Допуск відхилень технічних характеристик у виробництві мікрофонів DPA

Допуск відхилень технічних характеристик у виробництві мікрофонів DPA

Коли ви подивитеся на заявлену чутливість мікрофона у специфікаціях, ви знайдете номінальне значення та допуск на відхилення цього значення. Наприклад, показник чутливості мікрофона вказує на вихідну напругу за рівня звуку 94 дБ. У переліку характеристик це може виглядати приблизно так:

Чутливість номінальна ±3 дБ на 1 кГц: 20 мВ/Па; -34 дБ re. 1 В/Па.

Що таке номінал? І навіщо потрібні ці допуски? Наскільки точними є характеристики мікрофона?
Як і в будь-якому виробництві, у виробництві мікрофонів кожна модель проектується відповідно до певних заздалегідь визначених показників, їх номінальних значень. Ці показники можуть бути віднесені до будь-яких параметрів: розмірів, кольору, електричних характеристик тощо.

Щоб пройти контроль якості, показники виробленого елемента чи деталі повинні бути у певних межах. Наприклад, якщо корпус мікрофонного капсуля не відповідає заданим розмірам, він може не підійти до попереднього підсилювача. Так само окремі мікрофони звучатимуть і працюватимуть зовсім по-різному, якщо їх показники чутливості та частотної характеристики не відповідатимуть певним обмеженням.

Допуски у виробництві
У будь-якому виробництві відбуваються відхилення від заданих значень. Це вірно і для механічних параметрів, і для електричних показників, і будь-яких інших. Абсолютної точності ніде немає. Саме тому запроваджуються допуски. Навіть якщо основна увага приділяється забезпеченню постійної якості, мікрофон при його виготовленні все одно проходить багато виробничих процесів, кожен із них має задані номінальні значення та допуски відхилення.

На кожному етапі може бути досягнутий один із трьох результатів: близько номінального значення, надто низький або надто високий показник. Однак у реальному житті обидва відхилення йдуть в один бік – вгору чи вниз.

Суму всіх окремих підпроцесів виробництва мікрофонів (як і будь-якого виду виробництва) можна показати трикутником, що ілюструє вихід кожного з підпроцесів. Таким чином, ми можемо побачити, що існують суттєво різні шляхи, якими окремий мікрофон стає таким, яким він знаходиться на виході із заводу.
Ілюстрація того, як проходження окремого процесу може призвести до різних результатів.
У верхній частині малюнка 1 бачимо лише два результати, але якщо рухатися далі вниз, з'являється багато можливих варіантів. Наприклад, при виготовленні 5-мм мініатюрного мікрофона задіяно більше 100 підпроцесів, з безліччю матеріалів і компонентів у кожному, і кожен з них має номінальні значення і допуски.
Процеси та матеріали можна налаштувати, щоб збільшити ймовірність досягнення бажаного результату, однак щоразу отримати однакові значення неможливо. Тому виробники вказують номінальне значення із діапазоном допусків навколо нього.

Допуски у вимірах
Допуски стосуються як виробництва, а й вимірювань показників. Допуски вимірів залежать як від точності самої методики виміру, і від зчитування виміряних даних. Зазвичай цифри округляються, забезпечуючи достатню точність для опису результату.
На малюнку 2 показаний професійний акустичний калібратор вимірювальних мікрофонів. Цей пристрій забезпечує дуже точний рівень звукового тиску 94 дБ (1 Па), це значення SPL вважається еталонним. Саме цей пристрій може виводити на SPL +20 дБ більше. Це високоточний калібратор, найкращий у своєму класі. Однак, специфікації цього калібратора показують точність ±0,2 дБ.

Професійний акустичний калібратор Brüel & Kjær type 4231
Крім того, пристрій зчитування вихідного рівня також має свою точність. Всі ці допуски допускаються, якщо вони представлені у технічних специфікаціях. Таке підсумовування допусків показано малюнку 3.
Допуски визначають точність специфікації кінцевого продукту.
В результаті остаточно виміряні значення мають свій допуск. На заводі DPA сума допусків для вимірювання становить ±0,5 дБ, як показано вище.

Розподіл значень у межах допуску

Існують два основних способи виготовлення мікрофонів у межах заданих допусків.
метод відбору. Ви робите найкраще з можливого, але значення чутливості можуть при цьому сильно відрізнятися. Після цього ви відбираєте екземпляри, що входять до певних допусків. Синя крива на малюнку нижче показує принцип розподілу даних у межах, що базується на цій методології.

Метод підвищення точності.
Ви хочете досягти високої точності в заданих значеннях під час виробництва. Допуски тут також є, однак кількість екземплярів, близьких до кордонів допуску, явно зменшується. Більшість мікрофонів або відповідають заданим показникам, або дуже близькі до них, навіть якщо застосовуються такі ж допуски, як у попередньому методі відбору.

Результати двох різних виробничих стратегій.
Синя крива показує продуктивність виробництва на основі добору в межах допусків. Червона крива показує продуктивність за високоточного контролю виробничого процесу. Тут більше екземплярів ближче до номінального значення (зелена лінія). Саме такий метод застосовується на заводі DPA.

Що означають допуски користувача?
У великих театральних постановках та конференц-системах мікрофони одного й того ж типу мають працювати однаково. Так, якщо один мікрофон з будь-яких причин зламається, повинна бути можливість замінити цей єдиний мікрофон без необхідності повторного калібрування всієї системи.

Це не має такого критичного значення, якщо у вас є лише один мікрофон, адже для компенсації відхилення чутливості вам потрібно просто налаштувати вхідне посилення.

Висновки
Будь-який придбаний мікрофон DPA ретельно протестований на відповідність до надзвичайно жорстких припущень показників чутливості. Так, сабмініатюрні петлі серії 6060 мають навіть жорсткіші допуски щодо чутливості (± 2.4 дБ, тобто виробничі допуски становлять ±1.9 дБ), ніж ненаправлені мініатюрні мікрофони 4060. Тому ви завжди можете розраховувати, що мікрофони DPA пропонують послідовно.