3

3

2

2

/

/

,

,

7

7

(

(

&

&

+

+

1

1

,

,

.

.

$

$





:

:

$

$

5

5

6

6

=

=

$

$

:

:

6

6

.

.

$

$









:

:

<

<

'

'

=

=

,

,

$

$

à

à





,

,

1

1

ĩ

ĩ

<

<

1

1

,

,

(

(

5

5

,

,

,

,





3

3

5

5

2

2

'

'

8

8

.

.

&

&

-

-

,

,









,

,

1

1

6

6

7

7

<

<

7

7

8

8

7

7





7

7

(

(

&

&

+

+

1

1

,

,

.

.





:

:

<

<

7

7

:

:

$

$

5

5

=

=

$

$

1

1

,

,

$

$





6

6

(

(

1

1

6

6

2

2

5

5

<

<

.

.

$

$





KWWSZZZFLPSZHGXSOVHQVRU\ND

ûZLF]HQLH


%DGDQLHF]ĊVWRWOLZRĞFLLFKDUDNWHU\VW\N
F]ĊVWRWOLZRĞFLRZ\FK

=

=

$

$

.

.

à

à

$

$

'

'





$

$

8

8

7

7

2

2

0

0

$

$

7

7

<

<

=

=

$

$

&

&

-

-

,

,









2

2

%

%

5

5

$

$

%

%

,

,

$

$

5

5

(

(

.

.





,

,





2

2

%

%

5

5

Ï

Ï

%

%

.

.

,

,





6

6

.

.

5

5

$

$

:

:

$

$

1

1

,

,

(

(

0

0

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Dodawanie poziomów d"wi#ku

Przypomnijmy: poziom ci nienia akustycznego

L = 10 log

10

(p/p

0

)

2

Nie mo!na dodawa" wielko ci decybelowych! Dodawa" nale!y kwadraty

stosunków ci nie# akustycznych do poziomu odniesienia.

Dla kilku "róde d"wi#ku: L

= 10 log

10

[

(p/p

0

)

2

]

Dla dwóch takich samych "róde :

L

= 10 log

10

[2*(p/p

0

)

2

] = 10 log

10

(p/p

0

)

2

+ 10 log

10

2 = 10 log

10

(p/p

0

)

2

+ 3dB

Czyli dwa "ród a po 60 dB to

60 dB + 3 dB = 63 dB

60 dB

60 dB

63 dB

Cztery "ród a po 60 dB to

60 dB + 3 dB + 3 dB = 66 dB

66 dB

60 dB

60 dB

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

4. Czujniki AE i d"wi#ku

•

Emisja akustyczna i jej $ród%a

•

Czujniki AE stosowane w DNiPS

•

Badanie charakterystyk czujników AE

•

Wp%yw drogi sygna%u AE na jego przebieg

•

Obróbka sygna%u AE i zwi&zane z ni&
niebezpiecze#stwa

•

D$wi'k - poj'cia podstawowe

•

S%yszalno " d$wi'ku, g%o no ", poziom d$wi'ku

•

Typy mikrofonów

•

Charakterystyki mikrofonów pomiarowych

•

Kalibracja mikrofonów

Typy mikrofonów

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofony

Mikrofony s& miernikami ci nienia,

przystosowanymi do pomiarów

szczególnie ma%ych zmian ci nienia

atmosferycznego.

Mierz& poziom ci nienia akustycznego (zmiany ci nienia
atmosferycznego

Wyniki pomiarów wyra!ane s& w dB (w odniesieniu od 20

!

Pa)

–

L = 20 log

10

(p/p

0

) gdzie p

0

=20 !Pa – próg s%yszalno ci

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Typy mikrofonów

Istnieje wiele typów mikrofonów:

w#glowe (stare telefony, domofony)

piezoelektryczne
(krystaliczne)

dynamiczne (z ruchom$ cewk$)

pojemno%ciowy

elektretowe (ze
spolaryzowan$ foli$)

wst#gowe

napi#cie V

pr$d I

Mikrofon w#glowy

•

Sk ada si# z cienkiej membrany umieszczonej na zamkni#tym
pojemniku z proszkiem w#glowym, przewodz$cym pr$d.

•

Opór zale!y od %ci%ni#cia proszku.

