang tạo ra tiếng ồn và tại sao? Đối với các ứng dụng này, mảng micrô là một giải pháp tốt vì chúng có thể tạo ra biểu diễn ba chiều của một khu vực.

Hãy tưởng tượng một toa tàu điện ngầm đi ngang qua một mảng micrô. Có lẽ bánh xe hoặc phanh đang kêu rít, hoặc giày đang chạy dọc theo đường ray thứ ba và phát ra tiếng ồn, hoặc máy đo tốc độ đang chạy dọc theo dây xích trên đầu. Đối với các đối tượng chuyển động, phần mềm tạo chùm tia giúp tạo bản đồ 3D theo thời gian.

Đôi khi được gọi là “máy ảnh âm thanh”, hệ thống micro mảng có thể ở cấp độ vi mô, như với thử nghiệm máy trợ thính, hoặc cấp độ vĩ mô, như với các máy lớn (máy phát điện, máy cắt, tàu hỏa, ô tô, máy bay) hoặc thậm chí là cả một nhà máy.

• Phân tích nguồn tiếng ồn của hệ thống giao thông – Sân bay, Đường sắt tàu điện ngầm, Trạm xe buýt
• Thử nghiệm âm thanh đường hầm gió – Hàng không vũ trụ và ô tô
• Ảnh ba chiều âm thanh
• Lập bản đồ cường độ âm thanh
• Kiểm tra tiếng ồn động cơ
• Kiểm tra tiếng ồn trong cabin
• Phát hiện rò rỉ khí bệnh viện
• Phát hiện rò rỉ khí nén

Địa chỉ cung cấp micro đo tiếng ồn chất lượng

Lidinco với kinh nghiệm 10 năm trong lĩnh vực phân phối thiết bị đo lường điện luôn đảm bảo mang đến cho khách hàng những sản phẩm chất lượng nhất với mức giá tốt, đi kèm đó là sự đảm bảo về nguồn gốc hàng hóa. Chúng tôi phân phối và bảo hành các thiết bị đo tại thành phố Hồ Chí Minh và toàn quốc. 

Vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới để được tư vấn và đặt mua micro đo độ ồn với mức giá tốt nhất.  

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG

HCM: 028.39778269 – 028.36016797 –  (Zalo) 0906.988.447  

Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com  

Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com