Файл: Курсова Кузьмич ІА-72.pdf

3 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ

3.1 Шумомір

Пристрої вимірювання рівня шуму зазвичай оснащені трьома часовими зважуваннями:

-швидкий, який має експоненціальну постійну часу 125 мс, що відповідає часу інтеграції вуха (звуки тривалістю менше 125 мс не реєструють свою повну гучність середнього людини);

-повільний, який має експоненціальну постійну часу в 1 с, щоб забезпечити оцінку середнього рівня оком з більшою точністю;

-пік, що має константу експоненціалу часу менше 100 мкс, щоб якомога

швидше реагувати на справжній піковий рівень перехідних звуків.

Вони також можуть бути оснащені ще одним зважуванням:

імпульс із експоненціальним підйомом 35 мс, але набагато довший час занепаду, вважається відображенням реакції вуха на імпульсивний звук.

Прилад для вимірювання шуму (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Шумомір

Напруга 12В подається на колектор, який виконує додаткову функцію забезпечення базового струму. За умови нульового сигналу конденсатор С1

виступає в якості розімкнутого контуру, оскільки реактивність конденсатора є нескінченною при нульовій частоті. Таким чином, конденсатор С1 виступає блокуючим конденсатором. Аналогічно конденсатор С2 виконує ту ж функцію. Таким чином, конденсатор С2 працює як конденсатор зв'язку і подає посилений сигнал для формування вихідної напруги.

Проста схема попереднього підсилювача використовує фіксоване зміщення. У цьому ланцюзі робота нульового сигналу може бути встановлена шляхом вибору опору R1.

3.3 A-зважування

А-зважування є найбільш часто використовуваних з сімейства кривих,

визначених у Міжнародному стандарті, що стосуються вимірювання рівня звукового тиску. А-зважування застосовується до приладів, які вимірюють рівень шуму в спробі обліку відносної гучності, які сприймається людським вухом, а вухо менш чутливо до низьких звукових частот. Отримані значення в результаті вимірів в октавних смугах частот, як правило, додають логарифмічним методом, щоб забезпечити єдине А-зважене значення, яке описує звук; блоки записуються у вигляді дБ (А).

Криві спочатку були визначені для використання в різних середніх рівнів звуку, але А-зважування, хоча спочатку призначені тільки для вимірювання звуків низького рівня, в даний час широко використовуються для вимірювання шуму навколишнього середовища і промислового шуму, а також при оцінці потенційного пошкодження слуху та інші наслідки для здоров'я

шуму на всіх рівнях звуку; Дійсно, використання частотного-зважування тепер обов'язкове для всіх цих вимірів, так як багаторічний досвід показав дуже хорошу кореляцію. А-зважування також використовується при вимірюванні шуму низького рівня в аудіо обладнаннях, особливо в Сполучених Штатах. У Великобританії, Європі і в багатьох інших частинах світу.

Ваговий фільтр з коефіцієнтом посилення 0 дБ при 2 кГц. Пасивна схема - фільтр низького проходу 5-го порядку, поєднаний з фільтром високого проходу першого порядку. Схема зображена нище (рисунок 3.4)

Рисунок 3.4 – Еквівалентна активна схема фільтра зважування

3.4 Логарифмічний підсилювач

Логарифмічний підсилювач – вид електронних підсилювачів, вихідна напруга якого пропорційно логарифму вхідного напруги. Логарифмічні підсилювачі можуть здійснювати більший комплекс операцій в порівнянні з класичними лінійними підсилювачами, і їх схеми значно відрізняються.

Найбільш важливою метою логарифмічних підсилювачів є не посилення (хоча воно використовується для досягнення головної функції),

головна мета логарифмічних підсилювачів - стиснення сигналу широкого динамічного діапазону до його децибельних еквіваленту. Можливо, більш

відповідний термін - логарифмічний перетворювач, так як його головною функцією є перетворення сигналу з однієї області подання в іншу через певну нелінійну трансформацію.

В основі логарифмічного підсилювача лежить залежність струму, що протікає через p-n-перехід напівпровідникового приладу, від напруги на цьому p-n-переході. Найпростішим приладом, який має p-n-перехід, є

напівпровідниковий діод, у якого відношення струму що протікає через p-n-

перехід і напруги обчислюється за формулою

де I - струм, що протікає через діод,

Iзв - зворотний струм насичення діода, q - заряд електрона, q ≈ 1,6 * 10-19 Кл.

U - напруга на діоді,

k - постійна Больцмана, k ≈ 1,38 * 10-23 Дж / К.

T - абсолютна температура в градусах Кельвіна.

Для того, щоб на виході підсилювача напруга змінювалося за логарифмічною закону, необхідно діод включити в ланцюг зворотного зв'язку так, як показано на схемі нижче (рисунок 3.5)

VD1

Uвих

R1

Da1

Рисунок 3.5 – Схема логарифмічного підсилювача

В даній схемі струм, що протікає через діод VD1, дорівнює вхідному струмі схеми, але протилежний за значенням, а напруга на діоді U VD1

дорівнюватиме вихідній напрузі U вих. Обчислюється за формулами :

Для того, щоб дотримувалася логарифмічна залежність вихідної напруги від вхідного струму ОУ, необхідно щоб вхідний струм значно перевищував зворотний струм насичення діода, в цьому випадку вихідна напруга складе формули

Основна характеристика логарифмічного підсилювача - коефіцієнт передачі визначається як відношення вихідної напруги до декаді зміни вхідного напруги. Таким чином, чотирьох-декадний логарифмічний підсилювач працює при зміні вхідної напруги від 1 мВ до 10 В.