•

Zasilenie pr$dem sta ym na obu kra&cach pojemnika

•

Zmiany ci%nienia akustycznego oddzia ywaj$ na mambran#,
powoduj$c %ciskanie proszku, zmiany oporu, a co za tym idzie
zmiany napi#cia

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon w#glowy – w a%ciwo%ci

• U!ywane w pierwszych telefonach, czasem

we wspó%czesnych

• Bardzo z%a jako "

•

szumy, sklejanie si' proszku

•

w&skie pasmo przenoszenia

•

reaguj& na rednie cz'stotliwo ci,

•

$le przenosz& spó%g%oski „szeleszcz&ce”)

• Bardzo czu%e, tanie, wytrzyma%e, odporne

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon dynamiczny

szczelina

magnes

cewka

membrana

•

Sk ada si# z cienkiej membrany po $czonej bezpo%rednio z
cewk$, umieszczon$ w magnesie sta ym

•

Zmiany ci%nienia akustycznego oddzia ywaj$ na membran#,
powoduj$c przemieszczanie si# cewki w magnesie i
powstawanie niewielkich pr$dów

•

Nie potrzebuje zasilania

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon dynamiczny – w a%ciwo%ci

•

U!ywany najcz' ciej w zastosowaniach
estradowych

•

Ciep%e brzmienie

•

Wymaga wysokiego poziomu d$wi'ku

•

musi by" trzymany blisko

•

Nie wymaga zasilania ani regulacji

•

Niezawodny i odporny

•

(atwy do miniaturyzacji

•

Niedrogi (w porównaniu z pojemno ciowym czy
ta mowym)

•

Niezbyt dok%adny (nierówne pasmo przenoszenia)

!"#$%&'

(

(

(

(

)

)

(

(

Mikrofon piezoelektryczny

diafragma

kryszta
piezo

•

Sk%ada si' z cienkiej membrany po%&czonej z ciekn& p%ytk&
piezoelektryczn& (kryszta%em)

•

Zmiany ci nienia akustycznego oddzia%ywaj& na
membran', powoduj&c zginanie kryszta%u powstawanie
niewielkich %adunków (dalej jak w akcelerometrach)

•

Do " znaczny sygna% wyj ciowy, ale s%abe pasmo
przenoszenia – u!ywanie rzadko

*

*

+

+

Mikrofon wst#gowy

napi#cie V

pr$d I

• Sk%ada si' z cienkiej, powyginanej folii metalowej

(wst'gi) umieszczonej w polu magnetycznym

• Zmiany ci nienia akustycznego oddzia%ywaj& na

foli', powoduj&c jej ruch i powstawanie
niewielkich pr&dów

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon wst#gowy – w a%ciwo%ci

• Bardzo czu%y,

•

odbiera bardzo s%abe d$wi'ki

•

u!ywany profesjonalnych studiach
nagraniowych

• Bardzo delikatny

•

wra!liwy na uderzenia,

•

wra!liwy na zbyt g%o ny d$wi'k

• Bardzo kosztowny

• U!ywany rzadko

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon pojemno%ciowy

•

Jest kondensatorem, którego jedn& ok%adk& jest cienka
membrana, a drug& p%yta tylna

•

Zmiany ci nienia akustycznego wyginaj& membran',
powoduj&c zmian' odleg%o ci mi'dzy ok%adkami i zmian'
pojemno ci kondensatora

•

W tradycyjnych mikrofonach polaryzacja jest uzyskiwana
przez zasilanie z zewn'trznego $ród%a

membrana

izolator

p yta tylna

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon elektretowy

Elektret (od electricity + magnet=electret) to materia% o w%a ciwo ciach podobnych do magnesu
sta%ego, który wykazuje sta%& polaryzacje dielektryczn&, nie potrzebuje wi'c zewn'trznego
napi'cia polaryzuj&cego

•

Mikrofon elektretowy to nowsza forma mikrofonu
pojemno ciowego

•

Membrana lub p%yta tylna wykonana jest z elektretu

•

Ma cechy pojemno ciowego, o znacznie wi'kszej czu%o ci

•

Bardzo tani, %atwy do miniaturyzacji

membrana

przestrze& powietrzna

izolator

p yta tylna

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Pojemno%ciowe mikrofony pomiarowe

siatka os onowa

membrana

p yta tylnia

gniazdo wyj%ciowe

izolator

wyrównanie
ci%nienia

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Mikrofon pojemno%ciowy – w a%ciwo%ci

•

Najlepsza (p%aska i szeroka) charakterystyka

•

Bardzo czu%y,

•

odbiera bardzo s%abe d$wi'ki

•

Odporny, wytrzyma%y

•

Kosztowny, cho" nie tak jak wst'gowy

•

wyst'puje spory zakres cen i jako ci

•

U!ywany profesjonalnych studiach nagraniowych

•

wypiera wst'gowe jako ta#szy i wytrzymalszy

•

Wspó%cze nie uznawany za standardowy przetwornik
akustyczny w badaniach

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

4. Czujniki AE i d"wi#ku

•

Emisja akustyczna i jej $ród%a

•

Czujniki AE stosowane w DNiPS

•

Badanie charakterystyk czujników AE

•

Wp%yw drogi sygna%u AE na jego przebieg

•

Obróbka sygna%u AE i zwi&zane z ni&
niebezpiecze#stwa

•

D$wi'k - poj'cia podstawowe

•

S%yszalno " d$wi'ku, g%o no ", poziom d$wi'ku

•

Typy mikrofonów

•

Charakterystyki mikrofonów pomiarowych

•

Kalibracja mikrofonów

Charakterystyki mikrofonów pomiarowych

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Charakterystyki kierunkowe

90°

90°

90°

90°

0°

180°

0°

2 kHz

8 kHz

12 kHz

"#

°

"#

°

180°

mikrofon

miernik nat'!enia d$wi'ku (sonometr)

