Właściwości akustyczne

Właściwości akustyczne
Badanie akustycznych właściwości - Uniwersytet Techniczny w Berlinie.
Zlecenie testu OKM.
Zleceniodawca: Soundman; Urbanstr ß e 112; 1000 Berlin 61
Wykonawca: inż. dypl. Benjamin Jäger
Zlecenie z: 25.02.1993, wykonane 17.06.1993 TU Berlin, Fachbereich 21/ Umwelttechnik,
Instytut für technische Akustik Einsteinufer 25, 1000 Berlin 10
Tel: 0049(030)314 22 931, Fax: 0049(030)314 23 222,Telex: 184 262 tubln-d Zadania testu OKM:
Badanie wykonać dla trzech różnych egzemplarzy OKM, każdorazowo w lewym kanale
mikrofonowym.
-
Wyznaczyć pasmo przenoszenia w polu swobodnym (komorze bezechowej).
Zbadać czułość OKM II przy częstotliwości 1 kHz.
Określić poziom szumów własnych OKM II.
Wyznaczyć pasmo przenoszenia OKM I, usytuowanego w modelu sztucznej głowy.
Do testu użyć trzech różnych egzemplarzy OKM II:
1. OKM I
2. OKM II Klassik
3. OKM II Rock
Opis metody pomiarowej
Badanie przeprowadzono w komorze bezechowej. Jako żródło dźwięku zastosowano
specjalistyczny system nagłośnieniowy z możliwością jednoosiowej emisji tonów niskich i
wysokich. Dla określonych częstotliwości wymiennie emitowano niskie i wysokie tony
eliminując zjawisko interferencji. Trzy metry od głośnika, w jego osi głównej umieszczono
badane mikrofony.
Podłączono do wzmacniacza pomiarowego wskazującego wzmocnienie, poziom szumów
własnych i czułości mikrofonów.
W celu odczytania pasma przenoszenia wzmocniony sygnał podano na analizator widma
sygnału FFT.
Zastosowano następujące typy urządzeń pomiarowych:
Nazwa urządzenia
Producent
1/4
Właściwości akustyczne
1/8'' referencyjny mikrofon pojemnościowy
Bruel & Kjaer
1/2'' czujnik katodowy
Bruel & Kjaer
Wzmacniacz pomiarowy
Bruel & Kjaer
Analizator widma FFT
Ono Sokki
Sztuczna głowa
Neuman
Głośniki pomiarowe Instytut akustyki w Berlinie
Kalibrator
Bruel & Kjaer
Przeprowadzenie pomiarów
4138
2639
2610
CF360
A
VE 38
4420
Widmo funkcji przejścia uzyskano wg algorytmu:
H0( f ) = Y0 ( f ) / U ( f )
Y0 ( f ) - spektrum sygnału referencyjnego mikrofonu pojemnościowego [V]
U ( f ) - spektrum napięcia wejściowego wzmacniacza pomiarowego
Otrzymano:
Hn( f ) = Yn( f ) / U( f )
Yn( f ) - spektrum sygnału badanego mikrofonu
U( f ) - spektrum napięcia wejściowego wzmacniacza pomiarowego
Ponieważ mikrofon referencyjny posiada płaską charakterystykę przenoszenia
w interesującym nas paśmie częstotliwości pozwoliło to na uzyskanie różnicy poszczególnych,
uśrednionych funkcji przejść mikrofonów.
Hn( f )= 20 log abs [ Hn( f )/Ho( f )] [dB]
Po zakończeniu pomiaru każdego mikrofonu zachowano te same parametry wzmacniacza i
warunki wewnątrz komory bezechowej. Szczególną uwagę zwrócono na niezmienność
położenia badanych mikrofonów. Pozwoliło to na rejestrację parametru tego samego miejsca w
polu akustycznym, oraz ujednolicenie ewentualnego wpływu zniekształceń na każdy z
mikrofonów.
Jako sygnał testowy zastosowano sygnał sinusoidalny w zakresie 50 - 20 000 Hz.
Rejestracja referencyjnego pasma przenoszenia.
Mikrofon referencyjny został umiejscowiony 2.8 m od głośnika w jego osi głównej.
2/4
Właściwości akustyczne
Charakterystyka częstotliwościowa została zbudowana zarówno w oparciu o pomiar
wzmocnienia wzmacniacza pomiarowego jak i poziomu napięcia na wejściu wzmacniacza.
Rejestracja pasma przenoszenia mikrofonów OKM.
Mikrofony OKM zostały przymocowane w miejscu mikrofonów referencyjnych .
Charakterystyka częstotliwościowa została każdorazowo zbudowana zarówno z sygnału
wkładki lewego mikrofonu, w oparciu o pomiar wzmocnienia wzmacniacza pomiarowego jak i
poziomu napięcia na wejściu wzmacniacza. Charakterystyka częstotliwościowa OKM powinna
był zbliżona do charakterystyki referencyjnego mikrofonu pojemnościowego.
Różnice tych wskazań pokazuje wykres 1-3. Kształt rzeczywistej charakterystyki
częstotliwościowej jest bardzo zbliżony, ponieważ wzmacniacz pomiarowy każdorazowo
dostosowuje się optymalnie do zakresów działań mierników.
Pomiar czułości przy częstotliwości 1 kHz.
Wartość odniesienia czułości mikrofonu referencyjnego.
0.9 mV eff /Pa
Przez obserwację napięcia zasilania głośnika i wskaźnika wysterowania mikrofonów
odczytano wartość czułości OKM.
Na czułość mikrofonów wpływają też kapsułki i adapter A3 o oporności
R = 1 kOhm.
Czułość zmienia się ona wraz z tym czynnikiem wg wzoru:
50R / 50+R
Wyznaczona wartość parametru czułości.
input ampl.
level [dB]
output ampl.
level [dB]
ind. [dB/A]
ind amp. [dB/A]
ind.prop.
ref.microfon
Bruel & Kjaer
OKM I
OKM IIR
30
30
20
30
32.8
-27.2
10
27.5
-12.5
30
23
-27.0
0.0
14.7
0.2
O
3/4
Właściwości akustyczne
Voltage diff. factor
Sens.
[mV eff/\Pa]
1.0
5.43
1.02
0.9
4.89
0.92
Wyznaczanie poziomu szumów.
input ampl.
level [dB]
output ampl.
level [dB]
ind. [dB/A]
ind amp. [dB/A]
noise lev. [dB/A]
Kalibrierung
OKM I
OKM IIR
OKM IIK
10
50
50
50
20
33.3
3.3
124
40
14.5
-75.5
45.2
40
9.5
-80.5
40.2
40
17.4
-72.3
48.4
Wyznaczenie charakterystyki częstotliwościowej mikrofonów OKM I
umieszczonych w sztucznej głowie.
Sztuczna głowa została umieszczona w taki sposób, że punkt przecięcia osi obojga uszu i osi
łączącej nos z osią główną znajdował się w pozycji mikrofonu referencyjnego.
OKM I był umieszczony w prawym uchu sztucznej głowy. Przebieg metody pomiarowej był
analogiczny do opisu wcześniej. Jako mikrofon pomiarowy użyto tego samego referencyjnego
mikrofonu pojemnościowego umieszczonego w polu swobodnym tzn. komorze bezechowej bez
sztucznej głowy. Pomiar przeprowadzany był w pozycji frontalnej do pola na sztucznej głowie.
Kąt pomiędzy promieniami padającymi fali a kierunkiem głowy wynosił 0 grad. W ostatnim
pomiarze głowę obrócono w lewo o kąt 30 grad . Wyniki wskazań korygowanej charakterystyki
przenoszenia znajdują się na wykresach nr 4 i 5.
4/4