Pomiar zniekształceń nieliniowych sygnału szumu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

 Komentarze do artykułu

W artykule autor zwraca uwagę czytelników na jedną, praktycznie niestosowaną metodę pomiaru nieliniowości wzmacniaczy. Wyniki obiektywnych pomiarów zniekształceń nieliniowych UMZCH tą metodą zaskakująco pokrywają się z wynikami ich subiektywnej oceny podczas eksperckiego odsłuchu.

Znane metody pomiaru zniekształceń nieliniowych w torach transmisji dźwięku są bardzo zróżnicowane [1, 2]. Metoda harmonicznych jest szeroko stosowana jako najprostsza w eksperymentach i wygodna w obliczeniach. Inne metody są mniej powszechne: ton różnicowy, ton modulowany, modulacja wzajemna (intermodulacja). Mierzone są także przejściowe zniekształcenia intermodulacyjne.

Metody te mają swoje własne obszary zastosowań. Dodatkowo każdy z nich wykorzystuje specjalne sygnały, które zapewniają najwyższą skuteczność w wykrywaniu produktów zniekształceń. Jednak właśnie z tego wynika ich niska zawartość informacyjna w zakresie integralnej oceny zniekształceń wprowadzanych do toru audio i znacząco wpływająca na subiektywną (ekspercką) ocenę jakości transmisji rzeczywistych sygnałów audio.

Widoczność nieliniowych zniekształceń sygnału rzeczywistego związana jest z tym, jak często, jeśli rozpatrzymy proces w czasie lub z jakim prawdopodobieństwem, jeśli zastosujemy do niego miarę statystyczną, jego wartości chwilowe mieszczą się w obszarze znacznej nieliniowości ścieżkę transmisji dźwięku. Wielu prawdopodobnie musiało zaobserwować, jak wraz ze spadkiem poziomu sygnału w przeciążonym kanale znika chrypka dźwięku. Jest ona tym mniejsza, im rzadziej skoki sygnału wpadają w obszar przeciążenia.

Typową charakterystykę funkcji transmisji sygnału s w torze transmisji dźwięku przedstawiono na rys. 1. 1a. Tutaj: sin, sout - sygnały wejściowe i wyjściowe znormalizowane mocą; W(s) - gęstość prawdopodobieństwa chwilowych wartości sygnału sin. Przekrój A odpowiada stosunkowo małej nieliniowości, a przekroje B – dużej. Dla wygody analizy rys. 2b przedstawia wykresy rozkładu gęstości prawdopodobieństwa W(s) chwilowych wartości dwóch sygnałów o tej samej mocy: szumu białego (gaussowskiego) (krzywa 1) i harmonicznej (krzywa 1). Jak wynika z rys. 16a, wszystkie wartości sygnału wejściowego, ograniczone funkcją W(s) dla sinusoidy, mieszczą się w odcinku charakterystyki transmisji o mniejszej nieliniowości, natomiast dla sygnału szumu w XNUMX% przypadków jego wartości wynoszą w odcinkach charakterystyki przekładni o dużej nieliniowości. Wiadomo, że sygnał szumowy podlega znacznie większym zniekształceniom niż sygnał sinusoidalny.

W [3] przedstawiono wyniki badań gęstości prawdopodobieństwa chwilowych wartości sygnałów dźwięków naturalnych (mowy i muzyki). Okazały się one, jeśli chodzi o rozkład poziomów, znacznie bliższe sygnałowi szumowemu niż harmonicznemu. Dlatego też szacowanie zniekształceń nieliniowych w oparciu o metody wymienione powyżej rodzi błędne wyobrażenia na temat rzeczywistych zniekształceń nieliniowych sygnałów rzeczywistych.

Mniej znane metody pomiarowe wykorzystujące sygnały szumu dostarczają znacznie więcej informacji [1, 2, 4–9].

Jedna z metod [4] stosowana jest w kinematografii i telewizji do pomiaru nieliniowych zniekształceń ścieżki dźwiękowej fotograficznej [5]. Schemat blokowy pomiarów oraz wykresy spektralne dla tej metody przedstawiono na rys.2.

Sygnał pomiarowy tworzony jest przez generator szumu białego GBSH, ograniczany za pomocą filtra środkowoprzepustowego PF o paśmie częstotliwości 3...12 kHz, który jest podawany na wejście obiektu pomiarowego OI. Produkty nieliniowych zniekształceń PNI (intermodulacji) sygnału szumu mierzy się za pomocą woltomierza V za filtrem dolnoprzepustowym z ważeniem w paśmie częstotliwości 30 Hz ... 1,2 kHz. Numerycznym wskaźnikiem nieliniowości jest wyrażony w decybelach stosunek wartości skutecznej napięcia produktów odkształcenia (UС) do napięcia sygnału odniesienia (UВ) generowanego przez wbudowany w urządzenie generator o częstotliwości 1 kHz :

KISH \u20d 1 lg (UС / UВ). (jeden)

Opisana metoda pomiaru jest zaimplementowana w urządzeniu 7E-67 i z powodzeniem stosowana jest w studiach filmowych. W telewizji podobnym urządzeniem jest miernik INIF.