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Charakterystyki kierunkowe

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Typowa charakterystyka mikrofonu

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Typowe charakterystyki mikrofonów

1/8” to 1”

)rednica

10 to 187 dB

Zakres dynamiczny

28 V; 200 V

0V (elektret)

Napi'cie polaryzacji

1 to 100 mV/Pa

Czu%o "

0.1 Hz to 140 kHz

Zakres cz'stotliwo ci

Warto ci typowe

'aden pojedynczy mikrofon nie pokrywa ca ego zakresu.

Wybór jest kompromisem

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

4. Czujniki AE i d"wi#ku

•

Emisja akustyczna i jej $ród%a

•

Czujniki AE stosowane w DNiPS

•

Badanie charakterystyk czujników AE

•

Wp%yw drogi sygna%u AE na jego przebieg

•

Obróbka sygna%u AE i zwi&zane z ni&
niebezpiecze#stwa

•

D$wi'k - poj'cia podstawowe

•

S%yszalno " d$wi'ku, g%o no ", poziom d$wi'ku

•

Typy mikrofonów

•

Charakterystyki mikrofonów pomiarowych

•

Kalibracja mikrofonów

Kalibracja mikrofonów

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kalibracja mikrofonów

Metoda najcz' ciej stosowana:

rejestracja sygna%u o znanym poziomie, np.

z kalibratora akustycznego lub pistofonu

porównanie znanego poziomu sygna%u z

kalibratora z uzyskanym z mikrofonu daje
kalibracj' bezwzgl'dn&

•

Kalibrator (pistofon) generuje d$wi'k o okre lonym ci nieniu
akustycznym, do którego mo!na dopasowa" mikrofon

•

Kalibracj' nale!y przeprowadza" bezpo rednio przed i po
sesji pomiarowej

kalibrator akustyczny

pistofon

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Pistofon i kalibrator akustyczny

kalibrator akustyczny

pistofon

kalibrowany
mikrofon

kalibrowany

mikrofon

g o%nik wyrównanie

ci%nienia

mikrofon
odniesienia

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kalibracja mikrofonów – kalibrator

! Procedura:

" Umie " mikrofon w kalibratorze i w%&cz go na 2-10

sekund, rejestruj&c sygna% na komputerze

" Zdejmij kalibrator i

powiedz

do mikrofonu jaki by%

poziom d$wi'ku

! Zalety:

" Stabilny, powtarzalny d$wi'k kalibruj&cy

" Brak zak%óce# z otoczenia czy odbi" od cian

! Wady:

" Potrzebny kalibrator pasuj&cy do mikrofonu

! Przyleganie musi by" ciasne!

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kalibracja mikrofonów – g o%nik i miernik
poziomu ci%nienia akustycznego

! Procedura:

" Umie " mikrofon obok miernika, naprzeciw

g%o nika i w%&cz przez g%o nik d$wi'k 1kHz, ok. 80
dB na 2-10 sekund, rejestruj&c sygna% na
komputerze i odczytuj&c wskazanie miernika

"

Powiedz

do mikrofonu jaki by% poziom d$wi'ku

wskaza% miernik

! Zalety:

" Stabilny, d$wi'k kalibruj&cy

! Wady:

" Potrzebny g%o nik i $ród%o sygna%u

" Jest zak%ócaj&cy wp%yw otoczenia

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Kalibracja mikrofonów – g os i miernik
poziomu ci%nienia akustycznego

! Procedura:

" Umie " mikrofon obok miernika, sta# naprzeciwko.
" Powiedz ”aaaa” ok. 80 dB przez 5-10 sekund,

rejestruj&c sygna% na komputerze i odczytuj&c
wskazanie miernika

"

Powiedz

do mikrofonu jaki by% poziom d$wi'ku

wskaza% miernik

! Zalety:

" Niepotrzebny kalibrator czy g%o nik

! Wady:

" Trudno uzyska" sta%y poziom d$wi'ku
" Jest zak%ócaj&cy wp%yw otoczenia

Politechnika Warszawska, Wydzia In!ynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn

Jakie% pytania?