Шумомер

Союз Советскик Социалистичесиик Республик(22) Заявлено 060278 (21) 2579722/18-28с присоединением заявки Йе(23) ПриоритетОпубликовано 150780 Бюллетень М 2 бДата опубликования описания 150780(51)М. Кл. 6 01 Н Э/14 Государственный комитет СССР оо делам изобретений н открытий(72) Авторы изобрет ен и я Г.Ш.Нисман и В.Д.Гусев Специальное конструкторское бюро Виброприбор(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 (1. 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 шумо" мер, содержащий конденсаторный микрофон, калибровочный генератор, источник поляризующего напряжения,соединенный последовательно усилитель с переключателем измерения,блок взвешивающих фильтров, детектор и устройство отсчета (21,Недостатком известного шумомераявляется отсутствие непрерывной электрической калибровки измерительноготракта 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 2 О усилителя и входом блока взвешивающих фильтров, последовательно соединенными полосовым фильтром, вторым детектором, узлом управления,вторым входом подключенным к источ нику опорного напряжения, реверсивным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем, сумматором, вторымвходом подключенным к источникуполяриэующего напряжения, и смеси- ЗО телем, выход которого соединен с5 1 О 15 20 5 30 35 40 50 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 конденсаторногомикрофона, 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, блоквзвешивающих фильтров б, детектор 7и устройство 8 отсчета, источники9 опорного напряжения, включенныемежду выходом усилителя 4 и блокавзвешивающих Фильтров б, последовательно соединенные полосовойфильтр 10, второй детектор 11, узел12 управления, вторым входом подключенный к источнику 9 опорногонапряжения, ренерсивный счетчик 13,цифроаналоговый преобразователь 14,сумматор 15, вторым входом подключенный к источнику 3 поляризующегонапряжения, и смеситель 16, выхОдкоторого соединен с входом усилителя 4, делитель 17 напряжения, сиг.нальный вход которого подключен квыходу калибровочного генератора 2,первый управляющий вход - к переключателю 5 пределов измерения, анторой управляющий нход - к выходусумматора 15 и конденсаторного микрофона 1, а выход - к второму входу смесителя 16,Шумомер работает следующим образом.Акустический шум, воздействуя натонкую мембрану конденсаторного микрофона 1, модулирует стабильное напряжение, приложенное к обкладкам свыхода сумматора 15. При этом величина звукового давления Р, чувствительность микрофона Бо и выходноепеременное напряжение микрофона Б 1связаны соотношением- 1)о Р (1)Известно также, что чувствительность микрофона в определенном диапазоне действующего на микрофонзвукового давления прямо пропорциональна величине поляриэующего напряжения Б 2, приложенного к обкладкам, т.е.1)2 РКо) (2)где К - коэффициент, связывающийчувствительность микрофона с напряжением поляризации.Таким образом, это напряжениесигнала с выхода микрофона 1 смешивается в смесителе 16 с высокочастотным стабильным напряжением калибровочного генератора 2. Смешанныйсигнал усиливается усилителем 4. Частота калибровочного генератора 2выбирается нне полосы прозрачностиблока взвешивающих Фильтров б ипотому, на первый детектор 7 среднекчацратичного значения приходитусиленный сигнал только с микрофона1, который отсчитывается устройством 8 отсчета. Например, сигнал счастотой 100 кГц ослабляется взвешивающими Фильтрами более 40 дБ (100раз) .Напряжение УЭ, поступающее навход устройства 8 отсчета, равно3 Р П К К, К 2 Кз К (3)где К,К,КЗ,К 4 - коэффициенты передачи смесителя 16, усилителя 4блока взвешивающих Фильтров б идетектора 7 соответственно. Предположим, что на входы узла 12 управления поступают одинаковые напряжения, тогда устаноночным сигналом узла 12 управления на выходереверсивного счетчика 13 устанавливается код, соотнетстнующий номинальному напряжению Пном на выходе цифроаналогового преобразователя 14, а на ныходе сумматора 15напряжение П, равноеком+Нпол (4)где Б- выходное напряжение источника 3 поляриэующегонапряжения.Напряжение Н 4, поступающее навход узла 12 управления, равно(5)где П - напряжение с выхода калиброночного генератора 2;К 6,К 7 - коэфФициенты передач фильтра 10 и детектора 11;К - коэфФициент, связывающий коэффициент передачи делителя17 напряжения с величинойпервого управляющего сигналат),В случае изменения коэффициентапередачи, например усилителя 4,изменится напряжение, поступающее напервый вход узла 12 управления, Дляконкретности предположим, что коэффициент передачи усилителя сталравнымК 2 + дКаТогда напряжение У 4 станет равным(6)и превысит выходное напряжениеопорного источника 9.Сигналом с узла 12 управления уменьшается содержимое реверсивного счетчика 13, чтоприводит к уменьшению выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 14 и соответственно напряжения сумматора 15. Коэффициентпередачи делителя 17 уменьшится ииа смеситель 16 поступит меньшеекалибровочное напряжение. Уменьшение номинального выходного напряжения цифроаналогового преобразователя будет до тех пор, пока входные напряжения узла управления не сравняются, т.е. 5 )и ) нам.акоп +Ц пол )К 5 К 1 (К 2+ +ЬК) Кь К 7 Цоп(7) откуда к 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.Кз К 4 КЬ К 7 К 8 ф (9) где КВ - коэффициент различия коэфФициентов передачи фильтров и детекторов,имеющий значение независящей от дестабилизирующих Факторов.Значение напрнжениЯ Бз, постУ- пающего на вход устройства 8 отсчета, равно 20 25(10)30 В случае, если по какой-либо причине производить уменьшение коэффициента передачи одного или нескольких узлов измерительного тракта, 35содержимое реверсивного счетчика13 увеличивается, что приведет кувеличению выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 14 идалее напряжения сумматора 15 и коэффициента передачи делителя 17 напряжения до равенства нходных напряжений узла управления, Появлениенестабильности источника 3 поляризуюшего напряжения, выходногО нап ряжения циФроаналогового преобразователя или коэффициента передачи сумматора 15 также приведет к изменению коэффициента передачи делителя 17 напряжения, т.е. также осу щестнится автоматическая калибровка..гПереключение 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 Оп и 1) один и тот же тип элементов, например стабилизатором можно избавиться от нестабильности отношенияЦ , 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 изобретенияШумомер, содержащий конденсаторный микрофон, калибровочный генератор, источник поляризующего напряжения, соединенный последовательно усилитель с переключателем пределов измерения, блок взвешивающих фильтров, детектор и устройство отсчета, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен источником опорного напряжения, включенным между ныходом усилителя и нходбм 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 экспертизе1. Техническое описание шумовиброизмерительного комплекса ШВК,Виброприбор.2. Техническое описание шумоме"ра тип 2219 фирмы Брюль кбер748144 Составитель В.ЗолотовРедактор В.Трубченко Техред Н. Бабурка к П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Фил 221/27 Тираж ЦНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж