DE872220C

DE872220C - Device for testing telephone microphones

Info

Publication number: DE872220C
Application number: DES22882A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl-Ing Hess; Heinz Dr-Ing Koschel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-04-25
Filing date: 1951-04-25
Publication date: 1953-03-30

Description

Einrichtung zur Prüfung von Fernsprechmikrophonen Die Übertragungsgüte einer Fernsprechverbindung wird hauptsächlich durch folgende Faktoren beeinträchtigt: die übertragene Lautstärke (als Bezugsdämpfung gemessen), Störgeräusche, lineare Verzerrungen und nichtlineare Verzerrungen.Device for testing telephone microphones The transmission quality a telephone connection is mainly affected by the following factors: the transmitted volume (measured as reference attenuation), background noise, linear Distortions and nonlinear distortions.

Die Bezugsdämpfung kann subjektiv mit einem Fernsprecheichkreis oder objektiv mit dem Bezugsdämpfungsmesser bestimmt werden. Die elektrische Störspannung; wird mit einem Fremd- undiGeräusch-# spannungsmesser, das akustische Störgeräusch mit einem Lautstärkemesser erfaßt. Zur Messung der linearen Verzerrungen können Pegelmeßgestelle oder Pegelschreiber, bei elektroakustischen Übertragungsgliedern selbstregistrierende akustische Meßplätze oder sog. Pegelbildgeräte mit Anzeige des Frequenzganges an einer Braunschen Röhre benutzt werden. Die nichtlinearen Verzerrungen werden als Klirrfaktor, Differenztonfaktor oder Kombinationstonfaktor mit bekannten Meßeinrichtungen bestimmt.The reference attenuation can be subjectively to a telephone circuit or can be determined objectively with the reference attenuation meter. The electrical interference voltage; the acoustic background noise is detected with an extraneous and noise voltage meter recorded with a volume meter. To measure the linear distortion you can Level measuring racks or level recorders, in the case of electroacoustic transmission elements Self-registering acoustic measuring stations or so-called level display devices with display of the frequency response on a Braun tube can be used. The non-linear distortions are known as distortion factor, difference tone factor or combination tone factor with Measuring devices determined.

Bei Kohlemikrophonen liegen besondere Verhältnisse vor, die mit den bekannten Maßnahmen nicht ausreichend berücksichtigt werden können. Das Kohlemikrophon weist stark schwankende Nichtlinearitäten auf; die infolge kurzzeitiger Überbeanspruchung einzelner Kohlekontakte mit unangenehmen Brenngeräuschen verbunden sind.In the case of carbon microphones, there are special conditions that are associated with the known measures cannot be sufficiently taken into account. The carbon microphone exhibits strongly fluctuating non-linearities; those as a result of brief overuse individual carbon contacts are associated with unpleasant burning noises.

Mißt man die Brenngeräusche als Fremd- oder Geräuschspannung, so ergibt sich die @Schwierigkeit, daß nur schwer genügend ruhige Räume realisiert werden können, um akustische Störgeräusche auszuschalten, und vor allem, daß die Kohlemikrophone in Ruhe andere und zum Teil schlecht reproduzierbare Brenngeräusche zeigen als bei Besprechung, weil Strom-und Arbeitspunkt auf der Kennlinie stärk verschieden sein können. Man' ist daher bei I,#,ohlemikrophonen andere Wege zur Erfassung der nichtlinearen Verzerrungen. und Geräuschmodulationen, gegangen. So hat man die Mikrophonarbeitskennlinie bei einem bestimmten Sinuston mit Hilfe einer Bräunschen Röhre aufgenommen. Bei schwankenden Verzerrungen ergeben sich hierbei stark verwaschene Kennlinien. Bei einem anderen Verfahren, bei dem das Mikrophon. mit einem Sinuston beschallt wird undA.ugenblickswerte des Grundtones und der Obertöne mit einem Tonfrequenzspektrometer aufgezeichnet werden, treten- bei schwankenden Verzerrungen neben den Obertönen stark schwankende breite Seitenbänder auf, die imOszillogrammGeräuschcharakter zeigen und in weit stäirkerem Maße stören, als der Kiirrfaktor selbst.If the burning noise is measured as an extraneous or noise voltage, the result is the @difficulty that it is difficult to realize enough quiet rooms can to switch off acoustic noises, and above all that the carbon microphones show different and in part poorly reproducible burning noises than at Meeting because the current and operating point on the characteristic curve are very different can. One 'is therefore with I, #, ohlemikrophonen other ways of detecting the non-linear Distortions. and noise modulations, gone. This is how you have the microphone working characteristic recorded at a certain sine tone with the help of a Braun tube. at Fluctuating distortions result in very blurred characteristics. at another method in which the microphone. is sounded with a sine tone andA. instantaneous values of the fundamental and overtones with an audio frequency spectrometer are recorded, occur - with fluctuating distortion next to the overtones strongly fluctuating broad sidebands that show noise character in the oscillogram and interfere to a far greater extent than the cause of the problem itself.

Die bekannten Methoden beziehen sich aber immer auf die Anwendung einzelner Sinustöne und die Feststellung davon abgeleiteter Störbänder; ein einfaches absolutes- Maß zur Kennzeichnung der instabilen Verzerrungen ist :dabei nicht gegeben.The known methods always relate to the application single sine tones and the determination of interference bands derived therefrom; an easy The absolute measure for characterizing the unstable distortions is: not given.

Es wurde der Vorschlag gemacht, zur Prüfung von elektroakustischen. Übertragungssystemen dreieckförmige Impulse relativ kurzer Dauer zu benutzen und zur Feststellung nichtlinearer Verzerrungen auf der Sende- und auf der EmpfangsseiteSchaltglieder zu benutzen, durch die bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche unterdrückt werden. ,Ein weiterer Vorschlag sieht die Verwendung eines Frequenzgemisches oder insbesondere eines Heultones zur Betönung des Mikrophons vor; der Frequenzumfang dieses Frequenz:gemisches entspricht den beim Fernsprechen übertragenere Fernsprechfrequenzen, also etwa Zoo bis 400o Hz. Spannungen von außerhalb des Frequenzbandes des erregenden Frequenzgemisches im Mikrophon erzeugten Frequenzen geben: dann ein Maß für die Instabilität, wie sie bei der Erregung im Betrieb auftritt.A proposal was made for testing electroacoustic. Transmission systems use triangular pulses of relatively short duration and for the determination of non-linear distortions on the transmitting and receiving side to suppress certain frequencies or frequency ranges. Another proposal provides for the use of a frequency mixture or in particular a howling to emphasize the microphone; the frequency range of this frequency: mixed corresponds to the telephone frequencies transmitted during telephony, e.g. zoo up to 400o Hz. Voltages from outside the frequency band of the exciting frequency mixture give frequencies generated in the microphone: then a measure of the instability, such as it occurs when excited in operation.

Zur Erfassung der stabilen und instabilen nichtlinearen Modulation der Künstlichen Sprache infolge schwankender Arbeitskennlinie oder Brenngeräusch wird die Ausgangsspannung gemäß- der Erfindung über ein das Frequenzgemisch (z. B. Zoo bis 4000 Hz) um etwa 6 N dämpfendes Filter in einem empfindlichen Röhrenvoltmeter mit hochohmigem Eingang zur Anzeige gebracht. Für die Messung der bei der Umlagerung des Kohlegrießes auftretenden langsamen instabilen Schwankungen empfiehlt es sich, vor dem Röhrenvoltmeter ein Tiefpaßfilter mit einer- Grenzfrequenz von z. B. Zoo Hz und tiefer anzuordnen (jedenfalls tiefer als die tiefste Frequenz des Prüfschalls). Für die Messung der Oberwellenanteile und` ihrer Schwankungen und der besonders störenden Brenngeräusche wird insbesondere vor dem Röhrenvoltmeter ein Hochpäßfilter mit -einer Grenzfrequenz von z. B. 400o Hz und höher angeordnet (jedenfalls höher als die höchste Frequenz des Prüfschalls). Die Hochpaßmessung erscheint vorteilhafter, da sie gegen Erschütterungen des Mikrophons, tiefe Sprache und Brummspannungen unempfindlich ist und etwa doch von außen einwirkende Zischgeräusche von der Mikrophonmembran schon stark gedämpft werden und sich auch leicht vermeiden lassen.To capture the stable and unstable non-linear modulation the artificial language as a result of fluctuating working characteristics or burning noise the output voltage according to the invention via a frequency mixture (z. B. Zoo up to 4000 Hz) by about 6 N attenuating filter in a sensitive tube voltmeter brought to the display with a high-resistance input. For the measurement of the rearrangement slow unstable fluctuations of the coal meal, it is advisable to in front of the tube voltmeter, a low-pass filter with a cut-off frequency of z. B. Zoo Hz and lower (at least lower than the lowest frequency of the test sound). For measuring the harmonic components and their fluctuations and especially A high-pass filter is installed in front of the tube voltmeter for disturbing burning noises with -a cutoff frequency of z. B. 400o Hz and higher (at least higher than the highest frequency of the test sound). The high-pass measurement appears to be more advantageous because they are insensitive to vibrations from the microphone, deep speech and hum and there are hissing noises from the microphone diaphragm that have an effect from the outside already strongly dampened and also easy to avoid.

Gemäß weiterer Erfindung ist parallel zum Röhrenvoltmeter ein die Frequenzanteile optisch anzeigendes Gerät, z. B. ein Oszillograph oder ein Spektrometer, geschaltet. Die- Erfindung sieht, weiter vor, parallel zum Röhrenvoltmeter ein sog. Pegelbildgerät anzuordnen, das in Abhängigkeit von der Frequenz des Heultones die jeweils vorhandenen Pegelwerte der nichtlinearen Verzerrungen anzeigt. Es ergibt sich so die Möglichkeit, außer der absoluten Messung der instabilen Spannung noch abzuschätzen, wieweit Brenngeräusche und Oberwell.enanteile in der Anzeige enthalten sind und welche Frequenzbereiche des Heultones besonders zu diesen instabilen Verzerrungen beitragen. Das Pegelbildgerät ist insbesondere so umschaltbar angeordnet, d.aß es vor oder hinter dem vor dem Röhrenvoltmeter angeordneten Filter anschaltbar ist. Auf diese 'Weise wird es möglich, sowohl die linearen als auch die nichtlinearenAnteile frequenzabh@ängig festzustellen: Insbesondere sind bei den benutzten Meß- bzw. Anzeigegeräten Schaltmittel vorzusehen, die eine Anzeige unter Berücksichtigung der Ohreigenschaften bewirken. Derartige Mittel können in bekannter Weise so ausgebildet sein, daß die Frequenzkurve des Ohres, die Art der Gleichrichtung und die Zeitkonstante berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich, für die Anzeige eine logarithmische Skala zu benutzen.According to a further invention, a parallel to the tube voltmeter Frequency components optically indicating device, e.g. B. an oscilloscope or a spectrometer, switched. The invention further provides, parallel to the tube voltmeter, a so-called. To arrange level image device, the depending on the frequency of the howling indicates existing level values of the non-linear distortions. It results so the possibility, in addition to the absolute measurement of the unstable voltage Estimate to what extent burning noises and harmonic components are included in the display are and what frequency ranges of howling especially to these unstable distortions contribute. The level display device is in particular arranged so that it can be switched over, i.e. it can be switched on in front of or behind the filter arranged in front of the tube voltmeter. In this way it becomes possible to have both the linear and the non-linear components The following must be determined as a function of the frequency: In particular, the measuring and display devices used Provide switching means that display a display taking into account the ear characteristics cause. Such means can be designed in a known manner so that the Frequency curve of the ear, the type of rectification and the time constant are taken into account will. It is advisable to use a logarithmic scale for the display.

In der Figur ist ein Schema einer Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die den besonderen Vorzug hat, daß eine gleichzeitige Anzeige von Lautstärke, linearer und nichtlinearer Verzerrungen einschließlich Geräuschmodulation möglich ist. Es können so also die wesentlichen Kennzeichen der Übertragungsgüte eines Fernsprechmikrophons gleichzeitig sehr schnell erfaßt werden. Die Einrichtung ist hierbei in einer für die Bezugsdämpfungsmessung benutzten Anordnung unter Mitverwendung der für die Betönung und .die Schallumsetzung benutzten Mittel eingebaut.In the figure is a diagram of a device according to the invention shown, which has the special advantage that a simultaneous display of volume, linear and non-linear distortion including noise modulation possible is. So it can be the essential characteristics of the transmission quality of a telephone microphone can be detected very quickly at the same time. The facility is here in a for The arrangement used for the reference attenuation measurement while also using the one for the emphasis and .the sound conversion means built in.

