Шумомер

 

Союз Советскик

Социавистичесиик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ

< и 748144 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060278 (21) 2579722/18-28 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликоваио150780 Бюллетень 119 26

Дата опубликования описания 150780 (51)М. Кл.

G 01 Н 3/14

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 534 61 . (088.8) (72) Авторы изобрет ен и я

Г.Ш.Нисман и B.Ä.Ãóñåâ

Специальное конструкторское бюро Виброприбор (71) Заявитель (54) ШУМОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению акустического шума.

Известно устройство для измерения шума, содержащее конденсаторный микрофон, предварительный усилитель, выход которого соединен с первым сигнальным входом переключателя, калибровочный генератор, соединенный с вторым сигнальным входом переключателя, блок усилителей, блок взвешивающих фильтров, детектор среднеквадратичного значения, устройство отсчета и источник поляризующего напряжения, соединенный с конденсаторным микрофоном (11.

Недостатком известного шумомера является недостаточная точность. измерений вследствие того, что они калибруются без учета изменений коэффициента передачи предварительного усилителя, и величины напряжения поляризации конденсаторного микрофона перед началом йзмерений и периодически по усмотрению оператора.

Наиболее близким. техническим решением к изобретению является шумомер, содержащий конденсаторный микрофон, калибровочнттй генератор, источник поляризующего напряжения, соединенный последовательно усилитель с переключателем измерения, блок взвешивающих фильтров, детектор и устройство отсчета (2).

Недостатком известного шумомера является отсутствие непрерывной электрической калибровки измерительного тракта и отсутствие учета нестабиЛьности источника поляриэующего напряжения, что снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что шумомер снабжен источником опорного напряжения, включенным между выходом

2О усилителя и входом блока взвешивающих фильтров, последовательно соединенными полосовым фильтром, вторым детектором, узлом управления, вторым входом подключенным к источ25 нику опорного напряжения, реверсивным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем, сумматором, вторым входом подключенным к источнику поляриэующего напряжения, и смесиЗп телем, выход которого соединен с

748144

1О

40

55 бО входом усилителя и делителем напряжения, сигнальный вход которого подключен к выходу калибровочного ге.нератора, первый управляющий нход— к переключателю пределов измерения, а второй управляющий вход — к выходу сумматора и конденсаторного микрофона, а выход — к второму входу смесителя., На чертеже представлена функциональная схема шумомера.

Шумомер содержит конденсаторный микрофон 1, калибровочный генератор 2, источник 3 поляриэующего напряжения, соединенные последовательно усилитель 4 с переключателем 5 пределов измерения, блок взвешивающих фильтров б, детектор 7 и устройство 8 отсчета, источники

9 опорного напряжения, включенные между выходом усилителя 4 и блока взвешивающих фильтров б, последовательно соединенные полосовой фильтр 10, второй детектор 11, узел

12 управления, вторым входом подключенный к источнику 9 опорного напряжения, ренерсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор 15, вторым входом подключенный к источнику 3 поляризующего напряжения, и смеситель 16, выход которого соединен с входом усилителя 4, делитель 17 напряжения, сигнальный вход которого подключен к выходу калибровочного генератора 2, первый управляющий вход — к переключателю 5 пределов измерения, а нторой управляющий нход — к выходу сумматора 15 и конденсаторного микрофона 1, а выход — к второму входу смесителя 16.

Шумомер работает следующим образом.

Акустический шум, воздействуя на тонкую мембрану конденсаторного микрофона 1, модулирует стабильное напряжение, приложенное к обкладкам с выхода сумматора 15. При этом величина звукового давления Р, чувствительность микрофона U и выходное переменное напряжение микрофона Б1 связаны соотношением

1)о Р (1)

Известно также, что чувствительность микрофона в определенном диапазоне действующего на микрофон звукового давления прямо пропорциональна величине поляриэующего напряжения U2 приложенного к обкладкам, т.е.

1)2 Р Кот (2) где К вЂ” коэффициент, связывающий чувствительность микрофона с напряжением поляризации.

Таким образом, это напряжение сигнала с выхода микрофона 1 смешивается в смесителе 16 с высокочастотным стабильным напряжением калибровочного генератора 2. Смешанный сигнал усиливается усилителем 4. Час тота калибровочного генератора 2 выбирается нне полосы прозрачности блока взвешивающих фильтров б и потому, на первый детектор 7 среднекчацратичного значения приходит усиленный сигнал только с микрофона

1, который отсчитывается устройством 8 отсчета. Например, сигнал с частотой 100 кГц ослабляется взвешивающими фильтрами более 40дБ (100 раз) .

