Hiệu chuẩn
Đo âm thanh là một trong những phép đo được coi là quan trọng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụ: ô tô, sản xuất, HSE, nghiên cứu, v.v. Một trong những khía cạnh quan trọng đối với tất cả các phép đo là hiệu chuẩn của nó. Hiệu chuẩn là một quá trình ghi lại và điều chỉnh giá trị đọc của các dụng cụ đo lường với một tham chiếu có thể xác định được.
Dải tần số của phép đo âm thanh trong không khí rất rộng, từ sóng hạ âm đến sóng siêu âm. Từ hertz thứ mười đến 200 kHz. Nó cũng được đo trong một loạt các dải động, từ 20 microascal đến 20 kilopascal. Do đó, để có thể thực hiện các phép đo này trong một loạt các tần số và độ động, các loại micrô khác nhau được sử dụng.
Hầu hết các micrô đo lường và micrô tham chiếu là micrô tụ điện. Loại micrô này được lựa chọn rộng rãi vì đáp ứng tần số phẳng và độ ổn định cơ học tốt. Tiêu chuẩn được sử dụng cho micrô đo lường là IEC61094-4 được gọi là micrô tiêu chuẩn làm việc, viết tắt là WS. Micro WS được phân loại thành 3 loại dựa trên đường kính của nó là 23,77 mm, 12,7 mm và 6,35 mm. Ba micro này có tên lần lượt là WS1, WS2 và WS3.
Một tiêu chuẩn khác được sử dụng cho Micrô tiêu chuẩn phòng thí nghiệm, viết tắt là LS, là IEC61094-1. Tương tự như WS, LS có thể được phân loại theo đường kính của nó, đó là LS1 với đường kính 23,77 mm và LS2 với đường kính 12,7 mm. Micrô LS được thiết kế để có thể lắp vào bộ ghép hiệu chuẩn và thường được viện đo lường quốc gia sử dụng như một tài liệu tham khảo quốc gia ở một quốc gia. Cả hai tiêu chuẩn được đề cập ở trên chỉ định kích thước, độ nhạy, đáp ứng tần số, trở kháng âm thanh, dải động, ảnh hưởng xung quanh và độ ổn định.
Micrô ngưng tụ là một bộ chuyển đổi tương hỗ. Micrô này có thể hoạt động như một micrô bằng cách chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành điện năng, cũng như hoạt động như một nguồn âm thanh bằng cách chuyển đổi đầu vào điện thành đầu ra âm thanh. Đây là lý do tại sao micro tụ điện có thể được hiệu chuẩn bằng một phương pháp hiệu chuẩn được gọi là tương hỗ.
Trước khi chúng ta thảo luận thêm về phương pháp hiệu chuẩn, sẽ rất hữu ích khi thảo luận về trường âm thanh và loại micrô được sử dụng để đo trong các trường đó. Có ba loại trường âm thanh nói chung. Trong một khoang có kích thước nhỏ hơn một phần tư bước sóng đo được, trường soiund được gọi là trường áp suất. Trường này xảy ra trong một bộ ghép hiệu chuẩn để hiệu chuẩn micrô, điện thoại và thiết bị trợ thính, chẳng hạn. Trường âm thanh trong phòng không dội âm hoặc ngoài trời nơi âm thanh có thể lan truyền mà không có vật cản được gọi là trường tự do. Trong khi trường âm thanh trong phòng phản xạ được gọi là trường khuếch tán.
Tất cả các loại micrô đều có thể ảnh hưởng đến trường âm thanh đang được đo, bao gồm cả micrô tụ điện. Micrô được sử dụng trong các khoang phải có màng ngăn cứng, hay nói cách khác là có trở kháng âm thanh cao. Đối với điều kiện trường tự do, micrô được chọn lý tưởng có đường kính nhỏ hơn 5-7% so với bước sóng của âm thanh được đo. Trong thực tế, điều này hiếm khi xảy ra, do đó ảnh hưởng phải được tính đến trong kết quả đo. Tình hình tương tự cũng xảy ra trong trường khuếch tán, mặc dù ảnh hưởng tương đối nhỏ hơn.
Lưu ý rằng ảnh hưởng trong trường tự do và trường khuếch tán chỉ phụ thuộc vào kích thước của thân micrô. Vì lý do này, ảnh hưởng chỉ phải được đo một lần cho cùng một kiểu micrô. Sau khi ảnh hưởng được xác định, nó có thể được áp dụng cho tất cả các micrô giống nhau của cùng một kiểu máy.
Hãy quay lại hiệu chuẩn có đi có lại. Phương pháp này được phát minh vào những năm 1940. Phương pháp này đã được phát triển và tiêu chuẩn hóa, làm cho phương pháp này trở thành một trong những kỹ thuật hiệu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất để xác định phản ứng của micrô trong trường áp suất và trường tự do. Phương pháp hiệu chuẩn dựa trên chức năng truyền của hai micrô được ghép nối làm micrô và nguồn âm thanh.
Hai micrô được ghép nối trong một môi trường âm thanh được xác định rõ ràng. Hàm truyền là tỷ số giữa điện áp đầu ra của cảm biến và dòng điện đầu vào của nguồn được đo. Tỷ lệ này được gọi là trở kháng truyền điện (Ze). Hơn nữa, bằng cách biết trở kháng truyền âm (Za), tích của độ nhạy của hai micrô có thể được xác định bằng phương trình này.
“Trong đó M1 và M2 là độ nhạy của micrô 1 và micrô 2, Ze / Za là tỷ số giữa trở kháng truyền âm và điện.
Bằng cách sử dụng ba micrô (1,2,3) và xác định ba phương trình tỷ lệ trở kháng (A, B, C) cho ba kết hợp có thể có (1-2, 1-3, 2-3), độ nhạy của ba micrô có thể được tính toán bằng cách giải ba phương trình này.”
Một số viện đo lường quốc gia đang thực hiện hiệu chuẩn qua lại cho các micrô tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm. Tần số dao động từ 20Hz đến 10kHz đối với LS1 và 20Hz đến 20kHz đối với LS2. Một số viện có kinh nghiệm trong việc hiệu chỉnh dải tần số thấp hơn hoặc cao hơn.