viernes, 9 de junio de 2023 · 0 min read
Medición de sonido y ruido con micrófono
En este artículo, cubriremos el tema con suficiente profundidad para que usted:
Comprender qué son el sonido y el ruido.
Aprender sobre los diferentes tipos de micrófonos y cómo funcionan.
Ver lo importante que es realmente la medición del sonido y el ruido
Al igual que con todos estos artículos, comenzaremos con los fundamentos y avanzaremos a través de la tecnología para realizar las mediciones esenciales utilizando las mejores prácticas.
¿Qué es el Sonido?
El sonido son variaciones en la presión que el oído humano puede percibir. El sonido se puede conducir a través del aire, bajo el agua o incluso a través de objetos sólidos. La música, el habla, un motor en marcha, el canto de un pájaro: todos estos son ejemplos cotidianos de sonido. Debido a cómo se crea, comúnmente nos referimos al sonido como presión sonora.
El sonido no puede propagarse sin un medio. Se propaga a través de medios compresibles como el aire y el agua como ondas longitudinales. En sólidos, se propaga como ondas transversales. Las ondas de sonido son generadas por una fuente de sonido (diafragma vibratorio o un altavoz). Una fuente de sonido crea vibraciones en el medio circundante. A medida que la fuente continúa haciendo vibrar el medio, las vibraciones se propagan alejándose de la fuente a la velocidad del sonido, formando una onda de sonido.
El nivel de presión acústica (por sus siglas en inglés SPL) es una medida logarítmica de la presión acústica efectiva de un sonido en relación con un valor de referencia. Se mide en decibeles (dB) por encima de un nivel de referencia estándar. La presión de sonido de referencia estándar en el aire u otros gases es de 20 µPa, que generalmente se considera el umbral de la audición humana (a 1 kHz). La siguiente ecuación nos muestra cómo calcular el nivel de presión sonora (Lp) en decibelios [dB] a partir de la presión sonora (P) en Pascal [Pa].
Donde:
\(P_{ref}\) es la presión de sonido de referencia y \(P_{rms}\) es la presión de sonido RMS que se está midiendo.
¿Qué es el Ruido?
Es fundamental que midamos y analicemos no solo los sonidos "buenos", sino también los no deseados. Por lo tanto, el ruido puede describirse como un "sonido no deseado". Al igual que con el sonido en general, el ruido se mide en Pascales, aunque es más común convertirlo a la escala de decibeles por motivos prácticos.
Quizás conozca el acrónimo NVH, que significa ruido, vibración y aspereza. La prueba NVH es la práctica de medir sonidos no deseados de una amplia variedad de fuentes para que puedan reducirse o eliminarse. Casi todas las máquinas hacen algún tipo de ruido, desde automóviles hasta sopladores de hojas, secadores de pelo, batidoras de alimentos, etc.
Diseñar máquinas para limitar o mejorar el ruido que crean es una fuerza impulsora detrás de la medición del sonido y el ruido. Además de ser una molestia o distracción, ciertos sonidos pueden ser dolorosos o incluso dañinos, por lo que deben reducirse o eliminarse. El primer paso en cualquier remedio es realizar mediciones objetivas sobre las que se pueda actuar.
¿Cómo se Mide el Sonido?
El principal sensor utilizado en la medición del sonido es el micrófono. Los micrófonos se utilizan para medir las ondas de presión del sonido en una variedad de frecuencias, incluido el rango completo del oído humano e incluso más allá. La mayoría de los micrófonos están diseñados para medir el sonido que se propaga por el aire, pero existen otros tipos que están destinados a medir el sonido bajo el agua (hidrófonos) o en la tierra (instrumentos sísmicos).
¿Qué es la Presión Sonora?
La presión del sonido se mide en Pascales (Pa). Representa cómo el receptor percibe el sonido, por ejemplo, el oído humano. Muchas variables afectan la forma en que percibimos un sonido determinado, como la reflectividad de la habitación, el tamaño de la habitación (si corresponde), la distancia desde la fuente y más.
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¿Qué es la Potencia Sonora?
La potencia del sonido se mide en watts (W). Representa la energía sonora que la fuente está creando. Es completamente independiente de cómo el receptor percibe el sonido.
Los fabricantes de casi cualquier tipo de maquinaria o dispositivo están obligados por normativas, como la Directiva sobre ruido y maquinaria de la Unión Europea (UE) (2006/42/EC), a medir y declarar la potencia acústica de sus productos. Se incluye todo, desde juguetes hasta impresoras, herramientas industriales y maquinaria de construcción. Las mediciones de potencia de sonido también se utilizan en tareas de ingeniería, como el diseño de sonido de productos.
Los estándares de potencia de sonido relevantes incluyen:
ISO 3741
ISO 3743-1
ISO 3743-2
ISO 3744
ISO 3745
ISO 639-3
ISO 639-4
ISO 639-5
ISO 639-6
En resumen, mientras que la presión del sonido describe la percepción del oyente de un sonido determinado en función del entorno acústico, la potencia del sonido describe la energía del sonido en sí, independientemente del entorno o de cómo se perciba el sonido. Estos términos tienen significados muy diferentes y no deben usarse indistintamente.
En resumen, la potencia del sonido es la causa, mientras que la presión del sonido es el efecto que percibimos.
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Qué es la Intensidad del Sonido?
La intensidad del sonido no es lo mismo que la presión del sonido. Se define como la potencia que transportan las ondas sonoras por unidad de área en una dirección perpendicular a esa área. La intensidad del sonido se define como la presión del sonido \((Pa)\) multiplicada por la velocidad de las partículas \((v)\).
donde \(Pa\) es la presión del sonido en pascales y v es la velocidad de las partículas en metros por segundo.
La intensidad del sonido es una medida importante. En efecto, es la tasa de flujo de energía promediada en el tiempo por unidad de área. A diferencia de muchas pruebas de potencia de sonido que requieren un entorno controlado como una cámara anecoica, las mediciones de intensidad de sonido se pueden realizar en cualquier lugar.
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¿Qué es el nivel de exposición al sonido?
El nivel de exposición al sonido (\(SEL\))) es una medida tanto del nivel de sonido recibido como de la duración de esa exposición. La duración es crítica porque las personas pueden soportar ciertas frecuencias y amplitudes por un corto tiempo, pero las exposiciones prolongadas al ruido pueden provocar daños en la audición o incluso pérdida de la audición. Los sonidos de 90 dB y superiores se consideran dañinos para los seres humanos.
(\(SEL\)) es la integral (en el tiempo) de la presión del sonido al cuadrado. La unidad SI se define como:
(Pascal squared second)
¿Qué es el Nivel de Sonido?
El nivel de sonido es un término general que puede incluir una o más de las formas específicas en que medimos el sonido, que incluyen:
Nivel de presión de sonido
Nivel de intensidad del sonido
Nivel de potencia de sonido
Nivel de exposición al sonido
El nivel de sonido generalmente se mide con el dispositivo llamado medidor de nivel de sonido (o simplemente medidor de sonido). Consulte cada una de esas cantidades como se describe en este artículo para obtener información específica sobre ellas.
¿Qué es la Calidad del Sonido?
La medición de la calidad del sonido proporciona una evaluación objetiva de cómo el oído humano percibe los sonidos producidos por las máquinas. Con estas medidas, los ingenieros pueden mejorar y refinar los sonidos generados por sus máquinas para crear productos que sean más agradables para el usuario y para quienes los rodean.
