Главная > Разное > Акустика (М. А. Сапожков)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

11.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ И ПОМЕЩЕНИЙ

Общие замечания. Все частотные характеристики снимают (или соответствующие параметры измеряют) при плавном изменении частоты или на частотах предпочтительного ряда. В отдельных случаях параметры измеряют на частотах с неравномерным рядом (см. § 2.2). Во всех случаях измерений на дискретных частотах необходимо отмечать места максимумов и минимумов и на них измерять значения параметров. Все характеристики направленности измеряют или при плавом изменении углов расположения осей испытуемой аппаратуры, или для углов, кратных 15° на частотах до 5000 Гц и кратных 5° выше этой частоты.

Измерение характеристик микрофона в заглушённой камере (в свободном поле). Для измерения чувствительности микрофона в свободном поле следовало бы вначале измерить звуковое давление в точке, куда будет помещен испытуемый микрофон, а потом уже помещать его в эту точку. Но так как в камере практически отсутствует интерференция и расстояние микрофона от громкоговорителя берут раным при диаметре излучателя не более 25 см, то измерительный микрофон 7 (рис. 11.6) можно располагать поблизости от испытуемого микрофона. Устанавливая по измерителю звукового давления 7 необходимое давление измеряют напряжение развиваемое испытуемым микрофоном, и определяют осевую чувствительность микрофона При автоматической регулировке осевого давления, как известно, чатотную характеристику снимают путем плавного изменения частоты генератора. Чувствительность определяют во всем номинальном диапазоне частот. По полученной частотной характеристике определяют неравномерность ее в номинальном и рабочем диапазонах частот. Среднюю чувствительность определяют в милливольтах на паскаль по формуле

где чувствительность, определенная на частотах предпочтительного ряда, входящих в номинальный диапазон частот, или в третьоктавных полосах; число точек отсчета. При неравномерности менее допускается определять среднеарифметическое значение чувствительности по формуле

Уровень чувствительности и средней чувствительности в децибелах вычисляют по формуле где чувствительность, чувствительность, равная

Стандартный уровень чувствительности (в децибелах) определяют по формуле

где напряжение (в вольтах), развиваемое микрофоном на номинальном

Рис. 11.6. Схема измерения чувствительности микрофона: 1 — генератор тональный или белого шума; 2 — фильтр третьоктавный; 3 — мощный усилитель; 4 — заглушённая камера; 5 — громкоговоритель; 6 — испытуемый микрофон; 7 — измерительный микрофон; 8 — милливольтметр; 9 — милливольтметр, градуированный в паскалях или децибелах

Рис. 11.7. Схема измерений диффузной чувствительности микрофона: 1 — генератор белого шума; 2 — третьоктавный фильтр; 3 — мощный усилитель; 4 — реверберационная камера; 5 — громкоговорители; 6 — испытуемый микрофон; 7 — измерительный микрофон; 8 — переключатель; 9 — усилитель микрофонный; 10 — милливольтметр

сопротивлении нагрузки при звуковом давлении 1 Па, т. е. чувствительность номинальное сопротивление нагрузки, Ом.

Характеристику направленности микрофона снимают по схеме рис. 11.6, причем в зависимости от задания или на нескольких частотах, используя тональный генератор, или для шумового сигнала в третьоктавных полосах, или для заданной полосы частот, используя вместо третьоктавных фильтров соответствующий полосовой фильтр. Для съемки характеристик направленности испытуемый микрофон укрепляют на поворотном диске с лимбом. Диск вращают вручную или автоматически, синхроннр с регистрирующим столиком. Характеристику снимают в одной плоскости, проходящей через рабочую ось микрофона если ой представляет собой тело вращения вокруг своей оси. Для других форм микрофона характеристику снимают для заданных плоскостей проходящих через рабочую ось. Угол поворота отсчитывают между рабочей осью и направлением на источник звука. Нормируют характеристику направленности по осевой чувствительности, т. е. чувствительности, измеренной под углом 9 к оси микрофона Уровень чувствительности под углом осевая чувствительность).

