Site Loader

Содержание

Измерение АЧХ с помощью микрофона.

У многих, кто занимается автозвуком, при построении своей системы возникает множество вопросов, особенно у новичков (я тоже к ним отношусь). На слух настроить систему очень сложно. На некоторые вопросы поможет ответить снятая АЧХ в салоне авто. Многие думают, что без дорогостоящего оборудования и определённых знаний АЧХ снять невозможно, но это не так. У кого есть желание и немного терпения может сделать это своими силами почти без затрат. Только точность измерения будет зависеть от линейности микрофона, но это ничто по сравнению с тем, что творится в нашем авто (АЧХ салона).

С помощью замеров мы сможем:
1. Определить АЧХ динамиков, пищалок и прочее.
2. Согласовать по уровню правый и левый канал.
3. Согласовать по частоте и сфазировать динамики, например мидбас с сабвуфером (среднечастотниками).
4. Определить оптимальное размещение сабвуфера и порта в багажнике, хоть для SPL, хоть для SQ, кстати, от направления многое зависит.
5. Настроить эквалайзер ГУ для устранения пиков и провалов.
6. Определить передаточную функцию салона своего автомобиля для дальнейшего проектирования, например, сабвуфера в спикершопе, думаю, и боевой короб можно прикинуть.

7. И многое другое, на что фантазии хватит, я даже АЧХ наушников замерял.
Внимание! Все замеренные величины предложенным мною способом будут относительными — т.е. +-10dB например, а не абсолютными, например — максимум SPL сабвуфера 140dB. Фазу сигнала я мерить ещё не научился к сожалению.

Нам понадобятся:
1. Ноутбук или компьютер со встроенной звуковой картой.
2. Разъём Jack 3,5( как в наушниках), кабель jack 3,5 — 2 RCA, если подключать к усилителю, либо jack 3,5 — jack 3,5 — для подключения к ГУ через AUX.
3. Измерительный микрофон. Нам нужен капсюль конденсаторного типа, такие микрофоны обычно ставят в телефонные гарнитуры. Они имеют сравнительно гладкую АЧХ и широкий диапазон измеряемых частот.Электретный микрофон

4. Батарея 9в типа «Крона», тумблер или выключатель.
5. Провод экранированный, хватит 2 метра.
6. Программа ARTA.
7. Неполярный конденсатор 1-10мкф, резистор 10-15кОм, паяльник.

Сам конденсатор без внешнего питания работать не будет. Нужно спаять вот такую нехитрую схему, минус микрофона находится на корпусе, не перепутайте! Конденсатор крохотный, его лучше поместить в трубку, например ПВХ. Батарея должна находиться близко к микрофону для избежания наводок.

Схема подключения микрофона.Микрофон в сборе.

Подключаем микрофон, шнурок одной стороной к ноутбуку, другой к усилителю(ям) автомобиля.

Обычный ноутбук со встроенной звуковой картой.Располагаем микрофон в зоне прослушивания музыки, обычно на уровне головы водителя:

Либо расположим согласно статье журнала «Автозвук»: Способ замера
Принцип действия программы ARTA заключается в генерации сигнала (розовый шум, свип тон и пр.) и одновременном анализе этого сигнала, полученного через микрофон и не только. Я пользуюсь демо-версией программы, она меня вполне устраивает:
Офф. сайт программы ARTA
В ссылке есть файл демоверсии и манул на английском. Можете изучить, но я расскажу, как быстро освоить функции, которые нам необходимы. Громкость динамиков и микрофона на компьютере ставим 30% (потом можно изменять до нужного значения), убираем галочку «усиление микрофона», если такая имеется. Запускаем программу, жмем «Continue in Demo mode», откроется окно программы.

Первый запуск.1. Выбираем одноканальный метод измерения. В окне активируем режим «Fr1″(т.е. непрерывное воспроизведение шума и снятие АЧХ в режиме реального времени).
2. Правой кнопкой мыши открываем меню, выбираем тип сглаживания графика.
3. Подгоняем оси для лучшего отображения.
4. Выбираем тип сигнала – розовый шум.
5. Частота дискретизации.
6. Выбираем количество точек измерения ( большее значение – медленнее считает)
7. Типа обработки графика, сглаживание.
8. Настройка микрофона.
9. Тип отображения графика.

Мои настройки.На картинке показаны мои настройки — так удобнее, в вашем случае они могут быть другими. Изменив значение чувствительности микрофона можно вывести график на «0dB» для наглядности.

Измерения АЧХ динамиков проводят в специальных безэховых камерах, но в нашем случае можно замерить на улице вдали от стен, где переотражения будут минимальными.
Для настройки своей системы я согласовал по уровню правый и левый канал:

2 канала.Потом согласовал по частоте мидбас с СЧ-ВЧ и с сабвуфером.(пришлось перекинуть клеммы сабвуфера, так как был в противофазе с мидами)

Согласование по частоте.

но гладкая АЧХ покажется скучной, особенно в дороге, поднимаем НЧ диапазоне:

Поднимаем НЧ.теперь намного лучше.

Для настройки системы полезно почитать статью А.Шихатова: Мастер 12 вольт

АЧХ одного динамика, замеренная разными микрофонами — разница небольшая:

Ради интереса даже АЧХ своих любимых наушников снял:

АЧХ разных наушников, TDK мои любимые, звучат обалденно.
Можете глянуть небольшое видео самого процесса, извините за ошибки и качество:

Данная статья написана для общего понимания процесса, возможно, я допустил ошибки. По замечаниям и предложениям пишите в комментариях. Если сильно сомневаетесь в нелинейности микрофона, то его нелинейность, пусть даже -+3dB ничто, по сравнению с неравномерностью АЧХ салона авто.
Всем успехов в измерениях.

Акустические измерения. Измеряем АЧХ подручными средствами / Хабр

Я купил bluetooth-наушники Motorola Pulse Escape. Звучание в целом понравилось, но остался непонятен один момент. Согласно инструкции, в них имеется переключение эквалайзера. Предположительно, наушники имеют несколько вшитых настроек, которые переключаются по кругу. К сожалению, я не смог определить на слух, какие там настройки и сколько их, и решил выяснить это при помощи измерений.

Итак, мы хотим измерить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) наушников — это график, который показывает, какие частоты воспроизводятся громче, а какие — тише. Оказывается, такие измерения можно произвести «на коленке», без специальной аппаратуры.

Нам понадобится компьютер с Windows (я использовал ноутбук), микрофон, а также источник звука — какой-нибудь плеер с bluetooth (я взял смартфон). Ну и сами наушники, конечно.

(Под катом — много картинок).

Вот такой микрофон у меня нашёлся среди старых гаджетов. Микрофон копеечный, для разговоров, не предназначенный ни для записи музыки, ни тем более не для измерений.

Конечно, такой микрофон имеет свою АЧХ (и, забегая вперёд, диаграмму направленности), поэтому сильно исказит результаты измерений, но для поставленной задачи подойдёт, потому что нас интересуют не столько абсолютные характеристики наушников, сколько то, как они изменяются при переключении эквалайзера.

У ноутбука имелся всего один комбинированный аудиоразъём. Подключаем туда наш микрофон:

Windows спрашивает, что за прибор мы подключили. Отвечаем, что это микрофон:

Windows — немецкий, извините. Я ведь обещал использовать подручные материалы.

Тем самым единственный аудиоразъём оказывается занятым, поэтому и нужен дополнительный источник звука. Скачиваем на смартфон специальный тестовый аудиосигнал — так называемый розовый шум. Розовый шум — это звук, содержащий весь спектр частот, причём равной мощности по всему диапазону. (Не путайте его с белым шумом! У белого шума другое распределение мощности, поэтому его нельзя использовать для измерений, это грозит повреждением динамиков).

Настраиваем уровень чувствительности микрофона. Нажимаем правую кнопку мыши на значке громкоговорителя в Windows и выбираем регулировку устройств записи:

Находим наш микрофон (у меня он получил название Jack Mic):

Выбираем его в качестве устройства записи (птичка в зелёном кружочке). Выставляем ему уровень чувствительности поближе к максимуму:

Microphone Boost (если есть) убираем! Это автоматическая подстройка чувствительности. Для голоса — хорошо, а при измерениях будет только мешать.

Устанавливаем на ноутбук измерительную программу. Я люблю TrueRTA за возможность видеть сразу много графиков на одном экране. (RTA — по-английски АЧХ). В бесплатной демо-версии программа измеряет АЧХ с шагом в октаву (то есть соседние точки измерения отличаются по частоте в 2 раза). Это, конечно, очень грубо, но для наших целей сойдёт.

При помощи скотча закрепляем микрофон около края стола, так чтобы его можно было накрыть наушником:

Важно зафиксировать микрофон, чтобы не сдвинулся в процессе измерений. Подсоединяем наушники проводом к смартфону и кладём одним наушником поверх микрофона, так чтобы плотно закрыть его сверху — примерно так наушник охватывает человеческое ухо:

Второй наушник свободно висит под столом, из него мы будем слышать включённый тестовый сигнал. Убеждаемся, что наушники лежат стабильно, их тоже нельзя сдвигать в процессе измерений. Можно начинать.

Запускаем программу TrueRTA и видим:

Основная часть окна — поле для графиков. Слева от него находятся кнопки генератора сигналов, он нам не понадобится, потому что у нас внешний источник сигнала, смартфон. Справа — настройки графиков и измерений. Сверху — ещё кое-какие настройки и управление. Ставим белый цвет поля, чтобы лучше видеть графики (меню View → Background Color → White).

Выставляем границу измерений 20 Hz и количество измерений, скажем, 100. Программа будет автоматически делать указанное количество измерений подряд и усреднять результат, для шумового сигнала это необходимо. Выключаем отображение столбчатых диаграмм, пусть вместо них рисуются графики (кнопка сверху с изображением столбиков, отмечена на следующем скриншоте).

Сделав настройки, производим первое измерение — это будет измерение тишины. Закрываем окна и двери, просим детей помолчать и нажимаем Go:

Если всё сделано правильно, в поле начнёт вырисовываться график. Подождём, пока он стабилизируется (перестанет «плясать» туда-сюда) и нажмём Stop:

Видим, что «громкость тишины» (фоновых шумов) не превышает -40dBu, и выставляем (регулятор dB Bottom в правой части окна) нижнюю границу отображения в -40dBu, чтобы убрать фоновый шум с экрана и покрупнее видеть график интересующего нас сигнала.

Теперь будем измерять настоящий тестовый сигнал. Включаем плеер на смартфоне, начав с малой громкости.

Запускаем измерение в TrueRTA кнопкой Go и постепенно прибавляем громкость на смартфоне. Из свободного наушника начинает доноситься шипящий шум, а на экране возникает график. Добавляем громкость, пока график не достигнет по высоте примерно -10…0dBu:

Дождавшись стабилизации графика, останавливаем измерение кнопкой Stop в программе. Плеер тоже пока останавливаем. Итак, что мы видим на графике? Неплохие басы (кроме самых глубоких), некоторый спад к средним частотам и резкий спад к верхним частотам. Напоминаю, что это не настоящая АЧХ наушников, свой вклад вносит микрофон.

Этот график мы возьмем в качестве эталонного. Наушники получали сигнал по проводу, в этом режиме они работают как пассивные динамики без всяких эквалайзеров, их кнопки не действуют. Занесём график в память номер 1 (через меню View → Save to Memory → Save to Memory 1 или нажав Alt+1). В ячейках памяти можно сохранять графики, а кнопками Mem1..Mem20 в верхней части окна включать или отключать показ этих графиков на экране.

