I. Thiết kế máy đo độ ồn
Luận văn tập trung vào thiết kế máy đo độ ồn sử dụng cảm biến âm microphone electret. Phần này trình bày các bước thiết kế từ lý thuyết đến thực tiễn, bao gồm việc lựa chọn linh kiện, tính toán mạch điện, và tối ưu hóa hệ thống. Cảm biến âm thanh được sử dụng là microphone electret, một loại cảm biến phổ biến nhờ độ nhạy cao và khả năng lọc nhiễu tốt. Thiết kế này nhằm tạo ra một thiết bị đo độ ồn có độ chính xác cao, giá thành thấp, và dễ dàng tích hợp với các hệ thống khác.
1.1. Lý thuyết thiết kế
Phần lý thuyết thiết kế bao gồm các nguyên lý cơ bản về âm học và đo lường âm thanh. Luận văn giải thích cách sóng âm lan truyền, các đặc tính của sóng âm, và cách đo lường chúng. Cảm biến âm thanh microphone electret được phân tích kỹ lưỡng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và các thông số kỹ thuật quan trọng như độ nhạy, đáp ứng tần số, và nhiễu. Các phương trình sóng âm cũng được trình bày để hỗ trợ việc thiết kế mạch điện.
1.2. Tính toán mạch điện
Phần này trình bày chi tiết việc tính toán các thành phần mạch điện, bao gồm mạch khuếch đại, mạch lọc, và mạch xử lý tín hiệu. Vi xử lý ATMEGA 8-bit được sử dụng để xử lý tín hiệu từ cảm biến âm thanh, với tốc độ xử lý lên đến 16MHz. Mạch điện được mô phỏng bằng phần mềm Proteus để đảm bảo tính chính xác trước khi chế tạo. Các thông số kỹ thuật của máy đo, như độ chính xác và phạm vi đo, cũng được tính toán và tối ưu hóa.
II. Chế tạo máy đo độ ồn
Phần chế tạo tập trung vào việc hiện thực hóa thiết kế thành một sản phẩm thực tế. Chế tạo máy đo độ ồn bao gồm việc lắp ráp các linh kiện, kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống. Luận văn sử dụng các linh kiện xuyên lỗ, điều này làm tăng kích thước của mạch điện nhưng giảm chi phí sản xuất. Máy đo được thiết kế để kết nối với máy tính qua cổng RS232, cho phép lưu trữ và phân tích dữ liệu theo thời gian thực.
2.1. Lắp ráp và kiểm tra
Quá trình lắp ráp bao gồm việc gắn cảm biến âm thanh, mạch khuếch đại, và vi xử lý vào một bảng mạch. Sau khi lắp ráp, hệ thống được kiểm tra để đảm bảo các thành phần hoạt động đúng như thiết kế. Các bài kiểm tra bao gồm đo độ chính xác, kiểm tra đáp ứng tần số, và đánh giá nhiễu. Kết quả kiểm tra cho thấy máy đo có độ chính xác ±3 dB, thấp hơn so với các thiết bị thương mại (±1 dB), nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu cơ bản.
2.2. Hiệu chỉnh và tối ưu
Phần hiệu chỉnh tập trung vào việc tối ưu hóa mạch khuếch đại sau cảm biến âm thanh để cải thiện độ chính xác. Các thông số như độ lợi và băng thông được điều chỉnh để giảm sai lệch. Luận văn cũng đề xuất các cải tiến trong tương lai, như sử dụng linh kiện SMD để giảm kích thước mạch điện và tăng độ chính xác. Máy đo được đánh giá là có giá thành thấp, chỉ bằng ¼ đến ½ so với các thiết bị thương mại, và có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực như giám sát môi trường và công nghiệp.
III. Ứng dụng và đánh giá
Luận văn đánh giá hiệu quả của máy đo độ ồn trong các ứng dụng thực tế. Thiết bị được sử dụng để đo độ ồn trong môi trường công nghiệp và đô thị, với kết quả cho thấy khả năng đo lường chính xác trong dải tần số từ 20 Hz đến 10 kHz. Công nghệ cảm biến âm thanh sử dụng microphone electret được đánh giá là phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ nhạy cao và giá thành thấp. Luận văn cũng đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, như tích hợp thêm các tính năng tự động hóa và kết nối không dây.
3.1. Kết quả đo lường
Kết quả đo lường cho thấy máy đo có độ chính xác ±3 dB, thấp hơn so với các thiết bị thương mại (±1 dB). Tuy nhiên, máy đo vẫn đáp ứng được yêu cầu cơ bản trong việc giám sát độ ồn. Các thử nghiệm được thực hiện trong môi trường công nghiệp và đô thị, với kết quả cho thấy khả năng đo lường ổn định trong dải tần số từ 20 Hz đến 10 kHz. Kỹ thuật đo lường âm thanh được sử dụng trong luận văn được đánh giá là hiệu quả và có tiềm năng ứng dụng rộng rãi.
3.2. Đánh giá và hướng phát triển
Luận văn đánh giá máy đo là một giải pháp hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng giám sát độ ồn. Các ưu điểm bao gồm giá thành thấp, khả năng kết nối với máy tính, và tốc độ xử lý cao. Tuy nhiên, máy đo còn một số hạn chế như độ chính xác chưa cao và kích thước lớn. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm sử dụng linh kiện SMD, tích hợp thêm các tính năng tự động hóa, và kết nối không dây để tăng tính linh hoạt và hiệu quả của thiết bị.