Aunque la percepción humana del sonido es subjetiva, es posible realizar mediciones objetivas del sonido y luego aplicarles una variedad de métricas de calidad del sonido, que incluyen:
| Volumen | Cálculo según ISO 532-1 e ISO 532-2: Acústica - Métodos para calcular la sonoridad - Método de Zwicker y método de Moore-Glasberg. La intensidad del sonido se mide en decibeles (dB). |
| Nitidez | Calculado a partir del volumen específico, que se determina de acuerdo con las normas ISO 532-1 e ISO 532-2. La nitidez es una métrica psicoacústica que proporciona una medida numérica de la sensación basada en la cantidad de componentes de alta frecuencia en un sonido. Su unidad es el “acum”, donde 1 acum corresponde a la nitidez de un ruido de banda ancha centrado en 1 kHz, con un ancho de 1 banda crítica y un nivel de 60 dB. |
| Criterio de ruido (NC) | Una métrica utilizada en los EE. UU. para clasificar las fuentes de ruido en interiores |
| Clasificación de ruido (RC) | Una métrica utilizada en Europa para clasificar las fuentes de ruido en interiores |
| Inteligibilidad del habla | Una métrica para la evaluación de la percepción del habla |
| Índice de articulación, ampliado | Una ampliación de la percepción del habla cuando hay otros sonidos presentes |
| Contornos de nivel de sonoridad iguales normales | Cálculo según y basado en la norma ISO 226 |
| Relación de prominencia | Cálculo de acuerdo con ISO 7779 - medición del ruido aéreo emitido por equipos de tecnología de la información y telecomunicaciones. |
Las pruebas de calidad de sonido son importantes para las empresas que desean evaluar y mejorar el sonido de sus productos. El objetivo es hacerlos más deseables para el usuario controlando la forma en que suenan. La prueba se aplica en:
Ruido, vibración y aspereza automotrices (NVH), diseños y componentes automotrices
Dispositivos de audio, incluidos altavoces, micrófonos, amplificadores, auriculares, instrumentos musicales
Electrodomésticos y de jardín, por ejemplo, cortadoras de césped, lavavajillas, refrigeradores, computadoras, sistemas HVAC
Es utilizado por los departamentos de I+D para:
Benchmarking y Mejora
Fijacion de objetivos
Modelado y Simulación
Predicciones
Ingeniería reactiva
Pruebas y solución de problemas
Validación de productos
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¿Cómo medir la Frecuencia del Sonido?
Una de las formas más fundamentales y poderosas de medir las frecuencias contenidas en el sonido es la Transformada Rápida de Fourier, abreviada como FFT. La FFT es un conjunto de algoritmos que convierten datos en el dominio del tiempo en datos en el dominio de la frecuencia. Los sistemas DAQ generalmente registran datos de sonido y ruido de micrófonos, luego el software realiza la conversión del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Esta conversión se puede realizar en tiempo real o como una función de posprocesamiento.
Con el análisis FFT, se pueden investigar numerosas características de la señal en mucha mayor medida que cuando se inspeccionan los datos del dominio del tiempo. En el dominio de la frecuencia, las características de la señal se describen mediante componentes de frecuencia independientes, mientras que en el dominio del tiempo se describe mediante una forma de onda que contiene la suma de todas las características.
En un gráfico típico en el dominio del tiempo, el eje vertical es la amplitud de la señal y el eje horizontal es el tiempo; por lo tanto, podemos ver cómo cambia la amplitud de una señal con el tiempo.
Los gráficos en el dominio del tiempo son esenciales y útiles para miles de aplicaciones, pero no nos dicen mucho sobre las frecuencias específicas contenidas en señales complejas. Sin embargo, al usar la conversión FFT, convertimos la señal para que el eje vertical muestre la magnitud y el eje horizontal muestre la frecuencia en lugar del tiempo. Como tal, la frecuencia se convierte en el dominio en el que estamos trabajando.
Con referencia al gráfico de FFT a continuación, puede ver que el eje de frecuencia está escalado de 0 Hz a 10 kHz de izquierda a derecha. Hay un pico de magnitud muy grande a 1200 Hz y un pico de frecuencia más pequeño alrededor de 3750 Hz.
El gráfico FFT clásico es una herramienta esencial en la medición de frecuencia y se usa ampliamente. En la mayoría de los sistemas DAQ que son adecuados para mediciones de sonido, cualquiera de estos ejes o ambos se pueden escalar como lineales (como se muestra a continuación) o logarítmicos, lo que puede proporcionar información más importante según la aplicación.
Dado que el tiempo no está representado en este gráfico FFT clásico, los datos necesariamente representan un momento en el tiempo. ¿Pero qué momento y cuánto tiempo? Básicamente, el análisis FFT implica tomar una porción de tiempo (x número de muestras a una frecuencia de muestreo), realizar los cálculos y luego mostrarlos. Esto se denomina "tiempo de ventana" y puede ser controlado por el ingeniero o técnico que opera el analizador, así como las capacidades básicas del analizador.
Los sistemas DAQ como los creados por Dewesoft incluyen potentes herramientas de análisis FFT integradas directamente en el software. Los cursores, incluidos los cursores armónicos, se pueden usar en los gráficos para hacer clic directamente en picos y picos y leer sus valores exactos. También se pueden mostrar canales matemáticos que muestran los valores máximos automáticamente.
Tenga en cuenta que también es posible presentar el TIEMPO en un gráfico FFT, agregando un tercer eje. Esta pantalla 3D, también conocida como "pantalla de cascada", representa gráficamente la frecuencia, la magnitud y el tiempo, utilizando un código de colores para facilitar la interpretación visual.
Hay muchos aspectos del análisis FFT, y está más allá del alcance de este artículo cubrirlos. Estos incluyen resolución espectral, escala de amplitud, ventanas de ponderación de tiempo, promedio, superposición y más. Consulte el artículo informativo a continuación para obtener más información sobre el análisis de frecuencia FFT.
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¿Qué es un Micrófono?
Más allá de sus aplicaciones obvias de entretenimiento y oratoria, los micrófonos son sensores reales que se utilizan mucho en aplicaciones de medición científica e industrial. En pocas palabras, un micrófono es un sensor o transductor que convierte el sonido (energía acústica) en energía eléctrica que podemos amplificar, digitalizar, mostrar, grabar y más.
Al igual que con otros sensores, existen varios tipos de micrófonos que se usan comúnmente en aplicaciones de medición de sonido y ruido. Esto se debe a que hay tantas aplicaciones y entornos diferentes en este campo tan amplio, como describiremos en este artículo. En respuesta a las demandas de los ingenieros involucrados en las pruebas de sonido, los fabricantes de micrófonos han creado una amplia gama de micrófonos diseñados para abordar estas aplicaciones.
Los micrófonos utilizados para la medición de sonido científica o industrial también se denominan sensores de micrófono o transductores de micrófono.
¿Cómo funcionan los Micrófonos?
Un micrófono es un transductor que convierte la energía del sonido en energía eléctrica. Hay varios tipos de micrófonos y funcionan de diferentes maneras. Pero deberíamos empezar con el clásico micrófono dinámico inventado hace más de 100 años.
Un diafragma hecho de un material delgado como el plástico resuena en respuesta a las ondas de presión de sonido entrantes.
Una bobina unida al diafragma se mueve hacia adelante y hacia atrás en simpatía.
Un imán permanente crea un campo magnético que se induce en la bobina.
Esta corriente es un "análogo" del sonido. Fluye fuera de la bobina y se puede amplificar, convertir a digital, grabar para visualización y análisis, etc.
El tipo de transductor de micrófono descrito anteriormente se suele denominar micrófono dinámico. Tenga en cuenta que si invirtiera este transductor ingresando una señal eléctrica en su salida, la bobina se movería y accionaría el diafragma. Y si hicieras el diafragma mucho más grande, movería el aire y crearía sonido. Felicitaciones, acaba de construir un altavoz... ¡es simplemente un micrófono dinámico al revés!
¿Cuáles son las tecnologías de micrófonos más importantes?