Теперь отсоединяем провод (как от наушников, так и от смартфона) и подключаем наушники к смартфону по bluetooth, стараясь не сдвинуть их на столе.

Снова включаем плеер, запускаем измерение кнопкой Go и, регулируя громкость на смартфоне, приводим новый график по уровню к эталонному. Эталонный график изображён зелёным, а новый — синим:

Останавливаем измерение (плеер можно не выключать, если не раздражает шипение из свободного наушника) и радуемся, что по bluetooth наушники выдают такую же АЧХ, как по проводу. Заносим график в память номер 2 (Alt+2), чтоб не ушёл с экрана.

Теперь переключаем эквалайзер кнопками наушников. Наушники рапортуют бодрым женским голосом «EQ changed». Включаем измерение и, дождавшись стабилизации графика, видим:

Хм. Кое-где есть отличия в 1 децибел, но это как-то несерьёзно. Скорее похоже на погрешности измерений. Заносим и этот график в память, переключаем эквалайзер ещё раз и после измерения видим ещё один график (если очень хорошо присмотреться):

Ну, вы уже поняли. Сколько я ни переключал эквалайзер на наушниках, никаких изменений это не давало!

На этом, в принципе, можно заканчивать работу и делать вывод: у этих наушников работающего эквалайзера нет. (Теперь понятно, почему его не получалось услышать).

Однако тот факт, что мы не увидели никаких изменений в результатах, огорчает и даже вызывает сомнения в правильности методики. Может, мы измеряли что-то не то?

Чтобы убедиться, что мы измеряли АЧХ, а не погоду на Луне, давайте покрутим эквалайзер в другом месте. У нас же есть плеер в смартфоне! Воспользуемся его эквалайзером:

И вот результат измерений:

Вот это другое дело! Новый график заметно отличается от старых. Занесём его тоже в память (у меня получился номер памяти 6) и найдём разность между новым графиком и эталонным, TrueRTA это умеет (меню Utilities → Difference):

Вычитаем из графика номер 6 график номер 1 и помещаем результат в память номер 12. Убираем остальные графики с экрана кнопочками Mem1, Mem2 и т. д., оставляем только Mem12:

Не правда ли, эта кривая приблизительно напоминает то, что обещал эквалайзер?

Выключаем эквалайзер, с ним всё понятно. А ещё я говорил вначале, что нельзя двигать наушники и микрофон между измерениями. А что будет, если сдвинуть на сантиметр?

Смотрите-ка, от сдвига график слегка изменился: басов поубавилось, верхов добавилось. Это говорит, скорее всего, о том, что у микрофона различная чувствительность к звукам, приходящим с разных направлений (это называется диаграммой направленности).

Проведём ещё один опыт: измерим звучание, отказавшись от закрытого объёма. Вот так:

И что же мы видим в результате?

Куда пропали все наши басы? Вы их случайно не видели?

Измеритель АЧХ / НПП «Динамика»

Программа «Снятие АЧХ» автоматизирует весьма рутинные и однообразные операции снятия АЧХ — перестройку генератора по некоторому закону, снятие показаний, занесение их в протокол, оформление графика АЧХ и проведение математической обработки. Эта программа реализует функции не только одного прибора, а сразу нескольких. Кроме того, в программу «зашиты» разные процедуры измерения АЧХ, которые в ходу у специалистов-практиков. Помимо этого, в финале программы, оператору предоставляется мощный инструментарий обработки результатов. Все это позволяет называть программу уже не «виртуальным прибором», а, скорее, «Программой автоматизированного измерения и обработки АЧХ».

Программа Снятие АЧХ позволяет:

  • снимать АЧХ как НЧ аппаратуры (24 Гц…24 кГц), так и ВЧ аппаратуры (24 кГц…2500 кГц)

  • запускать по выбору пользователя наиболее подходящую для него процедуру снятия АЧХ.

В диалоге с оператором комплекс РЕТОМ-ВЧм предлагает и реализует несколько различных процедур. АЧХ может сниматься в обычном порядке, в ходе перестройки генератора «слева направо» по частоте, а может также снимать АЧХ по принципу «вправо и влево» от центральной частоты, указанной оператором. Для типовых и отработанных проверок предусмотрен еще один, самый быстрый метод — по таблице частот, заданных оператором.

  • уточнять участки АЧХ, вызывающие сомнения, снимать их более подробно и с увеличенным разрешением

  • выводить результаты снятия АЧХ в виде графика, таблицы или протокола пользователя

  • представлять графики и данные АЧХ в разных единицах измерения (дБм, В) и разных шкалах по осям координат (логарифмической, равномерной)

  • «бескарандашным», а, значит, безошибочным способом заполнять протоколы пользователя, если таковые наработаны и имеются у пользователя

  • настраивать частотно-зависимые элементы и фильтры в режиме реального времени, когда манипуляции оператора с элементом настройки немедленно отражаются на виде АЧХ и значении параметров (например, полосе пропускания).

Инструментарий обработки результатов измерения АЧХ содержит более 10-ти виртуальных инструментов, начиная от мышевой лупы и заканчиваая специальными окнами-мониторами полосы, координат графического поля, преобразователей характера осей координат «Log» <-> «Линейный», калькуляции рабочего затухания и т.п.

Измерение АЧХ характеризуется следующими параметрами:

Доступные процедуры измерения АЧХ            авто, обычная, в окрестности, по таблице
Начальная частота сканирования 20 Гц для НЧ-АЧХ, 24 кГц для ВЧ-АЧХ
Конечная частота сканирования 24 кГц для НЧ-АЧХ, 2500 кГц ВЧ-АЧХ
Время измерения одной точки АЧХ 0,2…2 с, по выбору оператора
Напряжение генератора 0…20 В, по выбору оператора
Шаг по частоте 0…24 кГц в НЧ области и 24…2500 кГц в ВЧ области, по выбору оператора

USB логарифмический вольтметр – измеритель АЧХ

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

USB логарифмический вольтметр – измеритель АЧХ

Идею разработки этого прибора подсказали участники форума сайта “РадиоКот”, которых заинтересовала моя статья USB DDS Функциональный генератор. В процессе обсуждения этого устройства, было высказано пожелание дополнить его приспособлением для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик. Идея показалась мне интересной и, в поиске вариантов ее реализации, я обратил внимание на микросхему AD8310 фирмы “Analog Devices”, которая представляет собой широкополосный логарифмический детектор, идеально подходящий для решения поставленной задачи: достаточно добавить АЦП и обеспечить передачу данных в компьютер. Получившийся широкополосный логарифмический вольтметр может быть использован и как самостоятельный прибор.

  • Диапазон частот выходного сигнала (по уровню 3дБ): 35Гц – 100МГц*
  • Максимальное напряжение входного сигнала: 1.13 В (действ.)*
  • Входное сопротивление: 1 МОм
  • Входная емкость: 10 пФ
  • Максимальная ошибка измерения уровня в полном частотном диапазоне: 3дБ*
  • Максимальная ошибка измерения уровня известной частоты: 0.4дБ*
  • Уровень шума: не более 200мкВ (действ.)
  • Форма измеряемого сигнала: синусоида, треугольник, меандр
  • Питание вольтметра осуществляется от шины USB
  • Обеспечивается гальваническая развязка измеряемой цепи

*В соответствии со справочными данными примененных микросхем.

Примечание: Максимальное напряжение входного сигнала и входное сопротивление прибора могут быть увеличены применением стандартного пассивного осциллографического щупа 10:1.

Рис.1.

Принципиальная схема вольтметра приведена на Рис.1. Входной сигнал поступает через разделительные конденсаторы C4, C7 на вход повторителя U1, обеспечивающего высокое входное сопротивление вольтметра. Интегратор U4 компенсирует напряжение смещения входного повторителя, обеспечивая максимально возможный размах его выходного напряжения. Это напряжение поступает на вход логарифмического детектора. Сигнал с выхода детектора, через RC-фильтр нижних частот (нужный для уменьшения шума наложения) подается на вход АЦП, управляемого микроконтроллером через узел гальванической развязки. Питание входного узла также гальванически развязано от шины питания компьютера. Микроконтроллер обеспечивает сбор данных от АЦП и их передачу по шине USB. Для поддержки протокола обмена данными по шине USB использована программная библиотека V-USB, позволяющая обойтись без применения дополнительных микросхем.

Печатная плата разработана для размещения в стандартном корпусе G431 фирмы Gainta. Корпус необходимо доработать – проделать отверстия для входного разъема и разъема типа B шины USB.
Рисунки печатной платы для позитивного и негативного процессов (слой Top дан в зеркальном отображении) находятся в файле 01.zip приложения. Там же содержатся список компонентов, принципиальная и монтажная схемы. В этом файле также находятся прошивка для микроконтроллера и картинка для пояснения правильной установки FUSE-битов.
На печатной плате, в фильтре напряжения питания измерительной цепи, предусмотрена установка как керамического чип-конденсатора (С21), так и выводного электролитического конденсатора (С29). Его номинал следует выбрать в районе 47.0 мкФ. Устанавливать оба конденсатора необходимости нет.
После проверки работоспособности устройства, на его входную часть нужно установить экран. Рисунок экрана дан в приложении. Экран можно изготовить из тонкого одностороннего фольгированного текстолита или (как сделано у меня) из куска медной луженой фольги с прокладкой из диэлектрика. В этом случае удобно распечатать рисунок экрана на листе плотной писчей бумаги, наклеить его клеящим карандашом на кусок фольги и обрезать по контуру. Экран монтируется пайкой на четыре штыря, установленные в переходные отверстия, отмеченные кружками на монтажной схеме (см. Рис.2, 3).

Рис.2.

Рис.3.

Рис.4.

Рис.5.

Следует отметить, что принципиальная схема вольтметра была изменена в процессе первичной отладки экземпляра устройства, соответственно была изменена и печатная плата. Однако экземпляр устройства с использованием модифицированной печатной платы не изготавливался.

Внимание! Считаю необходимым предупредить, что манипуляции с шиной USB вы производите на свой страх и риск. Хотя шина USB достаточно хорошо защищена от повреждений, а устройство не содержит узлов, способных вывести используемый компьютер из строя, вероятность такого исхода все же существует. Автор не несет никакой ответственности за последствия, наступившие в результате манипуляций, связанных с отладкой и использованием устройства.

Вольтметр не содержит каких-либо узлов, требующих настройки и регулировки. При условии исправных компонентов и правильного монтажа он сразу начинает работать. После подключения питания рекомендуется убедиться в наличии питания измерительной цепи (около 5В), а также проконтролировать опорное напряжение АЦП (~4.1В) и напряжение на выходе ОУ U1 (половина напряжения питания).
Перед первым подключением к шине USB рекомендуется запрограммировать микроконтроллер и FUSE-биты (будьте внимательны, микроконтроллер использует внутренний тактовый генератор!).
Если все сделано правильно, то после подключения к шине USB должна произойти стандартная процедура установки USB HID устройства TorLGV, при этом операционная система определяет его как USB устройство ввода.

Для работы с вольтметром в приложении 02.zip находится программа TorLGV.exe, окно которой приведено на Рис.6.

Рис.6.

Эта программа позволяет отображать измеренные значения напряжения в виде действующего значения (Vrms), децибел-милливатт на нагрузке 50 ом (dBm), децибел-милливатт на нагрузке 600 ом (dBu) и децибел-вольт (dBV) с учетом форм-фактора для синусоидального, треугольного и прямоугольного (меандр) сигнала. Кроме того, обеспечивается возможность использования пассивного осциллографического щупа 10:1, для которого предусмотрена отдельная калибровка.

