Electronique > Réalisations > Affichage / Mesures > Sonomètre 001 - Pro

Dernière mise à jour : 05/07/2020

Présentation

Ce sonomètre spécialement étudié pour un studio d'enregistrement couvre une plage de mesure allant de 70 à 99 dBSPL.

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Caractéristiques principales

Caractéristiques répondant au cahier des charges que je devais respecter :

Nota 1 : l'affichage couvre en fait la plage de 60 à 99 dB, mais la précision de 1 dB n'est pas respectée dans les premiers dB.
Nota 2 : possibilité de s'adapter à n'importe quel modèle de galvanomètre existant.

Schéma

Le schéma est décomposé en deux parties :
- section d'entrée analogique incluant le préamplificateur microphone, le filtre de pondération et le convertisseur RMS;
- section de mesure incluant le circuit d'échantillonnage et d'affichage numérique / analogique.

sonometre_001
Schéma volontairement embrouillé

Descriptif général

Plusieurs étapes sont requises pour l'ensemble :


Petit rappel acoustique => électrique
Une pression de 1 Pa (1 pascal) correspond à un niveau de pression acoustique de 94 dBSPL (SPL = Sound Pressure Level).
Supposons que pour un signal audio de pression acoustique donnée on mesure un niveau de 0,10 mV en sortie d'un microphone situé à 1 mètre de la source sonore. Supposons également que le microphone en question possède une sensibilité de 10 mV / Pa, ce qui signifie qu'il délivre un signal d'amplitude 10 mV quand la membrane est soumise à une pression de 94 dBSPL.
Si la distance entre la source sonore et le microphone est divisée par 2, le niveau de pression acoustique qui excite la membrane du microphone est doublée (+6 dB). Si la distance entre la source sonore et le microphone est divisée par 4, le niveau de pression acoustique qui excite la membrane du microphone est quadruplée (+12 dB). Cela reste vrai quelle que soit l'amplitude du signal acoustique - tout du moins tant qu'on se trouve entre le plancher de bruit (bruit de fond) et le niveau maximal avant saturation (en sortie du microphone).

Niveau acoustique constant et distance variable
Avec une amplitude constante de la source sonore, le niveau du signal électrique délivré par le microphone augmente quand la distance qui le sépare de la source diminue. Le tableau suivant résume la situation, pour une source sonore de niveau constant :

Niveau acoustique de la source
(niveau constant)
Distance entre source et microphone
(variable)
Niveau électrique en sortie du microphone
(variable)
xxx dB SPL1 m0,10 mV
xxx dB SPL50 cm0,20 mV
xxx dB SPL25 cm0,40 mV
xxx dB SPL12,5 cm0,80 mV
xxx dB SPL6,25 cm1,60 mV
xxx dB SPL3,125 cm3,20 mV

Niveau acoustique variable et distance fixe
Si le niveau acoustique augmente dans un rapport de 2 (+6 dB), l'amplitude du signal électrique en sortie du microphone est doublé (+6 dB). Si le niveau acoustique augmente dans un rapport de 10 (+20 dB), l'amplitude du signal électrique en sortie du microphone est également multipliée par 10 (+20 dB). Si on mesure l'amplitude du signal délivré par le microphone alors qu'on modifie l'amplitude du signal acoustique, on obtient des variations du type suivant :

Niveau acoustique de la source
(sur la membrane du microphone)
Niveau électrique en sortie du microphone
(pour une sensibilité de 10 mV / Pa)
Remarque
74 dB SPL (0,1 Pa)1 mV -20 dB = division par 10
76 dB SPL1,25 mV-18 dB
82 dB SPL2,5 mV-12 dB = division par 4
88 dB SPL5 mV-6 dB = division par 2
94 dB SPL (1 Pa)10 mVRéférence microphone
100 dB SPL20 mV+6 dB = multiplication par 2
106 dB SPL40 mV+12 dB = multiplication par 4
112 dB SPL80 mV+18 dB
114 dB SPL (10 Pa)100 mV+20 dB = multiplication par 10

Conversion acoustique -> électrique

Comme on le voit, on peut facilement connaître le niveau acoustique qui excite la membrane du microphone, simplement en connaissant la sensibilité du microphone et la tension que ce dernier délivre. Pour obtenir une bonne précision de mesure, il faut :

Le second point est "délicat", car les dispersions de caractéristiques sont parfois très larges entre deux microphones identiques (même fabricant et même modèle). La seule façon d'être sûr de la mesure faite avec ce sonomètre est de le calibrer avec un appareil professionnel aux caractéristiques techniques parfaitement connues et maîtrisées.


Filtre de pondération A
Ce sonomètre dispose d'un filtre de pondération "relativement conforme" à la courbe A, qui au besoin peut être contourné (bypassé) pour une réponse linéaire.

sonometre_001_graphe_001a

Cette courbe de pondération permet de tenir compte des caractéristiques de l'oreille, qui offre une sensibilité moindre aux extrêmités de la bande audio.

Réglage du seuil de clignotement

Par défaut, le seuil de clignotement de l'affichage numérique à lieu pour toute valeur supérieure à 85 dBSPL. Ce seuil peut être modifié par l'utilisateur, entre 61 et 98 dBSPL. La procédure à suivre pour cela est la suivante :

Pour annuler toute alerte de dépassement et tout clignotement, il suffit de spécifier un seuil de 99 dB.


Réglage des tensions analogiques (pour le galvanomètre)

Sans programmation spécifique par l'utilisateur, l'écart de tension sur la sortie analogique est constant (courbe linéaire) entre chaque dBSPL, allant de 0 V pour 60 dBSPL à +5 V pour 100 dBSPL. Pour les valeurs intermédiaires entre chaque dB, la tension analogique délivrée est interpolée. L'utilisateur peut modifier la valeur de la tension analogique pour chaque valeur de dB affichée en numérique, et ce de façon individuelle. La procédure à suivre pour cela est la suivante.

Pour sortir du mode de réglage, presser le bouton SW2/SET jusqu'à ce que le point décimal du second digit de l'affichage s'éteigne.


Logiciel du PIC

Pro - Non disponible en libre service.

Historique

05/07/2020
- Première mise à disposition.