40 60 80

Уровень громкости, фоны

юо

Ф и г. 516, Показания американского шумомера в функции субъективно определенного уровня громкости для четырех различных типов звука.

610

Гл. 19. Шумомер (измеритель уровня)

уровня громкости около 40 фон частотная характеристика прибора должна быть отображением линии равной громкости для 40 фон на фиг. 99. К со­жалению, однако, ухо оценивает громкость шума, распределенного в ши­рокой полосе частот, не так, как громкость чистых тонов или узких полос шума. Кинг и др. [2] продемонстрировали значение этого обстоятельства, поместив на графике показания шумомера в дб против уровней громкости в фонах, измеренных субъективным методом для звуков четырех разных типов (фиг. 516). Применялись следующие звуки: чистый тон, комбина­ция двух чистых тонов, комбинация шести чистых тонов и пилообразные колебания. Эти данные показывают, что в пределах уровней громкости, обычно встречающихся на практике, возможны ошибки, превышающие 22 фон. Очевидно, что для объективных измерений уровня громкости шума требуется более точный метод, чем метод, представляемый шумо- мером.

Ниже мы опишем американский шумомер, а затем исследования, со­провождавшие разработку английского прибора, показания которого дают лучшее приближение к величине уровня громкости.

По определению, американский шумомер показывает звуковой уро­вень в дб. Его показание соответствует уровню громкости в фонах только для чистых тонов, уровень которых равен приблизительно 40, 70 или 100 фон, но не для шума любого характера. Прибор также ие показывает силы звука. Мнкрофюны, обычно применяемые в шумомерах, принимают разность атмосферного давления и давления в присутствии звуковой волны (так называемое звуковое давление). И частном случае плоской или сфе­рической волны, распространяющейся в свободном пространстве, звуко­вое давление может быть связано с силой звука формулой

где р—эффективное или среднеквадратичное звуковое давление в барах; I—сила звука в вт/см²',Н—показание барометра в см рт. ст.; Т—абсо­лютная температура. Условия свободного распространения волны осу­ществляются только в сильно заглушеиных камерах и в открытом про­странстве.

Для приближения к характеристикам, обратным кривым равной громкости для 40, 70 и 100 фон, применяются три корректирующих контура. При измерениях шума, уровень которого дает показание, не совпадающее с 40, 70 или 100 фон, рекомендуются применять частот­ные характеристики, указанные в табл. 51 [3]. Бывают случаи, когда при­менение табл. 51 невозможно и для выбора правильных условий измере­ния требуются некоторые рассуждения. Скотт рекомендует в тех случаях, когда производится серия измерений, в которых большинство уровней попадает в пределы полосы, соответствующие некоторой характеристике прибора, пользоваться одной характеристикой для всех измерений. Если разница в величинах велика, то все измерения должны быть сделаны с двумя или даже с тремя характеристиками и переход с одной характе­ристики на другую должен быть установлен по окончании серии измере­ний. По всяком случае, следует рекомендовать всем, кто пользуется шу- момером, прибавлять обозначение характеристики (А, В или С) к записи показаний прибора.

§ 2. Американский стандартный шумомер

(19.1)

На фиг. 517 приведены сквозные частотные характеристики шулю- мера [1], построенные в предположении измерений в поле звуковой

волны. Кривые А и В со- ответствуют кривым равной громкости 40 и 70 фон\ кривая С показывает равно- мерную отдачу. Пунктирные кривые указывают пределы допустимых отклонений в ту и другую сторону от задан- ной кривой. Допуски, при- нятые в Германии, состав- ляют ±3 дб на 1000 гц, +5 и—8 дб на 5000 гц и f 7 и —10 дб на 10 000 гц.

Сквозная характеристи- ка рассчитывается для слу- чая равной вероятности всех направлений прихода звуко- вой волны (см. индекс на- правленности, гл. 13). При- меняется способ усреднения, описанный в гл. 14, с той разницей, что пределы ин- тегрирования ограничивают- ся 90°.

Микрофон и электрон- ная схема должны быть пре- дельно устойчивы по отно- шению к температуре, ба- рометрическому давлению и времени. Хыобер [4] приво- дит зависимость отдачи труп пы динамических микрофо- нов на частотах ниже 700 гц.

Температурные характери- стики пьезомикрофонов опи- саны ранее в гл. 4. Хыобер

и Витмор [5] собрали данные за 10 лет о ряде жумомеров, включающие сравнение градуировок, влияние времени, температуры, смены батарей, длину кабеля и чувствительность к электрическим помехам. Некоторые недостатки жумомеров первых выпусков описаны Тпидейлом [6].

В американском стандарте указывается, что частотная характери- стика шумомера должна укладываться в пределах допусков, указанных

39*

Ф и г. 317. Сквозные частотные характеристики шумомера но американскому стандарту. Пунктирными линиями показаны допустимые откло­нения от заданных кривых.