Если калибровка вольтметра не была произведена, то программа выдаст об этом сообщение. Калибровка вольтметра производится по двум значениям синусоидального напряжения, которые рекомендуется выбирать отстоящими как можно далее друг от друга. Калибровка выполняется раздельно для режима x1 (кнопка [x10] отпущена) и для режима x10 (кнопка [x10] нажата). При калибровке входное напряжение не должно превышать 1В (действ.) режиме x1 и 10В (действ.) в режиме x10. Рекомендуемое значение частоты входного напряжения – около 1КГц, форма, как уже говорилось, синусоидальная.
Для калибровки вольтметра нужно нажать (при подключенном приборе) кнопку [C] и ввести значения входного напряжения в появляющиеся последовательно диалоговые окна. В режиме калибровки программа отображает в основном окне значения АЦП в шестнадцатеричном коде. Данные калибровки сохраняются в памяти вольтметра. Правильность сохраненных данных контролируется CRC-кодом.
Следует заметить, что калибровка вольтметра производится автоматически при подготовке к работе с программой измерения АЧХ.

Использование пассивного осциллографического щупа10:1 рекомендуется для работы с логарифмическим вольтметром. Наиболее удобен щуп, имеющий переключатель x1 – x10. Перед использованием щупа 10:1 необходимо провести процедуру его частотной компенсации. Для этого на вход предварительно откалиброванного вольтметра необходимо подать меандр известной амплитуды с частотой около 1 КГц. Выбрав форм-фактор “меандр” необходимо при помощи компенсационного конденсатора переменной емкости щупа установить показания вольтметра, равные амплитуде меандра.
Примечание. Т.к. генератор TorDDS формирует однополярные (положительные) прямоугольные импульсы, а вольтметр TorLGV отсекает постоянную составляющую входного сигнала, показания вольтметра при правильно скомпенсированном щупе будут равны половине значения амплитуды, установленной в программе TorDDS.

Основной целью разработки USB логарифмического вольтметра было его совместное использование с USB DSS функциональным генератором в составе комплекса для измерения амплитудно-частотных характеристик. В приложении 03.zip представлена предназначенная для этого программа TorFRA.exe. Для ее нормального функционирования необходимо наличие двух подключенных устройств TorDDS и TorLGV. При отсутствии какого-либо устройства программа перейдет в демо-режим.
Главное окно программы показано на Рис.7. Функциональное назначение органов управления, в основном, интуитивно понятно (надеюсь), остановлюсь лишь на некоторых особенностях.

Рис.7.

Органы управления в нижней части окна управляют разверткой по частоте и величиной выходного напряжения генератора. Диапазон развертки может быть задан как кнопками [Start] и [Stop], так и при помощи мыши. Кнопка [Lock] позволяет зафиксировать заданный диапазон от случайного изменения. Развертка может быть как непрерывная, так и однократная (задается кнопками [Auto] и [Single]), при обеих отпущенных кнопках генератор работает в режиме фиксированной частоты.
Органы управления в правой части окна предназначены для управления сбором данных и отображения результатов измерения. Группа органов Input управляет логарифмическим вольтметром. Кнопки Freq comp позволяют запомнить значение текущего измерения в специальный буфер, данные которого вычитаются из результатов последующих измерений. Действие отменяется автоматически при изменении частотного диапазона или времени развертки. При помощи кнопок Overlay значение текущего измерения можно запомнить в другом буфере, который будет отображаться на экране независимо от текущего измерения, если нажата кнопка [On]. Расположение буферов на оси частот индицируется цветом отрезка тонкой линии, разделяющей на экране график и установочную шкалу. Группа Cursors позволяет производить курсорные измерения полученной кривой АЧХ.
При помощи пункта меню <File>-<Save screen> можно сохранить изображение экрана программы в виде .bmp или .png файла, размер которого повторяет текущий размер экрана. Пункты меню <Utilities>-<Calibration> и <Utilities>-<Save calibration data> управляют калибровкой прибора (о них подробнее рассказано ниже), а при помощи <Utilities>-<Basic compensation off> можно отменить действие частотной компенсации, выполняемой в процессе калибровки. В этом случае для всех частот будут использоваться данные калибровки для частоты 1КГц. Этот режим может быть полезен для контроля АЧХ вольтметра, влияния соединительных кабелей и частотной компенсации щупа 10:1.

Перед началом использования прибора необходимо произвести его калибровку. Предварительно рекомендуется откалибровать функциональный генератор и при необходимости занести параметры канала синуса генератора и актуальное значение тактовой частоты в конфигурационный файл TorFRA.cfg, который должен располагаться в той же папке, что и файл программы TorFRA.exe. (см. файлы Readme.txt в соответствующих архивах). Для удобства, последняя на данный момент версия программы TorDDS.exe находится в приложении 04.zip.
Для калибровки прибора необходимо подключить вольтметр к выходу канала синуса генератора, установив требуемый коэффициент деления щупа и соответственно нажав/отпустив кнопку [Probe 10:1]. Выбрав пункт меню <Utilities>-<Calibration> и нажав кнопку [OK], следует дождаться окончания калибровки. Данные, полученные в результате калибровки необходимо сохранить в памяти логарифмического вольтметра. Это действие можно выполнить и позже, выбрав пункт меню <Utilities>-<Save calibration data>. Сохраняются только вновь полученные данные. Калибровку необходимо произвести раздельно для щупа 1:1 и для щупа 10:1.

В заключение приведу пример измерения АЧХ лампового усилителя из статьи Современный ламповый ….

Рис.8.

 

 

Файлы:
Архив ZIP
Архив ZIP
Архив ZIP
Архив ZIP

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

USB-регистратор напряжения с функциями осциллографа, анализатора спектра и измерителя АЧХ Часть 1

Аппаратная часть этого регистратора — АЦП, оснащённый скоростным каналом связи с компьютером по шине USB, реализованным с помощью программируемой логической микросхемы (ПЛИС). А разработанная автором компьютерная программа позволяет не только записать оцифрованный сигнал в файл, но и отобразить его осциллограмму, спектр и даже измерить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) фильтра или другого линейного устройства, на вход которого подан испытательный сигнал от встроенного в регистратор генератора.

В рассматриваемом регистраторе отсчёты исследуемого сигнала, которые АЦП берёт с частотой 960 кГц, поступают на вход ПЛИС, выполняющей преобразование параллельного кода АЦП в последовательный. В каждую группу из пяти передаваемых далее в преобразователь UART-USB восьмиразрядных байтов ПЛИС помещает четыре десятиразрядных кода АЦП. Далее информация передаётся по uSb в компьютер для обработки и хранения. Протокол связи с компьютером и другие функции в регистраторе реализованы с помощью микроконтроллера. Программируются ПЛИС и микроконтроллер через тот же преобразователь UART-USB, что используется для передачи информации.

Для работы с регистратором разработана в среде LabVIEW программа, реализующая приём информации, её отображение и хранение. Кроме того, в ней реализован алгоритм снятия АЧХ подключённой к регистратору внешней цепи на частотах от 0,1 Гц до 480 кГц. Отличительная особенность этого алгоритма — для оценки амплитудно-частотной характеристики исследуемой цепи используются гармоники частоты повторения прямоугольных импульсов, генерируемых микроконтроллером регистратора.

Поставленная задача разработать устройство для непрерывной передачи в компьютер в реальном масштабе времени отсчётов мгновенного значения напряжения в интервале от 15 до +15 В с частотой дискретизации 960 кГц и разрешением десять двоичных разрядов, в принципе, могла быть решена без ПЛИС с помощью АЦП и микроконтроллера со встроенным портом USB, работающим в режиме виртуального COM-порта. Однако скорость передачи информации при этом получилась бы недостаточно высокой. При использовании совместно с АЦП и микроконтроллером микросхемы преобразователя интерфейса UART-USB FT2232H, обеспечивающего передачу информации со скоростью 12 Мбит/с, возникает проблема поиска микроконтроллера, UART которого способен работать с такой скоростью. В итоге был выбран способ, отличающийся от предыдущего использованием ПЛИС, которая читает информацию, формируемую АЦП в параллельном коде, и преобразовывает её в последовательный формат, свойственный UART.

В устройстве использован десятиразрядный АЦП ADC10030 с параллельным выходом и максимальной частотой дискретизации 30 МГц. Результаты его работы принимает и обрабатывает ПЛИС EPM3064ALC44-10N, содержащая 64 программируемые логические макроячейки и 44 линии ввода-вывода.

Каждый отсчёт входного сигнала, формируемый АЦП, представляет собой десятиразрядный двоичный код, а преобразователь UART-USB FT2232H принимает информацию восьмиразрядными байтами. По этой причине в ПЛИС реализовано устройство, упаковывающее каждые четыре отсчёта в пять байтов. Далее оно снабжает каждый байт стартовым и стоповым разрядами и передаёт их последовательным кодом со скоростью 12 МБод в микросхему FT2232H для передачи в компьютер по интерфейсу USB.

Схема регистратора изображена на рис. 1. Он питается постоянным напряжением 7…9 В, поступающим с разъёма XP3 на интегральный стабилизатор DA6 7805, а с него при съёмной перемычке S4 в положении 1-2 — на стабилизатор напряжения 3,3 В LM1117-3.3 (DA7). Для удобства работы с прибором во время отладки предусмотрена возможность питать его от порта USB. Для этого съёмную перемычку S4 следует переставить в положение 2-3. Однако при штатной работе такое питание неприемлемо, поскольку напряжение, снимаемое с порта USB, зачастую заметно отличается от 5 В, что приводит к изменению масштаба преобразования исследуемого сигнала в АЦП.

Рис. 1. Схема регистратора

 

Генератор тактовой частоты 24 МГц для АЦП и ПЛИС построен на элементах микросхемы DD2 74HC04D и стабилизирован кварцевым резонатором ZQ2.

Для реализации протокола связи с компьютером, формирования дискретных сигналов и генерирования прямоугольных импульсов в регистратор введён микроконтроллер DD1 ATMega8A, работающий с тактовой частотой 16 МГц, заданной кварцевым резонатором ZQ1. Обмен информацией между компьютером и микроконтроллером происходит тоже с помощью микросхемы FT2232H (DD4), но по другому каналу. Для связи с ПЛИС и с микроконтроллером в опера-ционной системе работающего с регистратором компьютера должны быть организованы два виртуальных COM-порта.

Исследуемый сигнал подают через разъём XP1 на вход ступени на ОУ DA2 AD825ARZ, которая является инвертирующим ослабителем сигнала в 15 раз. Нулевой уровень на выходе ОУ DA2 можно смещать с помощью подстроеч-ного резистора R1. Таким образом выполняется приведение исследуемого сигнала к допустимому интервалу изменения входного напряжения АЦП.

ОУ DA2 питается напряжением +/-15 В, которое формирует из +5 В преобразователь постоянного однополярного напряжения в двухполярное AM1D-0515Dh40Z (U1). Резисторы R19 и R20 — минимальная нагрузка преобразователя, необходимая для его пра-вильной работы. Переставив съёмные перемычки S1 и S2 из положения 2-3 в положение 1 -2, можно перейти на питание микросхемы DA2 внешним напряжением +/- 15 В, поданным на разъём XP4. При желании можно питать от преобразователя U1 внешние устройства с потребляемым током не более 35 мА.

Образцовые напряжения для АЦП DA5 формируют ОУ DA3.1 и DA3.2 по схеме, рекомендованной в описании АЦП. Параллельный код с выходов АЦП поступает на ПЛИС DD3, где выполняется его преобразование в последовательный код UART. Далее он поступает на микросхему DD4 FT2232H.

