Фонометар

Фонометар је инструмент за мерење нивоа звука (нивоа буке), односно прецизније инструмент за мерење нивоа звучног притиска и приказан је на сл.1. Термин синоним који је у употреби за овај инструмент је и мерило (погрешно мерач) нивоа звука. Користи се, истина ређе, и термин звукомер. Погрешно је овај инструмент звати сонометар.

Префикс фоно је грчког порекла са значењем звук, глас и не треба га мешати са старом физичком јединицом за јачину звука – пхон нити пак са речима: основа, суштина.

Ближе описивање и спецификација фонометра даје се одредницама прецизни импулсни интеграциони фонометар, при чему је ове одреднице могуће користити било све заједно, било појединачно, или у свакој другој комбинацији. Ако је фонометар означен као прецизни, он одговара инструменту класе 1 према стандарду ^[1], а одредница импулсни значи да фонометар поред уобичајених и обавезних ФАСТ и СЛОW карактеристика има и карактеристику ИМПУЛСЕ, док одредница интеграциони означава да фонометар има могућност мерења L_еq,Т у складу са стандардом ^[2].

Напомена: Стандард ^[3] настао је обједињавањем стандарда ИЕЦ 651 и ИЕЦ 804, који су нешто старијег датума. Инструменти старијег датума користе одреднице као на наведени начин.

Пондеризације код фонометра[уреди | уреди извор]

Временска пондеризација, временски пондерисани звучни притисак и ниво временски пондерисаног звучног притиска[уреди | уреди извор]

Таласна једначина која представља основни модел за описивање звука. Она даје временску и просторну зависност звучног притиска. Често је могуће звук анализирати само као временски променљиву величину. Коначно, код тонског сигнала посебно је интересантна обвојница тонског сигнала. Сваки звук снимљен једним микрофоном као тонски запис је такав пример.

У акустици се за формирање обвојнице користи поступак временске пондеризације, односно поступак формирања обвојнице тонског сигнала. Оваква обвојница у доброј мери илуструје оно што човечије ухо стварно чује.

Стандардизоване временске пондеризације дате су стандардом ^[3]. У употреби су следеће временске пондеризације: СЛОW, ФАСТ, ИМПУЛС и $\tau$ = 10 мс. Временска пондеризација подразумева експоненцијални временски прозор са временском константом $tau$ која за СЛОW износи $\tau$ = 1000 мс, за ФАСТ $\tau$ = 125 мс, а за ИМПУЛС је различита при порасту и при опадању сигнала, и износи $\tau$ = 35 мс при порасту и $\tau$ = 1500 мс при опадању.

Временску пондеризацију описује несвојствени интеграл. Временски пондерисани звучни притисак дат је изразом:

p(t)=\left[\left({\frac {1}{\tau }}\right)\int \limits _{-\infty }^{t}p^{2}(\xi )e^{-(t-\xi )/\tau }\mathrm {d} \xi \right]^{\frac {1}{2}}

где је:
$\tau$ – временска константа,
$\xi$ – помоћна променљива интеграције,
п( $\xi$ ) – тренутна вредност звучног притиска.

На основу временски пондерисаног звучног притиска израчунава се ниво временски пондерисаног звучног притиска L_$\tau$(т) према изразу:

L_{\tau }(t)=20\log \left\{\left[\left({\frac {1}{\tau }}\right)\int \limits _{-\infty }^{t}p^{2}(\xi )e^{-(t-\xi )/\tau }\mathrm {d} \xi \right]^{\frac {1}{2}}/p_{0}\right\}

По правилу звучни притисак је и фреквенцијски пондерисан, па се онда његов ниво обележава ознаком L_АФ(т), ако је при пондеризацији коришћена фреквенцијска А пондеризација и временска ФАСТ карактеристика. Временски пондерисан ниво звучног притиска је временски променљива физичка величина. Уместо ознаке Ф користе се ознаке С или I ако се ради о временској пондеризацији СЛОW односно ИМПУЛС.

