Micrófonos patrones, calibración según norma IEC 61094-2/93
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1. micr fono 1 4160 873961 micr fono 2 4160 873980 micr fono 3 4169 873981 2 Remover la grilla de protecci n de cada micr fono 3 Tirar el z calo trasmisor de micr fono completamente hacia afuera hasta que se trabe Montar el micr fono 1 en el z calo 4 Colocar el acoplador seleccionado por ejemplo de 3 4 cm sobre el micr fono trasmisor con el anillo aislante negro orientado hacia abajo 5 Conectar el micr fono 2 al preamplificador B amp K 2673 provisto con el adaptador UAO786 para micr fonos de 1 6 Colocar el micr fono 2 en la parte superior del acoplador Debe tenerse cuidado para asegurar que este conjunto no incremente la presi n est tica interna dentro del acoplador Luego conectar el pre amplificador B amp K 2673 a la entrada de preamplificador del B amp K 4143 7 Utilizar el conjunto de soporte el stico UA 0464 para asegurar el preamplificador de acuerdo con la Figura 4 1 p gina 29 del manual de instrucciones del B amp K 4143 1 de 6 INTI F sica y Metrolog a PEAOO9 Junio 2014 B Sistema de Conexi n 1 Antes de efectuar cualquier conexi n verificar que el selector de tensi n de todos los equipos est colocado en la posici n de 220 V de alimentaci n de l nea 2 Utilizar un conector T BNC para conectar la salida fija de 7 V del generador sinusoidal Krohn Hite 4402 a la entrada de oscilador del contador universal Goldstar FC2015U Asegurarse que la l2. Copia No Controlada Instituto Nacional de Tecnolog a Industrial Centro de Desarrollo e Investigaci n en F sica y Metrolog a Procedimiento espec fico PEAO9 CALIBRACI N DE MICR FONOS PATRONES SEG N NORMA IEC 61094 2 Revisi n Junio 2014 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnolog a Industrial S lo se permite su reproducci n sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente INTI F sica y Metrolog a PEAOS9 Lista de enmiendas Junio 2014 DESCARTAR INSERTAR RECIBIDO N FECHA CAP TULO P GINA P RRAFO CAP TULO P GINA P RRAFO FIRMA 1 de 1 F sica y Metrolog a PEAO9 ndice Junio 2014 NOMBRE DEL CAP TULO REVISI N P gina titular Junio 2014 Lista de enmiendas Junio 2014 ndice Junio 2014 Calibraci n de micr fonos patrones seg n norma ec 61094 2 Junio 2014 Ap ndice 1 Junio 2014 Ap ndice 2 Junio 2014 Ap ndice 3 Junio 2014 Ap ndice 4 Junio 2014 PREPARADO POR REVISADO POR FIRMA Y SELLO INTI FISICA y METROLOG A REVISADO POR APROBADO POR FIRMA Y SELL f le INTI FISICA Y METROLOGIA DIRECTOR TECNICO idii NTI FISICA y METROLOG x INTI FISICA Y METROLOGIA INTI F sica y Metrolog a PEAOO9 Junio 2014 Objeto Establecer los m todos de calibraci n para los micr fonos patrones comprendidos en el t tulo Alcance Todos los micr fonos patrones que cumplen con los requerimientos de la norm
3. para 125 Hz y solamente un tubo abierto 0 017 dB 10 log Ap dBref correcci n debida a la variaci n atmosf rica respecto del valor nominal Este factor se calcula a partir de la siguiente expresi n 10 log Ap 1013 25 pa donde pa es la presi n ambiental medida con el bar metro DPI 740 Asumiendo que el valor medido sea igual a 1020 hPa resulta 10 log Ap 1013 25 1020 0 028 dB 10 log Ay factor de correcci n factor debido a la variaci n de la relaci n de calores espec ficos Esta correcci n se incluye en el manual de instrucciones del B amp K 4143 p gina 41 fig 4 7 Para 24 5 29C y 58 RH 10 log Ay 0 004 dB Apm Influencia de la presi n ambiental en la sensibilidad del micr fono El factor de correcci n se proporciona en el PTB Bericht Ak26 p gina 44 Tabla 3 Atm Influencia de la temperatura