Напряжение U, поступающее на вход устройства 8 отсчета, равно () = Р tty.Ê, Ê, ÊÊ,К, (3) где К,,К>,KB,К4 — коэффициенты передачи смесителя 16, усилителя 4 блока взвешивающих AHJlbTpoB б и детектора 7 соответственно. Предположим, что на входы узла 12 управления поступают одинаковые напряжения, тогда устаноночным сигналом узла 12 управления на выходе реверсивного счетчика 13 устанавливается код, соотнетстнующий номинальному напряжению Ueow на выходе цифроаналогового преобразователя 14, а на ныходе сумматора 15 напряжение П, равное

Ug. = ()ком +П пол (4) где U „ — выходное напряжение источника 3 поляриэующего напряжения.

Напряжение Н4, поступающее на вход узла 12 управления, равно ()4 к (ном пол ) Кн 1 К2 К6 7 (5) где t) — напряжение с выхода калиброночного генератора 2;

К6,К7 — коэффициенты передач фильтра 10 и детектора 11;

Кл — коэффициент, связывающий коэФфициент передачи делителя

17 напряжения с величиной первого управляющего сигнала (U2) °

В случае изменения коэффициента передачи, например усилителя 4, изменится напряжение, поступающее на первый вход узла 12 управления. Для конкретности предположим, что коэффициент передачи усилителя стал равным

К + ьК

Тогда напряжение У4 станет равным ()4 ()к (()ном+ оол ) К Кi (K + 9) К6 К7 (6) и превысит выходное напряжение опорного источника 9.Сигналом с узла 12 управления уменьшается содержимое реверсивного счетчика 13, что приводит к уменьшению выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 14 и соответственно напряжения сумматора 15. Коэффициент передачи делителя 17 уменьшится и иа смеситель 16 поступит меньшее

748144 калибровочное напряжение. Уменьшение номинального выходного напряжения цифроаналогового преобразователя будет до тех пор, пока входные напряжения узла управления не сравняются, т.е. 5 )и (U нам.аког +Ц пол ) Ks K 1 (K<+

+ K2) Кь К7 Цоп

I (7) откуда к 5

Фильтры б и 10 и детекторы 7 и 11 являются устройствами, эквивалентными по назначению, и могут быть выполнены по идентичным схемам и, в крайнем случае, отличаться только коэффициентами передачи. Различного же рода нестабильности у них в некотором приближении одинаковы, т.е.

КЭ К4 КЬ К7 К8 (9) где К вЂ” коэффициент различия коэффициентов передачи фильтров и детекторов,имеющий значение независящей от дестабилизирующих факторов.

Значение напряжения U>, поступающего на вход устройства 8 отсчета, равно

25

1.) оп

L) =Рк

Ь= о

К 5 (10)

В случае, если по какой-либо причине производить уменьшение коэффициента передачи одного или нескольких узлов измерительного тракта, 35 содержимое реверсивного счетчика

13 увеличивается, что приведет к увеличению выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 14 и далее напряжения сумматора 15 и ко- 40 эффициента передачи делителя 17 напряжения до равенства нходных напряжений узла управления. Появление нестабильности источника 3 поляризующего напряжения, выходного нап- 45 ряжения цифроаналогового преобразователя или коэффициента передачи сумматора 15 также приведет к изменению коэффициента передачи делителя 17 напряжения, т.е. также осу- 50 щестнится автоматическая калибровка.

Переключение пределон измерения осуществляется дискретным изменением коэффициентов передачи усилителя 7 и делителя 17 напряжения так, чтобы их произведение было равно произведению этих же коэффициентов передач при номинальном режиме без воздействия дестабилизирующих факторов.

Используя для стабилизации напряжений () „ и 1)„ один и тот же тип элементов, например стабилизатором можно избавиться от нестабильности отношения(1 „((, входящего в выражение (10).

Описываемый шумомер выгодно отличается от известных наличием сквозной автоматической калибровки и на точность измерений может влиять только нестабильность источника опорного напряжения, калибровочного генератора и коэффициента передачи делителя напряжения.

Формула изобретения

Шумомер, содержащий конденсаторный микрофон, калибровочный генератор, источник поляризующего напряжения, соединенный последовательно усилитель с переключателем пределов измерения, блок взвешивающих фильтров, детектор и устройство отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен источником опорного напряжения, включенным между ныходом усилителя и входОм блока нзнешивающих фильтров, последонательно соединенных полосовым фильтром, вторым детектором, узлом управления, нторым входом подключенным к источнику опорного напряжения, реверсивным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем, сумматором, вторым входом подключенным к источнику поляризующего напряжения, и смесителем, выход которого соединен с входом усилителя и делителем напряжения, сигнальный вход которого подключен к выходу калибровочного генератора,первый управляющий вход — к переключателю пределов измерения, а нторой управляющий вход — к выходу сумматора и конденсаторного микрофона, а выход — к второму входу смесителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техническое описание шумовиброизмерительного комплекса ШВК-1, Виброприбор.

2. Техническое описание шумомера тип 2219 фирмы Брюль кбер (прототип).

748144

Составитель В.Золотовская

Редактор В.Трубченко Техред H. Бабурка

Корректор С.Шекмар

Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4221/27 Тираж 713

UI1HHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5