Budowa zestawu pomiarowego na mikrofonie do prostych eksperymentów fizycznych

[tadeu]

To są nasze pierwsze kroki na tym polu i prosimy o radę.
Interesuje nas budowa układu do wyznaczenia prędkości dźwięku na podstawie pomiaru sygnału bezpośredniego z dwóch mikrofonów oddalonych od siebie o znaną odległość:

Dysponujemy oscyloskopem PicoScope 4424
(specyfikacja link: http://www.picotech.com/document/datasheets/PicoScope4000Series.pdf),
którego oprogramowanie jest dla nas proste w środowisku LabView (www.ni.com). Sygnał dźwiękowy ma postać zmodulowanego gaussa:


Pytanie to jakie dobrać mikrofony do pracy dla krótkich sygnałów, z komercyjnie dostępnym zasilaniem, ewentualnie przedwzmacniaczem, aby działało to z naszym oscyloskopem. Oczywiście myślimy o dwóch kanałach, ale docelowo nawet trzech. Budżet do 1000 zł, lub drożej jeśli trzeba. Źródło sygnału to na początek byłby głośnik wysokotonowy Tonsil (np. GDW 9/60/2, lub podobny), poprzez wzmacniacz podłączony do laptopa do karty dźwiękowej, na którą podawalibyśmy krótkie impulsy. Dobrze byłoby mierzyć też na większych odległościach (ok. 10 m). I na koniec kwestia okablowania, otóż jakimi przewodami połączyć te mikrofony?
pozdrowenia T.

 

[El_liero]

Bardzo ciekawy projekt. Tylko nie wiem po co badać coś co zostało zbadane. Tym bardziej, że prędkość fali dźwiękowej jest stała w ośrodku liniowo jednorodnym.
Mikrofon? Powstaje pytanie czy potrzebny typowo pomiarowy, który ma gwarancję, podaną charakterystykę amplitudową, czułość, zniekształcenia, szumy własne itp. Czy zwykły elektretowy panasonica, który wszyscy tutaj używają.

I na koniec kwestia okablowania, otóż jakimi przewodami połączyć te mikrofony?

pewnie mikrofonowymi

 

[tadeu]

Oczywiście, że ten projekt nie ma charakteru odkrywczego, ale nam na nim zależy, i myślę że jest dobry na pierwsze kroki w akustyce.

Mikrofon nie musi być z gwarancją, charakterystyką i parametrami firmowo zapewnionymi. Tak więc ten Panasonic, jeśli jest dobry, może być brany pod uwagę, proszę o dalsze wskazówki. Dziękuję T.

 

[Marios]

Dobrze byłoby mierzyć też na większych odległościach (ok. 10 m).

Panasonic WM61A ? a jakie natężenie dźwięku chcecie badać?

 

[tadeu]

Natężenie dźwięku na poziomie głośno dzwoniącego telefonu. Oscyloskopoczywiście wyposażony jest w gniazda BNC. Na jeden z kanałów oscyloskopu podamy bezpośrednio sygnał dźwiękowy wygenerowany przez kartę dźwiękową,tak aby mierzone przebiegi były właściwe (prawidłowe wyzwolone, a niepochodziły od jakiś przypadkowych sygnałów dźwiękowych). Sprawdziłem specyfikację WM61A, ciekawyprodukt, a przy tym w doskonałej cenie. Proszę o opis jaką dobrać resztę, tzn.zasilanie, ewentualnie przedwzmacniacz, kable mikrofonowe. Docelowo ciekawe byłoby użycie nawet 3 mikrofonów. Dziękuję T.

 

[Marios]

Zasilanie tej wkładki można zrobić ze zwykłej bateryjki 9v i dwóch rezystorów:
http://www.linkwitzlab.com/sys_test.htm#Mic

Co do zaprezentowanego tam przedwzmacniacza to wzmocnienie dla twojego przypadku może być za małe więc można spróbować np kit avt:
http://sklep.avt.pl/photo/_pdf/AVT2728.pdf

Może zamiast oscyloskopu zastosować program do pomiaru odpowiedzi impulsowej z jednego i drugiego mikrofonu i na podstawie opóźnienia obliczyć różnicę, ale nie wiem czy jest to wykonalne. Latencja karty wtedy musiałaby być mega stała.

---------- Post dodany o 22:35 ---------- Poprzedni post o 22:34 ----------

No i oczywiście nic w pobliżu co może powodować odbicia.

 

[tadeu]

Dziękuję za te ciekawe materiały. Sygnał bezpośredni będzie rejestrowany jako pierwszy, a ewentualne odbicia powinny być słabsze i odseparowane czasowo (opóźnione). Oczywiście można korzystać z karty muzycznej, ale chcielibyśmy zacząć od oscyloskopu. Czy sygnał z układu (WM61A + przewód mikrofonowy ekranowany + AVT-2728) poprowadzić kablem koncentrycznym 50 Ω do wejścia BNC oscyloskopu? Na jakie aspekty warto jeszcze zwrócić uwagę?

 

[El_liero]

poprowadzić kablem koncentrycznym 50 Ω do wejścia BNC oscyloskopu?

jak się nie mylę to najważniejsza jest pasożytnicza pojemność kabla i powinna być równa wejściowej czyli u ciebie 22pF.

Na jakie aspekty warto jeszcze zwrócić uwagę

opóźnienie między kanałami tego pseudo oscyloskopu.
Przed wzmacniacz kup jaki chcesz byle do elektrwtowych wkładek oraz o odpowiednim napięciu polaryzacji. Na forum wielu użytkowników używa preamp Wallin'a. >google.

 

[tadeu]

A więc kolejna mozliwość pre-ampu, trzeba będzie sięzdecydować, chyba AVT-2728 jest drogą najprostszą. Używałemjuż Picoscope i działał poprawnie w pomiarach jednoczesnych na dwóch kanałach,w porównaniu do oscyloskopu Tektronixa TDS 680 C, zacnego staruszka.

 

[El_liero]

w porównaniu do oscyloskopu Tektronixa TDS 680 C

aż nie daję wiary, może miałeś źle ustawione wyzwalania między kanałami.

 

[Sound Wave]

Nie wiem czy zależy ci na tej konkretnej metodzie, ale jeśli nie to polecam wyznaczanie prędkości dźwięku metodą fali stojącej. Może nie jest precyzyjniejsza ale na pewno odporniejsza na warunki zewnętrzne.

 

[tadeu]

aż nie daję wiary, może miałeś źle ustawione wyzwalania między kanałami.

widzę, że niejednoznacznie to opisałem, chodziło mi o to, że oba oscyloskopy dawały wyniki identyczne

co do metody fali stojącej, ona chyba nie pozwoli na dodatkową analizę sygnałów pochodzących od odbić (ściana, sufit, itp.), opóźnionych w czasie względem sygnałów bezpośrednich

 

[El_liero]

podjete jakies decyzje?

 

[tadeu]

Zamówię WM61A + przewód mikrofonowy ekranowany + AVT-2728, na razie kłopoty z grypą, pozdrowienia.

 

[Sound Wave]

co do metody fali stojącej, ona chyba nie pozwoli na dodatkową analizę sygnałów pochodzących od odbić (ściana, sufit, itp.)

Myślałem, że to efekt pasożytniczy a nie pożądany więc podałem metodę która go eliminuje