LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI ĆWICZENIE NR 4 Pomiary charakterystyk częstotliwościowych i kierunkowości mikrofonów i głośników Cel ćwiczenia Ćwiczenie składa się z dwóch części. Celem ierwszej części ćwiczenia jest zaoznanie się z metodyką omiaru charakterystyk kierunkowości i częstotliwościowych głośników oraz realizacja tych arametrów. Celem drugiej części ćwiczenia jest oznanie odstawowych właściwości i arametrów mikrofonów o rzełączalnych charakterystykach kierunkowości oraz metod omiarów tych arametrów. I. Pomiary charakterystyk głośników 1. Zadania laboratoryjne Przed rozoczęciem omiarów należy dokonać wzorcowania toru mikrofonu omiarowego za omocą istonfonu lub kalibratora elektroakustycznego. Mikrofon owinien być umieszczony na osi odniesienia zestawu głośnikowego w odległości 1 m; moc wejściowa 1 W. 1.1. Pomiary charakterystyki kierunkowości zestawu głośnikowego Do omiarów wykorzystuje się rogram CHAK. Należy zaoznać się z jego instrukcją. Zmierzyć efektywność zestawu głośnikowego dla częstotliwości 1 khz (jest to wartość oziomu ciśnienia akustycznego mierzonego na osi odniesienia zestawu głośnikowego w odległości 1 m rzy mocy wejściowej 1 W). Układ omiarowy okazano na rys.1. Pomiary charakterystyk kierunkowości zestawu głośnikowego należy rzerowadzić w układzie omiarowym jak na rys. 1, dla częstotliwości: 0 Hz, 1 khz i 4 khz. Celem eliminacji ewentualnych zakłóceń w torze odbiorczym należy włączać filtr oktawowy o częstotliwości środkowej równej częstotliwości odawanej na głośnik.
Komora bezechowa 3 7 4 Filtr oktawowy Rys. 1. Układ do omiaru charakterystyk kierunkowości zestawu głośnikowego: 1 badany zestaw głośnikowy, wzmacniacz mocy ty LV101 RFT, 3 komuter PC, 4 miernik oziomu ciśnienia akustycznego ty PSI 0 + filtr oktawowy OF 101, RFT, woltomierz, 6 mikrofon omiarowy, 7 - stolik obrotowy B&K. Uwaga! 1. Pomiary charakterystyk kierunkowości zestawu głośnikowego należy wykonać w zakresie kątów 0 0-180 0. Po wykonanym omiarze dla danej częstotliwości należy uaktywnić owrót stolika do ozycji 0 0 za omocą olecenia RESET w anelu sterowania stolikiem.. Zakładamy, że charakterystyka kierunkowości badanego zestawu głośnikowego jest symetryczna względem osi rzechodzącej rzez unkty 0 0 i 180 0. Korzystając ze zmierzonych charakterystyk należy określić kąt romieniowania zestawu głośnikowego (kąt mierzony względem osi odniesienia, rzy którym oziom ciśnienia akustycznego mierzony w ustalonej odległości omiarowej w obrębie tego kąta zmniejsza się mniej niż o 10 db w orównaniu do ciśnienia akustycznego na osi odniesienia).
1.1. Pomiary częstotliwościowej charakterystyki odtwarzania Należy określić zależność oziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości mierzonego na osi odniesienia zestawu głośnikowego w warunkach ola swobodnego. Pomiary należy rzerowadzić w układzie jak na rys.. Pomiary wykonuje się w komorze bezechowej korzystając z rogramu Rejestrator oziomu (na ulicie komutera nazwany jest jako LevRec ). Komora bezechowa 3 4 Rys.. Układ do omiaru częstotliwościowej charakterystyki odtwarzania zestawu głośnikowego: 1 badany zestaw głośnikowy, wzmacniacz mocy ty LV101 RFT, 3 komuter PC, 4 miernik oziomu ciśnienia akustycznego ty PSI 0, 6 mikrofon omiarowy. Korzystając ze zmierzonej charakterystyki należy wyznaczyć: użyteczny zakres częstotliwości badanego zestawu głośnikowego (zakres częstotliwości, w którym częstotliwościowa charakterystyka odtwarzania nie sada więcej niż o 10 db względem uśrednionego oziomu ciśnienia akustycznego w aśmie o szerokości jednej oktawy, leżącym w zakresie najwyższej czułości). II. Mikrofony o rzełączalnych charakterystykach kierunkowości. Zadania laboratoryjne.3. Wyznaczenie skuteczności mikrofonu Skuteczność mikrofonu, to stosunek naięcia na zaciskach mikrofonu do ciśnienia akustycznego działającego na mikrofon. Pomiary skuteczności należy rzerowadzić układzie jak na rys. 3, dla wszystkich tyów charakterystyk kierunkowości mikrofonu, dla częstotliwości 1000 Hz i dla rostoadłego adania fali akustycznej. 1. Wytworzyć w miejscu umieszczenia badanego mikrofonu określoną wartość oziomu ciśnienia akustycznego, n. 94 db (1 Pa); Ciśnienie określa się na odstawie omiaru 3