ambiente en la sensibilidad del micr fono El factor de correcci n se proporciona en el PTB Bericht Ak26 p gina 44 Tabla 3 El c lculo de la sensibilidad del micr fono se efect a por computadora utilizando el programa en la carpeta PROGRAMA CALIBRACION DE MICROFONOS DESDE 125 Hz HASTA 1 kHz xls para el rango de frecuencias comprendido entre 125 Hz a 1000 Hz o el programa en la carpeta PROGRAMA CAL BRACION DE MICROFONOS DESDE 1 kHz HASTA 8 kHz para el rango de frecuencias comprendido entre 1000 Hz to 8000 Hz Final mente se guarda el programa con el formato ddmmaa Donde dd mm y aa
4. lculo del volumen equivalente Conjunto de Micr fonos Micr fonos Micr fonos micr fonos 1 2 1 3 2 3 ame Ll equivalente vol equiv 961 980 y 981 2 2 de 2 INTI F sica y Metrolog a PEAO9 Ap ndice 4 Junio 2014 1 PLANILLA DE REGISTRO ENTRE 125 Hz y 1 kHz Laboratorio de Electroac stica Planilla de medici n y resultados OT N Cliente Unidad T cnica Ac stica Calibraci n de micr fonos por acoplador cerrado Acoplador 3 cm D a Hora Presi n atmosf rica hPa Temperatura C Humedad Tensi n de polarizaci n V conjunto conjunto conjunto Frecuencia micr fonos micr fonos micr fonos Hz 961 980 961 981 980 981 dB dB dB 961 980 961 981 980 981 980 961 981 961 981 980 961 980 961 981 980 981 980 961 981 961 981 980 961 980 961 981 980 981 980 961 981 961 981 980 961 980 961 981 980 981 980 961 981 961 981 980 VM 961 980 981 bf 1de2 INTI F sica y Metrolog a PEAO9 Ap ndice 4 Junio 2014 2 PLANILLA DE REGISTRO ENTRE 1 kHz y 8 kHz Laboratorio de Electroac stica Planilla de medici n y resultados OT NOcoocociciciciccicnnnnncocos Cliente Unidad T cnica Ac stiCa oocnoonicnnnonnnrncnncnrnrnnnrononos Calibraci n de micr fonos por acoplador cerrado Acoplador 3 cm D a Hora Presi n atmosf rica hPa Temperatura C Humedad Tensi n de polari
5. Ecuaci n de l nea de transmisi n Tensi n insertada Repetibilidad Tensi n de polarizaci n 06 Coeficiente de correcci n por presi n 10000 Coeficiente de correcci n por temperatura TZ 10000 0 001 Coeficiente de correcci n por humedad 4 7 10000 0001 oo m 35456 5 0 026 Incertidumbre global dB re 20 Pa Tipo A N 95 k L20 i 0 010 Tipo B N 95 i k 1 20 1 0 051 Incertidumbre global k 2 0 052 1 Coeficientes de sensibilidad 2 N normal R rectangular 3 Grados de libertad 1 de 2 INTI F sica y Metrolog a PEAO9 Ap ndice 1 Junio 2014 2 C lculo de Incertidumbres rango 4 kHz a 8kHz Planilla de C lculo de incertidumbres PEAO9 calibraci n por reciprocidad de micr fonos LS1P Rango de frecuencias 4 kHz a 8 kHz Volumen frontal y equivalente 0 03 1 7 10000 Coeficiente de correcci n por presi n Coeficiente de correcci n por temperatura Coeficiente de correcci n por humedad 0 008 0 001 0 001 DD DDD DDD DDD 1 7 10000 7_ 10000 1 7 10000 ES 7 Relaci n de tensi n 0 02 did 10000 Impedancia de referencia 1 0 005 IETA 10000 Relaci n de calores espec ficos 1 0002 i Presi n barom trica 1 7 Correcci n por conducci n t rmica 1 IC E Ecuaci n de l nea de transmisi n TZ Tensi n insertada 0 005 E Tensi n de polarizaci n 1 0 01 iA 1
6. a PEAOO9 Junio 2014 D 2 3 C lculo de la compliancia ac stica de cada micr fono A partir del volumen equivalente es posible calcular la compliancia ac stica para cada micr fono me diante la siguiente expresi n C Veq pa x Donde pa esla presi n ambiental durante la medici n Para las condiciones de referencia pa 1013 25 hPa x es la relaci n de calores espec ficos Para las condiciones de referencia x 1 40 E C lculo de la sensibilidad de los micr fonos La sensibilidad de cada micr fono se calcula de acuerdo con la siguiente expresi n Li Mpi Kvi 10 log