Utilizzo dei fonometri nell'industria automobilistica
La struttura e il principio di funzionamento del fonometro
Il fonometro è uno strumento in grado di misurare il livello sonoro del rumore industriale, domestico, del traffico, ecc. in base alle caratteristiche uditive dell'orecchio umano. Il livello di rumore si riferisce al livello di pressione sonora (dB) o al livello di volume (phon) misurato con un fonometro e corretto per l'udito. Secondo la precisione del fonometro che misura 100{{10}}Hz di tono puro in condizioni standard, negli anni '60 il fonometro era diviso in due categorie nel mondo, uno è chiamato fonometro di precisione e l'altro è chiamato fonometro ordinario. Anche il nostro Paese adotta questo metodo. Dagli anni '70, alcuni paesi hanno introdotto un metodo a quattro categorie, suddiviso in Tipo 0, Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3. Le loro precisioni sono ±0,4 dB, ±0,7 dB, ±1,0 dB e ±1,5 dB, rispettivamente. A seconda delle diverse fonti di alimentazione utilizzate dal fonometro, può essere suddiviso anche in fonometro di tipo AC e di tipo DC con batterie a secco, quest'ultimo può essere anche portatile. Il portatile presenta i vantaggi di dimensioni ridotte, peso leggero e comodo utilizzo in loco.
Generalmente è composto da microfono, amplificatore, attenuatore, rete di pesatura, rilevatore, misuratore di indicazione e alimentatore.
(1) Microfono
È un dispositivo che converte un segnale di pressione sonora in un segnale di tensione, noto anche come microfono, ed è un ottimo sensore. I microfoni comuni sono a cristallo, a elettrete, a bobina mobile e a condensatore.
Il sensore a bobina mobile è costituito da un diaframma vibrante, una bobina mobile, un magnete e un trasformatore. Il diaframma vibrante inizia a vibrare dopo essere stato sottoposto alla pressione dell'onda sonora e spinge la bobina mobile installata con esso a vibrare nel campo magnetico per generare una corrente indotta. La corrente varia in funzione dell'entità della pressione acustica sulla membrana vibrante. Maggiore è la pressione sonora, maggiore è la corrente generata; minore è la pressione sonora, minore è la corrente generata.
I sensori capacitivi sono composti principalmente da diaframmi metallici ed elettrodi metallici vicini tra loro, che è essenzialmente un condensatore piatto. Il diaframma metallico e gli elettrodi metallici costituiscono le due armature del condensatore piatto. Quando il diaframma è sottoposto a pressione sonora, il diaframma si deforma, la distanza tra le due piastre cambia e cambia anche la capacità, generando così una tensione alternata la cui forma d'onda è compresa nell'intervallo lineare del microfono e del livello di pressione sonora Formando un rapporto realizza la funzione di convertire il segnale di pressione sonora in un segnale di tensione.
Il microfono a condensatore è un microfono ideale nella misurazione acustica. Presenta i vantaggi di un'ampia gamma dinamica, risposta in frequenza piatta, alta sensibilità e buona stabilità nell'ambiente di misurazione generale, quindi è ampiamente utilizzato. Poiché l'impedenza di uscita del sensore capacitivo è molto elevata, è necessario effettuare la trasformazione dell'impedenza attraverso il preamplificatore. Il preamplificatore è installato all'interno del fonometro in prossimità della parte dove è installato il sensore capacitivo.
(2) Amplificatore e attenuatore
Attualmente, molti popolari amplificatori nazionali e importati utilizzano amplificatori a due stadi nel circuito di amplificazione, vale a dire l'amplificatore di ingresso e l'amplificatore di uscita, la cui funzione è quella di amplificare il segnale elettrico debole. L'attenuatore di ingresso e l'attenuatore di uscita vengono utilizzati per modificare l'attenuazione del segnale di ingresso e l'attenuazione del segnale di uscita, in modo che il puntatore della testina del misuratore indichi la posizione appropriata e l'attenuazione di ciascun ingranaggio sia 1{{2 }} decibel. L'intervallo di regolazione dell'attenuatore utilizzato dall'amplificatore di ingresso è la misurazione inferiore (come 0~70 dB) e l'intervallo di regolazione dell'attenuatore utilizzato dall'amplificatore di uscita è la misurazione (70~120 dB). I quadranti degli attenuatori di ingresso e uscita sono spesso realizzati in colori diversi, e attualmente il nero e il trasparente sono spesso accoppiati. Poiché l'alto e il basso di molti fonometri sono limitati a 70 decibel, è necessario evitare che il limite venga superato durante la rotazione, per non danneggiare il dispositivo.
(3) Rete di ponderazione
Per simulare le diverse sensibilità dell'udito umano a frequenze diverse, ne è integrato uno in grado di simulare le caratteristiche uditive dell'orecchio umano e correggere il segnale elettrico a una rete simile all'udito. Questa rete è chiamata rete di ponderazione. Il livello di pressione sonora misurato attraverso la rete di ponderazione non è più il livello di pressione sonora della grandezza fisica oggettiva (detto livello di pressione sonora lineare), ma il livello di pressione sonora corretto dal senso dell'udito, detto livello sonoro ponderato o livello di rumore.
Esistono generalmente tre tipi di reti di ponderazione: A, B e C. Il livello sonoro ponderato A serve a simulare le caratteristiche di frequenza dell'orecchio umano al rumore a bassa intensità inferiore a 55 decibel; il livello sonoro ponderato B deve simulare le caratteristiche di frequenza del rumore di intensità moderata tra 55 e 85 decibel; il livello sonoro ponderato C serve a simulare le caratteristiche di frequenza della caratteristica del rumore ad alta intensità. La differenza tra i tre è il grado di attenuazione delle componenti a bassa frequenza del rumore. A attenua di più, seguito da B e C di meno. Il livello sonoro ponderato A è la misurazione del rumore più utilizzata al mondo perché la sua curva caratteristica è vicina alle caratteristiche uditive dell'orecchio umano. B e C sono stati gradualmente utilizzati.
Le letture del livello di rumore rilevate dai fonometri devono indicare le condizioni di misurazione.
(4) Geofono e testina indicatore
Per visualizzare il segnale amplificato attraverso la testa del misuratore, è necessario anche un rilevatore per convertire il segnale di tensione che cambia rapidamente in un segnale di tensione CC che cambia più lentamente. L'ampiezza di questa tensione CC è proporzionale all'ampiezza del segnale di ingresso. In base alle esigenze di misurazione, il rivelatore può essere suddiviso in rivelatore di picco, rivelatore medio e rivelatore RMS nero. Il rivelatore di picco può fornire il valore massimo in un certo intervallo di tempo e il rivelatore di media può misurare il valore medio massimo in un certo intervallo di tempo. I rilevatori radice quadrata vengono utilizzati nella maggior parte delle misurazioni, ad eccezione dei suoni impulsivi come gli spari, che richiedono misurazioni di picco.
