CS201846B1 - Zapojení pro měření akustického tlaku - Google Patents

Abstract

Zapojení pro měření akustického tlaku, zejména ojedinělých akustických impulsů. Převodník na absolutní hodnotu je zapojen na analogově-digitální převodník přes špičkový detektor a logaritmický zesilovač. Řídící obvod je zapojen na analogově-digitální převodník a na čítač, který je zapojen mezi analogově-digitální převodník, na nějž je zapojen zdroj extrémního řídicího napětí a displej. Obvody takto uspořádané mohou nejméně čtyřikrát zvětšil rozsah čtení standardních zvukoměrů, zvyšuje přesnost čtení a režimu plynulého měření až na 0,1 dB a jsou schopny registrovat maximální hodnotu naměřené úrovně a vyloučit tak chyby obsluhy.

Description

Zapojení pro měření akustického tlaku, zejména ojedinělých akustických impulsů.

Převodník na absolutní hodnotu je zapojen na analogově-digitální převodník přes špičkový detektor a logaritmický zesilovač. Řídící obvod je zapojen na analogově-digitální převodník a na čítač, který je zapojen mezi analogově-digitální převodník, na nějž je zapojen zdroj extrémního řídicího napětí a displej.

Obvody takto uspořádané mohou nejméně čtyřikrát zvětšil rozsah čtení standardních zvukoměrů, zvyšuje přesnost čtení a režimu plynulého měření až na 0,1 dB a jsou schopny registrovat maximální hodnotu naměřené úrovně a vyloučit tak chyby obsluhy.

201 846

201840

Předložený vynález se týká zapojení pro měření akustického tlaku, zejména ojedinělých akustických impuleůo

Pro měření hluku se používají standardní zvukoměry. Jejich použití je bez problému, měří-li se hluky ustálené nebo impulsní, opakují-li se impulsy dostatečně často. Pro vyhodnocení úrovně hluku jsou standardní zvukoměry vybaveny vestavěnými filtry, nebo se používají přídavné filtry oKtánové nebo třetinooictánové. Často se používají analyzátory okamžitého spektra, zvláště při měření ojedinělých akustických impulsů,

V některých případech je však třeba vyhodnotit akustický tlak ojedinělého akustického impulsu bez analyzátoru. Vzhledem k poměrně malé oasové konstantě indikátoru standardního zvukoměru vznikají potíže s odečtením naměřené hodnoty. Dále, vzhledem k tomu, je rozsah výchylek indikátoru zpravidla pouze 10 dB, musí být přepínač citlivosti nastaven na nejbližší nižší úroveň násobku 10 dB, protože přepínač citlivosti má zpravidla krok 10 dB, Prakticky to znamená, že úroveň akustického tlaku ojedinělého akustického impulsu musí být v místě měření odhadnuta předem s chybou + 5 dB, Má-li se měřit akustický tlak neopakovatelného nebo velmi obtížně opakovatelného akustického impulsu s přesností odečtu lepší než 1 dB a nemá-li být pro vyhodnocení použit záznam, musí být standardní zvukoměr doplněn přídavným zařízením, Příkladem takového zařízení je bipolární špičkový detektor nebo převodník a absolutní hodnotu signálu a unipolární špičkový detektor, Bude-li vybíjecí časová konstanta špičkového detektoru několik vteřin, lze neručit chybu čtení úrovně menší než 0,1 dB.

K zvětšení rozptylu odhadu úrovně akustického tlaku lze použít logaritmický zesilovač. Jeho vstupní dynamický rozsah bude určovat meze, ve kterých musí ležet výstupní signál zvukoměru, odpovídající odhadnuté úrovni akustického tlaku. Protože standardní zvukoměry mají rozsah 130 dB a přesný logaritmický zesilovač s tak velkým rozsahem lze vyrobit jen s velkými obtížemi, nemůže být rozptyl odhadu úrovně 130 dB, ale musí být zúžen. Přijatelné meze jsou + 20 dB, Logaritmický zesilovač s dynamickým rozsahem 40 dB, tj, 2 x 20 dB. lze vyrobit snadno a rozsah indikátoru zvukoměru je tak rozšířen 4krát. Protože výstupní napětí logaritmického zesilovače je lineárně závislé na úrovni signálu v dB, může se úroveň výstupního napětí cejchovaná v dB přímo připočítat k referenční úrovni signálu na zvukoměru, volené při konstrukci přídavného zařízení a nastavované při cejchování měřicího řetězce.

Jinou variantou doplňku ke zvukoměru může být zařízení s analogově-digitálním převodníkem a číslicovým displejem, které obsahují výše popsané obvody má i jejich přednosti, ale navíc má zjednodušenou obsluhu a zvýšenou přesnost čtení. Při jeho návrhu se vychází z těchto skutečností!

a) každé nastavení citlivosti zvukoměru, v násobcích 10 dB, a při poloze ručky indikátoru na nule, má výstupní signál zvukoměru jistou velikost danou jeho konstrukcí. Dále je nazývána referenční úrovní,

b) kromě použitelného rozsahu 10 dB vlastního indikátoru, má zvukoměr nejméně 10 dB

201848 rezervu do přetížení,

c) úroveň vlastního šumu nepřevyšuje 20 až 30 dB a pro reálně se vyskytující úrovně hluku, tj. akustického tlaku, je úroveň výstupního signálu zvukoměru, odpovídající poloze ručky indikátoru na nule, nejméně o 20 dB vyššie

Uvedené nevýhody a požadavky v podstatě odstraňuje a splňuje předložený vynález, který spočívá v tom, že převodník na absolutní hodnotu je zapojen na analogovědigitální převodník přes špičkový detektor a logaritmický zesilovač. Řídicí obvod je zapojen na analogově-digitální převodník a na čítač, který je zapojen mezi analogově-digitální převodník a displeje Na analogově-digitální převodník je zapojen zdroj externího řídicího napětío

Na připojeném výkresu jsou na obr. 1 a 3 uvedeny příklady blokového zapojení podle vynálezu a na obr. 2 jsou znázorněny průběhy signálu. V převodníku 1 je výstupní napětí zvukoměru přivedeno na absolutní hodnotu a ve špičkovém detektoru 2. je detekována jeho maximální hodnota. V logaritmickém zesilovači 3 je napětí logaritmováno a v analogově-digitálním převodníku £ je přivedeno na počet pulsů.