Las tres tecnologías más esenciales detrás de los micrófonos de hoy son:
Los micrófonos dinámicos se basan en la inducción magnética, donde una bobina móvil conectada a un diafragma y envuelta alrededor de un imán permanente convierte la presión del sonido en una señal eléctrica. Una variación es el micrófono de cinta, que emplea una delgada cinta de metal como diafragma y transductor. Los micrófonos dinámicos se utilizan principalmente en aplicaciones de música, entretenimiento, transmisión y megafonía.
Los micrófonos de condensador se basan en la capacitancia. Un diafragma con una placa de carga detrás emite una carga eléctrica en respuesta a ondas de presión de sonido. Muy utilizado en medición de sonido y aplicaciones científicas.
Los micrófonos piezoeléctricos también se basan en la capacitancia, pero utilizan un material cristalino en lugar de una placa cargada. También muy utilizado en medición de sonido y aplicaciones científicas.
Dado que son tan importantes en la medición del sonido y las aplicaciones científicas, en este artículo nos centraremos en los micrófonos de condensador y piezoeléctricos.
Micrófonos de condensador
Uno de los micrófonos más populares para la medición del sonido es el tipo condensador. Estos micrófonos están diseñados alrededor de un diafragma de metal delgado junto a una placa posterior de metal. Cuando la presión del sonido los empuja, la capacitancia entre el diafragma y la placa trasera cambia. Este cambio en la capacitancia se emite como una señal de CA que podemos amplificar, medir, digitalizar y analizar.
Los micrófonos de condensador requieren energía para generar una carga para el diafragma y la placa. Esto se puede hacer de dos maneras, según el micrófono que seleccione:
Los micrófonos polarizados externamente requieren un suministro de 200 V de una fuente de alimentación de micrófono externo. Normalmente se utiliza un conector LEMO de 7 pines o similar para realizar las conexiones requeridas.
Los micrófonos prepolarizados no requieren alimentación de 200 V. También conocidos como micrófonos electret, están permanentemente polarizados por medio de un material dieléctrico permanentemente cargado, ya sea que se use como el propio diafragma o se encuentre en otro lugar dentro de la cápsula. Sin embargo, requieren un suministro de corriente constante como el que requiere un acelerómetro IEPE típico, a veces denominado "alimentación fantasma". Debido a que esta corriente CC puede transportarse en la línea de señal sin interferencias, estos micrófonos solo requieren un conector de 2 pines, generalmente un BNC.
Los micrófonos de condensador están disponibles en una variedad de tamaños, 1 pulgada, ½ pulgada, ¼ de pulgada o ⅛ de pulgada de diámetro. Los micrófonos más grandes pueden ser más sensibles y, por lo tanto, medir señales de frecuencia más baja que los micrófonos de menor diámetro.
Micrófonos Piezoeléctricos
Los micrófonos piezoeléctricos funcionan de manera muy similar a los acelerómetros piezoeléctricos (IEPE). Funcionan según el principio de que ciertos materiales cristalinos, como el cuarzo, emiten una carga variable cuando se someten a tensión mecánica, ya sea por aceleración o, en este caso, por presión sonora. Un diminuto amplificador interno convierte esta señal de carga en un voltaje de mayor nivel que se envía a un acondicionador de señal IEPE.
Los acondicionadores de señal IEPE proporcionan el suministro de corriente constante que se necesita para alimentar el diminuto amplificador dentro de los micrófonos piezoeléctricos.
¿Qué es mejor, micrófonos de condensador o piezoeléctricos?
Los micrófonos de condensador y piezoeléctricos cumplen diferentes funciones. Por ejemplo, los micrófonos de condensador tienen un ruido de fondo mucho más bajo que los micrófonos piezoeléctricos. Pero, por otro lado, los micrófonos piezoeléctricos pueden soportar niveles de presión más altos que los micrófonos de condensador, por lo que pueden usarse en pruebas de explosión y otras aplicaciones de ruido y sonido de gran amplitud. Ninguna tecnología es "mejor" per se, tienen diferentes roles.
| Micrófono Condensador | Mic. Piezoeléctric | ||
|---|---|---|---|
| Prepolarizado | Ext. Polarizado | ||
| Rango Dinámico | Excelente | Excelente | Bueno |
| Operación de alta amplitud (choque, aplicaciones de explosión) | Bueno | Bueno | Excelente |
| Aplicaciones de alta temperatura | Bueno | Superior | Bueno |
| Aplicaciones de alta humedad | Superior | Bueno | Bueno |
| Conectividad | IEPE 2-hilos conexión, conector BNC | conexión 7-hilos, fuente de alimentación externa requerida 200V, LEMO | IEPE conexión 2-hilos, conector BNC |
| Costo | Menor costo que externamente polarizados | Mayor costo que pre polarizados | Similar a los condensadores pre polarizados |
Tipos de Micrófonos Especiales
Hidrófonos
Usted no tomaría un micrófono normal y lo tiraría al agua porque se dañaría o destruiría. Para aplicaciones subacuáticas, los fabricantes ofrecen micrófonos especializados llamados "hidrófonos". Estos micrófonos resistentes a la corrosión están diseñados para sumergirse permanentemente en agua y se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones industriales, científicas y militares.
Las ondas de presión sonora viajan 4,3 veces más rápido en el agua que en el aire. Y debido a que el agua es mucho más densa que el aire, un sonido dado ejerce muchas veces más presión en el agua que en el aire. Los hidrófonos están especialmente diseñados para operar en este medio.
Los hidrófonos están disponibles en modelos unidireccionales y omnidireccionales. También es posible usarlos en matrices para una variedad de aplicaciones, incluida la formación de haces, una técnica de filtrado espacial.
Dado que la presión bajo el agua aumenta a medida que se profundiza, compruebe siempre que se ha diseñado un hidrófono para la profundidad que necesita.
Arreflo de Micrófonos
Como su nombre lo indica, los arreglos de micrófonos consisten en múltiples micrófonos dispuestos en un patrón. Están destinados a realizar mediciones tridimensionales del sonido. Los sistemas de matriz de micrófonos pueden constar de 2 micrófonos utilizados para detectar fugas en audífonos, hasta más de 100 micrófonos utilizados para aplicaciones de formación de haces y holografía acústica.
Los sistemas de micrófonos de matriz se utilizan para una variedad de aplicaciones, que incluyen:
Prueba de sonido de aerogeneradores
Pruebas de paso de automóviles y trenes
Emisiones de sonido de fábrica
Holografía
Pruebas de interiores de automóviles y aeronaves
Pruebas de ruido del motor
Mapeo de presión de sonido
Formación de haces
Pruebas de ruido de dispositivos médicos
Ensayos en túnel de viento de coches, aviones, etc.
Micrófonos MEMS
Si está leyendo este artículo en una computadora portátil, tableta o teléfono inteligente, es muy probable que tenga un micrófono MEMS incorporado. Aprovechando la tecnología MEMS (sistema micro-electromecánico). Los micrófonos MEMS se pueden mecanizar con un tamaño inferior a 3 x 2 x 1 mm. En inglés, las unidades miden solo alrededor de 1/8 de pulgada en su punto más ancho.
La mayoría de los micrófonos MEMS consisten en un diafragma sensible a la presión que ha sido grabado directamente en el silicio. A menudo tienen un preamplificador integrado y, a menudo, incluyen un ADC que convierte el sonido analógico en un flujo de datos digital. Aunque los micrófonos MEMS eran principalmente de tipo condensador desde su invención, ahora también están disponibles modelos piezoeléctricos.
Además de computadoras, teléfonos y tabletas, los micrófonos MEMS también se utilizan en dispositivos electrónicos portátiles, drones, dispositivos de Internet de las cosas (IoT), controles remotos de televisión inteligente y más.
Sondas de Intensidad de Sonido
Las sondas de intensidad son micrófonos que se utilizan para medir la intensidad del sonido, como se definió anteriormente.
