Cílem realizovaných měření bylo pořídit sady dat, které by poskytly informace o dominantních parametrech akustických signálů vznikajících při destrukci skleněných prvků. Mezi tyto parametry patří především frekvenční spektrum signálu, na kterém je v dnešní době založena většina detekčních mechanismů pasivních bezkontaktních detektorů tříštění skla. Měření byla koncipována ke sběru takových dat, která umožnila posoudit vliv destrukce rozdílných skleněných prvků nad rozdílnými typy podkladů vzhledem k monitorovaným parametrům akustického signálu.
Pro výše uvedený cíl byla realizována experimentální sestava (viz Obr. 19), jež zároveň ověřila výběr použitých dílčích prvků sestavy, včetně nastavení jejich parametrů tak, aby byla garantována vysoká míra reprodukovatelnosti provedených experimentálních měření.
Obr. 19: Schéma experimentální sestavy pro měření dominantních parametrů referenčních akustických signálů [autor]
Před každým měřením bylo nasnímáno pozadí pro jeho odečtení v příslušných signálech. Data z jednotlivých měření byla importována pomocí přenosného USB disku z osciloskopu do PC, kde byla následně zpracována.
7.4.1 Měření referenčních akustických signálů
Část A na výše popsané sestavě sloužila pro provedení série 5 laboratorních měření snímáním generovaného referenčního akustického signálu o definovaných frekvencích a amplitudách. Část B na výše popsané sestavě sloužila pro provedení série 3 laboratorních měření snímáním referenčního reprodukovaného signálu destrukce skleněné tabule.
Postup měření referenčních akustických signálů 200 Hz a 8 kHz
Modul KY-038 s elektretovým mikrofonem byl upevněn do stativu a napájen z powerbanky stejnosměrným napětím 5 V dle technické specifikace modulu.
Prostřednictvím koaxiálních kabelů s BNC konektory a impedancí 50 Ω byl výstup modulu připojen k měřícímu kanálu C1 osciloskopu LeCroy WaveSurfer 42Xs. Nastavená úroveň horizontálního rozlišení osciloskopu byla 500 ms na dílek a úroveň vertikálního rozlišení 1 V na dílek. Doba záznamu jednoho měření činila 5 s při vzorkovací frekvenci 100 kHz.
Jedno měření při daném nastavení obsahovalo 500 000 vzorků (časové rozlišení 0,00001 s).
Naproti elektretového mikrofonu ve vzdálenosti 60 cm byly umístěny dva zvukové projektory AMC SP 10. Jejich vstupy vedly prostřednictvím koaxiálních kabelů s BNC konektory a impedancí 50 Ω na výstupy generátoru signálu Tektronix AFG1062. Pro projektor připojený na vstup generátoru C1 byl generován signál s frekvencí 200 Hz a zároveň pro projektor připojený na vstupu C2 signál s frekvencí 8 000 Hz. Oba signály měly sinusový průběh o amplitudě 4 Vpp. Takto koncipovaná měření umožnila ověřit optimálnost nastavení všech parametrů při sběru a zpracování dat.
Postup měření reprodukovaného signálu destrukce skleněné tabule
Reproduktorová soustava Logitech S200 OEM byla umístěna ve vzdálenosti 600 mm od elektretového mikrofonu, jehož zapojení k osciloskopu včetně jeho nastavení zůstalo totožné s předchozím měřením. Daná soustava byla připojena přes konektor Jack 3,5 mm k PC, ze kterého byl pouštěn zvukový záznam rozbití a tříštění skleněné tabule (příloha 2).
Účelem dané sestavy, díky vždy identickému zvukovému záznamu, bylo ověření vysoké míry reprodukovatelnosti snímání dynamického akustického signálu. Naměřená data reprodukovaného signálu destrukce skleněné tabule mohla zároveň sloužit pro porovnání dat naměřených při reálné destrukci skleněné tabule.
7.4.2 Měření akustických signálů při destrukci skleněných prvků
Na níže popsané sestavě (viz Obr. 20) byla provedena série celkem 9 laboratorních měření snímáním akustického signálu vznikajícího v důsledku destrukce zavařovací sklenice (část A) a skleněné tabule (část B). Díky dané soustavě mohl být zároveň zkoumán vliv rozdílných typů podkladů (část I., II. - PVC, koberec) na parametry akustického signálu.
Postup měření akustického signálů při destrukci skleněných prvků
Naproti stojanu s rámem byly ve vzdálenosti 3 m a výšce 1,05 m nad podkladem (výška středového bodu rámu) uchopeny ve stativech snímací zařízení společně s pasivními bezkontaktními detektory tříštění skla. Napájení a zapojení modulu KY-038 s elektretovým mikrofonem k oscilátoru LeCroy WaveSurfer 42Xs, včetně jeho nastavení, bylo identické s předchozími měřeními. Kondenzátorový mikrofon C-TECH MIC-02 vedl přes konektor Jack 3,5 mm do PC, kde docházelo k ukládání akustického signálu ve formátu wave o přenosové rychlosti 1536 kbps, což odpovídá vzorkovací frekvenci 48 kHz. Důvodem uložení signálů ve formátu wave bylo vytvoření knihovny (příloha 2), jejíž nahrávky mohou v budoucnu sloužit pro reprodukci signálu či další případnou analýzu. Použité detektory tříštění skla GBS-210 VIVO a FG-730 byly napájeny laboratorním zdrojem Diametral P230R51D dle parametru technické specifikace stejnosměrným napětím 12 V. Po každém realizovaném měření byly z důvodu resetování odpojeny a znovu připojeny k napájení.
Rozbití skleněných prvků bylo realizováno na principu kyvadla, díky jehož zvoleným parametrům vedl náraz ocelové koule vždy do středového bodu prvku. Současně bylo docíleno definované kinetické energie a rychlosti koule v momentě nárazu. Ta byla uvedena do pohybu přestřihnutím nastaveného špagátu. Vzniklé střepy byly po každém realizovaném měření odklizeny.
Po uchopení zavařovací sklenice Omnia 720 ml do rámu nad PVC podlahou bylo kyvadlo vychýleno 40° od svislé osy, což se rovná výškovému rozdílu 410 mm. Z rovnic (4) a (5) vyplývá, že kinetická energie koule byla v momentě nárazu rovna přibližně 3,6 J a kolizní rychlost koule dosahovala 2,8 m·s- 1. Po provedení 3 měření se do rámu uchytila skleněná tabule, přičemž výchozí výchylka kyvadla od svislé osy byla 90°. Podle uvedených vzorců byla kinetická energie koule v momentě nárazu rovna přibližně 15,5 J a kolizní rychlost koule dosahovala 5,9 m·s–1. Po provedení 3 měření se skleněnou tabulí nad PVC povrchem následovaly další 3 měření nad kobercem za identických podmínek.