O que é a gama dinâmica de um microfone de medição?

A gama dinâmica de um microfone de medição descreve o intervalo de níveis de pressão sonora que pode medir eficazmente, desde sons fracos próximos do ruído de fundo até níveis elevados próximos do limite de distorção ou de sobrecarga. Na prática, a gama utilizável depende do microfone, do pré‑amplificador, do sistema de aquisição de dados e do ambiente de ensaio.

O que é a gama dinâmica de um microfone de medição?

A gama dinâmica é o intervalo entre o nível de pressão sonora mais baixo que pode ser medido de forma fiável e o nível mais elevado que pode ser medido sem distorção ou sobrecarga inaceitáveis.

Por exemplo, um sistema que mede eficazmente de 20 dB SPL a 140 dB SPL cobre uma gama dinâmica de 120 dB. Os valores das folhas de dados devem ser sempre lidos em conjunto com a respetiva gama de frequências, método de ponderação e critério de distorção declarados.

O que determina o limite inferior?

Em baixos SPL, a principal questão é se o sinal medido pode ser distinguido de forma fiável do ruído. Fontes de ruído importantes incluem o ruído próprio do microfone, o ruído de entrada equivalente do pré‑amplificador, o ruído de entrada do sistema de aquisição de dados, o ruído de fundo ambiental e a interferência introduzida por cabos ou fontes de alimentação.

Quando o som medido se aproxima destas fontes de ruído, o sistema pode ainda apresentar um valor, mas a fiabilidade do resultado diminui. O limite inferior é, por isso, determinado pelo ruído de fundo de toda a cadeia de medição.

O que determina o limite superior?

À medida que a pressão sonora aumenta, a tensão de saída do microfone também aumenta. A partir de determinado nível, o microfone ou um dispositivo a jusante podem entrar numa região não linear. Sinais típicos incluem aumento da distorção do microfone, sobrecarga do pré-amplificador, sobre-alcance do sistema de aquisição e recorte do ADC.

O limite superior depende, portanto, tanto do SPL máximo do microfone como das gamas lineares de entrada do pré‑amplificador e do sistema de aquisição de dados. A sensibilidade afeta a tensão de saída, mas não determina de forma independente o SPL máximo do microfone.

Uma gama dinâmica mais ampla é sempre melhor?

Uma gama utilizável mais ampla pode cobrir variações de SPL maiores, mas a sua posição tem de corresponder à aplicação. As medições de baixo ruído dão mais ênfase ao extremo inferior, enquanto as medições de SPL elevado dão mais ênfase ao extremo superior.

Para ruído próprio de produto, eletrodomésticos silenciosos e outros ensaios de sinais fracos semelhantes, o CRY3261-S02 oferece ruído intrínseco tão baixo quanto 6,5 dBA. Para ruído de impacto, detonações industriais e outras aplicações com SPL extremamente elevados, o CRY3408-S01 cobre de 70 a 180 dB SPL.

Porque é que toda a cadeia de medição é importante?

Um microfone pode ter uma gama dinâmica especificada ampla, mas a gama utilizável do sistema pode ser mais estreita. Um ruído de fundo elevado em qualquer etapa aumenta o SPL mínimo mensurável de forma fiável. Um limite de entrada baixo em qualquer etapa pode reduzir o SPL máximo mensurável.

As decisões de engenharia devem, portanto, basear‑se na gama dinâmica efetiva de toda a cadeia, e não apenas num número da folha de dados do microfone.

Como deve a gama dinâmica ser ajustada a um ensaio?

Definir o SPL mínimo

Para sons fracos, verifique o ruído próprio do microfone, a sensibilidade, o ruído do pré‑amplificador e o ruído de fundo ambiental. O SPL alvo mais baixo deve permanecer claramente distinguível do ruído de fundo do sistema.

Definir o SPL máximo

Para ensaios de nível elevado, verifique o SPL máximo do microfone e as condições de distorção em conjunto com a sensibilidade, a entrada máxima do pré‑amplificador e a gama do sistema de aquisição. Picos ocasionais devem permanecer dentro da gama utilizável.

Verificar todo o sistema

Para medições acústicas gerais de laboratório, o CRY3203-S01 tem uma gama dinâmica de 16 dBA a 138 dB e uma sensibilidade nominal de 50 mV/Pa. Quando é utilizado com uma plataforma modular como a SonoDAQ Pro, verifique também a gama de entrada, o desempenho de ruído e a gama dinâmica do módulo de entrada selecionado.

Como estão relacionadas a gama dinâmica e a sensibilidade?

A sensibilidade descreve a tensão produzida por unidade de pressão sonora, enquanto a gama dinâmica descreve o intervalo de pressão sonora que a cadeia de medição consegue processar de forma fiável. Uma sensibilidade mais elevada pode produzir uma tensão maior a partir de um som fraco, mas também pode atingir mais cedo um limite de entrada a jusante. Por conseguinte, as duas especificações devem ser consideradas em conjunto.

Resumo

A gama dinâmica de um microfone de medição estende‑se desde o som mais baixo que pode ser medido de forma fiável até ao nível mais elevado que permanece dentro das condições lineares de funcionamento especificadas. O limite inferior é controlado principalmente pelo ruído do microfone e do sistema; o limite superior depende do SPL máximo, da distorção e da gama de entrada da cadeia de medição.

Comece pelo SPL mínimo e máximo esperado no ensaio e, em seguida, verifique se o microfone, o pré‑amplificador e o sistema de aquisição de dados estão ajustados para cobrir toda a gama.

Perguntas frequentes

Para obter ajuda a ajustar a gama dinâmica do microfone a um sistema de medição acústica, contacte a equipa técnica da CRYSOUND.