Jeho výstupní pulsy jsou čítány reverzačním čítačem £ a stav čítače 2 3^e potvrzen na displeji 6, s výhodou číslicovém. Přitom se vychází z předpokladů uvedených výše a analogově-digitální převodník £ je navržen tak, aby vstupní referenční napětí odpovídalo středu jeho dynamického rozsahu, jak je uvedeno na obr. 2. Napětím posuvu ze zdroje P externího řídicího napětí, odpovídajícím minimální úrovni vstupního napětí analogově-digitálního převodníku je určen počet pulsů, který musí být analogovědigitálním převodníkem £ generován, aby byl renezanční čítač 2 právě vynulován. V tomto okamžiku má být značka indikátoru zvukoměru právě na nule a měřená úroveň hluku - akustického tlaku - právě odpovídá úrovni nastavené přepínačem citlivosti.

Po dobu čítání vzad čítačem 2t musí být na displeji indikován stav - , protože měřená úroveň je pod úrovní referenční a na běžných zvukoměrech se zpravidla nedá odečíst. Stav displeje se odečítá od číselné hodnoty nastavené citlivosti zvukoměru. Úroveň maximální a dle obr. 2 odpovídá maximálnímu vstupnímu napětí od zvukoměru, tj. ňapětí v rozsahu indikovaných zvukoměrem 0 až 10 dB a rezervy v dynamickém rozsňhu, která se také nedá odečíst. Pod dobu čítání mezi referenční a maximální úrovní čítač 2 čítá vpřed a na displeji £ musí být indikován stav - , protože stav displeje £ se musí přičíst k číselné hodnotě nastavené citlivosti zvukoměru.

Z uvedeného vyplývá, že v každém měřicím cyklu musí být čítač 2 nastavován na zvolené záporné číslo, včetně znaménka, prostřednictvím externího napětí posuvu, a napětím posuvu musí být v analogově-digitálním převodníku £ nastavena příslušná minimální úrovpň. Funkce převodníku £ a Čítače £ je řízena řídicím obvodem 7, který vyrábí potřebné signály.

Ještě větší přednosti má zapojení podle obr. 3, které v paměti a na displeji zobrazí maximální úroveň vstupního napětí. Označená paměí 8 plynule sleduje stav čítače 2t nastavovaného v každém měřicím cyklu například ňa - 20.0. V komparátoru polarity 10 je indikován okamžik příchodu vstupního napětí analogově-digitálního převodníku 4 přes referenční úroveň. V komparátoru maxima 11 js porovnáván stav operační paměti 8 se stavem přechodové paměti 2· Je-li stav operační paměti 8 vyšší než stav přechodové paměti 9, je přechodová paměí 2 zablokována řídicím obvodem £ a bude sledovat operační paměí 8, tj. čítač 2« Stav čítače 2 bude tak zobrazen na displeji 6. Po ukončení měřicího cyklu bude přechodová paměí znovu zablokována bud na neomezenou dobu pro ruční nulování, nebo až do okamžiku přechodu vyšších vstupních napětí, kdy komparátor polarity 10 a komparátor maxima 11 blokují výstupy řídicího obvodu 7 pro přechodovou paměí 2«

Obvody takto uspořádané mohou nejméně čtyřikrát zvětšit rozsah čtení standardních zvukoměrů, zvyšují přesnost čtení a režimu plynulého Čtení až na 0,1 dB a jsou schopny registrovat maximální hodnotu naměřené úrovně a vyloučit tak chyby obsluhy. Uspořádáním čítačů mohou být na displeji zobrazeny přímo úrovně v dB a konečný výsledek měřeni se získá prostým sečtením údaje displeji s údajem nastavení citlivosti zvukoměru bez ohledu na polohu značky jeho indikátoru. Výsledky jsou snadno použitelné pro přímé porovnávání úrovní akustického tlaku ojedinělých akustických impulsů, jejichž přesnou úroveň nelze na běžném zvukoměru odečíst. Jsou příkladem použití známých principů s novými účinky, S úspěchem mohou být použity i tam, kde se porovnávají v dB různé úrovně napětí, a kde je třeba zaznamenat maximální úroveň.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení pro měření akustického tlaku, zejména ojedinělých akustických impulsů, vyznačené tlm, ze převodník i.i) na absolutní hodnotu je zapojen na analogovédigitální převodník (4) přes špičkový detektor (2) a logaritmický zesilovač (3), zatímco řídicí obvod (7) je zapojen na analogově-digitální převodník (4) a na čítač (5), který je zapojen mezi analgově - digitální převodník (4) a displej (6), přičemž na analogově-digitální převodník (4) je zapojen zdroj (P) extrémního řídicího napětí.
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že čítač (5) je zapojen na displej (6) přes operační paměí (8) a přechodovou paměí (9), přičemž na přechodovou paměí (9) je zapojen řídicí obvod (7), a přechodová paměí (9) je zpětnovazebně zapojena na řídicí obvod (7) přes komparátor maxima (11), zatímco operační paměí (8) je zpětnovazebně zapojena na řídicí obvod (7) jednak přes komparátor polarity (10) a jednak přes komparátor maxima (11).