Анализ свойств, звукоизоляции и звукопроницаемости материалов. Методы и свойства их измерения
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
азон
В процессе любой передачи уровень акустического сигнала непрерывно изменяется, причем диапазон его изменения может быть довольно широким. На рисунке 1.4, а показана зависимость уровня сигнала от времени, называемая уровнеграммой. Обычно ее дают для уровня, определенного при постоянной времени измерителя, равной или 150-200 мс (субъективная уровнеграмма), или 20-30 мс (объективная уровнеграмма). Поскольку уровень сигнала изменяется, как правило, по случайному закону, то его интегральное распределение и среднее значение можно определить следующим образом.
Возьмем какой-либо уровень, например (рис. 1.4, а). Можно написать, что время, в течение которого уровень сигнала будет не ниже , определится суммой
где - временные интервалы действия сигнала.
Рисунок 1.4 - К определению динамического диапазона: а) уровнеграмма; б) построение интегрального распределения по ней
Следовательно, относительное время пребывания уровня сигнала над заданным равно
где - длительность всего участка сигнала (она должна быть достаточно большой: не менее 15с для речи и 1 мин для музыки). Если таким образом определить величину для разных уровней, то можно построить кривую интегрального распределения уровней для данного сигнала. На рис. 1.4, б дано такое распределение для рассматриваемой уровнеграммы.
Установлено, что средние распределения, полученные для первичных музыкальных и речевых сигналов, по форме близки к нормальному распределению. Введены понятия квазимаксимального и квазиминимального уровней сигнала и . Их определяют по относительному времени пребывания уровня сигнала над соответствующим уровнем. Для квазимаксимального уровня это время условились брать равным двум процентам для музыкального сигнала и одному - для речевого, а для квазиминимального - соответственно 98 и 99% (рис. 1.4, б). Выбор именно таких значений для и основан на том, что более краткие пики и резкие минимумы сигнала практически не воспринимаются слухом. Разность между, квазимаксимальным и квазиминимальным уровнями называют динамическим диапазоном
.(1.19)
Динамический диапазон (в децибелах) для разных видов сигналов следующий:
речь диктора 25 - 36
телефонные разговоры 36 - 45
набольшие ансамбли 45 - 56
симфонический оркестр 66 - 76
Как видим, вещательный динамический диапазон настолько широк, что в большинстве случаев он не может быть передан через тракты вещательных каналов без предварительной обработки, т. е. без сжатия динамического диапазона. Но и речевой информационный сигнал имеет широкий динамический диапазон по отношению к трактам связи и поэтому его приходится предварительно сжимать или же мириться с появлением значительных искажений его в самом тракте передачи [2].
1.4.3 Средний уровень
Средний уровень интенсивности акустического сигнала можно определять или по слуховому ощущению (субъективное среднее), или как средний статистический по интенсивности для длительных интервалов времени (среднее длительное), или как средний, измеряемый прибором, имеющим небольшую постоянную времени (объективное среднее). Для вторичных сигналов достаточно определять только средний уровень по ощущению, для первичных - необходимо знать все средние уровни, так как эти сигналы проходят к человеку через аппаратуру систем связи и вещания.
Эти средние уровни сигнала можно измерить, изменяя постоянную времени прибора. Учитывая, что мгновенная мощность сигнала изменяется от нуля до амплитудного значения, минимальная постоянная времени прибора для измерения объективного среднего уровня не должна быть меньше максимального полупериода колебаний (для Гц, мс). Так как постоянная времени слуха в среднем равна 150 мс, то для измерения среднего уровня по слуховому ощущению постоянная времени должна быть около 150 мс. Для получения длительного среднего (усредненного) уровня постоянную времени прибора берут равной 15 с для речи и 1 мин - для музыки.
Для каждого из средних значений уровня средняя интенсивность определяется по формуле
где - учитывает процесс регистрации сигнала с учетом памяти прибора вследствие наличия у него постоянной времени (Полагают, что приемник звука, а также орган слуха человека воспринимают звук, как приборы с элементарной цепочкой типа ); - постоянная времени; - временная зависимость интенсивности сигнала.
Средний акустический уровень сигнала
Обычно акустический сигнал преобразуется в электрический. В этих случаях на выходе электроакустического устройства электрический уровень
где - мощность сигнала (электрическая); - мощность, соответствующая нулевому уровню [6].
Разность между квазимаксимальным и усредненным уровнем (за длительный промежуток времени, например, 15 с для речи и 1 мин для музыки) называют пик-фактором:
.(1.20)
Пик-фактор показывает, насколько ниже надо взять усредненный уровень передачи по сравнению с максимально допускаемым уровнем в канале, чтобы не перегружать канал. Для музыкальных сигналов пик-фактор доходит до 20 дБ и более, для речевого сигнала - не превышает 12 дБ. Эти данные пик-фактора относятся к сигналам, не прошедшим любую обработку, в том числе и в виде воздействия акустических свойств помещения.
.4.4 Частотный диапазон и спектры
Акустический сигнал от каждого из первичных источников звука, используемых в системах вещани?/p>