Разъём XP2 предназначен для управления внешними устройствами сигналами логического уровня 3,3 В по восьми каналам, кроме того, на этот разъём выведены постоянное напряжение 3,3 В и общий провод для возможности питания внешних устройств. Разъёмы XP5 и XP6 предназначены для программирования подключаемых к ним устройств с напряжением питания 3,3 В.

На разъём XP7 выведены напряжения 3,3 В, 5 В и общий провод для питания внешних устройств, импульсный сигнал частотой 24 МГц (тактовая частота АЦП и ПЛИС). Контакт 4 этого разъёма соединён с не используемым в описываемой версии прибора выводом 14 ПЛИС DD3.

К разъёму XP8 подключают светодиоды, сигнализирующие о режиме работы преобразователя:

HL1 — наличие напряжения питания;

HL2 — передача информации из микроконтроллера в компьютер;

HL3 — передача информации из компьютера в микроконтроллер;

HL4 — передача информации из ПЛИС в компьютер;

HL5 — передача информации из компьютера в ПЛИС;

HL6 — включён генератор прямоугольных импульсов;

HL7 — передача информации из ПЛИС разрешена микроконтроллером;

HL8 — ПЛИС передаёт информацию.

Чертёж проводников печатной платы показан на рис. 2 (сторона 1) и рис. 3 (сторона 2). Расположение элементов на этих сторонах платы — соответственно на рис. 4 и рис. 5. На плате предусмотрены места для не показанных на схеме элементов, из которых можно собрать П-образный входной аттенюатор или фильтр между разъёмом XP1 и резистором R4 и Г-образный фильтр между выходом ОУ DA2 и входом АЦП DA5. Для прохождения сигнала в отсутствие аттенюатора и фильтра вместо их последовательных элементов установлены перемычки для поверхностного монтажа. Ещё две перемычки заменяют резисторы, включаемые последовательно с резисторами R5 и R8 при необходимости точной подборки образцового напряжения АЦП.

Рис. 2. Чертёж проводников печатной платы

 

Рис. 3. Чертёж проводников печатной платы

 

Рис. 4. Расположение элементов

 

Рис. 5. Расположение элементов

 

Для ПЛИС DD3 в корпусе PLCC-44 на плате должна быть установлена панель. Интегральный стабилизатор DA6 закреплён на ребристом теплоотводе размерами 22x20x15 мм.

Продолжение следует…

Автор: В. Чайковский, г. Пенза

Бесплатная программа, которая поможет увидеть звук

Звук нельзя увидеть, но можно зафиксировать две его характеристики: амплитуду и частоту. Первая показывает громкость, вторая — высоту тона. Бесплатная программа Спектрус позволяет строить амплитудно-частотную характеристику звука, которую можно увидеть на экране в реальном времени.

Что может Спектрус

Лет 20 назад на каждой дорогой колонке можно было увидеть АЧХ — график: по оси Y откладывается амплитуда, по оси X — частота. Все знали, что она как-то связана с качеством звука. Но как проверить АЧХ в домашних условиях — вопрос, ответ на который знали единицы.

Бесплатная программа Спектрус для смартфона, которую можно скачать по этой ссылке, выводит АЧХ на экран телефона в реальном времени. Приложение поможет:

  • Анализировать качество работы колонок аудиосистем. Полученную Спектрусом АЧХ можно сравнить с эталонной. Например, можно выявить, что ресивер или усилитель режет низкие частоты. Для повышения точности работы можно использовать внешний микрофон.
  • Анализировать частоту шума. Например, выявлять низкочастотные звуки от работы вентиляторов компьютера, пример — ниже.
  • Подбирать музыку по аудиозаписи и настраивать музыкальные инструменты, совершенствовать вокал. В приложении есть режим сопоставления высоты тона звука с нотной записью.

Как работает Спектрус

Основной режим работы приложения — построение АЧХ звука, получаемого с микрофона смартфона, в реальном времени.

Высота пиков, ось Y, соответствует громкости звука, по оси X откладываются частоты. Например, вот так выглядит шум стиральной машины в режиме отжима белья.

А вот так выглядит музыка из колонок в режиме определения нот (нажат скрипичный ключ в правом нижнем углу).

В Спектрусе есть несколько инструментов, спрятанных в меню под кнопкой с тремя точками.

Во второй колонке — режимы отображения графика, оцифровки и выбора микрофона (по умолчанию — встроенный). В последней колонке — воспроизведение шумов: белый, розовый, коричневый, настройка микшера и другие опции для настройки аудиоаппаратуры.

Приложение абсолютно бесплатно. Его автор охотно отвечает на вопросы своих пользователей. Задать их можно на официальной странице программы в магазине приложений Google Play.

Читайте также

Работа с измерителем АЧХ Х1-50

При всей привлекательности функциональных генераторов в роли НЧ и ВЧ ГКЧ они имеют ряд недостатков:

•          большинство функциональных генераторов имеют низкие максимальные частоты (даже с учетом возможности применения высших гармоник), не выходящие за пределы 30 МГц;

•          стабильность частоты низка для испытаний высоко избирательной ВЧ-аппара- туры, например кварцевых и LC-фильтров;

•     трудно получить малые калиброванные изменения частоты в ходе качания;

•     отсутствуют метки для точного измерения частоты.

Эти недостатки делают по-прежнему актуальной разработку и применение ВЧ- и СВЧ-измерителей АЧХ. К сожалению, достаточно доступные приборы этого класса на нашем рынке ныне отсутствуют (не считая описанного выше Х1-50 и узко специализированных приборов для настройки телевизоров). В связи с этим ограничимся описанием работы с прибором XI-50, который до сих пор популярен в службах сервиса и ремонта (особенно телевизоров) и среди опытных радиолюбителей. Это небольшой прибор с массой чуть больше 8 кг.

Варианты функциональных схем измерения АЧХ представлены на рис. 1.57. Схема рис. 1.57, а используется для проверки качества работы прибора. В ней сигнал с выхода напрямую подается на широкополосную низкоомную коаксиальную детекторную головку с германиевым диодом, а с ее выхода — на вход осциллографа прибора. На выходе формируются две в идеале параллельные линии — нулевого отчета и выхода детекторной головки. Линия нулевого уровня формируется при обратном ходе развертки путем блокирования выхода сигнала.

В общем случае (снятие АЧХ четырехполюсников — рис. 1.57, б) сигнал с выхода ГКЧ — дБ подается на исследуемое устройство, а с его выхода на детекторную головку. При необходимости сигнал можно ослабить в диапазоне уровней ослабления от 0 до 50 дБ. Обычно используется высокоомная детекторная головка. В случае исследования 75-омныхчетырехполюсников можно использовать более широкополосную низкоомную детекторную головку, выполненную в виде коаксиального переходника.

Схема рис. 1.57, в используется, если входное или выходное сопротивления исследуемых четырехполюсников отличается от 75 Ом (например, равно 50 Ом). В этом случае следует использовать прилагаемые к прибору коаксиальные переходники. Следует тщательно следить за согласованием входных и выходных цепей, поскольку при его отсутствии возможны очень сильные искажения АЧХ.

На рис. 1.58 показан вид части передней панели прибора Х1-50 с АЧХ широкополосного 50-мегагерцового усилителя (милливольтметра ВЗ-40). Надписи на рисунке поясняют назначение основных органов управления прибора и назначение деталей осциллограммы АЧХ.

Осциллограммы АЧХ, получаемые прибором Х1-50, нередко далеки от тех, которые обычно приводят в учебниках по радиотехнике и нуждаются в некоторой интерпретации. Во-первых, надо отметить, что прибор формирует нулевую линию отсчета (на рис. 1.58 она показана в нижней части экрана). Во-вторых, при работе в первом частотном поддиапазоне генерируемые частоты получаются в результате смешения частот от двух СВЧ-генераторов. Поэтому в левой части АЧХ отчетливо виден провал почти до нуля напряжения, соответствующий нулевой разностной частоте и зоне нечувствительности прибора (она составляет 300—400 кГц). В-третьих, на самой АЧХ можно наблюдать также частотные метки типа нулевых биений, создаваемые кварцевым генератором частотных меток. Эти метки могут иметь частоты 10 или 1 МГц. По ним (амплитуда регулируется ручкой метки МГц — на рис. 1.58 не видна) можно грубо отсчитывать частоты.

в)

Рис. 1.57. Основные функциональные схемы применения измерителя АЧХХ1-50: а — самоконтроль прибора,

б — снятие А ЧХсогласованных четырехполюсников, в — четырехполюсников с сопротивлением, отличным от 75 Ом

Рис. 1.58. Часть передней панели прибора Х1-50 с осциллограммой АЧХ

Прибор позволяет также формировать метки от внешнего генератора синусоидальных сигналов, сигнал которого подается на вход ВНЕШ. При этом формируется одна метка (впрочем, как показала практика, можно наблюдать и метки на гармониках внешнего генератора), что облегчает отсчет частоты в интересующих пользователя местах АЧХ. Для измерения частоты меток можно использовать встроенный в прибор цифровой частотомер. Возможно переключение полярности осциллографического входа и плавное и грубое (делителями 1:1, 1:10 и 1:100).

Применение прибора в качестве обычного простого осциллографа и генератора сеточного поля (выход ГЕНЕР.) в особых комментариях не нуждается. В ЗИП прибора имеется ряд насадок для изменения параметров входной цепи осциллографа и набор щупов, игл и петель. Диапазон частот осциллографа ограничен сотнями кГц, развертка только автоколебательная. На роль серьезного осциллографа прибор явно не претендует.

С применением Х1-50 есть ряд проблем. Малый размер экрана и отсутствие подсветки масштабной сети затрудняют фотографирование АЧХ. Точность отсчета (особенно уровня) невелика, так что прибор вряд ли сгодится для точных количественных измерений — скорее, он служит для качественного представления графика АЧХ достаточно широкополосных устройств диапазона ВЧ и СВЧ. Стабильность частоты генератора при частотах ниже 10 МГц явно не удовлетворительная. Малый уровень выходного сигнала (около 100 мВ) исключает применение кремниевых диодов в детекторных головках, и даже при применении германиевых диодов дает заметную нелинейность передаточной характеристики детектора — зависимости выходного постоянного напряжения от уровня входного синусоидального сигнала (выхода ГКЧ).

При использовании низкоомной (75 Ом) согласованной детекторной головки заметно уменьшается выходное напряжение ГКЧ, и АЧХ приходится рассматривать при максимальной чувствительности осциллографа. Немало проблем создает и довольно низкое входное сопротивление даже высокоомной детекторной головки (10 кОм, 2 пФ) и квадратичный (а не линейный) характер передаточной характеристики. Это затрудняет исследование высокодобротных резонансных цепей. Для этого пользователю может потребоваться изготовление простой, действительно высокоом- ной детекторной головки. Для ее питания можно использовать выход маломощного источника питания с регулировкой напряжения от 0 до -12 В, который есть на задней стенке прибора.

В целом надо отметить, что измеритель АЧХ XI-50 ориентирован на исследование достаточно широкополосныхустройств, например, трактов телевизионных приемников, видеоусилителей, СВЧ-цепей и т. д. Он (без дополнительных согласующих устройств) плохо подходит для исследования узкополосных и сравнительно низкочастотных устройств, например, радиоприемных или усилительных. Для такого исследования куда лучше применять функциональные генераторы в роли ГКЧ (см. главу 5). Применение Х1-50 для настройки телевизионных устройств довольно подробно описано в инструкции по эксплуатации этого прибора.