La mayoría de las sondas de intensidad de sonido utilizan un par de micrófonos de campo libre de fase coincidente para medir tanto la presión instantánea como el gradiente de presión del campo de sonido. A menudo se proporcionan en postes que permiten orientar el sistema hacia la fuente de sonido. Mover el sistema permite aplicaciones de mapeo de intensidad de sonido, medición de potencia de sonido y medición estándar IEC 61043 e IS0 9614-1.
Cómo elegir el Micrófono adecuado
Al igual que con cualquier otro sensor, la aplicación determina la elección del micrófono correcto. En las aplicaciones de medición de sonido, el entorno suele ser un factor determinante en la selección y configuración del micrófono.
El entorno de medición a menudo se denomina campo de respuesta. Cuando escuche que se hace referencia a los micrófonos como del tipo "campo libre" o "campo de presión", esto se refiere al campo de respuesta en el que se utilizarán. Describiremos lo que esto significa a continuación.
Además de seleccionar un micrófono que haya sido diseñado para su entorno de medición de destino, también debe considerar el ancho de banda y el SPL (nivel de presión de sonido) máximo que el micrófono deberá admitir.
Si su entorno de medición es muy cálido o frío o experimenta altos niveles de humedad, también debe verificar esas especificaciones en cualquier micrófono y sus acondicionadores de señal que pretenda usar. Como afirmación general, los micrófonos de condensador se ven más afectados por entornos de alta temperatura y humedad que los micrófonos piezoeléctricos. Sin embargo, algunos fabricantes ofrecen micrófonos de condensador hechos específicamente para entornos difíciles.
Micrófonos de Campo Libre
Los micrófonos de campo libre están destinados a utilizarse en entornos sin reflejos, como al aire libre o en cámaras anecoicas. Están diseñados para medir las variaciones de presión sonora que se mueven libremente por el aire, generalmente desde una sola fuente. Los micrófonos de campo libre generalmente apuntan directamente a la fuente de sonido.
Los micrófonos de campo libre están destinados a medir la presión del sonido como si el micrófono mismo no estuviera presente dentro del campo. Por supuesto, cualquier objeto físico dentro del campo puede perturbarlo; esto puede ocurrir cuando las longitudes de onda de la frecuencia del sonido se acercan a las dimensiones del propio micrófono. Como resultado, los fabricantes suelen agregar valores de corrección de calibración del micrófono para compensar cualquier perturbación que el propio micrófono pueda causar dentro del campo de sonido.
Las aplicaciones de pruebas de campo libre incluyen:
Pruebas de nivel de ruido al paso de automóviles y otros niveles de ruido exterior
Prueba de altavoz
Pruebas de electrodomésticos en cámaras adecuadas, incluidas lavadoras, lavavajillas, licuadoras y otros bienes de consumo
Solución de problemas de funcionamiento para eliminar el exceso de vibración o ruido
Monitoreo de ruido exterior
Micrófonos de presión en campo
Los micrófonos de presión en campo están destinados a medir la presión del sonido en el diafragma del micrófono. A veces, estos micrófonos se colocan directamente en una pared, un acoplador o en la superficie interna de una cámara o área cerrada para que puedan medir la presión del sonido en la pared o superficie. Se encuentran en casi todas las aplicaciones de prueba de simuladores de oído.
Los micrófonos de campo de presión generalmente están diseñados para tener una respuesta de frecuencia muy plana. Como resultado, a veces se usan a menudo en aplicaciones de incidencia aleatoria como se describe a continuación, cuando se requiere esta respuesta plana.
Las aplicaciones de prueba de campo de presión incluyen:
Pruebas de simulación de oído humano
Medición de la presión sonora en fuselajes de aeronaves
Medición de la presión sonora en paredes y cavidades
Medición de la presión sonora en el interior de tubos y otras estructuras
Micrófonos de Incidencia Aleatoria
Los micrófonos omnidireccionales de incidencia aleatoria (también conocidos como "campo difuso") están hechos para entornos donde el sonido puede provenir de cualquiera o todas las direcciones. Estos incluyen entornos altamente reflectantes, cámaras de reverberación y similares. Estos micrófonos están diseñados para responder uniformemente a la presión del sonido que llega desde todas las direcciones al mismo tiempo.
Random incidence (aka “diffuse field”) omnidirectional microphones are made for environments where sound may come from any or all directions. These include highly reflective environments, reverb chambers, and the like. These mics are designed to respond uniformly to sound pressure arriving from all directions at the same time.
Las aplicaciones de prueba de campo de presión incluyen:
Sala, auditorio, acústica de teatro.
Pruebas de ruido de la cabina de pasajeros de automóviles
Pruebas de ruido de cabina de pasajeros de aviones
Pruebas de electrodomésticos
Pruebas de ruido ambiental
Bueno para entornos de sonido de amplitud media y alta
Especificaciones Clave del Micrófono
Respuesta Dinámica
Un oído humano normal puede escuchar sonidos de hasta 20 millonésimas de Pascal. Dado que esta escala no es muy práctica para el uso diario, y debido a que la audición humana es de naturaleza logarítmica, la mayoría de los ingenieros y científicos utilizan la escala de decibeles (dB).
| Pascal value | Decibel (dB) value | |
|---|---|---|
| Umbral de la audición humana | 0.00002 Pa | 0 dB |
| Ruido ambiental típico de una oficina | 0.02 Pa | 60 dB |
| Ruido ambiental típico de fábrica | 0.2 Pa | 80 dB |
| Martillo neumático en funcionamiento | 2 Pa | 100 dB |
| Despegue del motor a reacción | 20 Pa | 120 dB |
| Umbral de dolor | 200 Pa | 140 dB |
La escala de decibeles (dB) recibió su nombre del científico escocés Alexander Graham Bell, inventor del teléfono y el audiómetro.
Los micrófonos se clasifican según el nivel de presión máximo que pueden soportar antes de que el diafragma entre en contacto con la placa o cuando la distorsión armónica total (THD) alcanza un valor específico, como el 3%, por ejemplo.
Los fabricantes también suelen especificar el sonido más pequeño que el micrófono puede detectar. A veces llamado ruido térmico del cartucho (CTN), especifica el sonido más pequeño que el micrófono puede detectar por encima del ruido eléctrico de su circuito.
Los micrófonos de diafragma más grande suelen tener un suelo de ruido más bajo (CTN) que los micrófonos de diafragma más pequeño.
Respuesta en Frecuencia
El ancho de banda siempre es una consideración importante cuando se trata de cualquier sensor o transductor. El ancho de banda utilizable, o respuesta de frecuencia, de un sensor de sonido (micrófono) se mide entre su CTN y el nivel máximo de presión de sonido nominal. Al mirar la hoja de especificaciones de un micrófono, preste atención a la tolerancia además de la respuesta de frecuencia en sí. La tolerancia normalmente se expresará en decibeles, como ±2 dB, o similar.
Relación señal/ruido
La relación entre la energía de sonido deseada y la energía de sonido no deseada se conoce como relación señal-ruido (SNR). SNR se expresa en dB. Una relación SNR mayor que 1:1 significa que hay más señal que potencia de ruido presente.
SNR = Pseñal / Pruido
Donde:
P = potencia media
Patrones Polares
El patrón polar de un micrófono define qué tan sensible es a los sonidos que provienen de diferentes direcciones alrededor de su eje. Los micrófonos se pueden diseñar para que sean más sensibles a los sonidos que vienen del frente, por ejemplo, para enfocarse solo en esos sonidos e ignorar los que vienen de atrás o de los lados. Los patrones más comunes incluyen:
Micrófonos omnidireccionales
Los micrófonos omnidireccionales están diseñados para medir el sonido proveniente de todas las direcciones por igual. En términos prácticos, esto no es posible debido a la física de cualquier micrófono y su propia presencia dentro del campo de sonido, pero los micrófonos omnidireccionales logran un gran rendimiento y la medición más pura posible de la presión del sonido.
