Прибор для измерения громкости звука

Измеритель уровня звука — измерительный прибор, применяемый в звукотехнике для определения уровня звукового сигнала. Звук измеряется в децибелах (дБ). Это логарифмические единицы, которые хорошо отражают характеристику слуха, поскольку слух человека ощущает только относительные изменения акустического давления.

Содержание

Единицы измерения [ править | править код ]

Измерение уровня в децибелах означает сравнение данного измеряемого уровня с неким опорным «нулевым» уровнем, обозначенным как 0 дБ. Таким образом, обозначение «0 дБ» — это так называемый «относительный нулевой» уровень, указывающий лишь на то, что уровень данного сигнала точно равен некоему уровню, условно принятому для данной точки тракта в качестве опорного, номинального. Уровень, превышающий опорный, обозначается в децибелах со знаком «плюс» (например, +3 дБ), а меньший опорного — в децибелах со знаком «минус» (например, −6 дБ).

В студиях вещания и звукозаписи принято использовать величину дБu. В этом случае измеряемое напряжение сравнивается с так называемым абсолютным нулевым уровнем. Это напряжение принимается равным 0,775 В. Эта немного неудобная для запоминания цифра пришла в студийную практику из тех областей звукотехники, где для оценки уровня сигнала важнее измерять не его напряжение, а электрическую мощность. И тогда можно было бы уровень оценивать в единицах дБm, сравнивая данную мощность с опорной, за которую принимается 1 мВт на сопротивлении 600 Ом. (Такое сопротивление характерно, например, для медной телефонной линии связи).

В области акустических измерений пользуются теми же децибелами, но уже для обозначения уровня звукового давления (SPL). В этом случае за опорную величину 0 дБ SPL принимается звуковое давление, равное 2 × 10 −5 Па, то есть звук, соответствующий порогу слухового ощущения. А уровень мощности акустического сигнала, соответствующий этому порогу, измеряют в дБ PWL по отношению к опорной величине, равной 10 −12 Вт.

Типы измерителей уровня звука [ править | править код ]

Выделяют три типа измерителей уровня звука:

• измеритель средних значений (VU-meter, или «волюметр») — изначально аналоговый стрелочный прибор, динамические характеристики которого определяются инерционными параметрами стрелочного индикатора. Был разработан в 1939 году Bell Labs, CBS и NBC для измерения и стандартизации уровней в телефонных линиях. В последнее время такие измерители часто делаются не со стрелочными индикаторами, а со светодиодными или иными световыми указателями. Постоянная времени измерительной схемы для этого типа измерителей уровня составляет 300 миллисекунд, что наиболее приближенно отражает субъективно воспринимаемую человеком громкость.

• измеритель действующих значений (RMS, среднеквадратичный) показывает величину напряжения, пропорциональную реальной долговременной мощности сигнала, его «тепловой эквивалент». Лучшие RMS-измерители построены с использованием термопреобразователей — исследуемое напряжение нагревает термоэлемент, по температуре которого и судят о величине напряжения. В связи с излишней инерционностью, применяют для измерения уровня шумов.

• пиковый измеритель (PPM):

• точный пиковый измеритель (True PPM) — отражает точные пиковые значения уровня независимо от длительности звукового сигнала.
• квазипиковый измеритель (QPPM) — показывает пиковые значения уровней сигнала, превышающие заданную длительность времени интеграции. Значения меньшей длительности, чем время интеграции будут отображаться с меньшим уровнем, чем при измерении True PPM. Квазипиковый измеритель должен иметь время интеграции 5 миллисекунд.
• выборочный пиковый измеритель (SPPM) — измеритель для цифровой звукозаписи, который показывает значения выборки цифрового сигнала. Может иметь одновременно характеристики точного и квазипикового измерителя.