Mit. r ist die Geräuschspannungsquelle, beispielsweise ein Heultonsender, der den Bereich Zoo bis 4000 Hz überstreicht, mit 2-und 3 der sog. künstliche Mund und der Lautsprecher eines Bezugsdämpfungsmessers bezeichnet. Das zu prüfende Mikrophon 4 mit der Station bzw. Speiseeinrichtung 5 wird vom Lautsprecher 3 betönt. Die Ausgangsspannung wird auf den Empfangsteil 6 des Bezugsdämpfungsmessers gegeben, mit dem in der üblichen Weise die Bezugsdämpfung gemessen wird. Parallel zum Empfangsteil 6 des Bezügsdämpfungsmessers wird die Ausgangsspannung Über ein Filter 7 (Hochpaß, Tiefpaß oder Bändpaß) auf ein empfindliches Röhrenvoltmeter 8, z. B. einen Fremdspannungsmesser, gegeben. Parallel zum Röhrenvoltmeter 8 ist ein Oszillograph 9 und ein Pegelbildgerät io angeordnet, welches eine Aufzeichnung in Abhängigkeit von der Heultonfrequenz ermöglicht. Das Pegelbildgerät To kann mit Hilfe des Schalters i i auch vor dem Filter 7 anschaltbar sein.With. r is the noise voltage source, for example a howling transmitter, which covers the zoo area up to 4000 Hz, with 2 and 3 the so-called artificial mouth and denotes the loudspeaker of a reference attenuator. The microphone to be tested 4 with the station or feed device 5 is sounded by the loudspeaker 3. The output voltage is placed on the receiving part 6 of the reference attenuation meter, with the one in the usual Way the reference attenuation is measured. Parallel to the receiving part 6 of the reference attenuation meter the output voltage is applied via a filter 7 (high-pass, low-pass or band-pass) a sensitive tube voltmeter 8, e.g. B. an external voltmeter, given. Parallel to the tube voltmeter 8 is an oscilloscope 9 and a level display device io arranged which a record depending on the howling frequency enables. The level display device To can with the help of the switch i i also before the Filter 7 can be switched on.

Die gleiche (Einrichtung kann grundsätzlich auch zur schnellen Erfassung der nichtlinearen (meist stabilen) Verzerrungen von Telephonen benutzt werden, nötigenfalls mit gewissen Abwandlungen, z. B. Filtern im Sende- und An.zeigeteil.The same (facility can in principle also be used for quick recording of the non-linear (mostly stable) distortions of telephones are used, if necessary with certain modifications, e.g. B. Filters in the transmission and display section.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for testing electroacoustic Transmission elements, in particular of telephone microphones, for non-linear distortions and noise modulation using a frequency mix that tones the microphone, in which the individual frequencies can be used simultaneously or, in particular, one after the other (Howling sound) are present, and measurement of the voltage from outside the frequency band of the exciting frequency mixture additionally generated frequencies, characterized in, that the voltages over a frequency mixture (z. B. Zoo to 4ooo Hz) by about 6 N attenuating filter from a sensitive tube voltmeter with a high-impedance input be brought to the display.

2. Device according to claim i, characterized in that that for the measurement of the slow which occurs during the rearrangement of the coal meal unstable fluctuations in front of the tube voltmeter a low-pass filter with a cut-off frequency from Z. B. 200 Hz and lower.

3. Device according to claim i, characterized characterized in that for measuring the harmonic components and their fluctuations and the particularly annoying burning noises in front of the tube voltmeter a high-pass filter with a cutoff frequency of z. B. 4ooo Hz and higher is arranged. q ..

Facility according to one of the preceding claims, characterized in that parallel to Tube voltmeter a device that optically displays the frequency parts, e.g. B. an oscilloscope or spectrometer.

5. Device according to one of claims i to 3 or according to claim q., Characterized in that parallel to the tube voltmeter A so-called level image device is arranged, which depends on the frequency of the Heultones indicates the respective existing level values of the non-linear distortions.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized by their Application in an arrangement used for the reference attenuation measurement with use the means used for toning and sound conversion.

7. Set up after Claim 5 and 6, characterized in that the level display device can be switched over is arranged that it is arranged in front of or behind the in front of the tube voltmeter Filter can be switched on. B. Device according to one of the preceding claims, characterized in that switching means are arranged which display a display below Cause consideration of the ear characteristics.