Акустические измерения и приборы - Acoustical measurements and instrumentation

Анализ звука и акустики играет важную роль в таких инженерных задачах, как проектирование продукта, производственные испытания, производительность машины и управление технологическим процессом. Например, дизайн продукта может потребовать изменения уровня звука или шума для соответствия стандартам от ANSI, IEC, и ISO. Работа может также включать в себя доработку дизайна в соответствии с ожиданиями рынка. Здесь примеры включают настройку механизма запирания автомобильной двери, чтобы произвести впечатление на потребителя удовлетворительным щелчком, или модификацию выпускного коллектора, чтобы изменить тон грохота двигателя. Конструкторы самолетов также используют акустические приборы для снижения шума при взлете и посадке.

Акустические измерения и приборы варьируются от портативного шумомера до фазированной решетки на 1000 микрофонов.

Составные части

Большинство акустических измерительных и измерительных систем можно разделить на три компонента: датчики, сбор и анализ данных.

Датчики

Наиболее распространенным датчиком, используемым для акустических измерений, является микрофон. Микрофоны измерительного класса отличаются от обычных микрофонов для студии звукозаписи, потому что они могут обеспечить детальную калибровку их отклика и чувствительности. Другие датчики включают гидрофоны для измерения звука в воде или акселерометры для измерения вибрации, вызывающей звук. Три основные группы микрофонов: давление, свободное поле и случайное падение, каждая из которых имеет свои собственные поправочные коэффициенты для различных приложений.^[1] Известные поставщики микрофонов: PCB Piezotronics, Брюль и Кьер, GRAS и точность звука.^[2]

Получение данных

Оборудование для сбора данных для акустических измерений обычно использует 24-битное аналого-цифровые преобразователи (АЦП), фильтры сглаживания, и другое преобразование сигналов. Это преобразование сигнала может включать в себя усиление, фильтрацию, возбуждение датчика и конфигурацию входа. Еще одно соображение - это частотный диапазон приборов. Он должен быть достаточно большим, чтобы покрывать интересующий частотный диапазон сигнала с учетом диапазона датчика. Чтобы предотвратить наложение спектров, многие устройства поставляются с фильтрами сглаживания, которые сокращают максимальный частотный диапазон устройства до чуть менее половины максимальной частоты дискретизации, как предписано теоремой Найквиста. Динамический диапазон это распространенный способ сравнения характеристик одного инструмента с другим. Динамический диапазон - это мера того, насколько мал вы можете измерить сигнал по сравнению с максимальным входным сигналом, который может измерить устройство. Выраженный в децибелах, динамический диапазон составляет 20 log (Vmax / Vmin). Например, устройство с входным диапазоном ± 10 В и динамическим диапазоном 110 дБ сможет измерить сигнал величиной до 10 мкВ. Таким образом, входной диапазон и указанный динамический диапазон важны для определения потребностей вашей измерительной системы.

Анализ

Аудио и акустический анализ включает в себя фракционно-октавный анализ, измерения уровня звука, спектры мощности, измерения частотной характеристики и анализ переходных процессов. Результаты отображаются на дисплеях водопада, цветовых картах и ​​октавных графиках.

Рекомендации