Micrófonos unidireccionales (también conocidos como micrófonos cardioides)
Llamados así por la "forma de corazón" a la que se parece su patrón polar, los micrófonos cardioides están destinados a medir el sonido que proviene principalmente del frente del micrófono. Hay varias implementaciones del patrón cardioide, incluyendo cardioide, hipercardioide, supercardioide y subcardioide. Con referencia a las imágenes de patrones polares a continuación, puede ver cómo están diseñados para medir principalmente desde una dirección, en diversos grados:
Existen otros patrones, incluido el bidireccional, también conocido como “figura de 8”, que se utiliza para medir el sonido tanto delante como detrás del micrófono, y otros.
Aplicaciones de Medición de Micrófonos
Hay cientos de aplicaciones para medir el sonido y el ruido. Sin embargo, hay algunos muy populares de uso común en muchas industrias. En el nivel más alto, hay un grupo de pruebas llamado NVH, que significa Ruido, Vibración y Aspereza.
Aplicaciones de NVH (ruido, vibración y aspereza)
Aunque las pruebas de NVH se aplican a una amplia variedad de máquinas, desde su cortadora de césped hasta una mezcladora de cemento, NVH está más estrechamente asociada con las pruebas de automóviles. Si está familiarizado con conducir un automóvil de precio promedio y luego subirse a un modelo de lujo, sin duda tendrá una experiencia muy diferente. Cerrar la puerta de un automóvil de lujo parece bloquear la mayor parte del sonido del exterior, y el motor, a pesar de su potencia, zumba de manera sutil y satisfactoria. Hay pocos o ningún traqueteo y chirridos.
Esta experiencia relativamente placentera es el resultado de incontables horas de pruebas, diseño, nuevas pruebas y rediseños por parte de un grupo de ingenieros automotrices. Se utilizan micrófonos y otros sensores para medir las vibraciones acústicas y conducidas tanto en el interior como en el exterior del coche, tanto en condiciones reales de conducción como en cámaras anecoicas. Luego, los ingenieros automotrices usan estos datos para refinar el diseño y los materiales del vehículo hasta que cumpla con sus requisitos de ruido en una variedad de condiciones de manejo.
La aspereza es más subjetiva y difícil de cuantificar porque se relaciona con cuán "molesto" es un sonido, una vibración o una combinación para la persona promedio.
Hay numerosas pruebas NVH interiores (dentro de la cabina de conducción) y exteriores realizadas en automóviles, camiones y autobuses, que incluyen:
Prueba de ruido de frenos
Pruebas de ruido de paso automotriz
Pruebas de ruido del motor
Pruebas del tren motriz
Prueba de ruido de paso
Pruebas de ruido de escape
Pruebas de vehículos eléctricos e híbridos
Pruebas de ruido del viento
Pruebas de ruido de zumbidos, chirridos y traqueteos
Pruebas de ruido interior del vehículo
Pruebas de ruido vial
Ruido en el Trabajo y Ruido Ambiental
La exposición de las personas al ruido en el lugar de trabajo es un problema de salud y, por lo tanto, está regulada en EE. UU., Europa y otros lugares. Hay aplicaciones de medición de sonido y ruido que incluyen:
Pruebas de ruido urbano
Pruebas de ruido en el lugar de trabajo y en la fábrica
Pruebas de acústica de salas
Pruebas de ruido en aeropuertos
Pruebas de nivel de sonido de conciertos musicales
Electroacústica
Pruebas de sonido de teléfonos: con cable, inalámbricos y manos libres
Pruebas de audífonos
Pruebas de altavoces y altavoces inteligentes
Prueba de auriculares: con cable e inalámbricos
Análisis de Máquinas
Cuando pensamos en predecir fallas de máquinas y diagnosticar problemas de máquinas, normalmente pensamos en medir vibraciones y temperatura, pero el ruido es un indicador importante de la salud de la máquina. Las máquinas que están desequilibradas, por ejemplo, a menudo exhiben esto primero con el sonido. Si alguna vez escuchó que su secadora de ropa luchaba con una carga muy desequilibrada, sabe cómo suena eso.
Pruebas de vibración de máquinas
Monitoreo de condición
Pruebas de mantenimiento predictivo
Detección de fugas de aire y gas
Identificación de Fuente de Ruido
Noise Source Identification
A veces no basta con saber cuánto ruido hay en un lugar determinado, sino que es necesario saber exactamente de dónde proviene. ¿Qué componente o sistema está generando el ruido y por qué? Para estas aplicaciones, los arreglos de micrófonos son una buena solución porque pueden crear una representación tridimensional de un área.
Imagine un vagón de metro que pasa junto a un conjunto de micrófonos. Tal vez las ruedas o los frenos estén chirriando, o la zapata esté corriendo a lo largo del tercer riel y haciendo ruido, o el pantógrafo esté corriendo a lo largo de los cables de la catenaria. Para objetos en movimiento, el software de formación de haces ayuda a crear un mapa 3D a lo largo del tiempo.
A veces denominados "cámaras acústicas", los sistemas de micromicrófonos pueden estar en el nivel micro, como en las pruebas de audífonos, o en el nivel macro, como en las máquinas grandes (generadores, cortadoras, trenes, automóviles, aviones) o incluso en un nivel completo: fábrica.
Análisis de la fuente de ruido de los sistemas de transporte: aeropuertos, metro, estaciones de autobús
Pruebas acústicas en túnel de viento: aeroespacial y automotriz
Holografía acústica
Mapeo de intensidad de sonido
Pruebas de ruido del motor
Pruebas de ruido de cabina
Detección de fugas de gas en hospitales
Detección de fugas de aire comprimido
Módulos Dewesoft para Medición de Sonido
Dewesoft ofrece una variedad de sistemas DAQ de alta gama que son ideales para medir el sonido y la vibración. Aquí hay una breve descripción:
Sistemas DAQ SIRIUS
Serie DualCoreADC
Los sistemas SIRIUS® DualCoreADC® utilizan dos ADC de 24 bits por canal para lograr un increíble rango dinámico de 160 dB tanto en el dominio del tiempo como en el de la frecuencia. Las frecuencias de muestreo de hasta 200 kS/s por canal y el filtrado anti-alisamiento incorporado brindan más de 70 kHz de ancho de banda. Todos los canales están aislados galvánicamente, lo que evita problemas de modo común, ruido y fallas a tierra.
Serie High-Density (Alta Densidad)
Mediante el uso de un solo ADC de 24 bits por canal, los sistemas SIRIUS HD siguen ofreciendo un alto rendimiento dinámico, pero con el doble de canales por segmento: 16 en lugar de 8.
Serie High-Speed (Alta Velovidad)
Utilizando la tecnología SAR ADC de 16 bits, los sistemas SIRIUS HS proporcionan velocidades de muestreo de hasta 1 MS/s por canal y aún con 8 canales por segmento.
Seire Extra High-Speed (Extra Alta Velocidad)
Los sistemas SIRIUS XHS son una generación completamente nueva de sistemas DAQ. Cada canal puede muestrear hasta 15 MS/s. Cuando la frecuencia de muestreo es de 1 MS/s o inferior, la resolución es de 24 bits. Por encima de 1 MS/s es de 16 bits. Aún más impresionante es que cada canal se puede configurar en cualquier frecuencia de muestreo y modo de medición, pero permanecen completamente sincronizados.
Amplificadores de Micrófono y Acelerómetro SIRIUS ACC
SIRIUS se puede configurar con una amplia variedad de amplificadores para manejar prácticamente cualquier señal y cualquier sensor, por lo que va mucho más allá de las mediciones de sonido y vibración como sistema. Pero los amplificadores utilizados para estas aplicaciones pertenecen a la serie ACC.