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Частотомер на базе ПК

Этот проект представляет собой измеритель частоты, состоящий из аппаратного обеспечения, которое подключается к звуковой карте вашего ПК, и программного обеспечения, обеспечивающего анализ и пользовательский интерфейс.

Версия 2005.2 исправляет небольшую ошибку отображения и повышает точность при коротких шагах расчета.

Программное обеспечение

Программное обеспечение записывает фрагмент звука со звуковой карты в память, затем анализирует его и предоставляет вам расчетную частоту.

Загрузить (180 КБ) программное обеспечение для ПК.

Диапазон

Дальность действия юнита ограничена 2-мя факторами.
1. Минимальная частотная характеристика вашей звуковой карты, умноженная на коэффициент предделителя.
2. Максимальная АЧХ вашей марки 74HC4060.
В прошлом я использовал эту схему с Phillips 74hc4060 и получил надежные результаты на частоте до 90 МГц.

Оборудование

Есть 2 версии этого проекта.
1. Простая схема с 1 микросхемой без изолирующего барьера.(потому что звуковые карты дешевые.)
2. Схема с гальванической развязкой примерно в 3 раза сложнее.

Вариант аппаратного обеспечения 1.

Простое решение с одним чипом.

Схема.

Простая схема не имеет изоляции, но простота схемы в сочетании со стоимостью звуковых карт и тем фактом, что диоды 1 и 2 обеспечивают хорошую степень защиты, делает эту схему идеальной для среднего пользователя.

Обратите внимание, что физическое оборудование включает модуль кварцевого генератора с частотой 20 МГц.Это не требуется для работы схемы, но включено для целей калибровки. (Остановите сомнения, прежде чем они заставят вас сходить с ума).

Схема должна питаться от источника 5В. (Я использую порт USB).

Вариант аппаратного обеспечения 2.

Гальваническая развязка.

Эта аппаратная конструкция обеспечивает гальваническую развязку для обеспечения дополнительной защиты вашей звуковой карты и включения плавающего общего провода.

Схема.

Схема состоит из 2 частей: предделителя и изолированного источника питания.

Предделитель

Предделитель состоит в основном из обратного счетчика. Связь по переменному току обеспечивается вместе с регулировкой триггера по постоянному току. Оптопара обеспечивает изоляцию сигнала.

Источник питания

Источник питания может быть полным гибридным блоком изоляции от 5 В до 5 В или, как в данном случае, компонентной конструкцией. Используемый трансформатор представляет собой трансформатор базового привода, выведенный из 11 Вт энергии. эффективная лампа.Если я правильно помню, у меня от Филлипса.

Схема не особенно эффективна, поэтому на выходе можно использовать простой шунтовой стабилизатор. Я использую R9 для обнаружения шунтирующего тока. В моем случае он составляет 12 мА.

Следующая версия

Следующая версия этой конструкции нацелена на включение предварительного делителя частоты 1,2 ГГц с предусилителем на полевых транзисторах.

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ С ПОМОЩЬЮ ПК — Electronics For You

PROBIR GOYAL
Вот простая методика измерения частот в достаточно широком диапазоне частот с приемлемыми пределами точности с помощью ПК.Он следует основному методу измерения низких частот, т. е. на низкой частоте период измеряется для полной волны, а частота рассчитывается на основе измеренного периода времени.

Каскадные двоичные счетчики используются для преобразования высокочастотных сигналов в низкочастотные. Параллельный порт компьютера используется для ввода данных с двоичных счетчиков. Эти данные используются для измерения времени и расчета частоты сигнала.

На блок-схеме показаны основные соединения счетчиков и номера контактов параллельного порта на 25-контактном D-разъеме ПК (для ввода используется управляющий регистр 379 Hex).Внешнее оборудование используется только для преобразования высокочастотных сигналов в низкочастотные. Таким образом, основную роль в измерении частоты играет программное обеспечение.

ПК генерирует прерывание по времени с частотой 18,21 Гц, т.е. через каждые 54,92 миллисекунды. Программное обеспечение использует это прерывание по времени в качестве эталона времени. Управляющий регистр параллельного порта ПК считывается, и данные непрерывно сохраняются в массиве в течение примерно 54,9 мс с использованием цикла. Эти сохраненные данные затем анализируются побитово.Первоначально бит старшего разряда (MSB или седьмой бит) каждого элемента массива сканируется на наличие полной прямоугольной волны. Если он найден, измеряется его период времени, а если нет, то сканируется бит второго старшего порядка (шестой бит). Эта операция выполняется до третьего бита, и если полная прямоугольная волна все еще не найдена, генерируется сообщение об ошибке, указывающее либо на наличие ошибки при считывании, либо на частоту сигнала ниже 19 Гц.

Младшие три бита регистра управления не используются.Когда волна найдена, наряду с ее временными и частотными компонентами также рассчитывается и отображается точность ее измерения в процентах. Также отображается количество данных, полученных за 54,9 мс.

Как указано выше, нижний начальный диапазон составляет около 19 Гц. Данные считываются примерно 54,9 мс. Таким образом, самая низкая возможная частота, которую можно измерить, составляет 1/0,0549 Гц. Нижний частотный диапазон зависит только от времени дискретизации и практически зафиксирован на уровне 19 Гц (точнее, 18,2 Гц).Верхний диапазон частот зависит от таких факторов, как значение используемого счетчика MOD и диапазон рабочих частот счетчика IC. Если используется счетчик MOD-N (где N — целое число), верхний предел (UL) частоты определяется как UL=19xN5 Гц. Так, для счетчиков MOD 16 UL≈20 МГц, а для счетчиков MOD 10 UL≈1,9 МГц. Следует позаботиться о том, чтобы этот верхний предел находился в пределах рабочего диапазона частот используемой ИС счетчика. Точность измерения является машинно-зависимым параметром. Высокоскоростные машины будут иметь лучшую точность по сравнению с другими.По сути, точность напрямую зависит от количества данных, считанных за стандартное время. Точность измерения изменяется обратно пропорционально значению используемого счетчика MOD. Точность высока, когда счетчики MOD 10 используются вместо счетчиков MOD 16, но это ограничивает верхний предел измерения частоты и наоборот.


Ознакомиться с измерением частотной характеристики звука

Как правильно читать спектрограммы и таблицы

В наших тестах вам все чаще будут встречаться измерения «АЧХ» звука компонентов ПК.Это полезные и редкие измерения. Как заметил один из наших читателей, для тех, кто умеет читать спектрограммы, они являются жемчужиной. Хуже, если вы их не понимаете. Тогда они мало что вам скажут, и обидно, если вас волнует еще и точное значение «шума» компонентов компьютера или их звуковое выражение.

Как правильно читать спектрограммы и таблицы

Давние читатели хорошо знают, почему мы начали измерять АЧХ звука компонентов ПК.Впрочем, этот термин может быть интересен и тем из вас, кто еще с ним не сталкивался (вам в принципе не доводилось в аппаратных тестах…), но вас все равно волнует звук, издаваемый компьютером. Осмелюсь сказать, что это будет иметь значение для подавляющего большинства. Ведь никому не нравятся компьютеры, уровень шума которых достигает уровня пылесосов, но и те, где ты, с одной стороны, не измеряешь на шумомере высокие децибелы, но при этом уши горят. Обычно это свист, жужжание и подобные раздражающие звуки.

Самый простой способ анализа шума — использовать шумомер. Мы тоже им пользуемся, но он имеет ряд ограничений из принципа своего функционирования. Прежде всего, недостатком является то, что шумомер определяет уровень шума во всей полосе частот и выдает на выходе значение «звукового давления». Эта величина показывает, является ли исследуемый объект при определенных условиях использования (измеряемое устройство/шумомер) шумным, тихим или чем-то средним.Но это не даст вам четкого представления о том, как звучит звук измеряемого устройства. То есть, если у вас в настоящее время нет чрезвычайно дорогого шумомера с собственным спектрографом. Но и они обычно имеют разрешение всего 1/3 октавы, т.е. ниже того, с которым мы работаем. В любом случае, стандартный шумомер, который имеет на выходе только одно значение (дБА/дБк), оценивает его на основе смеси всех частот, и результат ничего не говорит о том, гулкий он на 40 дБА или скрипучий.И это принципиальное отличие с точки зрения пользователя.

Представьте, что вы выбираете самую тихую в тесте из тридцати видеокарт, потому что ее измеренный уровень шума составляет всего «30,1 дБА» (то есть на пределе того, что могут зафиксировать обычные шумомеры), но в итоге вы находите свою старую « Шум 32-децибелловой карты немного приятнее. Это легко может произойти, потому что у новой карты могут быть доминирующие частоты, которые вам не подходят. Поэтому, помимо учета общего уровня шума, целесообразно проанализировать, какие частоты больше, а какие меньше преобладают в общем звучании конкретного кулера или видеокарты в целом (потому что неохлаждающие элементы, как правило, катушки , также внесите свой вклад в результаты).

Человеческое ухо воспринимает звуковые частоты в диапазоне примерно 20–20 000 Гц. Конечно, все люди разные, и с возрастом это тоже меняется. Но эталонная шкала оптимальна, поэтому мы также измеряем в этом диапазоне. Обратите внимание на горизонтальную ось на графике ниже, где 20 Гц находится слева, а 20 000 Гц — справа. Вы будете знать разницу между низкими и высокими частотами и каких-то более подробных описаний и сравнений не потребуется. Короче говоря, чем выше частоты, тем скрипуче звук и наоборот (низкие частоты, басы, относительно глухие).Однако от 20 Гц до 20 кГц путь относительно длинный и отдельные тона на нем нужно различать с достаточной тонкостью, небольшими шагами. Они определяются долями октавы. Выше мы упоминали, что некоторые дорогие шумомеры имеют спектрограф только 1/3 октавы, который может вместить только 36 сэмплов или различных анализируемых частот. Это лучше, чем ничего, но зачем обеднять анализ, когда вы получаете более точные данные из 240 сэмплов в ту же единицу времени в 1/24 октавы.Самая высокооплачиваемая версия TrueRTA также позволяет такую ​​точную запись измеренного звука.

По вертикальной оси откладывается интенсивность шума, на которую распространяется определенная частота. То есть, что шумнее, а что меньше. Форма самого спектрографа показывает относительные пропорции частот в пределах одного измерения, но при множественных измерениях (как правило, при сравнении разных компонентов) имеет смысл оперировать интенсивностью одних и тех же частот.В исходных тестах мы выделяли в доминантные графики только доминирующие частоты в трех полосах низких (20–200 Гц), средних (201–2000 Гц) и высоких (2001–20000 Гц) тонов. Однако, основываясь на ваших отзывах, мы определили и сочли уместным указать интенсивность определенных частот. В конце концов, одна и та же доминирующая частота может быть одинаковой для двух разных источников звука, но один из них более пронзителен, чем другой.

И еще одна важная вещь. Не обманывайтесь широко распространенным в музыке весом dBu.Вы обычно встречаетесь с дБа в тестах, которые мы также используем при измерении уровня шумомером. Однако мы будем придерживаться dBu для частотной характеристики звука. Этому есть несколько причин. Его можно преобразовать, и если вам это по какой-то причине нужно, добавьте значение 85 к нашим измеренным значениям, и вы получите его в дБа. Однако мы не будем этого делать (Миро, прости. Я верю, ты справишься…).