AH 10 log AC 10 log Ap 10 log Ay Apm Atm Donde Li sensibilidad corregida del micr fono Mpi sensibilidad no corregida del micr fono Kvi correcci n por volumen frontal y equivalente Kvi correcci n por volumen frontal y equivalente Esta correcci n se calcula autom ticamente con el programa A tal finalidad es necesario introducir en el programa CALMICBF BAS o CALMICAF BAS el valor de la compliancia ac stica de cada micr fono ver D 2 3 en el archivo 170 Adem s debe intro ducirse la profundidad frontal ver D 1 en el archivo 200 CALMICBF BAS o 210 CALMICAF BAS 10 log AH correcci n por conducci n t rmica Los valores se obtienen del programa HEAT3CM3 XLS Para 125 Hz 0 066 dB 10 log AC correcci n por tubo capilar Se pueden obtener los valores del manual de instrucciones del B amp K 4143 p gina 40 fig 4 6 a
7. por espacio de 2 s aproximadamente y luego hacia la izquierda Si la deflexi n final es a la izquierda del medidor esto indica una baja rela ci n se al a ruido 6 Colocar el control Function Selector en la posici n Reference Balance 7 Ajustar el potenci metro Reference hasta que la aguja del Level Meter deflexione hasta el centro de la escala 8 Ajustar el potenci metro Balance hasta que la aguja del Main Meter indique 0 dB 9 Colocar el Function Selector en Insert Gain 10 Ajustar el potenci metro Insert gain hasta que la aguja del Main Meter indique O dB 11 Debido a que el ajuste del paso 11 puede modificar la ganancia del canal A colocar el control Function selector nuevamente en Gain control y verificar que la aguja del Level meter contin e de flexionando sobre la marca negra en el centro de la escala De lo contrario repita los pasos 6 a 11 En estas condiciones el potenci metro Insert Gain no necesitar a reajustarse 12 Colocar el control Function Selector en Sensitivity Product 13 Ajustar los atenuadores rotativos Sensitivity Product hasta que la aguja del Main Meter deflexione sobre el rea de trabajo i e entre O y 40 1 dB Si la aguja deflexionara a la izquierda el ajuste del Sen sitivity Product deber a reducirse y vice versa 14 El producto de sensibilidad es la suma de la lectu
8. pticos utilizando la maquina ptica de tres coordenadas marca SIP modelo MU 214B de la U T Mec nica Este equipo debe proporcionarse con el accesorio ptico 3 de 6 INTI F sica y Metrolog a PEAOO9 Junio 2014 Se mide entonces la profundidad frontal focalizando alternativamente varios puntos de la parte supe rior del borde L y del diafragma del micr fono L respectivamente Cada lectura deber incluirse en el informe de medici n Se tomar n al menos ocho lecturas distribuidas sobre el diafragma y sobre la parte superior del borde del micr fono La profundidad frontal es igual al valor promedio deL L2 La cavidad frontal se calcula a partir de la expresi n Vf 77 4 pf d Donde d es le di metro del volumen de la cavidad frontal El valor nominal de d es 18 602 m D 2 Medici n del volumen equivalente y frontal Se recomienda que esta medici n sea ejecutada bajo condiciones ambientales de referencia Estas condiciones deber an constar en el informe de medici n tal como seindica en el Ap ndice N 3 El sistema de medici n es el mismo que para calibraci n por reciprocidad excepto por el acoplador el cual ser primero el de 1 cm3 DP 0099 con anillo de expansi n de volumen YO 1804 el anillo se colocar del lado del micr fono receptor y luego el acoplador sin el anillo de expansi n de volumen Se colocar n tapones de acero para obturar los orificios de ventilaci n Una vez