oziomu ciśnienia akustycznego w torze z mikrofonem odniesienia. Poziom ciśnienia akustycznego wyraża się zależnością: L 10log o 0log o db gdzie: - wartość skuteczna ciśnienia akustycznego [Pa]; 0 - ciśnienie odniesienia równe 10 - Pa (za wartość ciśnienia odniesienia rzyjęto wartość ciśnienia rogowego dla tonu o częstotliwości 1000 Hz), zatem oziom ciśnienia odowiadający ciśnieniu odniesienia jest równy 0 db.. Odczytać na woltomierzu wartość naięcia na wyjściu toru badanego mikrofonu. 3. Obliczyć wartość skuteczności badanego mikrofonu uwzględniając wzmocnienie wzmacniacza naięciowego..1. Pomiary charakterystyk kierunkowości mikrofonu: jednokierunkowego, dwukierunkowego, wszechkierunkowego. Pomiary charakterystyk kierunkowości mikrofonu, w zakresie kątów 0 0 360 0, należy rzerowadzić w układzie omiarowym jak na rys. 3, dla dwóch częstotliwości: 0 Hz lub 00 Hz i khz lub 4 khz dla każdej charakterystyki kierunkowości. Celem eliminacji ewentualnych zakłóceń w torze odbiorczym należy włączać filtr oktawowy o częstotliwości środkowej równej częstotliwości odawanej na głośnik. Do omiarów wykorzystuje się rogram CHAK. Należy zaoznać się z jego instrukcją. Pomiary wykonuje się w olu swobodnym, w komorze bezechowej. Komora bezechowa 8 Filtr oktawowy 3 4 7 Rys. 3. Układ do omiaru charakterystyk kierunkowości mikrofonu: 1 badany mikrofon kierunkowy + zasilacz, wzmacniacz naięciowy ty M60T, 3 - miernik oziomu ciśnienia akustycznego ty PSI 0 + filtr oktawowy OF 101 RFT, 4 - komuter PC, - wzmacniacz mocy ty LV101 RFT, 6 głośnik, 7 stolik obrotowy, 8 - woltomierz. 4
Korzystając ze zmierzonych charakterystyk należy: wyznaczyć wskaźniki skuteczności badanego mikrofonu front tył (0 0 180 0 ) wyrażone w db; określić kąty dla których wystęuje minimum skuteczności badanego mikrofonu dla określonej charakterystyki kierunkowości; określić zakresy kątowe, dla których skuteczność w stosunku do skuteczności na osi odniesienia (0 0 ) nie maleje więcej niż 6 db; orównać otrzymane wyniki z wynikami teoretycznymi... Pomiary częstotliwościowych charakterystyk skuteczności mikrofonu Pomiary należy rzerowadzić w układzie jak na rys. 4, dla wszystkich tyów charakterystyk kierunkowości mikrofonu i dla rostoadłego adania fali akustycznej (0 0 ). Przed rozoczęciem omiarów należy dokonać wzorcowania toru mikrofonu odniesienia za omocą istonfonu lub kalibratora elektroakustycznego. Pomiary wykonuje się w komorze bezechowej korzystając z rogramu Rejestrator oziomu (na ulicie komutera nazwany jest jako LevRec ). Komora bezechowa 8 Filtr oktawowy 3 4 9 3 Rys. 4. Układ do omiaru częstotliwościowych charakterystyk skuteczności mikrofonu: 1 badany mikrofon kierunkowy + zasilacz, wzmacniacz naięciowy ty M60T, 3 - miernik oziomu ciśnienia akustycznego ty PSI 0 + filtr oktawowy OF 101 RFT, 4 - komuter PC, - wzmacniacz mocy ty LV101 RFT, 6 głośnik, 8 woltomierz, 9 mikrofon omiarowy. 3. Zagadnienia do rzygotowania 3.1. Zasada działania mikrofonów o regulowanych charakterystykach kierunkowości. 3.. Właściwości i arametry mikrofonów. 3.3. Właściwości i arametry głośników.
Literatura [1] Dobrucki A., Elektroakustyka, Wykład [] Urbański B., Elektroakustyka w ytaniach i odowiedziach, WNT W-wa 1984, s. 7-80 [3] Żyszkowski Z., Miernictwo akustyczne, WNT W-wa 1987, s. 18-09 [4] Dobrucki A., Przetworniki elektroakustyczne, WNT W-wa 007, rozdział 9 [] PN-EN 6068-4 Urządzenia systemów elektroakustycznych Część 4: Mikrofony [6] PN-EN 6068- Urządzenia systemów elektroakustycznych Część : Głośniki 6