Учитывая, что используемое приложение TrueRTA нативно не оценивает вес дБа, даже после такого пересчета эти данные могут вводить в заблуждение и кто-то может сопоставить их с измеренными уровнями шума, с которыми были бы дБА, измеренные микрофоном miniDSP УМИК-1. совершенно несовместимы.С одной стороны, мы постоянно калибруем шумомер калиброванным цифровым шумомером Voltcraft SLC-100, сертифицированным институтом технических испытаний, по сравнению с которым микрофон miniDSP UMIK-1, конечно, будет неточным. У него тоже калиброванный профиль, но к другому приложению (REW) а не TrueRTA. С одной стороны, у Reed R8080 совсем другой диапазон измерения по дБ (у нашего шумомера 30–130 дБ) и после расчета измеренных значений от TrueRTA вы получите значения значительно ниже 30 дБа.Короче, другая метрика с теми же единицами, спешащим читателям предлагались бы бессмысленные сравнения. Это одна из причин, почему мы предпочитаем необработанные результаты в dBu. И последнее, но не менее важное: это экономит время при обработке результатов.

В любом случае, это не абсолютные цифры, мы измеряем не по какому-то стандарту, а так, чтобы измерения можно было как можно лучше сравнивать друг с другом применительно к конкретным типам компонентов. Взаимные различия важны и не имеет значения, в каких единицах они интерпретируются.Всегда верно, что большее число означает более высокий уровень шума. Но с dBu имейте в виду, что они выражаются как отрицательное значение. Это означает, что частота, которая ближе к нулю, имеет более высокую интенсивность шума. Таким образом, -70 dBu означает более высокий уровень шума, чем -75 dBu.

Статья продолжается второй главой, перейти к которой можно с помощью красной кнопки «Следующая глава» справа (или по этой ссылке).

Продолжить: Трудно измерить одно и то же значение два раза подряд
  • Как правильно читать спектрограммы и таблицы
  • Трудно измерить одно и то же значение два раза подряд
Flattr this!

Получить аудиометр — Microsoft Store

Audio Meter — это инструмент для измерения уровня звука в дБ или дБ(А) с широким набором встроенных расширенных функций.Audio Meter — бесплатное ПО (без рекламы, без покупок в приложении, БЕСПЛАТНО!) (Не стесняйтесь делать пожертвования на нашем сайте, если вам это нравится) Аудиометр может: • Измерение звука в дБ и дБ(А) • Измерение звуковой частоты • Запись SPL дБ и дБ(А) • Сохранить/загрузить графики • Экспорт данных в OneDrive. • Запись до 140 часов данных • Показать индикацию защиты ушей • Частотная фильтрация • Отображение начальных позиций • Автоматический запуск/остановка (сторожевой таймер) • Показать спектр и объем в реальном времени.• Отфильтруйте «клики» и увеличьте область просмотра кликов. • Делитесь графиками/файлами, используя более 6 форматов. Аудиометр может действовать как простой «дБ-метр», «частотомер» или как расширенный инструмент для записи уровней звука для последующего анализа. Audio Meter также может очень точно отображать частотную область в рамках аппаратных ограничений. Вы можете записать измерения на график для последующего анализа. Вы даже можете сохранять и загружать графики и экспортировать их в OneDrive для использования в Excel или других приложениях с поддержкой CSV.Используйте его для мониторинга и/или сравнения двух или более устройств (автомобилей, посудомоечных машин, стиральных машин и т. д.) дБ или дБ (А). Чтобы узнать, что издает больше всего шума. Возможность записи (графика) измерений может быть полезна для многих целей. Например, вы можете использовать его для мониторинга любого устройства, которое издает шум при работе. Затем график точно покажет, когда устройство было включено и выключено. Представьте, что вы хотите узнать, как часто работает ваш холодильник. Легко.. Запустите Audio Meter, дайте ему поработать всю ночь.На следующее утро у вас будет хороший график, показывающий точные отметки времени и продолжительность работы компрессора холодильника. Возможность записи уровня звука с течением времени может быть полезна во многих отношениях. Вы можете контролировать, как часто ваш холодильник работает на ночь или ваш обогреватель или что бы ни. Пока он издает какой-то звук, вы сможете записывать и анализировать частоту, на которой он работает. Не говоря уже о продолжительности! Использование функции сторожевого таймера позволяет вам отслеживать даже более длительные периоды времени без исчерпания объема данных.Audio Meter просто записывает отслеживаемый график, когда уровень достигает установленного вами предела или превышает его. Если вам нужно узнать, в какое время ночи происходит внезапное событие, установите сторожевой таймер, и на следующий день у вас будут данные, которые точно покажут, когда это произошло. Записанные графики можно сохранять и загружать для последующего анализа и сравнения. Вам не нужно беспокоиться о том, если вы установите отображение в дБ или дБ (А), поскольку Audio Meter всегда сохраняет как необработанные дБ, так и частотную область.Это гарантирует, что вы всегда можете переключаться между дБ и дБ(А) даже на записанных графиках. Демо имеет только два ограничения: • Вы не можете экспортировать в OneDrive. • Вы можете сохранить только два файла. Опции: • Интервальная частота • Авто стоп • Разрешение графика • Шкала дБ • Порог вспышки • Блокировка поворота • Экран автоматической блокировки • Постоянный график • Включить/выключить Scope & Spectrum • Сохранить Предупреждение при выходе • Сторожевая собака • Частотная фильтрация Техническая информация: • Разрешение записи: 100 мс* ~ 5 тыс. мс с интервалом 100 мс. • Точность SPL: +- 5% (мс)* • Точность дБ: +- 1 дБ* • Частота 50 ~ 8 кГц +- 1 Гц* • Макс. число DPP: 100 тыс. • Максимальное количество файлов: 50 • Макс. одновременная запись.: 140 часов. • Максимальное значение в дБ: 140 дБ*. * Ограничение оборудования/ОС.

Показать больше

ПО TrueRTA Audio Spectrum Analyzer

Цифровой вольтметр

TrueRTA Цифровой Вольтметр можно откалибровать для вашей звуковой карты с помощью линейного входа и Процедуры калибровки линейного выхода.Вам понадобится цифровой вольтметр, чтобы можно было измерить уровень сигнала. Затем введите это значение и TrueRTA будет откалиброван под вашу звуковую карту, что позволит точное измерение уровней входного сигнала, а также как точные амплитуды выходного сигнала. Счетчик может отображать любое или все из следующего:

 

Уровень в милливольтах

Уровень в dBu (.775 В (справочное)
Крест-фактор в мВ/мВ (отношение пикового значения к среднеквадратичному уровню)
Крест-фактор в дБ

Выбрано функции отображаются в том же окне, что и осциллограф или дисплей анализатора спектра.

Минимальная система Требования:

Минимум Требования для использования TrueRTA: ПК с 500 Процессор Pentium III МГц, ОЗУ 64 МБ и полная возможность дуплексного 16-битного звука под управлением Windows XP, Vista или Windows 7/8/10

Как это работает:

Сначала загрузите БЕСПЛАТНО TrueRTA 1-й уровень звуковой анализатор и попробуйте его.Скорее всего, вы захотите перейти на выше уровень с повышенным разрешением. Выберите нужный уровень и отправьте заказ. Мы вышлем вам регистрацию по электронной почте Код. После получения кода запустите Free Уровень 1 и посмотрите в справке меню. Выберите Регистрация пользователя. Введите код в поле соответствующего уровня. При успешном входе в код, у вас будет немедленное обновление до уровень, который вы заказали. Пункты меню будут активированы, обеспечивающие большую мощность.Нет необходимости скачайте файл еще раз.

TrueRTA есть в настоящее время в версии 3.5.6

 

       
Что наши клиенты говорят о TrueRTA!
» Мой регистрационный код пришел в вопрос часов и немедленно мой RTA был уровнем 3!! То меню и графика просто супер, четко, понятно и быстро.Я подключил свой компьютер к внешнему модулю EMU 202 USB2. звуковой картой и микрофоном Behringer 8000, и за считанные секунды мы были в отъезде. Digital Chirp, конечно, незаменим, т.к. просто розовый шум не очень удовлетворительный способ установление отклика громкоговорителя при его взаимодействии с комнатой. Но было так просто переключиться с Chirp на непрерывный Розовый, было легко увидеть эффект комнаты. В слово ..»Превосходно» и абсолютно фантастическое значение!! Спасибо тебе много!!» — Дэвид
«Я нахожу это довольно удивительный пакет.Чтобы поставить это количество тестового снаряжения вместе в прежние дни стоило бы мне десятков тысяч долларов. Очень красиво оформлен, очень удобен в использовании и говорит мне все, что мне нужно знать, быстро и эффективно. я беру шляпу к вашему дизайнеру !! — Артур»
‘Не уверен, что мне нужна 1/3 октавы, НО Я так много использовал бесплатную версию, что чувствую себя обязанным заплатить вам за ваши усилия. Это отличная программа и незаменимая инструмент для управления обратной связью на живых мероприятиях.
* Джо
«У меня 20-летний 1/2 октавный рука от Хита Кита. Это просто не может сравниться с вашим программа. Один только взгляд на размер 1/24 октавы стоил 100 долларов. Это действительно крутая программа, которая удовлетворяет потребность кого-то вроде меня, кто не может оправдать 3000 долларов. для обновление!» — Рэй
«Поздравляем с достижений, это аккуратный анализатор программного обеспечения.» — Пьетро
«Очень понравился продукт! Я провел несколько тестов на моем любимом записывающем оборудовании и обнаружил, что ваше программное обеспечение стоит своих денег. Держать хорошая работа!» — Том
«Какой простой в использовании и полезный инструмент. Очень круто!» — Майк 
«Отличное, практичное программное обеспечение для Звукоинженер» — Лесли
«Очень хорошее соотношение цены и качества, очень полезный инструмент.» — Боб
«Впечатляющее программное обеспечение, спасибо!» — счет

Из журнала Sound and Vision, январь 2011 г.

программные приложения существуют для ПК, тот, который кажется покорить сердца инженеров и энтузиастов TrueRTA, доступный на сайте trueaudio.com. Большинство акустических инженеров Я знаю, что храню копию на своих компьютерах.» — Брент Баттерворт, Журнал Sound and Vision, январь 2011 г. Прочитать статью полностью здесь.

Программное обеспечение YMEC — Введение в простые измерения звука с помощью ноутбука

Поиск на этом сайте: Статьи в разделе Введение в Измерение звука можно найти с помощью полнотекстовой поисковой системы. Введите ключевые слова и нажмите Поиск!

Заявление примечания для Realtime Analyzer (RA) и Sound Analyzer (SA)
Измерение ПК звуковая плата анализатора реального времени
1 Измерение частотной характеристики генератором сигналов и анализатором БПФ
2 Измерение искажений с помощью THD анализатор
3 Прямое соединение между линейным входом и линейным выходом
4 Проверка качества встроенного разъем для микрофона
5 Измерение импульсной характеристики комната для прослушивания

Применение осциллографа анализатора реального времени
1 Внедрение осциллографа для наблюдение за формой входного сигнала
2 Базовая установка измерения для сравнения ввод и вывод осциллограммы
3 Измерение усилителя характеристики
4 Проверка фазы динамика
5 Подключение щупа осциллографа к Микрофонный вход ПК
6 Измерение напряжения Vpp с помощью осциллограф
7 Использование осциллографа зонд с аудиоинтерфейсом USB

Лабораторные занятия для аналоговые схемы и электроника в качестве домашнего задания по оборудованию со студенческим ноутбуком компьютерная аппаратура , Мэрион О.Хаглер, кафедра Электротехника и вычислительная техника, Университет штата Миссисипи.

