O que é a sensibilidade de um microfone de medição?

A sensibilidade de um microfone de medição é normalmente expressa em mV/Pa. Ela descreve a tensão que um microfone produz para uma determinada entrada de pressão sonora. A sensibilidade afeta a saída de sinais fracos, a conversão de pressão sonora e o modo como o microfone combina com o restante da cadeia de medição, mas um valor mais elevado não é automaticamente melhor.

O que é a sensibilidade de um microfone de medição?

A sensibilidade de um microfone descreve a capacidade de um microfone de converter pressão sonora em um sinal elétrico. Para microfones de medição, a unidade comum é mV/Pa: o número de milivolts produzidos quando o microfone recebe uma pressão sonora de 1 Pa.

Em acústica, 1 Pa corresponde aproximadamente a 94 dB NPS. Um microfone de 10 mV/Pa produz idealmente 10 mV a este nível, enquanto microfones de 50 mV/Pa e 100 mV/Pa produzem aproximadamente 50 mV e 100 mV.

Uma sensibilidade mais elevada produz, portanto, uma tensão maior a partir da mesma entrada acústica. No entanto, a sensibilidade por si só não indica uma resposta em frequência mais plana, menor distorção, menor ruído próprio ou maior exatidão de medição.

Como a sensibilidade afeta as medições?

Medições de baixo NPS: saída de sinal fraco e ruído do sistema

Num ambiente silencioso ou num ensaio de sinal fraco, a tensão produzida pelo microfone pode ser muito pequena. Quando a saída é demasiado baixa, o ruído de entrada do pré‑amplificador e do sistema de aquisição de dados pode ter uma influência maior no resultado.

Mantendo as outras condições inalteradas, uma sensibilidade de microfone mais elevada produz uma tensão maior para a mesma pressão sonora e reduz a contribuição relativa do ruído eletrónico a jusante. Esta é uma das razões pelas quais as medições de baixo ruído beneficiam frequentemente de um microfone de alta sensibilidade.

Alta sensibilidade não é o mesmo que baixo ruído próprio. O som mínimo que pode ser medido também depende do ruído próprio do microfone, do ruído do pré‑amplificador, do ruído de fundo ambiental e de toda a cadeia de ensaio.

Para ruído próprio de auscultadores, eletrodomésticos silenciosos e outros ensaios de sinais fracos, pode ser adequado um microfone concebido para medições de baixo ruído. O CRY3261-S02, por exemplo, tem uma sensibilidade de 450 mV/Pa e um ruído inerente tão baixo quanto 6,5 dBA. O intervalo de NPS alvo deve ainda assim ser verificado.

Medições de alto NPS: tensão de saída e compatibilidade de intervalo de entrada

Os pré‑amplificadores e os sistemas de aquisição de dados têm tensões máximas de entrada. À medida que a pressão sonora aumenta, um microfone de alta sensibilidade produz uma tensão de saída maior e pode atingir o limite de entrada a jusante mais cedo.

Numa conversão linear ideal, a 120 dB NPS (cerca de 20 Pa), um microfone de 50 mV/Pa produz cerca de 1 V, enquanto um microfone de 10 mV/Pa produz cerca de 0,2 V. A 140 dB NPS (cerca de 200 Pa), as saídas correspondentes são cerca de 10 V e 2 V. Esta diferença é relevante quando o sistema de aquisição tem um intervalo de entrada limitado.

O NPS máximo efetivamente mensurável não pode ser calculado apenas a partir da sensibilidade. Verifique sempre o NPS máximo do microfone e as condições de distorção em conjunto com os intervalos lineares de entrada do pré‑amplificador e do sistema de aquisição.

Para ensaios com NPS extremamente elevado, pode ser necessário um modelo de baixa sensibilidade concebido para essas condições. O CRY3408-S01 tem uma sensibilidade de 0,14 mV/Pa e suporta medições até 180 dB NPS, de acordo com as condições de funcionamento e de distorção especificadas.

A sensibilidade também afeta a conversão de pressão sonora

O software de medição utiliza a sensibilidade do microfone para converter a tensão adquirida em pressão sonora em pascal e, em seguida, calcular o nível de pressão sonora relativo a 20 µPa.

O valor de sensibilidade introduzido no software deve, portanto, corresponder à sensibilidade real do microfone. Um valor incorreto faz com que o NPS calculado seja sistematicamente demasiado alto ou demasiado baixo, mesmo quando a aquisição do sinal é, de resto, normal.

Uma maior sensibilidade do microfone é sempre melhor?

N.º Sensibilidades altas e baixas são adequadas para aplicações diferentes. A questão importante é se a sensibilidade corresponde ao intervalo de NPS esperado e ao intervalo de entrada do sistema de medição.

Ideias erradas comuns incluem assumir que uma sensibilidade mais elevada garante uma resposta em frequência mais plana, menor ruído próprio ou maior exatidão. A sensibilidade também não consegue, por si só, determinar o NPS máximo ou a gama dinâmica.

Como deve a sensibilidade ser interpretada para um ensaio?

Estimar o NPS mínimo e máximo

Comece por estimar os níveis de pressão sonora mais baixos e mais altos que provavelmente irão ocorrer. Ambientes silenciosos e fontes fracas exigem especial atenção à sensibilidade e ao ruído próprio. Fontes de nível elevado exigem especial atenção ao NPS máximo, à linearidade e ao intervalo de entrada de todo o sistema.

Verifique em conjunto o microfone e o sistema de aquisição

Depois de confirmar a sensibilidade do microfone, verifique o ruído do pré‑amplificador, as definições de ganho e o intervalo de entrada do sistema de aquisição. Para medições acústicas gerais de laboratório e de rotina, o CRY3203-S01 de 50 mV/Pa oferece um compromisso prático para uma ampla gama de tarefas comuns.

Considere as outras especificações

A sensibilidade é apenas uma parte do desempenho do microfone. O ruído próprio, o NPS máximo, a gama dinâmica, a resposta em frequência, a gama de frequências e a adequação ambiental também devem ser considerados.

Resumo

A sensibilidade de um microfone de medição determina a tensão de saída produzida por uma dada entrada de pressão sonora. Uma sensibilidade mais elevada ajuda a produzir um sinal maior a partir de sons fracos, enquanto uma sensibilidade mais baixa produz menos tensão a altos NPS e pode ajustar‑se melhor a um intervalo de entrada limitado do sistema de aquisição.

Uma medição fiável exige que o microfone, o pré‑amplificador e o sistema de aquisição de dados sejam avaliados como uma única cadeia. Defina primeiro o intervalo de NPS esperado e, em seguida, verifique a sensibilidade em conjunto com o ruído próprio, o NPS máximo e o intervalo de entrada.

Perguntas frequentes

Para obter ajuda na correspondência entre a sensibilidade de um microfone de medição e um sistema de ensaios acústicos, contacte a equipa técnica da CRYSOUND.