יסודות מד רמת הקול
התנועה הלא סדירה המובנית ודחייה הדדית של מולקולות אוויר יוצרים כוח סטטי, הנקרא לחץ אטמוספרי. צליל הוא הרטט של מולקולות האוויר, ומולקולות האוויר הרוטטות יוצרות לחץ נוסף על החתך שהן עוברות דרכו, מה שנקרא לחץ קול. לחץ הקול קטן בהרבה מלחץ אטמוספרי. בדרך כלל, רמת לחץ הקול משמשת לתיאור גודל הקול. כלומר, לחץ קול קטן מאוד p0=2 x 10-5 Pa משמש כלחץ הקול הייחוס. הערך המתקבל על ידי הכפלת היחס בין לחץ הקול הנמדד p ללחץ הקול p0 הייחוס ב-20 נקרא רמת לחץ קול, והיחידה היא דציבלים (db). דציבל (dB) נקרא על שם ממציא הטלפון האמריקאי בל, מכיוון שיחידת הדציבלים גדולה מדי, היא משמשת לייצוג 1/10 מדציבל. חישוב הדציבלים אינו פרופורציה ליניארית, אלא פרופורציה לוגריתמית. כאשר משתמשים בדציבלים לתיאור צליל, יש לתת את התדר בו-זמנית.
עיקרון והרכב של מד רמת קול
מד רמת קול הוא מכשיר בסיסי למדידת רעש, המורכב בדרך כלל ממיקרופון, קדם מגבר, מחליש, מגבר, רשת שקלול תדרים וראש מחוון ערך יעיל.
עקרון העבודה של מד רמת קול הוא שהצליל מומר לאות חשמלי על ידי מיקרופון, ואז העכבה עוברת טרנספורמציה על ידי קדם מגבר כדי להתאים את המיקרופון למנחת. המגבר מוסיף את אות המוצא לרשת השקלול, מבצע שקלול תדרים על האות (או מסנן חיצוני), ולאחר מכן מגביר את האות לאמפליטודה מסוימת דרך מחליש ומגבר, ושולח אותו לגלאי הערך האפקטיבי (או מקליט ברמה חיצונית). ערך רמת הרעש מוצג על ראש המחוון.
מיקרופון הוא מכשיר הממיר אותות לחץ קול לאותות מתח, הידוע גם כמיקרופון. זהו החיישן של מד רמת קול. ישנם מספר סוגים נפוצים של מיקרופונים, כולל סוג גביש, סוג אלקטרט, סוג סליל נע וסוג קיבולי.
1.1 מיקרופון סליל דינמי מורכב מדיאפרגמה רוטטת, סליל נע, מגנט ושנאי. לאחר שהייתה נתונה ללחץ אקוסטי, הדיאפרגמה הרוטטת מתחילה לרטוט ומניעה את הסליל הנעים המותקן איתה לרטוט בשדה המגנטי ליצירת זרם מושרה. הזרם משתנה בהתאם לגודל הלחץ האקוסטי המופעל על הדיאפרגמה הרוטטת. ככל שלחץ הקול גבוה יותר, כך הזרם הנוצר גדול יותר, וככל שלחץ הקול נמוך יותר, הזרם הנוצר קטן יותר.
1.2 מיקרופון קיבולי מורכב בעיקר מדיאפרגמה מתכתית ואלקטרודת מתכת הממוקמת קרוב מאוד אליה, בעצם קבל שטוח. סרט המתכת ואלקטרודת המתכת יוצרים את שתי הלוחות של קבל שטוח. כאשר הסרט נתון ללחץ קול, הוא מתעוות, גורם לשינוי במרחק בין שתי הלוחות ובכך משנה את הקיבול. המתח במעגל מדידת המיקום משתנה אף הוא, ומשיג את הפונקציה של המרת אותות לחץ קול לאותות מתח. מיקרופונים קיבוליים הם מיקרופונים אידיאליים במדידות אקוסטיות, עם יתרונות כמו טווח דינמי גדול, תגובת תדר שטוחה, רגישות גבוהה ויציבות טובה בסביבות מדידה כלליות, מה שהופך אותם לשימוש נרחב. בשל עכבת המוצא הגבוהה של מיקרופון המעבה, נדרשת טרנספורמציה של עכבה באמצעות קדם מגבר, המותקן בתוך מד רמת הקול בסמוך למיקום בו מותקן מיקרופון המעבה.