Pomiary zniekształceń przeprowadza się także metodą harmoniczną z wykorzystaniem sygnału pomiarowego w postaci pasma szumu 5/9-oktawowego [3-XNUMX]. Schemat blokowy i wykresy spektralne pokazano na ryc. XNUMX.

Z generatora szumu różowego generowanego przez zespół filtra środkowoprzepustowego FFT do badania obiektu pomiarów RI, wybierane są naprzemiennie pasma, a spadek poziomu o 3 dB na oktawę wraz ze wzrostem częstotliwości zapewnia stałą moc sygnału pomiarowego w dowolne pasmo jednej trzeciej oktawy. Z produktów odkształcenia napięcia sygnału U1 jedynie jego harmoniczne U2, U3 zlokalizowane w pasmach 1/2-oktawowych o częstotliwościach średnich nf3, gdzie n = 1, XNUMX..., fXNUMX jest częstotliwością średnią pasma sygnału pomiarowego uwzględnić. Pomiary przeprowadzane są za pomocą analizatora widma prądu przemiennego podłączonego do wyjścia mierzonego obiektu. Numeryczny wskaźnik współczynnika harmonicznego sygnału szumu określa się według wzoru:

Należy wziąć pod uwagę, że wiarygodność pomiarów tą metodą w istotny sposób zależy od ograniczenia szerokości pasma mierzonego obiektu.

Istnieją inne, bardziej wyrafinowane metody pomiaru wykorzystujące sygnały szumu. Szerokie zastosowanie takich sygnałów w pomiarach w sprzęcie audio, zdaniem autora, utrudnia szereg czynników: rzadkość i wysoki koszt sprzętu do analizy sygnałów losowych, konieczność rewizji standardów (np. moc wyjściowa we wzmacniaczach ) i bezwładność myślenia wielu inżynierów przyzwyczajonych do sygnałów sinusoidalnych.

W celu praktycznej oceny efektywności wykorzystania sygnałów szumowych autor przeprowadził pomiary porównawcze zniekształceń nieliniowych w kilku UMZCH metodą standardową (metoda harmonicznych) i sygnałem szumowym za pomocą urządzenia 7E-67 na tym samym wzmacniaczu wartości przeciążenia. Do testów wybrano różne UMZCH pod względem obwodów i podstawy elementów, zaprojektowane do nagłaśniania dużych pomieszczeń (moc 100 W lub więcej, wszystkie modele miały wskaźniki przeciążenia). Dodatkowo przeprowadzono subiektywną ocenę jakości odtwarzania dźwięku (SQA) w dziesięciopunktowej skali.

Wyniki badań nieliniowości wzmacniaczy podano w tabeli. Wzmacniacze mocy 1 - 4 - tranzystorowe o różnej głębokości sprzężenia zwrotnego (A), wzmacniacz 5 - lampowy. Tabela pokazuje wartości współczynnika harmonicznych KG przy częstotliwości 1 kHz i współczynnika intermodulacji szumu według urządzenia 7E-67.

Wysoki poziom zniekształceń we wzmacniaczach tranzystorowych z głębokim sprzężeniem zwrotnym całkowitym przy pomiarze nieliniowości sygnałem szumowym wynika z faktu, że sygnał pomiarowy w postaci szumu ma wysoki współczynnik szczytu i zawiera dość szerokie spektrum częstotliwości, tworząc równomierne szersza gama produktów zniekształceń oraz znacząca różnica w stosunku do KG/KISH dla wszystkich wzmacniaczy – wzrost zniekształceń intermodulacyjnych podczas krótkotrwałego przeciążenia. Z tabeli wynika, że ​​UMZCH o większej głębokości SOS mają również większy stosunek CG / KIS, uzyskując odpowiednio niskie wyniki SOC.

W wyniku przeprowadzonych testów można wyciągnąć następujące wnioski:

1. Kontrola zniekształceń nieliniowych na sygnale szumowym ma znacznie większą zawartość informacyjną, pozwala zbliżyć się do subiektywnej oceny jakości reprodukcji dźwięku.

2. Projektując wszystkie odcinki toru przenoszenia dźwięku należy dążyć nie tylko do zmniejszenia współczynnika harmonicznego, ale także współczynnika intermodulacji hałasu.

Opisana metoda została pierwotnie zaproponowana do pomiaru nieliniowości ścieżki dźwiękowej fotograficznej filmów (przy kontroli jakości procesu technologicznego ich replikacji), dlatego w odniesieniu do pomiarów w wysokiej jakości torach transmisji dźwięku, w tym w głośnikach, wskazane jest korygować szerokość pasma sygnału pomiarowego.

