Описание лабораторного стенда

Стенд обеспечивает изучение различных средств звукоизоляции и звукопоглощения, их преимуществ и недостатков и возможность определения их качественных и количественных характеристик.

Стенд представляет собой макет 1 производственного помещения (далее – макет), который размещается на ровной поверхности стола. Рядом с ним размещены измеритель шума 2 и генератор 3. Макет содержит четыре стационарные стены, пол и откидную крышку-потолок 4. Корпус макета производственного помещения изготов­лен из древесностружечных плит (ДСП). Передняя стенка макета имеет два смотровых окна 5. Макет со­стоит из двух камер, имитирующих комнаты. В левой камере помещен ма­кет заводского оборудования – козлового крана 6, а также источник шума (динамик), который находится под «полом» и защищен решеткой. В правой камере расположены макеты оборудования конструкторско­го бюро: стол 7 и стул 8. Также в правой камере на подставке устанав­ливается микрофон 9 из комплекта измерителя шума. Обе камеры снабжены осветительными лампами 10. Переключатели для включения (выключения) ламп, а также предо­хранители и гнезда для подключения генератора находятся на панели управления 11, размещенной на передней стенке макета. Конструкция макета позволяет устанавливать между двумя каме­рами звукоизолирующую перегородку 13 (сменную). Перегородки изго­товлены из следующих материалов: фанера, картон,

гофрированный, ДСП ламинированная, оргалит, пластик ПВХ.

Рисунок 1 – Внешний вид стенда

"Функциональный генератор сигналов" ФГ-100 (в дальнейшем генератор) (рисунок 1, позиция 3) предназначен для использования в составе учебного демонстрационного и лабораторного оборудования. Генератор обеспечивает формирование выходного переменного напряжения с частотой в диапазоне 0,1 …10⁵ Гц и амплитудой от 0 до 10 В. Генератор формирует четыре формы выходного сигнала – треугольную, прямоугольную, синусоидальную и трапецеидальную.

Внешний вид прибора представлен на рисунке 2. Шумомер ВШВ-003-М2 (рисунок 3) предназначен для измерения уровня звука с частотными характеристиками А, В, С; уровня звукового давления в диапазоне частот от 2 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне частот от 2 Гц до 3 кГц в свободном и диффузном полях; а так же средних квадратических значений ( в дальнейшем - СКЗ) виброускорения и виброскорости:

в промышленности и жилых кварталах в целях охраны здоровья;

при разработке и контроле качества изделий;

при исследованиях и испытаниях машин и механизмов.

1 – регулятор настройки частоты генерации; 2 – переключатель диапазона частот

выходного сигнала; 3 – переключатель формы выходного сигнала; 4 – регулятор

амплитуды выходного напряжения; 5 – порты подключения.

Рисунок 2 – Внешний вид генератора ФГ-100

Съем информации о шуме осуществляется капсюлем микрофонным конденсаторным М101 (в дальнейшем – капсюль).

ВШВ-003-М2 относится к шумомерам 1-го класса точности по ГОСТ 17187-81 ( СТ СЭВ 1351-78, МЭК 651 ).

На лицевую панель шумомера выведены следующие органы управления, регулирования и индикации в соответствии с позициями рисунка 3:

1. -для включения измерителя , -для контроля состояния батареи ,

- для включения измерителя в режим калибровки , F,S,10S – для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени F(быстро), S(медленно), 10S(10 секунд).

Индикатор ПРГ – для индикации перегрузки измерительного тракта.

2.Перекючатель ФЛТ, Hz с положениями:

1;10 – для включения ФВЧ 1; 10 Гц, для ограничивающих частотный диапазон при изменении виброускорения, виброскорости;

ЛИН – для включения ФНЧ 20 кГц, ограничивающего частотный диапазон при изменении уровня звукового давления по характеристике ЛИН;

А, В, С- для включения корректирующих фильтров А, В, С;

ОКТ – для включения измерителя в режим частотного анализа в октавных полосах;

3. Кнопка СВ.ДИФ – для измерений в режиме свободного или диффузного поля;

4. Переключатель ФЛТ ОКТ с кнопкой кНz, Hz для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическим частотами I Гц….. 8 кГц;

5. Кнопка kHz, Hz для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами 1 Гц……8 кГц;

1 – переключатель основных положений; 2 – переключатель ФЛТ, Hz; 3 – кнопка изменения режима поля; 4,5 – переключатель выбора октавных фильтров; 6,8 – переключатели и единичные индикаторы; 7 – кнопка ограничения частотный диапазон; 9 – кнопка включения измерителя в режиме виброскорости; 10 – экран;

11 – выход для подключения предусилителя; 12 – выход с калибровочного генератора; 13 – кнопка для включения измерителя в режиме калибровки.

Рисунок 3 – Внешний вид шумомера ВШВ-003-М2

6, 8 – переключатели ДЛТ1, dB и ДЛТ2, dB и единичные индикаторы

20, 30………130 db;

3 ∙ 10^-3, 0.01………10³ m∙S^-2;

0.03, 0.1……….10⁴ mm∙S^-1;

7. Кнопка 10 кHz , 4 кHz для включения ФНЧ 10 кГц или 4 кГц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

9. Кнопка a,V- для включения измерителя в режим виброскорости

10. Экран предназначен для измерения уровней звукового давления на открытом пространстве при наличии ветра.

11. - для подсоединения предусилителя ВПМ – 101;

12. 50mV – выход с калибровочного генератора;

13. - для включения измерителя в режим калибровки;

Принцип работы шумомера ВШВ-003-М2

В ВШВ-003-М2 используется принцип преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются, преобразуются и измеряются измерительным трактом (прибором измерительным). В качестве преобразователя звуковых колебаний в электрические сигналы используется капсюль М101.

Устройство и принцип работы капсюля
Устройство капсюля

Упрощенная конструкция капсюля представлена на рисунке 4. Корпус, изолятор и мембрана образуют замкнутую камеру, связанную с окружающей средой специальным отверстием для уравнивания медленно изменяющегося атмосферного давления.

Мембрана и неподвижный электрод электрически изолированы друг от друга и являются обкладками конденсатора, емкость которого равна приблизительно 60 пФ, а сопротивление изоляции между обкладками не менее 10⁵ МОм.

Чувствительным элементом к звуковому давлению является мембрана, изготовленная из тонкой никелевой фольги, толщиной около 5 мкм. Мембрана устанавливается на расстоянии 21 мкм от неподвижного электрода. Неподвижный электрод и корпус капсюля изготовлены из никелиевого сплава, а изолятор из кварцевого стекла.

1-корпус; 2-мембрана; 3-неподвижный электрод; 4-изолятор; 5-отверстие для уравнивания статического давления под мембраной.

Рисунок 4 - Упрощенная конструкция капсюля

Принцип работы капсюля

При воздействии звукового давления на капсюль мембрана 2 прогибается, электрическая емкость капсюля изменяется. При наличии поляризующего напряжения, подаваемого на неподвижный электрод 3, изменение емкости капсюля приводит к появлению переменного напряжения на обкладках конденсатора, которым является капсюль.

Таким напряжение, пропорциональное воздействующему на капсюль звуковому давлению.образом, механические колебания мембраны преобразуются в переменное