Опыт работы в лаборатории всегда был неотъемлемой частью инженерного образования. Профессор Хаглер рассматривает возможность использования Realtime Analyzer (особенно генератор сигналов, анализатор БПФ и осциллограф) при обучении студентов студенты в курсы схемотехники и электроники. На его уроках ученики строят схемы и сделать измерения на них с помощью аудио возможности своего ноутбука компьютер дома.

Профессор Хаглер представил свои последние результаты в сентябре 2004 г. на 33-м Международном симпозиуме. Конференция IGIP/IEEE/ASEE по инженерному образованию (2004 г.) во Фрибурге, Швейцария. Он любезно предоставил нам свою рукопись и слайды презентации. Чтобы дать советы и идеи о том, как использовать Realtime Analyzer в образовательных целях. материал по электронике, мы публикуем его работы здесь с его разрешения.


Инструментальная настройка
1 Настройка акустической гитары кросс-корреляцией измеритель и анализатор БПФ
2 Проверка производительности автоматического тюнера
3 Настройка гитары с использованием ритм, X-Y график осциллографа

Отчет об измерениях звука
1 Подготовка импульса система измерения отклика
2 Измерение выравнивания по времени, прямого звука и отражения звук
3 Измерение отраженного звука и реверберации время
4 Компенсация частотной характеристики микрофон
5 Частотная характеристика громкоговоритель
6 Измерение громкоговорителя WILSON AUDIO WATT3 (ROSE)
7 Частотная характеристика и THD (Общие гармонические искажения) громкоговорителя

Отчет об измерениях концертного зала: Экспериментальная модель в масштабе 1/10
1 Проверка системы до измерение
2 Экспериментальная модель в масштабе 1/10
3 Анализ измеренного импульса ответ SA
4 Проверка эффекта отражающих панелей на потолке

Анализ фортепианной музыки
1 Анализ безэхового помещения запись
2 Разница музыки записано в безэховой комнате и в Берлинской филармонии
3 Время реверберации оценка из записанной музыки

Измерение автомобильной стереосистемы
 
1 Звук двигателя Ferrari V8 измерено внутри автомобиля
2 Измерение автомобильной стереосистемы внутри Феррари
Совет: камера Handycam была установлена ​​в автомобиль для записи двигателя звук

Анализ автомобильного шума

1 Скорость вращения и ее частота вибрации двигателя Ferrari V8
2 Запуск анализа ACF Выхлоп двигателя Ferrari V8, примечание
3 Выхлоп двигателя Alfa Romeo V6 шум
4 Скорость вращения Ferrari V8 двигатель измеряется ACF
5 Высокое временное разрешение ACF анализ выхлопа Ferrari V8, примечание
6 Анализ направления звука из кросс-корреляции
7 Анализ направленности информация от звука двигателя

Анализ автомобильного шума 2: Феррари Ф40

1 Анализ F40 (0-200км/ч)
2 Анализ выхлопа F40 примечание
3 Анализ F40 выхлоп для соревнований, примечание
4 Анализ выхлопа F1 примечание

Измерение скорости вращения мотор

1 Измерение звука двигателя: экспериментальная установка
2 Скорость вращения двигателя измеряется автокорреляцией
3 Измерение мощности двигателя
4 Измерение мощности двигателя 2
5 Сравнение динамической характеристики моторы

Анализ японского голоса
1 Измерение основной частоты и форманты частота гласного «а»
2 Зависимость между основной частотой, формантой частота, а автокорреляция
3 Измерение женского голоса, сравнение с мужским голосом
4 Измерение голоса с разной высотой звука
5 Японские гласные a, i, u, e, o
6 японских слога «а, ка, са, та, на, ха, ма, я, ра, ва»
7 японских слога «ка, ки, ку, ке, ко, са, си, су, се, со»

Измерение звука для медицинской диагностики
Исследовательское предложение


Анализ шума аэропорта

1 Шум при посадке пассажирского самолета (в аэропорту Нагоя)
2 Шум пролетающих над головой струй (измерено в парке Хейва, город Нагоя)
3 Шум при посадке в темноте (в аэропорту Нагоя)
4 Взлет истребителя (ВВС Японии, Комаки военная база)
5 Вертолет (Воздушные силы самообороны Японии, вооруженные силы Комаки) база)
6 Гигантский реактивный самолет взлетает из аэропорта Нагоя
7 Джамбо-самолет приземлился в аэропорту Нагои
8 Влияние шума струи на слух
9 Анализ высокочастотных составляющих посадочной струи пассажирский самолет
10 Анализ низкочастотных составляющих реактивного самолета

Кондиционер шум
1 Измерение фонового шума
2 Измерение шума работы кондиционера

Шум для смыва унитаза
1 Выполнение измерения ACF шума смыва унитаза
2 Автоматическое измерение и идентификация с помощью EA (анализатор шума окружающей среды) 

Как измерить график частотной характеристики вашего IEM — доступный, портативный, точный и воспроизводимый.

Аппаратное и программное обеспечение, необходимое для проведения значимых измерений IEM и построения графика его частотной характеристики.

Симулятор заложенного уха.

Вооружившись ограниченным бюджетом и реалистичными ожиданиями, мы приобрели приспособление для тестирования наушников miniDSP EARS, чтобы стандартизировать наши измерения частотной характеристики наушников.

Попробовав его, я написал пару статей о EARS, чтобы поделиться своим опытом использования этого устройства. Во-первых, я рассмотрю, что такое EARS, что он может делать, и ограничения, присущие использованию EARS для измерений.Вторая статья представляет собой пошаговое руководство о том, как измерить наушники с помощью EARS.

Измерительное устройство miniDSP EARS. Обычно с меньшим количеством глаз.

«EARS — это испытательный стенд, в котором используются микрофоны, встроенные в смоделированные уши, для записи данных через компьютерное соединение. Тестовые сигналы воспроизводятся через наушники, установленные на устройстве.

EARS поставляется предварительно собранным как единое целое, состоящее из пары формованных силиконовых ушей со встроенными микрофонами, прямоугольной интерфейсной коробки USB, удерживающей пластины для ушей, и штампованной стальной подставки.Подставка закруглена сверху, чтобы приблизиться к верхней части головы человека и удерживать ремешок для наушников.

Блок интерфейса USB подключается к компьютеру с помощью стандартного кабеля USB A-B для принтера, и для использования в ОС Windows, Linux или Apple не требуется драйвер. Интерфейс USB обеспечивает питание EARS и улавливает входной сигнал с микрофонов.

EARS — одна из нескольких имеющихся на рынке коммерческих измерительных установок для наушников. Он отличается тем, что является самым доступным (с БОЛЬШИМ отрывом).— Введение в miniDSP EARS.

Первоначально предполагалось использовать EARS для измерения как полноразмерных наушников, так и внутриканальных наушников. К сожалению, несмотря на то, что наушники EARS прекрасно работают с полноразмерными наушниками, при попытке использовать их с внутриканальными наушниками были обнаружены некоторые серьезные ограничения.

Мне было довольно сложно получить воспроизводимые результаты при измерении IEM с помощью EARS.

Форма и размер слухового прохода в EARS короткие, цилиндрические и просто неестественные. Это ограничивает диапазон глубины введения и не имитирует акустические эффекты формы уха. Вскоре стало очевидно, что должно быть что-то более подходящее.

Симуляторы заложенного уха

Наушник Moondrop Starfield вставлен в симулятор заложенного уха.

Симуляторы уха представляют собой стандартизированные устройства, традиционно используемые для калибровки наушников. Чтобы лучше имитировать естественные реакции уха, симуляторы уха воспроизводят эффект окклюзии . Этот эффект возникает при заполнении слухового прохода инородным предметом.Это заставляет человека слышать глухой или гулкий звук, когда он говорит или слушает.

Странный звук возникает из-за того, что звук передается через костную проводимость в улитку. Акустическое давление в закрытом слуховом проходе повышается на низких частотах из-за вибрации стенки слухового прохода.

Вы можете имитировать этот опыт, затыкая уши пальцами и говоря.

Отсутствие имитатора закрытого уха в EARS miniDSP приводит к результатам, которые сильно отличаются от результатов измерений, выполненных с помощью стандартных установок, и создает нестандартные пики из-за отклика канала.

«Пик от смоделированного слухового прохода все еще присутствует, но его частота снижена примерно до 2,5 кГц из-за того, что IEM закрывает конец слухового прохода. Существует также такой же относительно крутой спад высоких частот… Конечно, различная глубина введения или геометрия наконечника сильно изменят эти характеристики, что добавит еще один уровень неопределенности измерений». – АудиоЭкспресс

Мы должны помнить, что самым важным фактором при измерениях наушников является согласованность .

Мы должны иметь возможность повторять измерения и доверять им. Инструменты и процессы, которым мы следуем при проведении измерений, должны быть согласованными. Только так мы можем сравнивать измерения.

Было бы лучше проводить измерения с помощью стандартного устройства для имитации заложенного уха. К сожалению, стандартизированные устройства от таких компаний, как GRAS Sound и Vision, слишком дороги для среднего потребителя (вроде меня).

Это побудило меня взглянуть на то, какие инструменты используются для создания наиболее уважаемых онлайн-баз данных измерений IEM.

Поиск общепринятого стандарта в основном начался и закончился с обширной (приблизительно 800 IEM на момент написания) базы данных измерений In-Ear Fidelity. Я связался с Корином Ако (или Crinacle , как его называют в сети), и он был достаточно любезен, чтобы ответить на мои вопросы и указать мне правильное направление относительно того, какое оборудование он использовал для создания своей базы данных.

Тип симулятора заложенного уха и соединитель, рекомендованный Crinacle. «Я использую соединитель, соответствующий стандарту IEC60318-4… Хотя он не создан обычным трио производителей HATS (Head Acoustics, GRAS и B&K), поскольку он построенный по стандарту, он работает в основном одинаково.Я считаю, что эта муфта, в частности, основана на B&K Type 4195». – Crinacle в личном обмене электронной почтой

Оказывается, при достаточной поддержке Кринакл недавно смог обновить свое оборудование ближе к (гораздо более дорогому) отраслевому стандарту. «…Я перейду на установку GRAS KB5000/5001 с моим существующим соединителем IEC60318-4 для измерений в наушниках, так что в основном это будет GRAS 43AG-4, но с небольшой доработкой, чтобы удовлетворить мои потребности в портативности».

Согласно сообщению In-Ear Fidelity от 3 сентября, новое оборудование состоит из:

«Ноутбук > Мастер эквалайзера помещения > Аудиоинтерфейс Motu M2 > Формирователь сигнала CCP B&K 1704-C-102 (питание по шине USB) > GRAS RA0402 предварительно поляризованный соединитель «высокого разрешения» IEC603318-4 > GRAS KB5000/KB5001 искусственная ушная раковина ( справа и слева соответственно) …

…база данных IEM продолжит использовать мой существующий соединитель 711.Конечно, не идеально, учитывая, что она все еще немного отличается от GRAS RA0402 (хотя все еще находится в пределах спецификаций IEC 60318-4), но в наши дни база данных в основном является собственным стандартом, учитывая огромный объем записей в любом случае. Таким образом, использование старого соединителя имеет больше смысла для обеспечения точности, воспроизводимости и сопоставимости…»

Это модель симулятора окклюзированного слухового прохода (типовой соединитель 711). Геометрия соответствует имитатору уха Brüel & Kjær типа 4157.(С comsol.com)

Поскольку этот новый уровень аппаратного обеспечения требует значительных финансовых вложений (цель краудфандинга составляла 9000 долларов США!), я решил, что копирование предыдущей установки In-Ear Fidelity, которая произвела большую часть измерений, будет быть «достаточно хорошим» для моих целей измерения.

