Tengo un transductor piezoeléctrico de película delgada pequeño (1/2 "sq.) que me gustaría usar para probar la respuesta de frecuencia de los instrumentos musicales. Quiero poder pegarlo en cualquier instrumento, enviar un ruido blanco o rosa señal en la película, excitando así el instrumento con todas las frecuencias y luego registrando la respuesta del instrumento con un analizador de espectro.Al ser una carga puramente capacitiva (filtro de paso alto), obviamente, el transductor no proporcionará la misma potencia de accionamiento en todas las frecuencias, lo que sería ¿Un buen enfoque confiable para asegurar que tengo la misma potencia de manejo en todas las frecuencias de audio?
No creo que intentar sacar ruido blanco de un piezoeléctrico sea una buena idea. Los transductores piezoeléctricos suelen tener una respuesta de frecuencia que dista mucho de ser plana, a menudo con picos de resonancia mayores y algunos menores. También pueden ser no lineales, lo que significa que pueden producir frecuencias con las que no se manejaron. Entonces, ¿qué pasa con la camioneta? ¿Cómo sabes qué tan plano es eso?
Veo dos posibilidades:
Trate de poner una onda sinusoidal razonable en el piezoeléctrico y deslícelo sobre el rango de frecuencia de interés. Por supuesto, conoce la frecuencia en cualquier momento, por lo que filtra la señal recibida solo para esa frecuencia. Esto elimina los armónicos y la mayoría de las demás distorsiones que puede agregar el piezoeléctrico.
Siempre conduzca el piezo con exactamente la misma forma de onda de pulso corto. Idealmente, esto sería un impulso, pero tendrá que ceder un poco en la amplitud infinita y el tiempo infinitamente corto. Esto puede ser tan simple como un pulso digital de la amplitud más alta que puede tomar el piezoeléctrico, con una duración de aproximadamente 20 µs. No tiene que ser exactamente nada en particular, solo altamente repetible. Un pulso de 20 µs de tamaño completo es algo que la electrónica puede hacer fácilmente y de manera muy repetible.
Una cosa buena de los piezos es que generalmente son rápidos. Debería poder producir un impulso que sea lo suficientemente bueno para detectar lo que sucede con las frecuencias del rango de audio.
Este es el método que probablemente probaría primero.
En cualquier caso, hay que calibrar el sistema. Suponga que no sabe mucho sobre el piezo y tampoco puede confiar en la pastilla. Calibre al aire libre sin nada alrededor, con los dos transductores separados aproximadamente hasta la entrada y salida del instrumento que desea medir. Por ejemplo, móntelos a unos 2 pies de distancia si desea probar un clarinete.
Cualquier impulso tendrá mucho ruido. La ventaja de este sistema es que puede repetir impulsos a una velocidad decente y acumular una relación señal/ruido al obtener muchas muestras. El ruido ambiental eventualmente también se cancelará de la misma manera, ya que presumiblemente no está sincronizado con tus impulsos.
Durante la calibración, esencialmente mide la respuesta de impulso del aire libre y declara que es un espectro plano. En realidad, será un gran lío, pero siempre que haya suficiente relación señal/ruido en todo el espectro, se usa como referencia para comparar las mediciones reales más adelante. Al realizar mediciones reales, divide el espectro que obtiene de los impulsos recibidos por el espectro guardado de la calibración. Eso debería producir la función de transferencia real del instrumento.
Hay varios defectos en el enfoque. El transductor posiblemente no sea exactamente una carga capacitiva. La impedancia dependerá en gran medida de la mecánica de la carga. Por lo tanto, puede ser un condensador, un inductor, una resistencia y todo lo demás en una gran variedad de frecuencias. Al final, ni siquiera será un objeto lineal, por lo que ninguna red compleja o componentes R, C y L pueden representarlo correctamente.
Otro problema podría ser que incluso el espectro de potencia perfectamente plano no define las relaciones de fase entre las frecuencias de interés. Desde mi comprensión limitada de la música, las fases relativas a través de las frecuencias, los cambios entre las relaciones de fase (cambios de modo) son posiblemente más rápidos e informativos que los cambios en la amplitud. Aún más, la oscilación de una sola cuerda es al menos 3 oscilaciones independientes en X, Y, lo que hace que las órbitas de Lissajous y el modo Z viajen con una velocidad supersónica de extremo a extremo a lo largo de la cuerda. También puede estar involucrado un movimiento de torsión T rotacional.
Por lo tanto, la recolección simple capturará solo información mínima y la conversión a espectro de potencia representará una imagen cruda.
Entonces, si, por ejemplo, el diseño emitirá un chirrido lento similar al de un radar, en lugar de ruido blanco, ignorará la inexactitud de la potencia, pero permitirá detectar valores de frecuencia precisos de máximos y relaciones de fase entre picos, entonces esto podría dar una idea más clara de cómo bien el instrumento funciona.
Pedro Paine