Перепад чувствительности фронт-тыл определяют как разность уровней чувствительности под углами и 180° между рабочей осью микрофона и направлением на источник звука. Этот перепад определяют для ряда частот номинального диапазона или для заданной полосы частот. По измеренным данным находят средний перепад чувствительности как отношение средних чувствительностей, измеренных для углов и 180°.

Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного собственными шумами микрофона и различными помехами, раздельно для каждой помехи измеряют в заглушённой камере по схеме рис. 11.6 в отсутствие источника звука и вычисляют по формуле

где напряжение на выходе микрофона, звуковое давление, равное действующая речевая чувствительность микрофона по свободному полю, значения чувствительности (в милливольтах на паскаль), измеренные на частотах 200, 250, 315, 400, 500 и 630 Гц (или в соответствующих полосах частот третьоктавных фильтров).

Измерение характеристик микрофона в реверберационной камере (в диффузном поле). В этой камере измеряют диффузную чувствительность микрофона. Размещая измерительный микрофон в зоне чисто диффузного поля (рис. 11.7) поблизости от испытуемого микрофона, измеряют развиваемые ими выходные напряжения (Удиф и Чувствительность по диффузному полю вычисляют либо по формуле где чувствительность измерительного микрофона по диффузному полю, либо по формуле

где чувствительность микрофона под соответствующими углами (измеренная или определенная из характеристики направленности). Числовые коэффициенты представляют собой относительную величину широтных поясов на сферической поверхности под разными углами к оси сферы, т. е. к оси микрофона. Аналогично измерениям в заглушённой камере снимают частотную характеристику чувствительности микрофона в диффузном поле и определяют среднюю чувствительность и уровень чувствительности.

Коэффициент направленности вычисляют по формуле где чувствительности по свободному и диффузному полю, Индекс направленности вычисляют по формуле или по где отношение чувствительности под углом к осевой чувствительности.

Градуировка микрофона в резонансной трубе (рис. 11.8, а). Градиуируемый микрофон 3 (обычно это измерительный конденсаторный микрофон) располагают в вырезе трубы 6 так, чтобы не сужать поперечного сечения трубы. В оба конца трубы вставляют (очень плотно, чтобы не было утечки) одинаковые обратимые преобразователи, например электродинамические или электромагнитные

телефоны поверхность их амбушюров должна быть по возможности хорошо отражающей. Трубу возбуждают на резонансных частотах где длина трубы), тогда в середине трубы и у поверхности преобразователей будут пучности колебаний с одинаковыми амплитудами. При первом измерении преобразователь работает излучателем, а приемником. Этот приемник развивает ЭДС на выходе Во втором измерении преобразователь работает излучателем, а служит только отражателем. Регистрируют ток проходящий через излучатель В обоих измерениях развиваемая градуируемым микрофоном, устанавливается одинаковой, что свидетельствует об одинаковом звуковом давлении в пучностях звуковых волн как в середине трубы, так и у ее концов.

Для заторможенного преобразователя-излучателя коэффициент электромеханической связи

усилие, развиваемое излучателем; сечение трубы (оно должно быть равно площади излучателя); ртах — звуковое давление около излучателя (и в пучностях).

Заторможенность излучателя получается вследствие того, что около излучателя имеет место узел скорости колебаний так как у излучателя хорошо отражающая поверхность.

Коэффициент электромеханической связи приемника где скорость колебаний около приемника звука (и в узлах).

На основании теоремы взаимности Так как в случае неполного отражения от концов трубы где удельное акустическое сопротивление воздуха; коэффициент бегущей волны, то звуковое давление в пучности Следовательно, чувствительность градуируемого микрофона (по давлению)

Градуировка микрофона в антирезонансной трубе. Так же, как и в предыдущем случае, для градуировки пользуются одинаковыми обратимыми преобразователями (например, телефонами), вставляемыми в концы трубы 6. Трубу (рис. возбуждают на антирезонансных частотах В первом измерении преобразователь служит излучателем, а приемником звука. Регистрируют развиваемую последним. Во втором измерении заменяют градуируемым микрофоном 3, записывают развиваемую им. В третьем измерении заменяют излучатель другим обратимым преобразователем и записывают ток в нем для того же значения ЭДС градуируемого микрофона. На основе теоремы взаимности имеем Так как для антирезонанса волновое акустическое сопротивление трубы равно акустическому сопротивлению плоской волны в неограниченном пространстве, то откуда звуковое давление получается равным откуда имеем для чувствительности микрофона (по давлению) Заметим, что в данном случае давление вследствие антирезонанса невелико и утечка в щели между преобразователями и трубой не играет заметной роли.

