מהו העיקרון של מד רמת קול?
מד רמת הקול הוא מכשיר בסיסי למדידת רעש. זהו מכשיר אלקטרוני, אך הוא שונה ממכשירים אלקטרוניים אובייקטיביים כגון מדי מתח.
בעת המרת אותות אקוסטיים לאותות חשמליים, ניתן לדמות את מאפייני הזמן של מהירות התגובה של האוזן האנושית לגלי קול;
ישנם מאפייני תדר בעלי רגישות שונה לתדרים גבוהים ונמוכים ומאפייני עוצמה המשנים את מאפייני התדר בעוצמות שונות. לכן, מד רמת קול הוא מכשיר אלקטרוני סובייקטיבי.
עקרון העבודה של מד רמת הקול הוא:
המיקרופון ממיר את הצליל לאות חשמלי, ואז הקדם-מגבר משנה את העכבה כך שתתאים למיקרופון ולמחליש. המגבר מוסיף את אות המוצא לרשת השקלול ומבצע שקלול תדרים על האות (או מסנן חיצוני);
לאחר מכן האות מוגבר לאמפליטודה מסוימת דרך המחליש והמגבר, ולאחר מכן נשלח לגלאי הערך האפקטיבי (או מקליט הרמה החיצוני), וערך רמת הרעש ניתן על מד המחוון.
1) מיקרופון הוא מכשיר הממיר אותות לחץ קול לאותות מתח. זה נקרא גם מיקרופון. זהו החיישן של מד רמת קול. מיקרופונים נפוצים כוללים קריסטל, אלקטרט, סליל נע וקבל.
המיקרופון הדינמי מורכב מדיאפרגמה רוטטת, סליל נע, מגנט קבוע ושנאי.
הסרעפת הרוטטת מתחילה לרטוט לאחר שהייתה נתונה ללחץ גלי קול, ומניעה את הסליל הנעים המותקן איתה לרטוט בשדה המגנטי ליצירת זרם מושרה.
זרם זה משתנה בהתאם לכמות הלחץ של גלי הקול שהדיאפרגמה הרוטטת נתונה לו. ככל שלחץ הקול גדול יותר, כך גדל הזרם שנוצר; ככל שלחץ הקול נמוך יותר, הזרם שנוצר קטן יותר.
מיקרופון המעבה מורכב בעיקר מדיאפרגמה מתכתית ואלקטרודות מתכת מרווחות. זה בעצם קבל צלחת.
דיאפרגמת המתכת ואלקטרודת המתכת מהווים את שתי הלוחות של הקבל השטוח. כאשר הדיאפרגמה מושפעת מלחץ קול, הסרעפת מתעוותת, מה שגורם לשינוי המרחק בין שתי הלוחות;
כתוצאה מכך, הקיבול משתנה, וגם המתח במעגל מדידת הסיביות משתנה, תוך מימוש הפונקציה של המרת אות לחץ הקול לאות מתח.
מיקרופון קונדנסר הוא מיקרופון אידיאלי במדידה אקוסטית. יש לו את היתרונות של טווח דינמי גדול, תגובת תדר שטוחה, רגישות גבוהה ויציבות טובה בסביבות מדידה כלליות, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב.
מכיוון שעכבת המוצא של מיקרופון המעבה גבוהה מאוד, יש לבצע המרת עכבה באמצעות קדם מגבר. הקדם מגבר מותקן בתוך מד רמת הקול קרוב למקום בו מותקן מיקרופון המעבה.
2) מגבר
בדרך כלל, משתמשים במגברים דו-שלביים, כלומר מגבר קלט ומגבר מוצא, שתפקידם להגביר אותות חשמליים חלשים.
מנחת הכניסה ומנחת המוצא משמשים לשינוי הנחתה של אות הקלט ואת הנחתה של אות המוצא כך שמצביע המד יצביע על המיקום המתאים.
טווח ההתאמה של המנחת המשמש במגבר הקלט הוא הקצה הנמוך של המדידה, וטווח ההתאמה של המנחת המשמש במגבר המוצא הוא הקצה הגבוה של המדידה.
למוני רמת קול רבים יש חתך של 70dB עבור הקצה הגבוה והנמוך.
3) רשת משוקללת
על מנת לדמות את הרגישויות השונות של השמיעה האנושית בתדרים שונים, מד רמת הקול מצויד ברשת שיכולה לדמות את מאפייני השמיעה של האוזן האנושית ולשנות את האות החשמלי לערך משוער של חוש השמיעה. רשת זו נקראת רשת שקלול.
רמת לחץ הקול הנמדדת דרך רשת הניפוח אינה עוד רמת לחץ הקול של כמות פיזית אובייקטיבית (הנקראת רמת לחץ קול ליניארית), אלא רמת לחץ הקול ששונתה על ידי חוש השמיעה, הנקראת רמת קול משוקלל או רמת רעש.