Время интеграции — это величина, характеризующая быстродействие измерителя. Определяется длительностью такой одиночной тональной посылки, при которой указатель индикатора доходит до отметки в −2 дБ. Время возврата — это время, за которое указатель индикатора после отключения от его входа сигнала номинального уровня опускается до отметки в −20 дБ. В отличие от квазипиковых, у VU-измерителей нет двух разных времен интеграции и возврата, а есть только одно, одинаковое для обоих направлений перемещения указателя, оно называется постоянной времени. В механических (стрелочных) приборах это время определяется конструктивными особенностями их подвижной системы.

С появлением светодиодных индикаторов появилась возможность совмещать VU или RMS и пиковые измерители на одной шкале. Также применение светодиодов позволило удерживать индикацию максимального значения «точкой», называемой Peak Hold. Из-за достаточно большого времени её зависания (1—3 с) нет необходимости постоянно следить за индикатором.

Шумовое загрязнение негативно сказывается на здоровье людей, и контроль уровня звуков нужен не только на рабочих местах, а и дома для создания комфортной обстановки. Измеритель шума или шумомер – это прибор, позволяющий определить уровень звука в децибелах. Нормы допустимых шумовых нагрузок устанавливаются санитарными правилами. Для точного определения уровня шумового загрязнения при использовании измерителя шума требуется соблюдение не сложных правил. Цифровые модели приборов просты в использовании и легко применяются и непрофессионалам. Шумомеры преобразуют звук в децибелы, уровень которых отражается на мониторе. Согласно санитарно-гигиеническим нормам, длительный шум в дневное время не должен иметь громкость более 55 дБ, а в ночное время – более 40 дБ.

Как работает шумомер

Звук представляет собой беспорядочные колебания. Они улавливаются прибором благодаря микрофону и преобразуются в устройстве из звуковых в электрические. После этого они передаются на выпрямитель и далее очищаются при помощи нескольких фильтров. Это позволяет выделять шумы строго определенной частоты и проводить только их измерения. После фильтрации сигнал передается на устроенный по принципу вольтметра измеритель, и уровень шума будет соответствовать напряжению тока в нем после преобразования колебаний в электрические. Значению электрического сигнала будет соответствовать значение громкости звука в децибелах, оно и выводится на монитор устройства.

Правила использования прибора

Точность результатов измерений достигается только при соблюдении правил использования шумомеров. Современные модели не требуют специальной подготовки для работы с ними. Вначале нужно определить источник шумового загрязнения и площадь вокруг него, на которой надо провести замеры. После этого прибор включают в соответствии с инструкцией к конкретной модели. Работать с шумомером можно, только когда обеспечены следующие условия:

• сухость помещения;
• отсутствие чрезмерного запыления;
• запрет на работу с аппаратом при чрезмерно высоких температурах.

Обращаться с прибором надо аккуратно. В том случае если на шумомер попадает грязь или влага, его немедленно вытирают насухо, используя мягкую ткань, которая не оставит царапин на корпусе прибора. Блок питания (батарейки) после окончания замеров вынимают. Чтобы прибор не давал погрешностей измерений, требуется его регулярная калибровка.

Для получения точных результатов желательно фиксировать измеритель звука на штативе. Когда это невозможно, шумомер нужно держать на вытянутой руке. Открытый микрофон направляют в сторону источника звука. Замер шума длится несколько секунд, после чего шумомер сам перестает фиксировать звуковые волны и показывает на мониторе уровень звука, которой был определен в ходе измерений. Фиксировать показатели шума следует как рядом с источником звука, так и на отдалении от него, двигаясь постепенно к границам области, на которой требуется измерить шумовые нагрузки.

После использования прибора, перед тем как убрать его, нужно извлечь блок питания. В месте хранения шумомер должен быть защищен от вибраций, перепадов температуры и сырости. После длительного перерыва в работе аппарат требует калибровки.

Современные шумомеры – компактные, максимально простые в использовании приборы, для работы с которыми достаточно ознакомиться с инструкцией. Специального обучения для измерения с их помощью уровня звука не требуется. Это в равной степени относится к бытовым и промышленным моделям.

Бытовая техника, автомобили на улице, соседи – из всего этого складывается суммарный шум в квартире. Как его измерить? И как изменится уровень шума, если в помещении установить бризер?

Профессиональные шумомеры

У этих инструментов много похожих названий: шумомеры, измерители шума, измерители уровня шума, измерители звука, измерители уровня звука.

Тратиться на собственный шумомер нет смысла. Бюджетные приборы за 1500-3000 рублей по точности не сильно отличаются от мобильных приложений и программ для измерения шума. А точные устройства стоят намного больше – до 300 000 рублей.

Если вам все же удалось достать профессиональный шумомер, то помните важный нюанс. На дисплее прибора отметка «0 дБА» не значит, что в вашей квартире абсолютная тишина. Ноль на экране говорит о том, что уровень шума в помещении настолько низкий или высокий, что не входит в рабочий диапазон именно этого прибора.

Приложения и программы

По сути, для измерения уровня шума нужен микрофон и специальная программа-анализатор. На ноутбуке, планшете или смартфоне есть микрофон. К стационарному компьютеру можно подключить внешний микрофон. Осталось скачать программу-анализатор.

На компьютере можно измерить уровень шума бесплатной программой Decibel Reader. Также шумомеры есть во многих звукозаписывающих программах. Например, Audacity.

На смартфоне или планшете микрофон, как правило, хуже, чем внешний микрофон, подключенный к компьютеру. Но и с ним можно провести достаточно точный замер уровня шума. Калибровка с профессиональными приборами показывает, что точность измерений на смартфоне может отличаться от профессионального оборудования всего на 5 децибел. Так что мобильными приложениями для оперативной работы пользуются даже специалисты по шумовой диагностике.

Smart Tools – одно из приложений с функцией шумомера. Обратите внимание, что измерения не в дБА, а в дБ.

«Обычный» децибел – это дБ, единица звукового давления. Но наше ухо по-разному воспринимает давление звуков разной частоты. Чтобы шумомер показывал реальный уровень шума, который слышит человек, в нем должен быть так называемый частотный фильтр А. С ним дБ превращается в тот самые дБА.

В приложении Smart Tools нет частотного фильтра, но и без него можно получить общее представление об уровне шума.

Другие приложения для измерения уровня шума:

• MacOS : Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
• Android : Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
• Windows : Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

в специализированных шумомерах (даже самых простых) параметры микрофона и обработчика сигнала согласованы. В смартфоне этого нет, поэтому точность измерения мобильным приложением всегда будет ниже, чем специальным прибором.

Сравнительная оценка

Известны примерные уровни шума холодильника, бризера, пылесоса, человеческой речи и других привычных источников шума. Единица измерения – акустические децибелы, дБА.

Фактически этот способ – даже не измерение, а сравнительная оценка. Она дает грубое представление о том, насколько уровень шума у вас дома соответствует нормам.

Для начала постарайтесь по максимуму снизить уровень шума в помещении. Плотно закройте окна и двери, чтобы избавиться от звуков с улицы, подъезда и других комнат. Выключите всё: телевизор, компьютер и другие «шумные» приборы.

Возьмите обычную металлическую иголку и уроните ее на пол. Громкость звука, который вы услышали, примерно равна 15 дБА. Подойдите вплотную к работающему холодильнику или бризеру. Эти приборы работают с громкостью около 35-40 дБА.

Днем фоновый шум в квартире должен быть не громче 40 дБА, а на прилегающей территории не громче 70 дБА. Ночью (с 23 до 7 часов) для дома и улицы другие значения — 30 и 60 дБА соответственно. Это комфортная обстановка, и к ней надо стремиться.

Громкость спокойной беседы — около 60-70 дБА. Если из-за шума в квартире вам приходится повышать голос для общения, значит фоновый уровень шума вдвое выше нормы.