Физички смисао овако уведене временске пондеризације је следећи. Ако човек чује неки звук, па он одједном нестане, осећај звучног надражаја ће још извесно време трајати иако звучни притисак физички више не постоји. Колико брзо нестаје наведени субјективни осећај постојања звука и по нестанку звучног поља предмет је био доста сложених испитивања која су урађена са великом групом људи, а као последица овог истраживања настале су прво СЛОW и ФАСТ карактеристике, а после и ИМПУЛСЕ карактеристика. Временска пондеризација као експоненцијални прозор омогућава евидентирање тренутно присутног звука у пуној јачини, али при томе се узима у обзир и историја звучног догађаја. На тај начин се сва, претходно постојећа, звучна енергија прво ослаби по експоненцијалном закону, а затим као кумулатив учествују у укупном збиру.

Временска константа $\tau$ = 10 мс користи се за мерење времена реверберације.

Фреквенцијске подеризације А, Б, C, D[уреди | уреди извор]

Сл. 2.: Пондеризација по А,Б,C и D карактеристици

Човек неће оценити два тона који објективно имају исту јачину као да се ради о звуцима исте јачине ако су они различитих фреквенција. Тако нпр. тон ниске фреквенције ф = 63 Хз биће оцењен знатно слабије, чак ΔL = 26 дБ слабије, него тон фреквенције ф = 1000 Хз иако они имају (објективно) исту јачину. Због потребе да се одреди мера која ће објективизовати субјективан човеков осећај јачине звука уведена је фреквенцијска пондеризација. Под фреквенцијском пондеризацијом подразумева се поступак којим се зависно од фреквенције смањује амплитуда сигнала, тако да он буде исто оцењен као и сигнал учестаности ф = 1000 Хз. На овај начин установљен је поступак којим се добија мера која омогућава да ниво звука (јачина звука, ниво звучног притиска) за два тона различитих фреквенција буду оцењени као једнаке јачине сагласно човековој перцепцији, иако они имају објективно различиту јачину односно различите амплитуде.

У почетку развоја акустике коришћена мера и јединица за јачину звука био је фон. Данас се користе најчешће дБА (децибел А), повремено дБЦ и врло ретко дББ и дБД.

Показује се да није довољно увести једну фреквенцијску пондеризацију, а разлог овоме је опет осетљивост човечијег слушног система на различитим фреквенцијама, али и различита осетљивост за различите јачине звука. Ово ће бити илустровано на једном примеру. Тон фреквенције ф = 125 Хз репродукован објективном јачином 50 дБ човек ће оценити као субјективну јачину као 34 дБ, дакле за ΔL_А = 16,1 дБ слабије, док ће тон исте фреквенције објективне јачине 80 дБ оценити као јачину 76 дБ, дакле ΔL_Б = 4,2 дБ, а објективну јачину од 100 дБ оценити управо исто толико за исту фреквенцију, прецизно за ΔL_C = 0,2 дБ слабије. У примеру је примењено стандардно заокруживање на целобројне вредности, а слабљења ΔL дата су без заокруживања.

На овај начин првобитно су формиране три скале фреквенцијске пондеризације А, Б и C. На почетку примене фреквенцијске пондеризације коришћена је јединствена јединица фон која је узимала у обзир и фреквенцију и јачину сигнала, па је примена одговарајуће скале зависила и од јачине, па је овај начин мерење представљао својеврсни цирцулус витиосус: мерењем је требало одредити јачину звука, а јачине утиче на поступак мерења. Из тог разлога касније је јединствено дефинисана А пондеризација, а само повремено се користи С пондеризација. Фреквенцијска D пондеризација уведена је као потреба специфичности које настају код авионске буке.

На сл. 2. дате су пондеризације по А, Б, C и D карактеристици.

Стандарди[уреди | уреди извор]

^ ИЕЦ 651, Соунд левел метерс.
^ ИЕЦ 804, Интегратинг-аверагинг соунд левел метерс.
^ ^а ^б ИЕЦ 61672, Елецтроацоустицс-Соунд левел метерс.

[1] ИЕЦ 651, Соунд левел метерс.

[2] ИЕЦ 804, Интегратинг-аверагинг соунд левел метерс.

[multiple-3] а ^б ИЕЦ 61672, Елецтроацоустицс-Соунд левел метерс.

[1]

[2]

[3]