В обоих случаях измерения в трубах получают чувствительность микрофона по Давлению. Если размеры микрофона невелики в сравнении с длиной волны, то эта чувствительность будет равна чувствительности по полю.

Измерение характеристик микрофонов ближнего действия (рис. 11.9). Эти измерения проводят с помощью искусственного рта 3 (см. рис. 11.3). Микрофон устанавливают на расстоянии см от отверстия рта и измеряют развиваемой им напряжение при звуковом давлении в точке микрофона, равном 1 Па. Устройство предварительно градуируют

Рис. 11.8. Градуировка микрофона: а) в резонансной трубе; б) в антирезонансной: 1 — генератор тональный; 2 — переключатель; 3 — градуируемый микрофон; 4—4 — милливольтметр, градуируемый в паскалях или в децибелах? 5 — милливольтметр; 6 — труба; 7 — миллиамперметр; 8 — шунт; первый обратимый преобразователь; второй обратимый преобразователь

Рис. 11.9. Схема измерения чувствительности микрофона ближнего действия: 1 — генератор; 2 — вольтметр; 3 — искусственный рот; 4 — испытуемый микрофон; 5 — милливольтметр

Рис. 11. 10. Схема измерения внутреннего сопротивления микрофона: 1 — генератор; 2 — заглушённая камера; 3 — громкоговоритель; 4 — испытуемый микрофон; 5 — милливольтметр; 6 — ключ; 7 — магазин сопротивлений

эталонным измерителем звукового давления по напряжению на его входе. Измерения рекомендуют проводить в заглушённом ящике или вдали от отражающих поверхностей. Характеристику направленности микрофона снимают в заглушённой камере (т. е. только для удаленного источника звука). Отношение чувствительностей микрофона, измеренных в ближнем поле с искусственным ртом и в диффузном поле (см. рис. 11.7), определяет шумостойкость микрофона. Остальные параметры определяют так же, как и для обычных микрофонов.

Измерение виутреииего сопротивления микрофона (рис. 11.10). Внутреннее сопротивление измеряют, например, при изменении нагрузочного активного сопротивления 7. Сопротивление нагрузки, при котором получается уменьшение выходного напряжения вдвое по сравнению с холостым ходом, соответствует внутреннему сопротивлению микрофона.

Измерение характеристик громкоговорителей в заглушеииой камере. Для снятия характеристик громкоговорителя измерительный микрофон устанавливают на расстоянии от него, где средний размер излучателя (рис. 11.11). Напряжение, подводимое к громкоговорителю, устанавливают соответственно формуле где РНОм — номинальная мощность громкоговорителя; его номинальное входное сопротивление. (Для громкоговорителей мощностью менее напряжение берут ближе к номинальному.) При испытаниях на номинальную мощность синусоидальное напряжение берут равным номинальному, а шумойое — равным 0,707 номинального.

Измерителем звукового давления регистрируют звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в зависимости от частоты, на которой возбуждают громкоговоритель (при тональном возбуждении), или средней частоты третьоктавного фильтра (при возбуждении от генератора белого шума). Это давление вычисляют по формуле где напряжение, развиваемое измерительным микрофоном, осевая чувствительность измерительного микрофона на заданной частоте. Измерения ведут на частотах предпочтительного ряда с регистрацией пиков и провалов частотной характеристики не уже 1/8 октавы (для шумового возбуждения этого не требуется). Более предпочтительно измерение с плавным изменением частоты генератора и регистрацией характеристики на бланке (для этого диск генератора и валик с бланком должны вращаться синхронно).