Los amplificadores ACC están diseñados para manejar sensores IEPE, incluidos acelerómetros, micrófonos piezoeléctricos y micrófonos de condensador prepolarizados. Proporcionan la potencia de corriente constante requerida por estos sensores. Hay un amplificador ACC disponible para los cuatro tipos de mainframe SIRIUS:
| ACC Amp | SIRIUS DualCoreADC | SIRIUS HD (High Density) | SIRIUS HS (High Speed) | SIRIUS XHS (eXtra HS) |
|---|---|---|---|---|
| Conector | BNC | BNC | BNC | BNC |
| Canales máx/módulo | 8 | 16 | 8 | 8 |
| Frec de muestreo máx | 200 kS/s/ch | 200 kS/s/ch | 1 MS/s/ch | 15 MS/s/ch |
| Resolución | 24-bit | 24-bit | 16-bit | 24-bit hasta 1 MS/s, después 16-bit |
| Rango Dinámico | -140 dB (-160 dB @ DualCore) | -137 dB (@ 10 kS/s) | -89 dB (±10V @ 100 kHz | hasta 150 dB @ 1 MHz |
| Ancho de banda | ~ 76 kHz | ~ 76 kHz | 500 kHz | 5 MHz |
| Intervalos de tensión | ±200 mV to ±10 V | |||
| Acoplamiento de entrada | CD o CA 0.1 Hz, 1 Hz | CD o CA 0.1 Hz, 1 Hz | CD o CA 1 Hz | CD o CA 0.1 Hz, 1 Hz |
| Alimentación del IEPE | 2, 4, 8, 12, 16 o 20 mA | 4, 8, o 12 mA | 4 o mA | 2, 4, 8, 12, 16 o 20 mA |
| Aislamiento | 1000 V | |||
| Opción de contador | Sí, acepta codificadores, sensores de pulso y tacómetro, y más. Ideal para análisis de orden, vibración torsional y rotacional, y más. | |||
| Más funciones | Interfaz TEDS, base de datos de sensores integradaDetección automática de errores del sensor | |||
| Compatibilidad de sensor | Micrófonos de condensador prepolarizados, micrófonos piezoeléctricos, micrófonos polarizados externamente con una fuente de alimentación externaAcelerómetros IEPE |
Tenga en cuenta que los amplificadores SIRIUS ACC son compatibles con todos los principales tipos de micrófonos, incluido el soporte nativo para condensador prepolarizado y micrófonos piezoeléctricos. También se pueden usar micrófonos de condensador no prepolarizados si tienen una fuente de alimentación externa. Para soporte directo de micrófonos de condensador polarizados externamente, consulte el SIRIUS MIC200 a continuación.
Aprende más:
Sistema SIRIUS MIC200
El SIRIUS MIC200 es un sistema SIRIUS DAQ de 8 canales de alto rendimiento que ha sido configurado específicamente para micrófonos de condensador polarizados externamente. Utiliza conectores LEMO de 7 pines para suministrar los 200 V que requieren los micrófonos de condensador polarizados externamente. SIRIUS MIC200 está diseñado para la medición precisa de señales de gran amplitud, con alta estabilidad temporal y de temperatura.
Características del SIRIUS MIC200
Alto rango dinámico: la tecnología DualADC proporciona un rango dinámico de 160 dB
Adquisición rápida: la frecuencia de muestreo de 200 kS/s admite micrófonos de alta frecuencia
Soporte de micrófono multimarca: el conector LEMO de 7 pines estándar de la industria es compatible con las principales marcas de micrófonos
Compatibilidad con TEDS: configuración automatizada de micrófonos equipados con TEDS
Alto número de canales: utilice tantos MIC200 como requieran sus aplicaciones. Múltiples sistemas se sincronizan automáticamente
Software DewesoftX incluido
Clase 1 IEC SLM y un conjunto completo de medidas avanzadas que cumplen con ISO: potencia de sonido, intensidad de sonido, calidad de sonido, RT60
Servicios de calibración acústica IEC: IEC61672, IEC61260, IEC 60651, IEC 61094-4, etc. y puedes pedir todo precalibrado en fábrica
SIRIUS MIC200 es multifuncional y extensible. Se puede sincronizar con cualquier otro sistema DAQ de Dewesoft. Puede capturar simultáneamente temperatura, vibración, video, tensión y más, todo bajo un solo software, con todos los datos perfectamente sincronizados.
SIRIUS mini
SIRIUS mini es un sistema DAQ alimentado por USB muy pequeño configurado con cuatro entradas analógicas de alta dinámica para voltaje directo o señales IEPE/ICP. Cada amplificador tiene dos ADC Sigma-Delta de 24 bits con una frecuencia de muestreo de hasta 200 kHz por canal y filtrado anti alisamiento integrado. El resultado es un rango dinámico de hasta 160 dB, perfecto para mediciones de sonido y vibraciones.
Simplemente conecte el SIRIUS mini a una computadora con Windows® y ejecute el software DewesoftX incluido, y tendrá un poderoso sistema DAQ de cuatro canales para cientos de aplicaciones en medición de sonido y vibración.
Cada una de las cuatro entradas analógicas puede manejar cualquier condensador alimentado por IEPE o micrófono piezoeléctrico o acelerómetro IEPE. También puede usar micrófonos de condensador polarizados externamente alimentándolos externamente.
Verá que las especificaciones de entrada son casi idénticas al amplificador ACC de la serie SIRIUS DualCore que se muestra en la sección anterior:
| SIRIUS mini | |
|---|---|
| Conector | BNC |
| #Canales | 4 |
| Frec. de muestreo (máx) | 200 kS/s/ch |
| Resolución | 24-bit |
| Ramngo Dinámico | -140 dB (-160 dB @ DualCore) |
| Ancho de Banda | ~ 76 kHz |
| Intervalos de tensión | ±500 mV o ±10 V |
| Acoplamiento de Entrada | CD o CA 0.1 Hz, 1 Hz |
| Alimentación de IEPE | 2, 4, 8, 12, 16 o 20 mA |
| Protección de sobrevoltaje | In+ a In-: 50 V continua; 200 V pico (10 ms) |
| Opción de contador | Sí |
| Más funciones | Interfaz TEDS, base de datos de sensores integradaDetección automática de errores del sensor |
| Compatibilidad del sensor | Micrófonos de condensador prepolarizados, micrófonos piezoeléctricos, micrófonos polarizados externamente con una fuente de alimentación externaAcelerómetros IEPE |
| Tamaño | 146 x 139 x 64 mm (5.7 x 5.4 x 2.5 in.) |
| Peso | 0.74 kg (1.63 lbs) |
Con la entrada SuperCounter opcional, puede agregar codificadores y sensores tacométricos para realizar el seguimiento de pedidos en máquinas rotativas y más.
SIRIUS mini funciona con su computadora portátil y cabe fácilmente en una mochila.
Aprende más:
DEWE-43A
El DEWE-43A es un pequeño sistema DAQ alimentado por USB configurado con ocho entradas analógicas universales, ocho SuperCounters y dos interfaces CAN BUS.
Cada amplificador tiene un ADC Sigma-Delta de 24 bits con una frecuencia de muestreo de hasta 200 kHz por canal y filtrado anti-alisamientoincorporado. Cada una de las entradas analógicas puede medir directamente el voltaje o sensores de puente completo. Pero se convierte en una herramienta de medición de sonido y aceleración cuando conecta pequeños adaptadores DSI-ACC en las entradas analógicas. Los adaptadores DSI-ACC permiten la conexión directa de micrófonos y acelerómetros IEPE.
Simplemente conecte el DEWE-43A a una computadora con Windows® y ejecute el software DewesoftX incluido, y tendrá un poderoso sistema DAQ de 8 canales para cientos de aplicaciones en medición de sonido y vibración... y más.