9. 0000 o 0 000 Incertidumbre global dB re 20 Pa Tipo B N 95 Incertidumbre global k 2 0 103 1 Coeficientes de sensibilidad 2 N normal R rectangular 3 Grados de libertad 2 de 2 PEAO9 Ap ndice 2 Junio 2014 INTI DETERMINACION DEL VOLUMEN FRONTAL Laboratorio de Electroac stica Medici n N Corona 107 m Diafragma 107 m Profundidad 107 m OTNI ATA EA UTN 2 Resultados Profundidad frontal Valor medio Desv o est ndar Desv o est ndar 107 m 107 m M ximo 107 m 0 01 1 de 1 INTI F sica y Metrolog a PEAO9 Ap ndice 3 Junio 2014 Determinaci n del volumen equivalente Laboratorio de Electroac stica Psin 1de2 Dia Frecuencia Presi n atmosf rica Temperatura Humedad Volumen del acoplador Vc Volumen del aro de expansi n Vr mo wese 1 Valores medidos micr fonos 1 2 1 3 2 3 expansi n L1 PAP A A expansi n L2 2 C lculo del volumen frontal el equivalente vero ee Pop otay d VisVegVtevea gt vol equiv 961 980 y 981 1 de 2 PEAO9 Ap ndice 3 Junio 2014 Laboratorio de Electroac stica Dia Frecuencia Presi n atmosf rica Temperatura Humedad Volumen del acoplador Vc Volumen del aro de expansi n Vr w o o IEA wese D 3 C
10. 4004027 6 6 Condiciones ambientales Temperatura ambiente 23 3 2C Presi n atmosf rica 1013 10 hPa Humedad relativa 50 20 6 7 Incertidumbre de medici n k 2 Sensibilidad 125 Hz 2 kHz 0 05 dB ver ap ndice 1 Sensibilidad 4 kHz 8 kHz 0 1 dB ver ap ndice 1 7 Registros de la calidad Se conservan registros manuscritos de las observaciones originales copia de los certificados emitidos como as tambi n copia de la orden de trabajo salida de elementos y dem s documentaci n relacio nada de acuerdo con el Manual de la Calidad del INTI F sica y Metrolog a cap tulo 11 8 Precauciones No aplicable 9 Ap ndices y anexos AP NDICE T TULO C lculo de incertidumbres Determinaci n del volumen frontal Determinaci n del volumen equivalente A U N Planilla de registro de calibraci n 6 de 6 PEAO9 Ap ndice 1 Junio 2014 F sica y Metrolog a 1 C lculo de Incertidumbres rango 125 Hz a 2kHz Planilla de C lculo de incertidumbres Volumen frontal y equivalente Relaci n de tensi n Impedancia de referencia Relaci n de calores espec ficos PEAOS9 calibraci n por reciprocidad de micr fonos LS1P Fuente de inc lum Tip E 0 uP mbol Rango de frecuencias 125 Hz a 2 kHz ase v u 10000 0 017 10000 0 012 10000 0 003 UEA Presi n barom trica Correcci n por conducci n t rmica 10000 0 001 0000 1
11. a IEC 61094 1 92 para micr fonos tipo LS1P que deban ser calibrados seg n la norma IEC 61094 2 93 Definiciones y abreviaturas Se encuentran en las normas de referencia Referencias Norma IEC 61094 1 92 micr fonos de medici n parte 1 especificaciones para micr fonos patro nes de laboratorio Norma IEC 61094 2 93 micr fonos de medici n parte 2 m todo primario para la calibraci n de micr fonos patrones de laboratorio por la t cnica de reciprocidad Br el Kjaer manual de instrucciones del equipo de calibraci n por reciprocidad modelo 4143 PTB Bericht Ak26 Marzo 1984 Responsabilidades 5 1 Del Coordinador de la Unidad T cnica Ac stica Supervisar la realizaci n de las calibraciones Verificar que se cumplan los procedimientos y revisar los resultados 5 2 Del personal del laboratorio Realizar las calibraciones aplicando el presente procedimiento Procesar los datos correspondientes y emitir el certificado Instrucciones Las instrucciones de trabajo se efect an de acuerdo a la norma IEC 61094 2 93 y al manual de instruc ciones del equipo de calibraci n por reciprocidad tipo modelo 4143 6 3 Instrucciones de trabajo y sistema de medici n El procedimiento aplicado se describe a continuaci n A Montaje de los micr fonos y del acoplador en el z calo de entrada del B amp K 4143 1 Anotar el tipo y n mero de serie de cada micr fono en el orden interviniente Como por ejemplo