Среднее звуковое давление по данным частотной характеристики по формуле гдерк — звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на частоте (или средней частоте третьоктавного фильтра); число точек измерения (оно не должно быть менее 10). При неравномерности частотной характеристики менее можно вычислять среднее арифметическое значение по формуле Среднее стандартное звуковое давление вычисляют по формуле

где среднее звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в номинальном диапазоне частот (см. выше). Па; расстояние от рабочего центра громкоговорителя до измерительного микрофона, электрическая мощность,

Рис. 11.11. Схема измерения чувствительности громкоговорителя: 1 — генератор тональный или белого шума с фильтром розового шума; 2 — третьоктавный фильтр (применяют при измерении с шумом); 3 — мощный усилитель; вольтметр; заглушённая камера; испытуемый громкоговоритель; 7 измерительный микрофон; 8 — милливольтметр, градуированный в паскалях или децибелах

Характеристичную чувствительность громкоговорителя на рабочей оси вычисляют по формуле

где среднее звуковое давление в номинальном диапазоне частот (см. выше), Па; электрическая мощность, подводимая к громкоговорителю, расстояние от рабочего центра громкоговорителя до измерительного микрофона,

Эффективно воспроизводимый диапазон частот находят по частотной характеристике громкоговорителя путем определения частот, соответствующих точкам пересечения прямой, параллельной осн частот, с частотной характеристикой громкоговорителя (см. рис. 10.1). Прямую линию проводят на ниже уровня среднего звукового давления в октавной полосе частот, соответствующей максимальной чувствительности громкоговорителя. Этот уровень вычисляют по формуле где среднее звуковое давление; звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на частоте (или средней частоте третьоктавного фильтра), Па; число точек отсчета. Для синусоидального сигнала оно должно быть не менее 7 (через для третъоктавных фильтров — 3.

Неравномерность частотной характеристики громкоговорителя определяют в номинальном и рабочем диапазонах частот.

Диаграмму направленности громкоговорителя снимают в заглушённой камере по схеме рис. 11.11 с поворотом громкоговорителя вокруг оси, проходящей через его рабочий центр перпендикулярно его рабочей оси. Громкоговоритель вращают или вручную, или автоматически, синхронно с поворотом столика, на котором закреплен бланк диаграммы направленности. Для громкоговорителей с разными. размерами продольной и поперечной осей излучателя снимают две диаграммы направленности; в плоскостях, проходящих через рабочую ось и соответственно продольную и поперечную оси излучателя. Диаграммы направленности снимают или для ряда частот, или для основной части диапазона.

Рис. 11.12. Схема измерения акустической мощности громкоговорителя: 1 — генератор белого шума с фильтром розового шума; 2 — третьоктавный фильтр; 3 — мощный усилитель; 4 — вольтметр; 5 — реверберационная камера; 6 — испытуемый громкоговоритель; 7 — измерительный микрофон; 8 — милливольтметр, градуированный в паскалях или децибелах

В последнем случае к громкоговорителю подается шумовое напряжение через полосовой фильтр, имеющий полосу, равную основной.

В тех случаях, когда размеры камеры не позволяют проводить измерения характеристик направленности громкоговорителей (например, для больших звуковых колонок и рупорных громкоговорителей), проводят измерения на моделях этих громкоговорителей с соответствующим повышением частоты измерений.

Измерение характеристик громкоговорителей в реверберационной камере (рис. 11.12). В этой камере измеряют излучаемую мощность громкоговорителя, которую можно определить и по формуле

где время реверберации в камере, звуковое давление диффузного поля, Па; V — объем камеры, Правда, эта мощность несколько меньше той, которую развивает громкоговоритель в открытом пространстве, так как вследствие реакции диффузного поля на излучатель уменьшается его сопротивление излучения, но эта поправка обычно находится в пределах точности измерений.

Зная излучаемую мощность и звуковое давление развиваемое громкоговорителем в заглушённой камере на расстоянии от его рабочего центра, можно найти коэффициент осевой концентрации

где звуковое давление измеренное на расстоянии (в метрах).

Измерение коэффициента нелинейных искажений. Измерения ведут при подведении к громкоговорителю номинального напряжения по схеме рис. 11.11, а к измерительному микрофону подключают измеритель нелинейных искажений или анализатор гармоник.

