最好的人类耳朵能捕捉到20赫兹到20千赫的声音。这些限制是已知的最广泛的。正常情况下,正常范围从100Hz到13KHz,这取决于个人的年龄和健康状况。我们为我们的测量和有一个良好的精度,我们将得到20赫兹到20千赫的限制。要听到的声音不一定只在音频范围内,它必须在相应的频率上具有适当的音量。为了使这两种声音在我们的耳朵里具有相同的强度,我们实际上必须在耳鼓上练习非常不同的压力,对于100Hz,我们需要更大的压力来“听”相同强度的声音,与1KHz的声音相比。这是因为我们的耳朵在不同的频率下有不同的灵敏度。
最高灵敏度在500Hz和5KHz之间。所有这些都清楚地显示在下图中。
下面的虚线表示听力极限。听不到低于此级别的声音。从图中我们可以看到1000Hz时的听力极限是0dB,而50Hz时是40dB。图中的曲线是由声压级形成的,这些声压级给我们的耳朵在不同频率下具有相同的强度(等音速)。图表顶部的曲线也被称为“痛阈”,这并不意味着下面的所有声音都是无害的。如果我们长时间暴露在噪音中(例如,30分钟100分贝),我们的听力损失也会低得多。这种曲线的唯一特征是我们在这些程度上确实有疼痛感,听力损失可能在很短的时间内发生。
下图显示了一些dBA声音的级别。DBA是一个相对大小,它取决于ear特性。
因此,100Hz时的“真实”60dB应与1KHz时的50dB声强相同。构造与这些特性进行比较的电路并不容易。然而,根据国际标准,这种精度是不必要的,下一个补偿图的曲线就足够了。
这条曲线被称为曲线A。要测量dBA声音,我们无需通过连接微型过滤器和特征曲线A来实现。
以dBA为单位测量声音
为了测量声音,我们首先需要一个功能简单的好麦克风。一个容量大的麦克风是理想的。麦克风跟随前置放大器。在前置放大器和放大器之间放置一个特性曲线A的滤波器,滤波器的输出与放大器相连,放大器与电桥和电阻一起构成一个以分贝为单位的交流电测量电路。
仪器面积从50dB到110dB。较低的层次没有高层次的有趣。
电路
作为入口处的麦克风,可以安装飞利浦LBC1055/00。这种话筒容量大,不需要高工作电压。它有一个内置的FET放大器,其特性在100Hz到14KHz之间是线性的,它还有一个优点是高达134dB不过载。
麦克风的FET通过R8和C3由正电压供电。麦克风信号由T1和T2放大。放大倍数约为20倍,取决于R7与R3的比值。放大器的输入阻抗取决于R1,R1与放大一起,已经针对这种类型的麦克风进行了计算。如果使用其他类型,则必须进行一些更改。
信号通过T3,T3的发射器连接到由R10、R11、R12和C5、C6、C7组成的滤波器A。此过滤器提供了曲线的良好近似值。最后一步是1mA动圈仪表的标准测量电路。IC1电桥和反馈电阻是一个非常好的交流电压表电路。二极管D1用于保护其免受大电流的影响。
使用开关S1选择测量范围。分压器R14-R18上的电压与流经仪器的电流成比例。也就是说,如果反馈来自分频器的底部,这对应于低输入电压,因此也对应于低标度。
作为一个动圈仪器,我们使用一个1mA的高振动阻尼。我们可以使用更灵敏的仪器,只要我们有一个电阻,同时它消耗1mA。要打印比例尺,我们可以使用下图。
PCB设计显示了几乎所有材料都放置在其上的印刷电路板。
调节电路
电路中有两个设置。一个用P1补偿IC1的输入电压,另一个用P2校准仪器。第一个设置是调零,这意味着如果输入端没有信号,仪表显示必须为零。步骤如下:断开麦克风,因为有损坏的风险,然后将R1短路并将S1开关转到最敏感区域(70dB)。通过取中心P2,我们设置P1,使仪器显示0。
校准仪器的最佳方法是使用标准声源,或用另一个高精度声压计进行校准。然而,由于这类仪器的稀缺性,我们将在这里介绍另一种校准方法,该方法虽不如以前的方法好,但精度相当高。
麦克风制造商总是给出一个参考水平。对于LBC1055/00,可根据制造商的数据计算得出,对于110dB,输出将为40mV有功值(RMS)。该电压通过使用辅助设备施加到电路的输入上,如下图所示,以更精确地进行。
此设备将连接到R1,而麦克风将断开连接。如果发电机在1KHz时为4.04V,则装置输出的参考电平为40mV。当开关S1处于110dB刻度时,我们设置P2,以便仪器显示0dB。电路的电源是由电池供电的,因为耗电量太小,而且来自电网的电源会使仪器非常困难。
部件清单
电阻:
R1 = 2k2
R2 = 10k
R3 = 47Ω
R4, R11 = 6k8
R5, R6 = 39k
R7 = 1k2
RB = 8k2
R9 = 470Ω
R10, R14 = 680Ω
R12, R13 = 100k
R15 = 220Ω
R16 = 68Ω
R17 = 22Ω
R18 = 10Ω
R19 = 330Ω
P1 = 10k adjustable
P2 = 5k adjustable
电容器:
C1, C2 = 2μF2 / 16V
C3, C4 = 47μF / 16V
C5, C6 = 47nF
C7 = 3n3
半导体:
T1 = BC549C
T2 = BC559C
T3 = BC547B
D1-D5 = 1N4148
IC1 = 741
其他:
驻极体LBC1055/00飞利浦话筒或类似产品
M=1mA可动线圈
S1=五位单极开关
S2=双极开关
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