12. car los controles del B amp K 4143 de la siguiente manera Transmitter actuator transmitter Coupler volumen 3 cm3 Gain 0 dB Function Selector Gain control Filter selector External Polarization voltage Internal 3 Colocar la termocupla del termohigr metro Weather Monitor II haciendo contacto entre el micr fono receptor y el acoplador Anotar la temperatura la presi n ambiental y la tensi n de polarizaci n en la tabla de medici n ap ndice 4 seg n la frecuencia de medici n Verificar si las condiciones am bientales se encuentran dentro de los l mites establecidos en el p rrafo 6 4 2 de 6 INTI F sica y Metrolog a PEAOO Junio 2014 4 Ajustar el Krohn Hite 4402 a la frecuencia deseada por ejemplo 125 Hz verificar mediante el fre cuenc metro Goldstar que la indicaci n este comprendida dentro de 1 del valor nominal y sintoni zar los filtros B amp K 1618 a esta frecuencia 5 Colocar el control de Function Selector del B amp K 4143 en la posici n Gain Control Ajustar el poten ci metro Gain Control hasta que la aguja del indicador level meter deflexione sobre la marca ne gra en el centro de la escala En esta etapa al igual que en los pasos 9 y 13 es posible verificar que la relaci n se al a ruido sea mejor que 30 dB Para esto presionar y mantener el bot n S N test La agu ja del indicador Leva Meter debe deflexionar hacia la derecha
13. conectado el sistema de medici n siga el procedimiento para la medici n del producto de sensibilidades seg n se describe en el p rrafo C La perilla del coupler volume se colocar en 3 cm3 y la de gain en 0 dB Las mediciones se realizar n para los tres pares de micr fonos y en cada caso las dos lecturas dB1 con anillo de expansi n y dB2 sin anillo de expansi n deber n ingresarse en el informe de medici n as como todas aquellas calculadas en D 2 1 D 2 1 Obtenci n de las sumas de los vol menes frontal y equivalentes 1 Leer Vr y Vc de la carta de calibraci n del B amp K 4143 2 Derivar F de 20 log F dB1 dB2 3 Para cada valor de F calcular Vr F 1 Vc 4 Leer los correspondientes factores de conducci n t rmica K y AV del manual de instrucciones del B amp K 4143 p gina 49 Tabla 5 1 y aplicarlos a las cantidades derivadas del paso 3 de acuerdo con la siguiente expresi n Vf1VeglWVf2Veq2 K H Vr F 1 Ve AV Donde Vf y Vfz volumen frontal de cada micr fono Veq y Veq volumen equivalente corregido de cada micr fono D 2 2 C lculo del volumen equivalente de cada micr fono Del informe de medici n se tiene A Vf Veqi Vf Veq gt B Vf Veqi Vf Veq3 C Vf Veq Vf Veq3 Los valores de Vf1 VF2 y Vf3 se calculan en D 1 por lo tanto Veq A B C 2 Vf Veq A C B 2 Vf Veq B C A 2 Vf 4 de 6 INTI F sica y Metrolog
14. corresponden al d a mes y a o de la medici n respectivamente 6 4 Identificaci n y almacenaje Los micr fonos a calibrar se identifican de acuerdo con las instrucciones de los Procedimientos Gene rales de INTI F sica y Metrolog a y son guardados desde su ingreso hasta la devoluci n al cliente en el Laboratorio de Electroac stica sala N2 60 ver cap tulo 10 del MC 5 de 6 INTI E F sica y Metrolog a PEAOO Junio 2014 6 5 Instrumental a utilizar Oscilador sinusoidal marca KROHN HITE modelo 4402 n mero de serie 1212 Equipo de calibraci n por reciprocidad marca BRUEL KJAER modelo 4143 N de serie 906969 Micr fono a condensador marca BRUEL amp KJAER modelo 4160 N de serie 873961 Micr fono a condensador marca BRUEL amp KJAER modelo 4160 N2 de serie 873980 Micr fono a condensador marca BRUEL amp KJAER modelo 4160 N de serie 873981 Preamplificador de micr fonos marca BRUEL 6 KJAER modelo 2673 N2 de serie 1854875 Frecuenc metro marca Goldstar modelo FC 2015U N de serie 402511 Filtro pasa banda marca BRUEL amp KJAER modelo 1618 N2 de serie 904724 Filtro pasa banda marca BRUEL amp KJAER modelo 1618 N de serie 904725 Mult metro marca FLUKE modelo 45 N de serie 5435172 Termohigr metro digital marca DAVIS modelo Weather monitor I1 N2 de serie MC50717A06 Bar metro marca DRUCK modelo DPI 740 N de serie 7