Configurado con un adaptador DSI-ACC, cada entrada analógica puede manejar cualquier condensador alimentado por IEPE o micrófono piezoeléctrico, o acelerómetro IEPE. También puede usar micrófonos de condensador polarizados externamente alimentándolos externamente. Usando el adaptador DSI-CHG puede conectar acelerómetros de carga. Hay otros adaptadores DSI para otros sensores, incluidos LVDT, corriente, voltajes de hasta ±200 y más.
Aquí están las especificaciones DEWE-43A con adaptadores DSI-ACC:
| DEWE-43A con adaptador DSI-ACC | |
|---|---|
| Conector | BNC |
| #canales | Hasta 8 |
| Frec. de muestreo (máx) | 200 kS/s/ch |
| Resolution | 24-bit |
| Relación señal/ruido | 0.1 kS/s a 51.2 kS/s: 105 dB51.2 kS/s a 102.4 kS/s: 100 dB102.4 kS/s a 200 kS/s: 75 dB |
| Ancho de Banda | ~ 76 kHz |
| Intervalos de tensión | ±10 mV, ±100 mV, ±1 V, ±10 V |
| Alimentación IEPE | 20 mA |
| Protección sobrevoltaje | ±70 V |
| Contadores | 8 SuperCounters aislados incorporados |
| CAN BUS | 2 interfaces CAN BUS aisladas integradas |
| Más funciones | Interfaz TEDS para identificación DSI, base de datos de sensores integrada |
| Compatibilidad del sensor | Micrófonos de condensador prepolarizados, micrófonos piezoeléctricos, micrófonos polarizados externamente con fuente de alimentación externaAcelerómetros IEPE |
| Tamaño | 225 x 80 x 45 mm (8.8 x 3.1 x 1.7 in.) |
| Peso | 0.72 kg (1.59 lbs) |
Al usar cualquiera de las ocho entradas SuperCounter incluidas, puede agregar codificadores y sensores tacométricos para realizar análisis de orden en máquinas rotativas y más.
DEWE-43 se alimenta de una fuente de alimentación de CD de amplio rango e incluye un adaptador de CA/CD. Puedes meter varios de ellos en cualquier mochila.
Aprende más:
Serie KRYPTON
KRYPTON es una serie DAQ extremadamente robusta que se puede usar al aire libre y en entornos extremos. Son resistentes al agua, funcionan en temperaturas extremas y soportan fuertes golpes y vibraciones. Hay módulos KRYPTON de un solo canal y de varios canales disponibles. Los módulos se interconectan mediante cables EtherCAT, que transportan energía, sincronización y los datos digitalizados a una computadora host que ejecuta el software DewesoftX DAQ incluido.
Los módulos de la serie KRYPTON ACC están disponibles para micrófonos de condensador o piezoeléctricos alimentados por IEPE, o acelerómetros IEPE. También puede usar micrófonos de condensador polarizados externamente alimentándolos externamente. Cada amplificador tiene un ADC Sigma-Delta de 24 bits y filtrado anti-alisamiento integrado.
Estas son las especificaciones cuando se utilizan amplificadores KRYPTON ACC de uno o varios canales:
| KRYPTON 4xACC | KRYPTON 8xACC | KRYPTON 1xACC | |
|---|---|---|---|
| Conector | BNC | ||
| #canales | 4 | 8 | 1 |
| Frec. de muestreo (máx) | 20 kS/s/ch | 40 kS/s | 40 kS/s |
| Resolución | 24-bit | ||
| Rango Dinámico | Intervalo Dinámico Típico @ 10 kS/seg:-140 dB @ ±10 V-134 dB @ ±200 mV | Tip. SFDR (10 kS/seg, -1 dBFS onda sinusoidal @ 1 kHz):-113 dB @ ±10 V-106 dB @ ±200 mV | Typ. SFDR (10 kS/sec, -1 dBFS sine wave @ 1 kHz):-113 dB @ ±10 V-106 dB @ ±200 mV |
| Ancho de Banda | 0.49 fs (alias-free ancho de banda: 0.453 fs) | ||
| Intervalos de tensión | ±10 V, ±5 V, ±1 V, ±200 mV | ||
| Acoplamiento de Entrada | CD, CA 0.1 Hz, 1 Hz | ||
| Alimentación IEPE | 4 o 8 mA | ||
| Protección de entrada | In+ a In-: 50 V continua, 200 V pico (10 ms) | In+ a In-: 50 V continua, 200 V pico(10 ms) y 125 Vrms aislamiento canal-tierra | |
| Dimensiones | 213 x 39 x 56 mm | 213 x 54 x 56 mm | 62 x 56 x 29 mm |
| Más funciones | Interfaz TEDS para identificación DSI, base de datos de sensores integrada | ||
| Compatibilidad del sensor | Micrófonos de condensador prepolarizados, micrófonos piezoeléctricos, micrófonos polarizados externamente con una fuente de alimentación externaAcelerómetros IEPE |
Nota: KRYPTON-1xACC puede muestrear a 50 kHz si es el único módulo en la cadena EtherCAT. Esta función es útil para las mediciones de micrófonos donde se requiere una frecuencia de muestreo de 50 kHz.
Aprende más:
Software de Medición y Análisis de Sonido
El software DewesoftX DAQ puede manejar una variedad de aplicaciones de medición acústica, de sonido y de ruido, incluida la potencia del sonido, la intensidad del sonido, la calidad del sonido y más. Aquí hay una breve descripción general de estas soluciones de software llave en mano.
Sonómetro
Este complemento de software DewesoftX es un medidor de nivel de sonido IEC 61672 Clase 1. Realiza mediciones IEC 60651, IEC 60804 tanto en aire como en agua. Las mediciones acústicas se pueden combinar con todos los demás parámetros de medición física, sistemas de bus de vehículos, video, GPS y otras matemáticas para crear una imagen completa de su medición completa.
Ponderación de frecuencia estándar predefinida A, B, C, D y Z), ponderación de tiempo (rápida, lenta o de impulso), nivel de presión sonora, equivalente, pico, niveles mínimos y máximos de presión sonora, energía sonora, impulsividad del sonido, ruido estadístico nivel (LAF1, 5, 10, 50, 90, 95 y 99 % clases de valores) están todos disponibles al mismo tiempo.
Las pantallas flexibles que ofrecen medidores digitales, barras analógicas, registradores en el dominio del tiempo, FFT de banda estrecha y analizadores de octava se pueden combinar libremente para mostrar sus datos SLM en tiempo real y en posprocesamiento.
Aprende más:
Potencia de Sonido
Este complemento de software DewesoftX cumple totalmente con los estándares de potencia de sonido relevantes ISO 3741, ISO 3743-1, ISO 3743-2, ISO 3744, ISO 3745, ISO 6393, ISO 6394, ISO 6395, ISO 6396.
El software guía al usuario a través de toda la medición, incluido el ingreso de todos los parámetros relevantes con respecto a las posiciones de los micrófonos alrededor del hemisferio (de acuerdo con los estándares), la calibración del micrófono y más.
Después de la prueba, el software permite que el operador de la prueba genere un documento de informe estandarizado de Microsoft Excel® con solo unos pocos clics.
Todos los parámetros calculados están disponibles durante la medición y fuera de línea; cálculo rápido de los factores de corrección K1 (medida de ruido de fondo), K2 (corrección de ambiente con módulo RT60 integrado), C1, C2 y C3 (desviaciones por variaciones de temperatura y presión barométrica); soporte para almacenamiento de datos de dominio de tiempo sin procesar y cálculo de potencia de sonido fuera de línea.
Aprende más:
Calidad de Sonido
La medición de la calidad del sonido es una herramienta indispensable. Estas mediciones abordan la necesidad de evaluar empíricamente cómo el oído humano percibe el sonido producido por diferentes tipos de máquinas.