При измерении коэффициента гармонических искажений к громкоговорителю подводится синусоидальное напряжение на заданных частотах и измеряются выходные напряжения измерительного микрофона на основной частоте и гармониках (обычно второй и третьей). Суммарный коэффициент гармонических искажений (в процентах)

При измерении коэффициента интермодуляционных искажений к громкоговорителю подается напряжение от двух тональных генераторов, частоты которых устанавливаются следующим образом: частота

берется из предпочтительного ряда (см. § 2,2) на 1/3 выше нижней границы номинального диапазона, частоты должны быть не ниже (оговариваются в технической документации). Напряжения генераторов устанавливаются в соотношении при общем напряжении, равном номинальному. Анализатором гармоник определяют напряжение на выходе измерительного микрофона на частотах Суммарный коэффициент интермодуляционных искажений определяется по формуле (в процентах)

— напряжения (звуковые давления) на соответствующих частотах.

Измерение входного сопротивления громкоговорителей. Эти измерения проводят так же как и в случае измерения любого комплексного сопротивления. Измеряют его на пред-, почтительном ряде частот (см. § 2.2) с интервалом 1/3 октавы от до и через октаву в остальном диапазоне частот. При это обязательно находят максимум и минимум модуля входного сопротивления. Первому соответствует частота механического резонанса второму — частота электромеханического резонанса

Наиболее распространенная схема измерения входного сопротивления приведена на рис. 11.13. Она основана на сравнении сопротивления громкоговорителя и магазина сопротивлений. Последнее подбирают так, чтобы напряжение на громкоговорителе и на магазине было одинаковым. Сопротивление магазина при этом равно модулю Если надо знать фазовый угол входного сопротивления, то измеряют при этом напряжение на. выходе звукового генератора Угол определяют из выражения

Измерение скорости колебаний подвижной системы громкоговорителя. Оно сводится к измерению звукового давления, развиваемого громкоговорителем на расстоянии от его рабочего центра. Скорость колебаний определяют по формуле

если громкоговоритель находится в экране. При нахождении его в закрытом корпусе множитель 2 надо заменить на 4. Здесь площадь излучателя; плотность среды (обычна воздуха) и — угловая частота колебаний.

Снятие характеристик телефона. Характеристики снимают при расположении телефона на искусственном ухе (см. рис. 11.3). Измеряют частотную характеристику чувствительности телефона 3 по схеме рис. 41.14. Чувствительность определяют по формуле где напряжение, подводимое к телефону, звуковое давление, развиваемое телефоном в искусственном ухе.

Рис. 11.13. Схема измерения входного сопротивления громкоговорителя: 1 — звуковой генератор; 2 — громкоговоритель; 3 — магазин сопротивлений; 4 — вольтметр; ключи для переключения вольтметра; общее напряжение; напряжение на громкоговорителе; напряжение на сопротивлении

Для измерения отдачи последовательно с телефоном включают активное сопротивление, численно равное модулю сопротивления телефона на частоте 1000 Гц при подведении к схеме Измерение входного сопротивления и коэффициента нелинейных искажений проводят, как и для громкоговорителей..

Измерение времени реверберации в заданных помещениях. Для этой цели используют реверберометр (см. рис. 11.2). Так как в реальных помещениях нельзя гарантировать диффузность поля, то измерения проводят воющим тоном или полосами шума и в ряде точек (например, с качающимся микрофоном, рис. 11.15, а) (Если бы поле в помещении было диффузным, то достаточно было бы найти временную задержку, при которой уровень снизится на (это и было бы временем стандартной реверберации). Можно также определить снижение уровня для определенной задержки и вычислить время стандартной реверберации по формуле Но так как звуковое поле в той или иной степени отклоняется от диффузного, особенно в обычных помещениях, то приходится измерять перепад уровней для нескольких значений временной задержки и усреднять полученные результаты или же строить кривую

Рис. 11.14. Схема измерения чувствительности телефона: 1 — генератор тональный; 2 — вольтметр; 3 — испытуемый телефон; 4 — искусственное ухо; 5 — вольтметр искусственного уха, градуированный в Паскалях или Децибелах

