Как измерить скорость звука дома с помощью смартфона и пылесоса
Уругвайские преподаватели физики рассказали, как измерить скорость звука с помощью телескопической трубы от пылесоса и смартфона. Это можно сделать в домашних условиях.
Учёные придумали метод, отталкиваясь от явления акустического резонанса. Он возникает, когда в резонаторе появляется стоячая волна. Если резонатор — это труба с открытыми концами, то волна давления имеет на них узлы. На длине трубы всегда укладывается целое число полудлин волн. Если измерить частоту всех резонансов и знать размер резонатора, то можно узнать скорость звука в нём.
Предварительно на смартфон нужно будет установить приложение для анализа спектра звука с помощью быстрого преобразования Фурье. Подойдёт, например, Advanced Spectrum. Далее нужно взять телескопическую трубу пылесоса. Резонанс в ней возбуждается с с помощью резкого удара ладонью с одного конца. При этом с другого конца замеряется спектр. Затем нужно построить зависимость частоты основного тона от обратной длины трубы. В результате из формул авторы получили значение скорости звука 343 ± 3 метра в секунду.
Как измерить уровень шума в квартире с помощью смартфона
Если вы устали от бесконечного шума, исходящего от ваших соседей, а все разговоры и просьбы до сих пор ни к чему не привели, — самое время действовать решительно. В этой статье мы расскажем как доказать факт нарушения закона о тишине с помощью вашего смартфона.
В одном из наших материалов мы уже затрагивали тему шумных соседей и рассказывали что делать, если соседи не дают вам спать. Однако, прежде чем применять столь радикальные методы, стоит удостовериться, что соседи действительно нарушают закон о тишине, чтобы самому не превратиться в нарушителя.
Не лишней будет данная процедура и перед обращением к участковому. Безусловно, если шум явно превышает все моральные и общечеловеческие нормы, то можно смело звонить в полицию и без предварительных замеров. Но если сомнения остались, то чтобы не попасть в неудобное положение и быть во всеоружии, лучше предварительно измерить уровень шума в квартире.
Согласно Федеральному Закону No 52, все жители городских многоэтажек обязаны снижать уровень шума в своих квартирах в период с 21:00 до 8:00 до 30 дБ. Такой уровень шума можно сравнить с шепотом или тиканьем настенных часов. Но как доказать, что шум, исходящий от соседей в действительности выше?
Как измерить уровень шума в квартире
Раньше для проведения подобной процедуры вам пришлось бы вызывать на дом специальную комиссию из санэпидемстанции. Сотрудники надзорной службы проводят экспертизу и выполняют необходимые замеры с помощью специального оборудования, чтобы зафиксировать в протоколе факт нарушения тишины.
Второй вариант решения данной задачи — приобретение портативного шумомера. Эти компактные приборы хорошо подходят для проведения оперативного контроля на предприятиях, оценки шумности различного оборудования и, безусловно, сгодятся для домашнего использования.
Замеряем уровень шума с помощью приложения
Но сегодня для того, чтобы измерить уровень шума в квартире совсем необязательно покупать дорогостоящие приборы. Все необходимое уже есть в вашем смартфоне. Достаточно скачать специальную программу-шумомер и зафиксировать уровень шума, например, сняв процедуру измерений на камеру мобильного телефона. Для судебных разбирательств такие данные наверняка не подойдут, но как факт нарушения для представления в полицию вполне сгодятся.
Среди множества приложений в магазине Play Маркет мы протестировали и отобрали для вас наиболее популярные и зарекомендовавшие себя среди пользователей приложения.
Шумомер
Приложение Шумомер от разработчика Melon Soft позволяет производить замеры в помещении с помощью встроенного в смартфон микрофона. Шумомер имеет простой и понятный интерфейс на русском языке и отображает данные в виде прибора со стрелкой, а также в виде наглядного графика.
Кроме того, приложение соотносит данные о шуме и выводит их в соответствии с распространенными звуками окружающей обстановки: 10 Дб→Дыхание, 20 Дб→Писк комара, 30 Дб→ Шепот, Шелест Листьев, 40 Дб→ Тихая гостиная, 55 Дб→ 120 Дб→ раскаты грома и так далее. В соответствии с этими данными вы также можете настроить чувствительность микрофона. Делать это лучше в том случае, если показания шумомера кажутся вам завышенными.
SmarterNoise
Шумомер с расширенными функциями аудио и видеофиксации поможет записать посторонний шум на диктофон или камеру вашего смартфона прямо в интерфейсе приложения и хранит эти данные в виде отдельных файлов в архиве.
Кроме того, приложение SmarterNoise принимает во внимание когнитивные навыки, уровень раздражения, последствия для здоровья и нарушения слуха и показывает влияние записанного шума на ваше здоровье в виде интеллектуальных картинок, что делает процесс измерений более увлекательным.
iNVH
Если же хочется чего-то более профессионального, то можно воспользоваться приложением iNVH от разработчика Robert Bosch Engineering Business Solutions. Благодаря интерактивному и более профессиональному графическому интерфейсу, кроме бытовых нужд, приложение также может быть использовано, например, студентами и их преподавателями для лабораторных практикумов по изучению акустических явлений, а также без сомнений пригодится специалистам, работающим со звукоизоляционными материалами. Уровень шума в приложении также можно записать в виде отдельного аудиофайла.
С помощью встроенных в смартфон датчика акселерометра, помимо уровня шума, приложение iNVH позволяет производить и замеры вибрации.
Это может быть полезно в тех случаях, когда соседи доводят вас звуками работающего инструмента, штробят стены или без конца работают перфоратором.
Для замера уровня вибрации перейдите в соответствующий пункт «Vibration» и активируйте измерение с помощью пункта «Raw Data». Уровень вибрации можно записать в виде отдельных файлов с расширением .csv. Эти данные по заверениям разработчиков, вы можете отправить для анализа и дальнейшей поддержки инженерам компании Bosh.
Приложение по умолчанию откалибровано для многих флагманских смартфонов Android, но для более тонкой настройки имеет более продвинутый по сравнению с подобными приложениями инструмент калибровки, который включает в себя корректировку сразу в трех диапазонах частот шума. А вот как проучить соседей-топтунов.
Измерение динамика в домашних условиях и настройка фазоинвертора
Сразу оговорюсь, что удобнейший способ измерения параметров НЧ динамиков изложен в методе JBL Speaker Shop . Владельцам программы предлагаю воспользоваться этим методом (сам я его не проверял, но думаю, там глюков нет). Для тех же, у кого этой программы нет или не хватает измерительного оборудования, я опишу способ почерпнутый мной из журналов “РАДИО” прошлых лет. Я этот способ использовал и при определенной степени аккуратности и усидчивости с его помощью можно получить довольно точные (уж точнее, чем в справочнике или в инструкции пользователя) параметры.
1) Соберем схему:
Где на схеме испытуемый динамик, я думаю, ясно. Остальные элементы схемы требуют развернутого пояснения.
Генератор – либо генератор звуковой частоты способный выдавать напряжение 10-20 В, либо сочетание генератор-усилитель, удовлетворяющее тому же требованию.
Резистор 1000 Ом, стабилизирующий ток через динамик. Номинал резистора можно брать меньше, но это будет снижать точность вычисления Qts. (Правда при использовании резистора всего 200 Ом погрешность измерения вряд ли превысит 10%, но, как говориться, береженного … ).
а, в, с – точки для подсоединения вольтметра.
Сам вольтметр на рисунке не указан, но он должен быть: – во-первых, переменного тока; – во-вторых, уметь измерять напряжения порядка 100 мВ. При отсутствии у вольтметра такого предела измерений, его можно подключить через усилитель. А так как современные усилители обычно “стерео” и более, особых проблем с этим нет.
2) Схема собрана, размещаем динамик вдали от стен, потолка и пола (часто рекомендуют подвешивать).
3) Подключаем вольтметр к точкам а и с, и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц.
4) Подключаем вольтметр к точкам в и с, и изменяя частоту генератора находим частоту, на которой показания вольтметра максимальны, см. рисунок ниже по тексту. Это и есть Fs. Записываем Fs и Us-показания вольтметра.
5) Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться, пропорционально увеличению импеданса динамика). Запишем это значение, Um.
График импеданса динамика в свободном пространстве и в закрытом ящике выглядит приблизительно так:
6) Находим по графику (если мы его строили) или измеряем частоты среза F1 и F2 по уровню U12=(Us*Um)^0.5;
7) Вычисляем акустическую добротность Qa=(Us/Um)^0.5*Fs/(F2-F1), и
8) Электрическую добротность Qe=Qa*Um/(Us-Um);
9) И, на конец, полную добротность Qts=Qa*Qe/(Qa+Qe).
Чтобы узнать Vas нам потребуется ящик (хороший герметичный ящик, ни в коем случае не картонный, а с толстыми стенками) с круглой дыркой совпадающей по размеру с диаметром диффузора динамика. Объем ящика, V, лучше выбрать ближе к тому, в котором мы потом собираемся этот динамик слушать.
10) Устанавливаем динамик в ящик и герметизируем все щели;
11) Проводим все измерения и вычисления по пунктам 1)-6) и получаем значения Fs'(на самом деле это Fc) и Qts’ (Qtc);
12) Вычисляем Vas=((Fs’/Fs)^2-1)*V;
13) Вычисляем Qtc=Qts*(1+Vas/V)^0.5, если измеренная Qts’=Qtc, ну или почти равна, значит – все сделано правильно, и можно переходить к проектированию акустической системы.
Глава B – Настройка ФИ
Предлагаемая методика настройки тоже списана из Литературы, но достаточно проста, что бы стать достоянием любопытных масс. Единственная оговорка (ее я сам придумал) в том, что эта методика позволяет легко настраивать ФИ, изготовленные на базе динамиков с добротностью Qts=0.3…0.5. Для прочих ФИ придется дополнительно применять природную смекалку. Итак.
В основе методики лежит зависимость, существующая между параметрами ФИ и ЗЯ (закрытого ящика). Если в ФИ с гладкой АЧХ (по spl) закрыть отверстие туннеля, то полная добротность системы, Qtc, окажется равной 0.6, а резонансная частота, Fc, будет связана с частотой настройки ФИ зависимостью: Fb=0.61…0.65*Fc. Если допустить погрешность определения частоты настройки ФИ в 5%, то отношение Fb/Fc для реальных конструкций можно принять равным 0.63.
14) Закрываем герметично отверстие туннеля, и собираем схему для измерения Fc (см. главу А).
15) Подбираем количество звукопоглащающего материала и добиваемся минимального значения Fc;
16) Закрепляем материал внутри ящика и измеряем Fc;
17) Вычисляем Fb=0.63*Fc;
18) Вычисляем длину туннеля: Lv=31*10^3*S/(Fb^2*V)-1,7*(S/ПИ)^0.5, где S – площадь отверстия порта ФИ в кв.см., V – объем ящика в литрах;
19) Делаем туннель, вставляем его внутрь ящика (именно внутрь, если в готовой конструкции он предполагается внутри) и измеряем Fb’.
Должно получится, что-то вроде:
20) Полученное значение Fb’ подставляем в формулу 18) и вычисляем уточненное значение V’;
21) Подставляем V’ в ф-лу 18) и вычисляем Lv’ для расчетного значения Fb (кто забыл, это произошло в п.17);
22) Укорачиваем (удлинить его невозможно, поэтому меры лучше принять заранее) туннель и снова измеряем;
23) По методике определения Qtc (глава А) определяем добротность системы и, если она меньше 1, успокаиваемся. Если она больше, то вероятно, что-то где-то было сделано не так, но переделывать уже поздно. Послушаем, если действительно бубнит (что совсем необязательно), будем принимать меры.
24) Задемпфировать частично-акустически-прозрачным материалом туннель ФИ. Другими словами – закрыть туннель синтепоном, ватой, карпетом и т.д;
25) Задемпфировать сам динамик, наклеив на окна диффузородержателя перечисленные выше материалы (только не все сразу).
Эти меры снизят общую добротность системы, Qtc.
Салтыков О.,Расчет характеристик громкоговорителя, Радио 1981
Жбанов В., Настройка фазоинвертора, Радио 8/1986
Алдошина И. Там, где живут басы, АМ 2/1999
Фрунзе, О повышении качества звучания АС, Радио 9/1992
19 комментариев: Измерение динамика в домашних условиях и настройка фазоинвертора
Alik пишет:
Не удается замерить динамик.Напряжение растет и после 50 Гц,чем выше частота,тем больше показания….Динамик 35ГДН.Год назад мерил динамик с дубовым подвесом,36 Гц,а тут с мягким и хрень…
Вопрос О Частотах. Как Измерить, Как Воспроизвести?
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Поделиться
Последние посетители 0 пользователей онлайн
- Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
Объявления
Сообщения
ток в т.ч. смотрим. Если по даташит, то 5мА как идеал (напряжения приберите) по режим погонять, мне не надо. Спасибо, может после. Удачных поделок.
Что вы докопались до 5 вольт? Куда важнее, какой уровень нужно «детектировать» на входе. Тут подвох точно есть.
Спасибо братцы.
Так наглядней. Сначала грубо по китайскому транзитестеру, потом в макетку втыкаемую. Ставим истоковые резисторы, затворы через килоом +- лапоть на землю. Подаем питание и смотрим на желаемый ноль на выходе.
питание сбросьте, токи, по желанию и накрутить, замерить, послушать всегда можно. По стенду, как пары подбираем?
Ну фсё тему можно закрывать ) Через лампочку подайте сетевое напряжение на обмотку с наибольшим сопротивлением и измерьте напряжение на обмотках (включая ту к которой подключено сетевое напряжение). ЗЫ Не забывайте про предосторожности при работе с сетевым напряжением.