El software maneja una variedad de pruebas de calidad de sonido, que incluyen:
Cálculo de sonoridad según ISO 532-1 e ISO 532-2: Acústica - Métodos para calcular la sonoridad - Método de Zwicker y método de Moore-Glasberg
Cálculo de contornos de sonoridad iguales normales de acuerdo con (y basado en) el estándar ISO 226
La nitidez se calcula a partir del volumen específico, que se determina de acuerdo con las normas ISO 532-1 e ISO 532-2
La inteligibilidad del habla y la articulación extendida miden la percepción mientras otros sonidos están presentes
Pruebas de criterio de ruido (EE. UU.) y clasificación de ruido (UE)
Cálculo de la relación de prominencia de acuerdo con la norma ISO 7779: medición del ruido aéreo emitido por equipos de tecnología de la información y telecomunicaciones.
Y más…
Pero quizás lo más importante que debe saber es que, a diferencia de un medidor de calidad de sonido dedicado, los sistemas Dewesoft pueden medir cualquier cosa. No se limitan solo a medir el sonido. Eso significa que puede realizar mediciones de la calidad del sonido Y medir también otros parámetros, lo que le permite comparar el funcionamiento de la máquina con la calidad del sonido resultante.
Aprende más:
Intensidad de Sonido
El complemento de software de intensidad de sonido DewesoftX cumple con el cálculo de potencia de sonido basado en la intensidad del sonido: método de puntos discretos (ISO 9614-1) y método de escaneo (ISO 9614-2). Es una solución de medición completa, que proporciona una ubicación precisa de la fuente de ruido o un cálculo de potencia sonora, sin necesidad de ningún entorno especial, como una sala de reverberación o una cámara anecoica.
Dependiendo de la dirección en que viajen las ondas de sonido (del micrófono A al B o viceversa), nuestro complemento mostrará diferentes valores (positivos o negativos) a medida que la fuente de ruido se mueve a lo largo del eje de la sonda. Cuando la sonda está perpendicular a la fuente de ruido (ubicada directamente encima de ella), el control visual dentro del software DewesoftX DAQ alternará entre valores positivos y negativos. Este proceso se realiza para la alineación horizontal y vertical del eje de la sonda, el sonido.
Aprende más:
Análisis de Octava de Banda
El complemento de software DewesoftX de análisis de octava de banda es una herramienta indispensable para la medición del sonido. El análisis de octavade banda proporciona una aproximación cercana de cómo responderá el oído humano al sonido medido. El analizador de banda de octava Dewesoft cumple con todas las especificaciones IEC y ANSI para filtros de octava, proporcionando un verdadero análisis de octava según lo definido por los estándares IEC 61260. También proporciona análisis de octava sintetizada seleccionable para aplicaciones de prueba de gran número de canales.
Las curvas de ponderación de frecuencia estándar (A, B, C, D y Z) se pueden aplicar directamente en un dominio de frecuencia para el análisis del sonido. DewesoftX proporciona un análisis de banda muy estrecha hasta 1/24 de octava.
En el análisis de banda de octava, el promedio se usa a menudo para obtener resultados más estables. Hay tres modos de promedio disponibles:
Promedio lineal: cada FFT cuenta lo mismo
Promedio exponencial: las FFT se vuelven cada vez menos importantes con el tiempo
Promedio de retención de picos: solo se almacenan y muestran los resultados máximos
Aprende más:
Tiempo de Reverberación RT60
El tiempo de reverberación es el tiempo requerido para que el nivel de presión sonora caiga 60 dB desde su nivel inicial. Las ondas de sonido en una habitación rebotan repetidamente en las superficies reflectantes. El sonido reverberante es la colección de todos los sonidos reflejados en un entorno.
Cuando los reflejos se mezclan entre sí, se crea un fenómeno conocido como reverberación. La reverberación se reduce cuando varios reflejos golpean superficies absorbentes como cortinas, sillas y mesas. La reverberación es un parámetro clave a la hora de calificar el estado acústico de una sala.
El complemento de software de tiempo de reverberación RT60 de DewesoftX realiza los cálculos requeridos de acuerdo con el estándar ISO 354, utilizando el método de respuesta integrado. La matemática del tiempo de reverberación calcula varios parámetros y los genera como canales separados, que incluyen:
T - tiempo de reverberación medido
ETC - curva energía-tiempo del sonido
Datos de tiempo de octava: el tipo de análisis de octava se puede seleccionar entre 1/1 o 1/3 de octava
Ajuste de línea: curva ajustada en la curva de energía-tiempo
La solución de medición del tiempo de reverberación de Dewesoft cumple totalmente con los estándares ISO relevantes, incluidos ISO 3382 e ISO 354.
Aprende más:
Certificación de ruido estático del motor
La prueba de ruido del motor estático se puede realizar utilizando el módulo de corrección de micrófono en DewesoftX. Mediante el uso de este módulo, los niveles de presión sonora y los datos espectrales se corrigen para la respuesta del micrófono, la respuesta del sistema, el ángulo de incidencia del sonido, la absorción del aire y muchas otras correcciones, lo que permite que la prueba se adhiera a los estándares que suponen dichas correcciones aplicadas.
Por lo general, las pruebas estáticas de ruido del motor siguen una lista de pasos de medición como se indica a continuación:
Antes de las mediciones
Respuesta de frecuencia del sistema antes
Calibración de sensibilidad antes
Configuración de la respuesta del micrófono
Configuración de dependencia ambiental micrófono distancias, incidencia de sonido y otra configuración de corrección personalizada
Medición del ruido del motor
Medición de fondo antes
Medición de ruido bajo prueba
Medición de fondo después
Después de las mediciones
Calibración de sensibilidad después
Respuesta de frecuencia del sistema después
Con el procedimiento mencionado anteriormente, el ruido estático del motor puede medirse y determinarse teniendo en cuenta todas las correcciones relacionadas, al mismo tiempo que se compara con las mediciones originales del micrófono sin correcciones.
El manual para la aplicación de corrección de micrófono en DewesoftX se puede encontrar aquí: Manual de software de corrección de micrófono.
Fabricantes de Micrófonos
Hay muchos más fabricantes de micrófonos que los que se muestran a continuación. Esta lista está enfocada a aquellos que se especializan en micrófonos utilizados para aplicaciones de medición de sonido, en contraposición a aplicaciones musicales o de megafonía.
PCB Piezotronics
Gras Acoustics
Bruel & Kjaer
Kistler
NTI audio AG
Otras Herramientas Útiles
Sónometro
Los medidores de nivel de sonido son dispositivos portátiles o de mano que se utilizan para realizar mediciones de nivel de sonido en el laboratorio, la planta de producción o el campo. Hay una variedad de tamaños y formas disponibles de diferentes fabricantes, y se ofrecen en configuraciones de Clase 1 y Clase 2, siendo la Clase 1 más precisa. Algunas pruebas estandarizadas requieren específicamente un medidor de nivel de sonido Clase 1, por ejemplo.
Dosímetros
Un medidor de ruido o dosímetro de nivel de ruido es similar a un sonómetro, excepto que normalmente es más pequeño y está diseñado para medir la exposición personal al nivel de ruido. Son menos capaces que los sonómetros, pero su aplicación es diferente. Los dosímetros a menudo son discretos e incluso los usa una persona. Su nivel de ruido se mide a lo largo de toda la jornada laboral, recogiendo toda su exposición.
Términos y Siglas Comunes
| Term | Definición |
|---|---|
| CTN | Cartridge Thermal Noise |
| dB | Decibel, una unidad de la presión sonora expresada en escala logarítmica |
| FFT | Transformada Rápida de Fourier |
| Mic | Abreviatura común de la palabra “micrófono” |
| NVH | Ruido, Vibración y Aspereza |
| Pa | Pascal, una unidad de presión sonora (a veces también abreviada como P) |
| SNR | Relación señal-ruido |
| SPL | Nivel de presión de sonido |
| THD | Distorsión Armónica Total |
| v | Velocidad de Partícula |
| W | Watt, unidad de potencia sonora |