Hareket eden dalga alanında ses şiddeti ölçüm cihazının doğrulanması



Ses yoğunluğu, ses enerjisi akışının gücünü ve yönünü gösteren bir vektördür. Ses yoğunluğunun boyutu, parçacık hızı yönüne dik bir birim alandan geçen birim zaman başına ses alanındaki belirli bir noktanın ses enerjisidir. Ses şiddeti ölçme aleti, hava ortamındaki ses yoğunluğunun bileşenini prob ekseni yönünde ölçen bir alettir. Çok noktalı ses yoğunluğu ölçümü ile, ses kaynağının radyasyon özelliklerini incelemek için ses kaynağının yakınındaki bir düzlemde ses enerjisi akışının yoğunluk dağılımı elde edilebilir. Ses şiddeti ölçümü ile ses kaynağının ses gücü seviyesi de belirlenebilir.

Ses yoğunluğu ölçüm cihazı iki bölümden oluşur: ses yoğunluğu probu ve ses yoğunluğu işlemcisi. Ses yoğunluğu probu, belirli bir mesafeyle ayrılmış bir çift ses basıncı mikrofonu kullanır. Ses yoğunluğu ölçüm cihazı, ses yoğunluğu ve ses basıncının oktav veya 1/3 oktav spektrumunu vermeli ve A ağırlıklandırma işlevi sağlamalıdır. Ses yoğunluğu ölçerin iki doğruluk düzeyi vardır, düzey 1 ve düzey 2. Düzey 1 için gereksinimler düzey 2'den daha katıdır. Ses yoğunluğu ölçer kullanımdayken, kendi kendine kalibrasyon için genellikle bir ses yoğunluğu kalibratörü kullanılır. Kalibratör, belirli bir ses yoğunluğu için ses yoğunluğu probunun iki mikrofonundaki ses basıncını ve faz farkını simüle eder ve genellikle belirli bir ses yoğunluğu probu ile birlikte kullanılır. Bu bir simülasyon yöntemi olduğundan, kalibratör tarafından simüle edilen ses yoğunluğunun derecesinin ayrıca doğrulanması gerekir.

Burada doğrudan doğrulama yöntemi kullanılır. Uzayda bilinen bir ses yoğunluğuna sahip bir ses alanı üretilir. Doğrulanmış ses yoğunluğu ölçerin ölçüm sapmasını belirlemek için ölçüm sonuçlarını ölçmek ve karşılaştırmak için doğrulanmış ses yoğunluğu ölçeri kullanın.

Bu yöntem, ses şiddeti ölçüm cihazları için doğrulama düzenlemelerinin bir taslağı olarak Ulusal Kalite Denetimi ve Denetimine* sunulmuştur.

1. Doğrulamanın içeriği ve ilkeleri

Ses yoğunluğu ölçüm cihazının, esas olarak, ses yoğunluğu seviyesinin sapması ve her 1/3 oktav bandındaki ses basıncı seviyesinin ölçülen değeri ve ses basıncı-artık ses yoğunluğu indeksi dahil olmak üzere doğrulanması gerekir. Ses yoğunluğu probunun iki mikrofonunun ekseni, ses yoğunluğu yönüne dik olduğunda, ses yoğunluğu bileşeni sıfır olmalıdır. Çünkü ses şiddetine dik yönde ses enerjisi yoktur. Ancak, iki mikrofonun faz özellikleri ve ses yoğunluğu probunun amplifikasyon kanalları tamamen tutarlı olmadığından, ses yoğunluğu ölçer belirli bir ses yoğunluğu değerini ölçecektir. Bu ses yoğunluğu okumasına artık ses yoğunluğu denir. Artık ses yoğunluğu, ses basıncı seviyesiyle orantılıdır. Ses basıncı-artık ses yoğunluğu indeksi, ses yoğunluğu probunun iki mikrofonu aynı pembe gürültüye maruz kaldığında ölçülen ses basıncı seviyesi ile kalan ses yoğunluğu seviyesi arasındaki fark olarak tanımlanır. İndeks genellikle 1/3 oktav spektrumu şeklinde verilir. Ses basıncı-artık ses yoğunluğu indeksi ne kadar büyük olursa, ses şiddeti ölçerin prob eksenine dik gelen ses dalgalarını bastırma yeteneği o kadar güçlü ve yönlülük o kadar iyi olur.

2. Ses şiddeti ölçerin ses şiddeti seviyesi ve ses basınç seviyesi sapması doğrulaması

Ses şiddeti ölçerin ses şiddeti seviyesi ve ses basıncı seviyesi sapmasını ölçmek için test cihazı Şekil 1'de gösterilmektedir. Yankısız bir odada, hoparlör kutusunun uzak alanı bir dizi düzlem hareket eden dalga olarak tahmin edilebilir. Ses yoğunluğu probunun iki mikrofonunun ekseni, ses dalgasının yayılma yönü ile tutarlıdır. Probun yönü 180° ters çevrilir ve ters ses yoğunluğu bileşeni ölçülebilir. Standart mikrofon, ses yoğunluğu probunun yanına yerleştirilmiştir. Ölçüm amplifikatörü, yüksek hassasiyetli bir amplifikatördür. Standart mikrofon ve ölçüm amplifikatörü tarafından ölçülen ses basınç seviyesi ile ses şiddeti ölçer tarafından ölçülen ses basınç seviyesi karşılaştırıldığında, ses şiddeti ölçerin ses basınç seviyesi ölçümünün sapması elde edilebilir. Ses şiddeti ölçer ile ölçülen ses şiddeti seviyesi ile ölçülen ses şiddeti seviyesinin sapması ve formül (1) ile hesaplanan ses şiddeti seviyesi elde edilebilir.

3. Ses yoğunluğu ölçerin ses basıncının doğrulanması-artık ses yoğunluğu indeksi seviyesi

Pembe gürültü sinyali üretecinin çıkış sinyalini doğrudan güç amplifikatörüne girin. Ses yoğunluğu probunun izolasyon sütununu çıkarın ve iki mikrofonu birbirine kapatın. Ses yoğunluğu probunu ses kaynağının merkez ekseninin yakınına ve ses kaynağının ses merkezinden yaklaşık 2 m uzağa yerleştirin. İki mikrofonun aynı ses basıncı sinyalini alması için ses yoğunluğu probunun eksenini gelen ses dalgasının yönüne dik yapın.

Sertifikalı bir ses yoğunluğu ölçüm cihazı ile ses basıncı seviyesini ve ses yoğunluğu seviyesini ölçün. Merkez frekansları 50 Hz ila 6.3 kHz arasındadır. Bu sırada ölçülen ses basıncı seviyesi eksi ses yoğunluğu seviyesi, ses basıncı-artık ses yoğunluğu indeksidir.