Универсальный соединитель 711.

МЭК 60318-4

В частности, IEC 60318-4 определяет « Электроакустика. Имитаторы головы и уха человека. Часть 4. Имитатор закрытого уха для измерения наушников, прикрепленных к уху с помощью ушных вкладышей ».

Он описывает имитатор закрытого уха, предназначенный для измерения вставленных наушников в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц. Он также подходит в качестве основы для расширения, предназначенного для имитации всего слухового прохода и наружного уха путем моделирования импеданса акустической передачи для закрытого нормального уха взрослого человека.

Существует несколько ограничений для устройств, разработанных в соответствии с этим стандартом, которые следует учитывать всем, кто выполняет или интерпретирует измерения.

  • Возможны большие различия в характеристиках отдельных ушей, что следует учитывать при использовании симулятора уха.
  • Не имитирует утечку между ушным вкладышем и слуховым проходом человека.
  • Результаты могут отличаться от характеристик наушников, вставленных в настоящее ухо, особенно на низких частотах.
  • Ниже 100 Гц устройство не имитирует человеческое ухо, но может использоваться в качестве акустического соединителя на дополнительных частотах до 20 Гц.
  • На частотах выше 10 кГц устройство не имитирует человеческое ухо, но может использоваться в качестве акустического соединителя на дополнительных частотах до 16 кГц.

Как и во всем, лучше подходить к вещам с широко открытыми глазами и понимать ограничения при интерпретации результатов.

Требования к оборудованию

Для создания измерений IEM требуется следующее оборудование:

  1. Соединитель для моделирования заложенного уха (соответствует IEC 60318-4) (Купить)
  2. 3.Кабель-разветвитель для наушников/микрофона 5 мм (Купить)
  3. Переходник для наушников Apple Lightning на 3,5 мм (Купить)
  4. iOS-устройство
Недорогой аудиоключ Apple Lightning to 3,5 мм. Модель А1749.

Хотите верьте, хотите нет, но это все. Предполагая, что у вас уже есть iPhone или iPad и адаптер для наушников Apple, необходимо приобрести только два дополнительных аппаратных элемента. Адаптер кабеля-разветвителя для наушников/микрофона можно недорого и легко приобрести на Amazon. Вот тот, который я купил.

Я купил недорогой разветвитель 3,5 мм для микрофона/наушников. (С amazon.ca)

Проблема заключается в покупке соответствующего симулятора закрытого уха (в этой статье я буду называть его «OES»). Этот симулятор внутреннего уха, соответствующий стандарту IEC 60318-4, в настоящее время доступен только на Taobao, китайском интернет-магазине, принадлежащем Alibaba. Taobao — крупнейший в мире сайт электронной коммерции; однако он не на английском языке и не предназначен для рынка Северной Америки.

OES на Таобао.ком.

Как купить на Таобао

Для покупки на Taobao вам потребуется сторонний агент по покупкам, складированию и доставке. Superbuy хорошо сработал для меня, когда я впервые запутался в шагах покупки. В конечном итоге вы купите продукт через веб-сайт Superbuy, и они купят его на Taobao от вашего имени, а затем упакуют и отправят товар вам.

Симулятор заложенного уха, используемый для измерения IEM.

Superbuy предлагает дополнительные услуги по упаковке и упаковке перед отправкой, которые я сделал «на всякий случай».Прибывшая посылка была настолько надежно упакована, что потребовалось около получаса с ножницами и ножами, чтобы наконец освободить OES, который в конечном итоге был надежно упакован в собственный жесткий пластиковый ящик с пенопластовой подкладкой.

Так. Много. Упаковка.

Весь процесс заказа казался немного запутанным и похожим на прыжок веры, но, в конце концов, все прошло идеально, и устройство было доставлено в целости и сохранности.

Требования к программному обеспечению

«Что касается программного обеспечения, я использую периодическое усреднение шума или удержание пика синусоидальной развертки в iOS AudioTools (не путать с AudioTool на Android, которая является значительно худшей программой БПФ) исключительно из соображений портативности.На своем рабочем столе я использую Room EQ Wizard, а иногда и ARTA, в зависимости от того, какие функции мне нужны». – Crinacle в личной переписке по электронной почте

Приложение iOS AudioTools.

Я купил AudioTools для iOS в App Store. Он кажется довольно полнофункциональным и делает много вещей, которые я, вероятно, никогда не буду использовать. Но, как говорится, это правильный инструмент для работы.

Затраты

  • Симулятор закрытого уха (OES): 71,57 долл. США
  • долл. США
  • Доставка (в Канаду): 32 доллара США.02
  • долларов США
  • Импортные сборы DHL: 23,57 долларов США
  • Разветвитель для наушников/микрофона: 11,02 долл. США
  • долл. США
  • ПО iOS AudioTools: 20,60 долл. США
  • долл. США

ИТОГО: 158,78 долларов США

По сравнению с многотысячными альтернативами это решение доступно и разумно для энтузиастов.

Подключаем все это

OES поставляется со стандартным разъемом для микрофона 3,5 мм. Процедура подключения не может быть проще.

1.Начните с подключения адаптера Apple Lightning to 3,5 мм к устройству iOS.

2. Вставьте штекер кабеля-разветвителя микрофона/наушников в этот адаптер.

3. Вставьте кабель IEM в отмеченное гнездо 3,5 мм для наушников на разветвителе.

4. Вставьте штекер OES в отмеченное гнездо микрофона 3,5 мм на разветвителе.

5. Откройте приложение AudioTools на устройстве iOS.

Просто подключите свой iPhone или iPad, и вы готовы начать измерение IEM.

Поскольку у OES нет подставки (хотя его можно использовать лежа на столе или на столе), я отрезал короткую часть лапши для бассейна и нашел небольшой цветочный горшок, чтобы поместиться в кусок пенопласта. Это надежно удерживает OES ​​в вертикальном положении и может быть отрегулировано для поддержки вставленного IEM.

Эта установка также работает для измерения беспроводных IEM. Просто пропустите шаг 3 «, подключите кабель IEM » и подключите IEM, как обычно, через Bluetooth.

В программе AudioTools необходимо изменить несколько основных настроек.Это, пожалуй, самая сложная часть процесса, так как ничего не документируется. Я снова обратился к Crinacle за его рекомендуемыми настройками и сделал все возможное, чтобы воспроизвести их.

Возможно, я неточно интерпретировал все инструкции Crinacle, и любые ошибки являются только моей ошибкой.

Выберите значок «Настройки», чтобы изменить диапазон микрофона.

Настройки → Настройка микрофона

Чтобы внести это изменение, OES должен быть подключен к устройству iOS.

  • Микрофон гарнитуры 1: Высокочастотный диапазон

Акустика – инструменты акустического анализа → БПФ – быстрое преобразование Фурье

Выберите настройку «высокий диапазон» для подключенного микрофона.Выберите значок «Акустика — инструменты акустического анализа», чтобы выполнить измерения.
Пояснение к настройкам приложения (слева направо)
Экран измерения графика БПФ по умолчанию.
  • Сглаживание графика : 1/24 октавы
Выберите 1/24 октавы.
  • Значок воспроизведения : Нажмите, когда будете готовы, после того как все перечисленные настройки будут изменены. Нажмите еще раз, чтобы сделать паузу через 30 секунд.
  • Значок папки с файлами : Нажмите, чтобы ввести имя файла (имя измеряемого IEM).Сохраните как график заголовок экрана при появлении запроса.
Введите имя IEM для сохранения. Используйте имя IEM для заголовка экрана.
  • Значок синусоиды (генератор): Розовый. -2 дБ полной шкалы. Щелкните ползунковый переключатель (сделайте его зеленым), чтобы начать воспроизведение.
Выберите генератор розового шума и щелкните переключатель, чтобы начать воспроизведение звука.
  • Гаечный ключ (настройки БПФ): 32768 точек БПФ/октаву. Полный диапазон БПФ. Точка кроссовера: 1 кГц. Настройки графика: Шкала дБ: 30-85 дБ.Шкала частот: 19 Гц – 20000 Гц. Толстый сюжет.
Выберите точки и диапазон, как показано. Выберите 32768 точек на октаву. Установите точку кроссовера на 1 кГц, шкалу дБ от 30–85 дБ и шкалу частоты от 19 Гц до 20 000 Гц. Установите для линии графика значение «Толстая». Проверьте параметры окончательных настроек. .Выберите Average для Graph Decay. Ссылка для сброса и таймер находятся в маленьком поле в правом нижнем углу экрана.
  • Кнопка со значком фото в правом верхнем углу сохранит изображение текущего экрана в библиотеку фотографий на устройстве iOS.
Это изображение экспортируется в библиотеку фотографий из приведенных выше данных экрана.

Проведение измерений

После внесения всех вышеперечисленных изменений настроек основные этапы проведения измерений следующие:

  1. Подключите устройство iOS, адаптер Lightning, разветвитель для наушников/микрофона и OES.
  2. Откройте график FFT в разделе Инструменты акустического анализа в iOS AudioTools.
  3. Вставьте IEM в конец соединителя. Поскольку размер насадки OES фиксированный (и довольно маленький), может потребоваться использование ушных вкладышей меньшего размера, чем обычно, для обеспечения хорошей подгонки.Стремитесь к гладкой вставке с хорошим уплотнением. Оставьте небольшое количество (±1 мм видимого конца кончика уха).
  4. В тихой среде поместите OES на твердую нерезонансную поверхность, которая не будет передавать никаких внешних шумов во время измерений.
  5. Нажмите кнопку воспроизведения в нижней части экрана БПФ.
  6. Отрегулируйте громкость на телефоне, пока линия не станет примерно 65 дБ при 1 кГц .
  7. После каждого изменения нажимайте ссылку Reset Average (в маленьком поле внизу справа).
  8. Подождите 30 секунд (таймер будет отсчитывать в правом нижнем углу экрана), пока график не стабилизируется (линия сгладится).
  9. Нажмите кнопку паузы в нижней части экрана БПФ.
  10. Нажмите файл кнопку , чтобы сохранить и назвать измерение.
  11. Нажмите кнопку фото , чтобы сохранить график в библиотеке фотографий на устройстве iOS.
Фиксированный размер насадки OES иногда затрудняет поиск ушного вкладыша нужного размера.

Важные соображения при выполнении измерений

  1. Цель создания измерений частотной характеристики состоит в том, чтобы иметь возможность сравнивать один IEM с другим. Сравнения действительны только в том случае, если инструменты измерения и методология одинаковы для всех измерений.
    1. Различия в единицах измерения внутри одной и той же модели IEM также могут привести к различиям в измерениях.
  2. График измерения частотной характеристики не является объективным показателем качества или точности звука.Результаты должны интерпретироваться субъективно.
    1. Прослушивание — единственный способ проверить, точно ли график отображает звук.
  3. Измерения, выполненные с помощью OES, имеют ограничения.
    1. Прочный и фиксированный диаметр металлического соединителя подходит для одних ушных вкладышей лучше, чем для других. Я пытаюсь найти наилучшую посадку с ушными вкладышами, входящими в комплект IEM.
    2. Глубина введения не может быть одинаковой из-за различий между наконечниками и насадками в разных IEM.
    3. Графики показывают резонансный пик в верхних высоких частотах (обычно около 7-10 кГц).

Заключение

Я настоятельно рекомендую этот метод выполнения измерений IEM. Это просто, портативно и быстро.

Не говоря уже о доступных.

Это идеально? Точно нет.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.