Profesjonalne pomiary intermodulacji szumu UMZCH różnią się w tym przypadku tym, że sprzęt ten często jest używany z maksymalną mocą, co pozwala na krótkotrwałe przeciążenie. W porównaniu do wzmacniaczy lampowych, we wzmacniaczach tranzystorowych maksymalne ograniczenie prądu jest często bardziej wyraźne podczas przeciążenia, co odpowiada gwałtownemu wzrostowi zniekształceń nieliniowych. W UMZCH używanym w środowisku domowym tryb ograniczania sygnału praktycznie nie jest osiągany przy odpowiednio dobranej mocy, dlatego warto rozważyć opcję zastosowania techniki ograniczającej poziom sygnału szumu. W takim przypadku różnica między wzmacniaczami o różnej podstawie elementów prawdopodobnie znacznie się zmniejszy. Ponadto należy pamiętać, że istnieje szereg parametrów krytycznych - pasmo częstotliwości, charakterystyka fazowa i przejściowa, poziom szumu wewnętrznego ...

literatura

1. Rakovsky VV Pomiary w sprzęcie do rejestracji dźwięku filmowego. - M.: Sztuka, 1962, s. 336 - 353.
2. Ishutkin Yu M., Rakovsky VV Pomiary sprzętu do rejestracji i odtwarzania dźwięku filmowego. - M.: Sztuka, 1985, s.
3. Shitov AV, Belkin BG Charakterystyka statystyczna sygnałów reprezentujących dźwięki naturalne i ich zastosowanie w badaniu systemów elektroakustycznych. - Postępowanie NIKFI, tom. 56, 1976
4. Rakovsky VV Metoda pomiaru nieliniowych zniekształceń w fotograficznej poprzecznej ścieżce dźwiękowej. Autoryt. certyfikat Nr 136573 (1960) - BI, 1961, nr 5.
5. RTM 19-17-72. Filmy 35 i 16 mm. Regulacje technologiczne dotyczące kompensacyjnego sposobu utrwalania negatywów, obróbki fotograficznej, drukowania pozytywów oraz kontroli jakości fonogramów fotograficznych. - M.: NIKFI, 1972.
6. Penkov G. Verhu mierzy się nieliniową krzywiznę za pomocą losowego sygnału stacjonarnego. Mierzone na nieliniowej krzywiźnie za pomocą wąskiej taśmy z normalnego hałasu. - Wiadomości w NIIKRA, t. 6. - Sofia, 1966.
7. Zhuravlev VM Metoda pomiaru zniekształceń nieliniowych za pomocą pasm szumu. Cand. diss. LIKI, 1967.
8. Belkin BG, Bork AA Korelacja pomiędzy współczynnikami zniekształceń nieliniowych mierzonych dla sygnałów szumowych i sinusoidalnych. - Technika filmowa i telewizyjna, 1968, nr 7.
9. GOST 16122-78. Głośniki. Metody badań elektroakustycznych.

Autor: A.Syritso, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Wygląd dziecka można edytować na poziomie genów 26.07.2018 W Wielkiej Brytanii naukowcy doszli do wniosku, że ingerencja w ludzkie DNA jest nie tylko możliwa, ale wręcz konieczna. Ich zdaniem taka interwencja powinna przynieść korzyść tylko nienarodzonemu dziecku. Na tym etapie z genami można zrobić wszystko, postępy naukowe pozwalają przeprowadzać takie procedury. Zasadniczo służą do usuwania genów wszelkich chorób dziedzicznych, aby dziecko nigdy nie wiedziało, czym jest rak, choroba Alzheimera i inne choroby genetyczne. Wielu rodziców chce również ingerować w DNA nie tylko po to, aby wyleczyć dziecko, ale także zmienić wygląd przyszłego dziecka. Na przykład mogą zmienić kolor oczu i włosów lub ich wysokość. Ich zdaniem niektóre poprawki pomogą dziecku lepiej przystosować się do społeczeństwa, jeśli np. nie jest zbyt niski, bo dzieci są okrutne. Albo że kolor włosów był koloru oczu matki i ojca, a nie odwrotnie. Nauka może zaspokoić dziwaczne pragnienia ludzi, a naukowcy z Nuffield Council on Bioethics zdecydowali, że edytowanie wyglądu dziecka na poziomie genów jest w porządku.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ System pamięci masowej na dysku optycznym freeze-ray o pojemności 300 GB

▪ Przebywanie z psami wzmacnia odporność

▪ Inteligentne łóżko Forda

▪ Kamera z mikrosoczewkami naśladuje widzenie orła

▪ Robot do ulepszania upraw borówki

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Parametry komponentów radiowych. Wybór artykułów

▪ artykuł Czym jest nasze życie? Gra! Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego krzyżodzioby gniazdują zimą? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Ekonomista przedsiębiorstwa handlowego. Opis pracy

▪ artykuł Strojenie anten i obwodów za pomocą zakłócacza. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ładowarka do multimetru. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024