15. lave trasmitter actuator del B amp K 4143 est colocada en transmitter 3 Conectar los filtros B amp K 1618 alos z calos de entrada y salida de los canales A B del B amp K 4143 respectivamente Verificar que el selector de filtro est colocado en la posici n external filter 4 Conectar el volt metro Fluke 45 al z calo polarization voltage del B amp K 4143 Verificar que la llave de polarizaci n est colocada en posici n internal VOLT METRO FLUKE 45 FRECUENCIMETRO GOLDSTAR FC 2015U ap FILTRO PASABANDA GENERADOR SINUSOIDAL REO B amp K 1618 KROHN HITE 4402 gt a ap FILTRO PASABANDA B amp K 1618 BAR METRO DRUCK DP1740 TERMO HIGR METRO DAVIS Weather Moni FIGURA 1 Sistema de medici n para calibraci n de micr fonos por reciprocidad 5 Colocar los conectores cortocircuitados JP 0149 en el z calo comparator input A and B 6 Prender el equipamiento y esperar 15 min o m s a fin de que el sistema se estabilice 7 Verificar que la aguja del medidor de nivel del B amp K 4143 deflexione hasta O dB En caso de ser necesario ajustar la lectura utilizando el tornillo ubicado debajo del indicador C Medici n del producto de sensibilidades 1 Verificar que el Fluke 45 indique una tensi n de polarizaci n de 200 00 V De lo contrario ajustar lo moviendo el potenci metro identificado como 200 V adjustment utilizando un destornillador 2 Colo
16. ra del Main Meter y del ajuste del Sensitivity Pro duct 15 Anotar el valor medido en la tabla de medici n ap ndices 4 o 5 seg n la frecuencia de medici n para el conjunto de micr fonos medidos Por ejemplo para este caso es 125 Hz y el conjunto 961 980 16 Cambiar el oscilador a la pr xima frecuencia de medici n por ejemplo 250 Hz y repetir los pasos 6 a 16 Repetir este procedimiento hasta completar todas las frecuencias de medici n 17 Retirar el preamplificador del z calo Preamplificador Input y reemplazar el micr fono 2 por el 3 Conectar nuevamente el preamplificador y esperar hasta que la lectura del Fluke 45 sea nuevamente de 200 00 V 18 Repetir los pasos 5 a 16 Repetir este procedimiento hasta completar todas las frecuencias de medi ci n 19 Apagar el B amp K 4143 y reemplazar el micr fono 1 por el 2 Conectar nuevamente el B amp K 4143 y es perar hasta que la lectura del Fluke 45 sea de 200 00 V 20 Repetir los pasos 5 a 16 Repetir este procedimiento hasta completar todas las frecuencias de medi ci n D Determinaci n de los par metros de los micr fonos D 1 Medici n de la profundidad de la cavidad frontal del micr fono Se recomienda que esta medici n sea ejecutada bajo condiciones ambientales de referencia Estas condiciones deber an constar en el informe de medici n tal como se indica en el Ap ndice N 2 La profundidad de la cavidad frontal se determina por medios
17. zaci n V conjunto conjunto conjunto Frecuencia micr fonos micr fonos micr fonos Hz 961 980 961 981 980 981 dB dB dB 961 980 980 981 1000 980 961 981 980 961 980 980 981 2000 980 961 981 980 961 980 980 981 4000 980 961 981 980 961 980 980 981 961 980 980 981 8000 980 961 981 980 980 961 981 980 VM VM VM 961 980 981 af 2 de 2
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