затухания уровней по измеренным перепадам их и затем графически определять время стандартной реверберации (см. рис. 11.15,6). В практике применяют и реверберометры интегрального типа. В них происходит интегрирование уровней во времени с момента выключения источника звука до достижения заданного порогового уровня Если начальный уровень задан, то время реверберации где В — интегральное значение показаний прибора

Измерение коэффициентов поглощения звука в реверберационной камере. В этом случае измеряют диффузный коэффициент поглощения обычно используемый при расчетах времени реверберации. В реверберационной камере измеряют время реверберации до и после внесения туда поглощающего материала площадью Соответственно коэффициент поглощения

где V — объем камеры,

При этих измерениях материал должен быть расположен так, как он будет использован (например, с учетом того материала, который будет находиться за ним). Размеры образцов должны быть такими же, как и в натуре, или во всяком случае быть больше самой длинной волны.

Измерение коэффициентов поглощения в трубе (см. рис. 11.5). Если в прямой волне звуковое давление а в отраженной то в пучности оно будет в Узле где коэффициент отражения по давлению. Коэффициент отражения по интенсивности

а коэффициент поглощений

Расстояние между соседними пучностями или узлами позволяет проконтролировать частоту колебаний, так как С помощью этой трубы можно определить акустическое сопротивление отражающего материала. Для этого требуется измерить расстояние между отражающим материалом и ближайшим к нему узлом звукового давления Сдвиг фаз при отражении волны давления определится из формулы

Коэффициент отражения в комплексном виде

Измерение звукоизоляции перегородок. Эти измерения сводятся к измерению уровней звукового давления перед перегородкой и после нее Измерения проводят в реверберационной камере (рис. 11.16). Перегородку 8 плотно монтируют в толстую стену без щелей с виброизоляцией от других стен. Размеры перегородок берут по возможности натурными, но не менее и минимальные размеры не менее 2,5 см. Звукоизоляция перегородки с учетом увеличения уровня в реверберационной камере где площадь перегородки; общее поглощение в реверберационной камере после перегородки

Объем камеры должен быть не менее измерительные точки (три для частот свыше 500 Гц и шесть ниже ее) должны находиться на расстоянии не менее от ограждающих поверхностей камеры и не менее от источника шума. Измерения ведут в октавных или

Рис. 11.15. Измерение времени реверберации: а — схема: 1 — генератор тональный или белого шума; 2 — третьоктавный фильтр (при измерении с шумом); 3— мощный усилитель; 4 — выключатель шума; 5 — испытуемое помещение или реверберационная камера (при измерении коэффициентов поглощения); 6 — громкоговоритель; 7 — измерительный микрофон; Древерберометр (см. рис. 11.2); 9 — цепь выключения громкоговорителя; иллюстрация вычисления времени реверберации

Третьоктавных полосах частот (см. табл. 2,2) в диапазоне Гц. Уровни измеряют шумомером с полосовыми фильтрами. Средний уровень для каждой полосы определяется как среднее арифметическое из значений, измеренных во всех точках.

Измерение звукоизоляции помещений. В этом случае достаточно измерить уровень шума вне помещения и внутри его в нескольких точках. Звукоизоляция

Измерение акустических шумов, сигналов и их анализ. С помощью шумомера измеряют ориентировочное значение уровня громкости шума при использовании наиболее вероятной шкалы. После этого устанавливают переключатель на шкалу, соответствующую полученному уровню, и вновь измеряют уровень громкости. При необходимости включают полосовые фильтры и измеряют уровень интенсивности в каждой из полос (шкала С). Измерения проводят для той постоянной времени, которая задана по техническим условиям.

Для определения соответствия шумов санитарным нормам по уровню звука его измеряют шумомером. Данные отсчитывают в децибелах по шкале Соответствие по спектру определяют путем измерения уровней звукового давления в децибелах по шкале в октавных полосах со средними геометрическими частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Постоянная времени шумомера должна быть в положении «Быстро».

