Как работают датчики шума?

Датчик шума — это устройство, используемое для обнаружения и измерения уровня шума в окружающей среде. Они широко используются в различных областях, таких как промышленность, строительство, мониторинг окружающей среды и мониторинг личного здоровья.

Как работают датчики шума?

Принцип работы шумовых датчиков в основном основан на преобразовании и обработке звуковых сигналов. Ниже приведены подробные этапы работы:

1. Распространение и восприятие звука: Сначала звук (механическая волна) проходит через молекулы в воздухе, чтобы достичь датчика шума. Внутри датчика обычно используется микрофон или пьезоэлектрический датчик для восприятия звука. Когда звуковые волны распространяются вблизи этих чувствительных элементов, на них влияют вибрации звуковых волн.

2. Преобразование звуковых сигналов в электрические сигналы:

2.1. микрофонные шумовые преобразователи: для конденсаторных электретных микрофонов звуковые волны заставляют электретную пленку вибрировать, что изменяет расстояние между полюсами конденсатора, вызывая изменение емкости. Поскольку количество зарядов на электрете остается постоянным, это изменение вызывает изменение напряжения на конденсаторе, тем самым выдавая электрический сигнал, соответствующий звуку.

2.2. Микрофонный преобразователь: Микрофон — это обычный звуковой преобразователь, который работает подобно человеческому уху. Микрофон содержит вибрирующую мембрану (или диафрагму), и когда диафрагма вибрирует под воздействием колебаний окружающего звука, изменение давления звуковой волны вызывает изменение емкости внутри микрофона. Это изменение емкости преобразуется в электрический сигнал, который можно усилить и обработать, и в конечном итоге использовать для измерения и анализа звука.

2.3. Пьезоэлектрические преобразователи: Пьезоэлектрические преобразователи используют пьезоэлектрический эффект для обнаружения звука. Пьезоэлектрические материалы обладают особыми свойствами, которые производят электрический заряд при воздействии давления или вибрации. В пьезоэлектрическом датчике шума вибрация звуковой волны заставляет пьезоэлектрический материал генерировать электрический заряд, и этот заряд измеряется и преобразуется в электрический сигнал для анализа и измерения.

2.4. Датчики MEMS: Датчики MEMS (микроэлектромеханические системы) представляют собой миниатюрные датчики, которые часто используют миниатюрные конденсаторы или пьезоэлектрические материалы для обнаружения звука. Миниатюрные элементы в датчиках шума MEMS производят небольшие изменения под воздействием звуковых колебаний, которые можно измерить и преобразовать в электрические сигналы. 

2.5. Датчики поверхностных акустических волн (SAW): Датчики поверхностных акустических волн (SAW) используют распространение акустических волн по поверхности для обнаружения звука. Когда звуковая волна проходит по поверхности датчика, она вызывает распространение акустической поверхностной волны, которая генерирует электрический сигнал. Этот электрический сигнал можно измерить и проанализировать для обнаружения и измерения звука.

3. Обработка сигнала: Датчик передает сгенерированный электрический сигнал во внутренние схемы обработки сигнала. Эти схемы усиливают, фильтруют и выполняют определенную арифметическую обработку электрического сигнала для повышения точности измерения и помехоустойчивости. Фильтрация удаляет нежелательные частотные компоненты, в то время как усиление увеличивает силу сигнала, что упрощает его последующую обработку и анализ.

4. Анализ данных и вывод: после обработки сигнала датчик выведет интенсивность шума, распределение частот или другие соответствующие параметры. Эти данные могут быть представлены посредством цифрового кодирования или аналогового вывода для отображения значений уровня шума или для дальнейшего анализа и обработки.

5. Расчет и отображение: цифровой процессор обрабатывает сигнал и вычисляет интенсивность шума, обычно выражаемую в децибелах (дБ). Обработанные данные могут быть отображены на дисплее датчика или отправлены по беспроводному сигналу на другие устройства, такие как смартфоны или компьютеры.

6. Адаптивность к окружающей среде: высококачественные датчики шума также способны адаптироваться к различным условиям окружающей среды, таким как температура и влажность, что обеспечивает точность и стабильность результатов измерений.

Подводя итог, можно сказать, что датчики шума способны точно измерять уровень шума в окружающей среде, воспринимая, преобразуя, обрабатывая и анализируя звуковые сигналы, предоставляя ключевые данные для мониторинга и контроля шума. Они имеют широкий спектр применения во многих областях, таких как мониторинг окружающей среды, промышленный контроль, управление дорожным движением и т. д., что помогает улучшить среду обитания людей, повысить эффективность работы и защитить здоровье людей.

Технические характеристики датчика шума

NBL-W-NS Noise-Sensor-Instruction-Manual.pdf