1

Ćwiczenie 10

POMIARY I ANALIZA PARAMETRÓW DŹWIĘKÓW

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pozanie budowy i zasady działania mikrofonów i układów

do pomiaru i analizy parametrów sygnałów akustycznych.

Zagadnienia

1.  Podstawowe charakterystyki opisujące sygnały akustyczne (dźwięki).
2.  Podstawowe parametry techniczne mikrofonów pomiarowych (pojemnościowych,

piezoelektrycznych, dynamicznych).

3.  Filtry pasmowo – przepustowe o stałej bezwzględnej szerokości pasma i stałej

względnej szerokości pasma.

4.  Budowa przyrządu (układu pomiarowego) do pomiaru i analizy parametrów dźwięku.
5.  Podstawy analizy widmowej sygnałów przy zastosowaniu FFT (próbkowanie sygnałów,

rozdzielczość FFT, widmo amplitudowe).

Przebieg ćwiczenia

1.  Przygotowanie stanowiska do pomiaru i analizy dźwięków

1.1. Zapoznać się z dodatkowymi materiałami na stanowisku laboratoryjnym dotyczącymi

pomiarów i analizy dźwięków. Zwrócić szczególną uwagę na: parametry
charakteryzujące dźwięk, typowe charakterystyki sygnałów dźwiękowych, rozchodzenie
się  dźwięków, podstawowy schemat blokowy miernika poziomu natężenia dźwięku,
czujniki (mikrofony) do pomiaru dźwięku i ich charakterystyki, analizatory składu
częstotliwościowego sygnałów.

1.2. Zapoznać się z instrukcjami obsługi i parametrami: miernika poziomu natężenia

dźwięku SL 4011, pistafonu, woltomierza selektywnego UNIPAN typ 237, mikrofonu
pojemnościowego oraz przeznaczeniem i parametrami technicznymi urządzeń
pomocniczych na stanowisku laboratoryjnym.

2.  Przygotowanie miernika poziomu natężenia dźwięku do pracy

2.1. Schemat blokowy miernika poziomu natężenia dźwięku.

Na rysunku 1 przedstawiono schemat blokowy przyrządu do pomiaru natężenia
dźwięku, ze względu na duży zakres pomiarowy (130 dB) podzielono cały zakres na
podzakresy o szerokości 50 dB z krokiem 30..80, 50..100 i 80..130 dB. Miernik
wyposażony jest w filtry parametryczne typu A, C.

2

Rys. 1. Schemat przyrządu do pomiarów natężenia dźwięku

2.2. Wzorcowanie akustyczne miernika SL 4011 .

Przeprowadzić kalibrację miernika przy pomocy pistofonu 00 003 pod nadzorem
prowadzącego ćwiczenie (zwrócić uwagę na pasmo pomiarowe miernika w stosunku do
częstotliwości pracy pistofonu).

3.  Pomiary i analiza parametrów sygnału dźwiękowego

1

2

3

Hz

Pistofon

Zasilacz

SL4011

Analizator
   widma

   Selektywny

 nanowoltomierz

µ C + FFT

nV  257

Pomiar natężenia dźwięku

Rys. 2. Schemat układu pomiarowego

3.1. Dokonać pomiarów natężenia dźwięku przy użyciu miernika SL4011 dla obiektów

umieszczonych na stanowisku laboratoryjnym:

3.2. Dokonać analizy składu częstotliwościowego sygnału dźwięku wybranego obiektu

przy wykorzystaniu woltomierza selektywnego UNIPAN typ 237 (dodatkowa analiza za
pomocą FFT zaimplementowanej na komputerowym stanowisku pomiarowym).

3

Pytania kontrolne

1.  Scharakteryzować podstawowe wielkości opisujące sygnały akustyczne oraz jednostki,

w których są wyrażane poszczególne wielkości..

2.  Wartości poziomu natężenia dźwięku dopuszczalne dla człowieka.
3.  Omówić podstawowe charakterystyki metrologiczne mikrofonu pojemnościowego.
4.  Podać schemat blokowy przyrządu do pomiaru poziomu natężenia dźwięku

z mikrofonem pojemnościowym.

5.  Objaśnić wzorcowanie toru pomiarowego za pomocą pistofonu.
6.  Podać zasady doboru częstotliwości próbkowania przy cyfrowym przetwarzaniu

sygnałów akustycznych.

7.  Omówić rozdzielczość częstotliwościową FFT i podać sposoby jej zwiększania.

Literatura

1.  Łączkowski R. Wibroakustyka maszyn i urządzeń. WNT, Warszawa 1983.
2.  Cempel Cz. Wibroakustyka stosowana. PWN, Warszawa 1978.
3.  Romer E. Miernictwo przemysłowe. PWN Warszawa 1978.
4.  Collacott R. A. Mechanical fault diagnosis and condition monitoring. John Wiley,

New York 1977.

5.  Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WKiŁ, W-wa 1999.
6.  Ozimek E.: Podstawy teoretyczne analizy widmowej sygnałów. PWN 1992.