Для спектрального анализа различных сигналов применяют третьоктавные фильтры со средними геометрическими частотами, определяемыми следующей последовательностью чисел: 1; 1,25; 1.60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5.00; 6,30; 8,00 и 10,0, умножаемой на 10, 100, 1000, 10 000.

Амплитудные распределения уровней сигналов определяют с помощью 12 пороговых устройств, равномерно распределенных по динамическим диапазонам 25, 50 или Постоянная времени берется равной для субъективных оценок или для аппаратурных целей.

Измерение разборчивости речи. Как уже указывалось, для измерений разборчивости речи пользуются методом артикуляции или методом выбора. Для артикуляционных измерений пользуются специальными таблицами. Диктор читает слова или звукосочетания (слоги), а слушатели записывают их и после прочтения всех таблиц сверяют их с пррчтенными таблицами. При чтении необходимо строго соблюдать интервалы (например, 3 с на один слог). Чтение должно быть четким, но без подчеркивания. Число передаваемых таблиц определяют согласно требуемой точности. После проверки подсчитывают процент правильно принятых элементов и определяют среднее значение разборчивости. Артикуляционная бригада должна быть составлена из молодых людей без дефектов речи и слуха. Она должна быть натренирована так, чтобы получать на эталонном тракте устойчивые результаты.

Рис. 11.16. Схема измерения звукоизоляции перегородок: 1 — генератор тональный или белого шума; 2 — третьоктавный фильтр (при измерении с шумом); 3 — мощный усилитель; 4 — громкоговорители; 5 и 6 — измерительные микрофоны; 7 — милливольтметры; 8 — испытуемая перегородка; 9 — реверберационная камера

Обычный артикуляционный метод очень трудоемок: требует много операторов (в бригаду входят 4—5 человек слушателей и 1—2 диктора); много времени уходит на тренировку (для сильных искажений требуется несколько дней), на обработку результатов; результаты измерений частот зависят от настроения операторов и т. д. Метод выбора менее трудоемок, но его точность не настолько достаточна, чтобы им можно было пользоваться для важных приемосдаточных испытаний. Обычно им пользуются только для диагностических испытаний. В 1957 г. был введен ГОСТ [10.10] на тональный метод измерения разборчивости речи, свободный от ряда недостатков артикуляционных методов. Метод был распространен на тракт проводной и радиосвязи и допущен к применению наравне с артикуляционным методом.

Тональный метод измерения разборчивости речи основан на том, что человек очень точно может определить уровень звука, при котором он достигает порога слышимости. При этом методе речь заменяют определенным числом отдельных тонов, последовательно воспроизводимых устройством, которое создает определенный уровень звукового давления перед микрофоном измеряемого тракта, а на выходе тракта определяют уровень ощущения для каждого из тонов путем прослушивания их оператором через телефон или через громкоговоритель (для громкоговорящей связи). Уровень ощущения тона равен затуханию, вводимому в цепь звуковоспроизводящего устройства, до тех пор, пока не исчезнет слышимость каждого тона. По измеренным уровням ощущения тона с помощью таблиц и графиков, применяемых при расчете разборчивости речи, определяют формантную разборчивость речи, а по ней — слоговую, словесную разборчивость и понятность речи.

Для тонального измерения и определения разборчивости речи применяют следующие измерительные приборы и оборудование: искусственный рот, генератор звуковой

частоты, электронный вольтметр, магазин затуханий, генератор шума с звуковоспроизводящим устройством, два звукоизолированных друг от друга помещения. Допускается измерение в одном и том же помещении, если будет исключена возможность слышимости измеряемого сигнала по воздуху непосредственно (для громкоговорящей связи обязательно должны быть звукоизолированные помещения). Помещения должны быть защищены от воздействия посторонних звуков, сотрясений и шумов, кроме тех, которые задаются условиями испытаний. Измерения должны проводиться на трактах со всеми элементами, входящими в них, и в рабочих режимах с соблюдением технических условий для данных трактов и методов их испытаний.

Искусственный рот на расстоянии 2 см от центра выходного отверстия по оси в зависимости от средней частоты полос равной разборчивости должен создавать следующие уровни звукового давления:

Измерение этих уровней при градуировке искусственного рта необходимо проводить в отсутствие испытуемого микрофона. Допускается измерение и при наличии испытуемого микрофона, если этот микрофон небольших размеров и не искажает звукового поля вблизи искусственного рта. Уровень звукового давления измеряют любым измерителем, обеспечивающим точность измерений не менее Обычно применяют или специальный измеритель уровня звукового давления, или шумомер с включением шкалы С (а если в нем есть дополнительная шкала с равномерной частотной характеристикой, то пользуются ею). Расположение искусственного рта в помещении должно быть таким, чтобы отражения от стен и других предметов не влияли на звуковое поле у микрофона. Спектральный состав и уровень акустических шумов в помещениях, в которых находятся микрофон и слушатель, должны быть заданы техническими условиями на испытания. Если особо не оговорено, то шум должен быть диффузным, а спектр шума — речевой, с уровнем Микрофон располагается так, как около искусственного рта человека. Если расстояние от рта человека не задано, то располагают микрофон на расстоянии 2 см от центра рта по его оси, а для микрофонов типа ДЭМШ - сбоку от отверстия рта (в 2 см от его оси). Магазин затуханий включают между генератором звуковой частоты и искусственным ртом, а располагают его около слушателя, чтобы слушатель мог сам регулировать затухание. После подготовки аппаратуры к испытаниям устанавливают напряжение на зажимах искусственного рта, соответствующее требуемому уровню звукового давления На первой частоте измерения (265 Гц).

На приемном конце слушатель плавно вводит затухание до исчезновения слышимости тона (чтобы тон был лучше слышен, его делают прерывистым), затем затухание убавляет до момента появления слышимости звука. Среднее значение вводимого затухания этих двух измерений и является уровнем ощущения данной частотной составляющей. Затем измерения проводят для следующей частоты и т. д. При определении уровня ощущения тона в случае слушания на телефон микротелефонной трубки последний должен быть плотно прижат к уху слушателя, а при ослушании на телефоны с оголовьем степень прижатия должна соответствовать условиям эксплуатации.

Измеренные уровни ощущения получаются для пикового уровня речи в соответствующей полосе равной разборчивости. Вычитая из них значение пик-фактора речи получают средние значения уровней ощущения формант (см. рис. 10.6). Пользуясь кривой по уровням находят коэффициенты разборчивости для каждой полосы равной разборчивости. Суммируя эти значения и деля на .20 (число полос), получают формантную разборчивость, а по ней можно найти слоговую разборчивость (см. рис. 10.7).

Измерение разборчивости речи объективным методом. Такой метод применяют, чтобы исключить влияние фактора субъективности слушателя. Как указывалось в § 2.3, порог слышимости в шумах с уровнем выше равен уровню шума в критической полоске слуха. Это обстоятельство используют для измерения уровня ощущения речи. В этом случае вместо слушателя применяют искусственное ухо (см. рис. 11.4), на котором располагают телефон (для громкоговорящего приема его помещают в том месте, где размещается ухо слушателя). В искусственном ухе есть микрофон, напряжение от которого подается на измеритель уровня звукового давления. Между микрофоном и измерителем поочередно включают полосные фильтры с шириной полосы, равной ширине критических полосок слуха. Измеряя уровень звукового давления, создаваемый шумами (в отсутствие сигнала), получают уровень порога слышимости, соотвествующий действию этих шумов на слух человека. Затем генератор шума выключают и через испытуемый тракт подают тональный сигнал, как и в случае тонального метода, с уровнем, соответствующим данной полосе равной разборчивости. Вводят затухание между генератором и искусственным ртом до тех пор, пока на измерителе уровня

(искусственного уха) не будет тот же уровень, что и для шумов в полосе равной разборчивости. Введенное затухание получается равным уровню ощущения речи.

Этот метод более стабилен, чем тональный, однако ему присущ такой недостаток: в шумах со спектром, сильно отличающимся от равномерного, он дает ошибку, обусловленную взаимной маскировкой составляющих шума. Оба метода дают ошибку измерений в импульсных шумах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление