Прибор для измерения звукового давления - своими руками

Говорить о необходимости такого прибора я думаю смысла нет – он нужен каждому спльщику. То что в настоящее время представлено на мировом рынке либо стоит хороших денег, либо не в состоянии измерить нужный нам уровень(свыше 130Дб) звукового давления.

Всеми нами горячо любимый Term-LAB стоит дорого и достать его не просто.

Такое положение дел натолкнуло меня на создание альтернативы Term-LAB. Такой альтернативы, которая была бы доступна большинству спортсменов. Альтернативы с низкой себестоимостью и простотой изготовления. И вот, я думаю, настало время поделиться результатами исследований

Железо

Сердцем любого измерительного прибора является датчик – наш случай не исключение. Терм-лаб создан на основе датчика абсолютного давления MPX4250(250 КПа). Это чудо от фирмы Моторола можно приобрести во многих радио магазинах – стоимость около 20 вечнозеленых. Я приобрел для экспериментов MPX4100(аналог 4250 но рассчитанный на меньшее давление 100 КПа PDF тут ).

Запитываем этот датчик +5в и снимаем с него показания – просто неправдоли. Где взять питание – я думаю разжевывать не стоит(Порт USB как пример). Проблема состоит в помехах накладывающихся на цепь питания. После недолгих мучений они были погашены диодом шотке и емкостью в 2200Мф.

Принципиальная схема датчика.

Вот что получилось(светодиод сверху – индикация питания)

Чем снимать показания – АЦП – в нашем случае под рукой звуковая плата компьютера.

Имеем два разьема – USB(снизу) –для питания и мини-джек(сверху) в звуковую плату.

Софт

Я думаю что SpectraLab в представлении не нуждаеться. Альтернатив пока не нашел.

Калибровка пока в процессе…

Испытания

Проверяли на двух машинах. Давление первой по Term-LAB составляло около 149 второй около 147 дБ.

В ходе измерений:

1. Была получена точная форма сигнала БЕЗ КЛИПА! Что говорит о том что датчик справился с нелегкой задачей измерения высокого звукового давления.

2. Было измерено относительное давление – разница между машинами составила 2 дБ как и по Term-LAB.

Выводы

1. В ходе исследования был создан бюджетный измерительный прибор. Который может собрать любой маломальски знакомый с радио-электроникой человек.

2. Испытания показали что датчик без клипа измеряет звуковое давления около 150 дБ причем это для него не предел.

3. Дальнейшие исследования а именно калибровка софта дадут возможность точного измерения звукового давления.

П.С.

Спасибо всем кто помогал советом и делом.

Секретами надо делиться – это стимулирует.

Извините за ошибки – ночь – устал, но не терпится поделиться

Леха, калибровки добавь.

:good: буду пробовать......

Леха, калибровки добавь.

насчет калибровки ....

пробовал различные методы калибровок, пару лет назад эта тема очень активно обсуждалась, но толи звуковая карта у меня херавая, толи измерительные приборы не настолько были точны, чтобы откалибровать все это дело как надо. короче, по научному (по правильному) у меня откалибровать не получилось, маялся около месяца, но достаточно быстро и легко удалось откалибровать как говориться дедовским методом - по термлабу, одна проблема, надо его у кого нить найти. для меня метод калибровки датчика-1 по термлабу оказался самый быстрый/понятный/и простой, собственно этот метод и советую всем.

если ваша карта "боле-менее" будет мерить достаточно точно, в пределах +-0,5 дб. откалибровав свой датчик 3 года назад, делаю им замеры и по сегодняшний день, месяц назад делал сверку с термлабом - расхождение в пределах 0,5 дб.

Кроме этого, как правило звуковуха не линейна по частоте, я делал поправки еще и на это. Тоесть делал парные замеры Термлабом и Д1 на разных частотах и разных уровнях давлений.

а эти поправки можно в софт внести или только на бумажку ....

а эти поправки можно в софт внести или только на бумажку ....

Конечно в софт. Делаешь так называемый файл компенсации (делается в блокноте, образцы есть в папке comp). В софте нажимаешь Options, выбираешь Enable Compensation и подставляешь туда сделаный тобой файл компенсации.

Вся фишка в нелинейности не только по частоте, но и по давлению. Я делал так:

- прогонял по частотам и на разных уровнях давлений;

- делал усреднение по частоте на разных уровнях;

- вносил усредненные данные по каждой частоте в файл поправки.

Таким образом у меня получалась точность к ТЛ примерно +-0,2дб на уровнях давлений 144-170 дб (засовывал в порт датчики) на любой частоте в диапазоне 30-75Гц (ниже и выше просто не делал).

А если нет возможности сравнивать в лоб с термлабом или датчегом2 результат для корректировки, то как я могу опеределить, насколько он не точен по сравнению с ними?

А если нет возможности сравнивать в лоб с термлабом или датчегом2 результат для корректировки, то как я могу опеределить, насколько он не точен по сравнению с ними?

Тоже интересует как ещё можно откалибровать

Тоже интересует как ещё можно откалибровать

Вот поэтому и прошу Настрадамуса выложить методу и первоисточника.

Жду комментариев от Настрадамуса! Жалко столько денег отдавайть за датчик2, сам бы попробывал сделать!

Итак Калибровка.

Нам понадобиться

1. Собранный датчик

2. Компьютер со звуковой картой.

3. Программа SpectraLab

4. Провод миниджек-миниджек с дополнительными двумя выводами одного из каналов и земли.

5. Цифровой вольтметр способный измерять ПЕРЕМЕННОЕ напряжение с точностью до 1 милливольта.

Железо.

Втыкаем на проводок между выходом звуковой карты и микрофоном/линейным входом.

Подлепляем вольтметр параллельно одному из каналов – им мы будем измерять амплитуду сигнала генерируемого звуковой карой(переменное напряжение).

Софт.

Настраиваем спектролаб!

1.В Scaling Control(F5) устанавливаем Amplitude Aix как Linear – для измерения милливольт.

2. В Calibration(F9) создаем новый профаил Units-Millivolts (RMS- там мериет вольтметр)(Все остальное в нули)

3. Делаем дружественный интерфейс где есть Spectrum, Time Series и Peak Amplitude для наглядности – тоже сохраняем по F7.

Метода.

Генерим любым программным генератором, можно встроенным спектролабовским сигнал синусоидальной формы частотой 50гц(это для большой точности показаний вольтметра).

Сразу оговорюсь, что я калибровали используя внешний генератор - но все должно быть Оки и с генератором звуковухи –если проблемы используйте внешний!

Открываем микшер звуковой карты и движком громкости выставляем амплитуду сигнала по показанием внешнего вольтметра соизмеримую с чувствительностью датчика(54 мв-4110, 20мв -4250) Ну скажем 50 Мв. При этом изменяя амплитуду сигнала смотрим что бы на экране в Time Series не было клипа – Если виден клип то движком микшера уменьшаем чувствительность микрофона/линейного входа что бы наш сигнал был четко виден без клипа. При этом полезно последить за формой сигнала т.к. на некоторых картах имеют места быть всякие компрессоры на входе которые нормализуют амплитуду – т.е. после изменения значения амплитуды она возвращается на исходное значение, хотя на вольтметре мы видим ее изменение, а также подобные глюки – такие входы нам НЕ ПОДОЙДУТ!

Теперь в calibration в Level пишем показания вольтметра в милливольтах допустим 54 мв.

И нежимаем Measure Input Signal – если все сделали правильно то через секунду в Detected Levels мы увидим какой процент всей шкалы занимает наш сигнал- в идеале должен быть более 50% - если меньше увеличиваем чувствительность входа в микшере, при этом следя что бы не было клипа. После завершения проверяем правильность калибровки изменяя амплитуду сигнала и сверяя показания спектролаба с показаниями вольтметра – все должно сходиться

Далее переводим милливольты из Level в дБ(учитывая чувствительность датчика и порог слышимости) и вводим полученную величину в Level, указав размерность как SPL dB. Для тех кому лень считать калибруем точно по чувствительности – 1000па – 154дБ.

В Scaling(F5) ставим шкалу как logarithmic. В Time series ставим амплитуду около 2000 pa

В Spectrum – 150-160 дБ.

И начинаем мерить))

Вставил сам :greeting: