RU2715176C1 - Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта - Google Patents

Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2715176C1
RU2715176C1 RU2019110378A RU2019110378A RU2715176C1 RU 2715176 C1 RU2715176 C1 RU 2715176C1 RU 2019110378 A RU2019110378 A RU 2019110378A RU 2019110378 A RU2019110378 A RU 2019110378A RU 2715176 C1 RU2715176 C1 RU 2715176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
optical
optical fiber
semiconductor laser
Prior art date
Application number
RU2019110378A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Александрович Иванов
Николай Иванович Вергелис
Владимир Юрьевич Мещанин
Сергей Александрович Иванов
Петр Юрьевич Стародубцев
Юрий Иванович Стародубцев
Елена Валерьевна Вершенник
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2019110378A priority Critical patent/RU2715176C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2715176C1 publication Critical patent/RU2715176C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L15/00—Speech recognition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки акустической обстановки объектов. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности вычисления уровня разборчивости речи и оценки акустической обстановки обследуемого объекта. В устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта, содержащее пассивное приспособление для подключения к оптическому волокну (оптическому каналу), блок обработки оптического сигнала, включающий в себя волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения, фотоприемники с усилителями и аналого-цифровые преобразователи, а также содержащее блок анализа электрических сигналов и электронную вычислительную машину (ЭВМ), дополнительно введены когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, два блока полосовых фильтров, блок анализа речевых сигналов, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, обследуемый объект, включающий в себя оптическое волокно и m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, при этом для сокращения массогабаритных показателей устройства и обеспечения возможности его переноски когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, блок обработки оптического сигнала, блок анализа электрических сигналов объединены в селективный измерительный блок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки в реальных условиях акустической обстановки объектов, в которых находятся источники акустических сигналов.
В настоящее время известен ряд устройств, позволяющих измерять разборчивость речи в местах приема акустических сигналов, пользователи которых находятся в подвижных объектах или в стационарных помещениях.
В существующем в настоящее время ГОСТ Р 50840-95 («Передача речи по трактам связи. Методы оценки качества, разборчивости и узнаваемости») описаны принципы измерения разборчивости речи, основанные на экспертном прослушивании в месте приема акустических сигналов, составленных из специальных слогов, слов и фраз, которые излучают в месте расположения источника акустических сигналов (ИАС), с последующей обработкой для определения разборчивости речи [1].
Основными недостатками экспертного прослушивания являются большие трудозатраты и временные затраты. Для оценки разборчивости речи требуется работа артикуляционной бригады в составе не менее трех человек в течение десяти дней, не считая времени на предварительную тренировку дикторов и аудиторов.
Известно устройство измерения максимальной разборчивости речи по патенту РФ №2278424 С1, МПК G10L 15/00, H04R 29/00 [2]. Это устройство содержит генератор акустического испытательного сигнала в виде последовательности N частот с паузами между частотами, излучатель, приемник акустического сигнала, N-полосный измеритель отношений сигнал/шум и вычислитель разборчивости, параллельно приемнику акустического сигнала установлены К приемников других видов сигналов, образованных излучением акустического испытательного сигнала, например, магнитных, электрических, виброакустических, при этом тактовый генератор имеет дополнительные выходы для организации (K+1) циклов генератора и синхронного управления переключателем приемников и устройством выбора [2].
Основными недостатками данного устройства являются необходимость размещения приемной части оборудования в том помещении, где размещается источник испытательных сигналов, необходимость настройки устройства при любом перемещении источника акустических сигналов и невозможность одновременного измерения разборчивости речи нескольких источников акустических сигналов, что не позволяет использовать указанное устройство в реальной обстановке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является, выбранный в качестве прототипа, волоконно-оптический детектор угроз утечки речевой информации через волоконно-оптические коммуникации, схема и возможности которого описаны в патенте РФ №2428798 С1, МПК G01R 29/00, H04B 10/12 [3]. Это устройство (детектор) содержит пассивное приспособление подключения к волоконно-оптическому каналу, блок обработки оптического сигнала, включающий в себя волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения, фотоприемники с усилителями и аналого-цифровые преобразователи, а также содержит блок анализа электрического сигнала и электронно-вычислительную машину [3]. Работа устройства заключается в том, что в нем обнаружение канала утечки акустической (речевой) информации проводится путем контроля оптических излучений в штатных волоконно-оптических коммуникациях (волоконно-оптических линиях).
Недостатком прототипа является то, что он не позволяет проводить распознавание речи в реальной сигнальной и шумовой обстановке ввиду отсутствия данных о месте модуляции оптического сигнала акустическим, поскольку в точке приема оптический сигнал будет многократно промодулирован акустическими сигналами. Кроме того, оперативность обнаружения утечки акустической (речевой) информации прототипом зависит от факта работы внешнего источника излучения, особенно в условиях реальной утечки акустической (речевой) информации, при которых в контролируемом оптическом волокне (ОВ) излучения нет, а по другим оптическим волокнам работают телекоммуникационные средства.
Целью изобретения является сокращение времени, повышение точности и достоверности вычисления уровня разборчивости речи и оценки акустической обстановки обследуемого объекта.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта, содержащее пассивное приспособление для подключения к оптическому волокну (оптическому каналу), блок обработки оптического сигнала, включающий в себя волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения, фотоприемники с усилителями и аналого-цифровые преобразователи, а также содержащее блок анализа электрических сигналов и электронную вычислительную машину (ЭВМ), дополнительно введены когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, два блока полосовых фильтров, блок анализа речевых сигналов, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, обследуемый объект, включающий в себя оптическое волокно и m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, при этом выход когерентного полупроводникового лазера соединен со входом оптического усилителя, выход которого соединен с первым входом волоконно-оптического интерферометра рассеянного излучения, первый и второй выходы которого подключены ко входам соответственно первого и второго фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен со входом первого усилителя электрических сигналов, выход которого соединен со входом первого блока полосовых фильтров, выход которого соединен со входом первого блока аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены с первыми входами блока анализа электрических сигналов, выход второго фотоприемника соединен со входом второго усилителя электрических сигналов, выход которого соединен со входом второго блока полосовых фильтров, выход которого соединен со входом второго блока аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены со вторыми входами блока анализа электрических сигналов, выход которого соединен со входом блока анализа речевых сигналов, первый, второй и третий входы-выходы электронной вычислительной машины подключены соответственно к первым входам-выходам блока анализа электрических сигналов, ко входу-выходу блока анализа речевых сигналов и к первому входу-выходу блока управления режимами работы полупроводникового лазера, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом блока анализа электрических сигналов, управляющий вход когерентного полупроводникового лазера соединен с управляющим выходом блока управления режимами работы полупроводникового лазера, третий выход интерферометра соединен со входом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну, выход которого соединен со вторым входом волоконно-оптического интерферометра, вход-выход пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну (ОВ) соединен со входом-выходом оптического волокна обследуемого объекта, к которому подключены m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, при этом когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, блок обработки оптического сигнала, блок анализа электрических сигналов, блок анализа речевых сигналов, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, электронная вычислительная машина и пассивное приспособление для подключения к ОВ функционально и конструктивно объединены в селективный измерительный блок для сокращения массогабаритных показателей устройства и обеспечения возможности его переноски.
Поставленная цель достигается также тем, что волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения блока обработки оптического сигнала содержит первый циркулятор, опорный отрезок оптического волокна, второй циркулятор, отрезок оптического волокна с линией задержки, отрезок оптического волокна и оптический гибрид, при этом первый выход первого циркуля-тора соединен со входом опорного отрезка оптического волокна, первый выход которого соединен со вторым входом первого циркулятора, второй выход опорного отрезка оптического волокна соединен с первым входом второго циркулятора, второй выход первого циркулятора соединен со входом отрезка оптического волокна с линией задержки, выход которого соединен с первым входом оптического гибрида, второй вход которого соединен с выходом отрезка оптического волокна, вход которого соединен с первым выходом второго циркулятора, причем первый вход первого циркулятора является первым входом волоконно-оптического интерферометра рассеянного излучения, первым и вторым выходами которого являются соответственно первый и второй выходы оптического гибрида, которые подключены ко входам соответственно первого и второго фотоприемников, второй выход второго циркулятора является третьим выходом интерферометра, который соединен со входом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну, второй вход второго циркулятора является вторым входом интерферометра и соединен с выходом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну.
Сопоставимый анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта отличается от прототипа наличием новых блоков: когерентного полупроводникового лазера, оптического усилителя, двух блоков полосовых фильтров, блока анализа речевых сигналов, блока управления режимами работы полупроводникового лазера, обследуемого объекта, включающего в себя оптическое волокно и m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, а также изменением связей между известными блоками устройства.
Таким образом, благодаря новой совокупности признаков заявляемое устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что введенные блоки широко известны и дополнительного творчества по их реализации не требуется. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к достижению поставленной цели.
Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «существенные отличия».
Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень, а используемые в устройстве блоки широко известны в литературе, что подтверждает возможность промышленной реализации устройства оценки акустической обстановки объекта.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства оценки акустической обстановки обследуемого объекта, а на фиг. 2 приведена структурная схема волоконно-оптического интерферометра рассеянного излучения.
Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта содержит (фиг. 1) селективный измерительный блок 1, состоящий из когерентного полупроводникового лазера 2, оптического усилителя 3, блока 4 обработки оптического сигнала, включающего в себя волоконно-оптический интерферометр 5 рассеянного излучения, первый фотоприемник 6, первый усилитель 7 электрических сигналов, первый блок 8 полосовых фильтров, первый блок 9 аналого-цифровых преобразователей, второй фотоприемник 10, второй усилитель 11 электрических сигналов, второй блок 12 полосовых фильтров, второй блок 13 аналого-цифровых преобразователей, блок 14 анализа электрических сигналов, блок 15 анализа речевых сигналов, блок 16 управления режимами работы полупроводникового лазера, электронную вычислительную машину 17, пассивное приспособление 18 для подключения к оптическому волокну, обследуемый объект 19, включающий в себя оптическое волокно 20 и m источников 21 (211-21m) акустических сигналов, размещенных по всей территории обследуемого объекта 19.
Выход полупроводникового лазера 2 рассеянного излучения соединен со входом оптического усилителя 3, выход которого соединен с первым входом волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения блока 4 обработки оптического сигнала, первый и второй выходы которого подключены ко входам соответственно первого 6 и второго 10 фотоприемников, выход первого фотоприемника 6 соединен со входом первого усилителя 7 электрических сигналов, выход которого соединен со входом первого блока 8 полосовых фильтров, выход которого соединен со входом первого блока 9 аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены с первыми входами блока 14 анализа электрических сигналов, выход второго фотоприемника 10 соединен со входом второго усилителя 11 электрических сигналов, выход которого соединен со входом второго блока 12 полосовых фильтров, выход которого соединен со входом второго блока 13 аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены со вторыми входами блока 14 анализа электрических сигналов, выход которого соединен со входом блока 15 анализа речевых сигналов, первый, второй и третий входы-выходы электронной вычислительной машины 17 подключены ко входам-выходам соответственно блока 14 анализа электрических сигналов, блока 15 анализа речевых сигналов и блока 16 управления режимами работы когерентного полупроводникового лазера, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом блока 14 анализа электрических сигналов, управляющий вход когерентного полупроводникового лазера 2 соединен с управляющим выходом блока 16 управления режимами работы полупроводникового лазера. Третий выход волоконно-оптического интерферометра 5 соединен со входом пассивного приспособления 18 для подключения к оптическому волокну, выход которого соединен со вторым входом волоконно-оптического интерферометра 5, вход-выход пассивного приспособления 18 для подключения к оптическому волокну соединен со входом-выходом оптического волокна 20 обследуемого объекта 19, к которому подключены m источников 21 (211, 212, …, 21m) акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте 19, при этом когерентный полупроводниковый лазер 2, оптический усилитель 3, блок 4 обработки оптического сигнала, блок 14 анализа электрических сигналов, блок 15 анализа речевых сигналов, блок 16 управления режимами работы полупроводникового лазера, электронная вычислительная машина 17 и пассивное приспособление 18 для подключения к оптическому волокну 20 обследуемого объекта 19 функционально и конструктивно объединены в селективный измерительный блок 1 для сокращения массогабаритных показателей устройства оценки и обеспечения возможности его переноски.
Волоконно-оптический интерферометр 5 рассеянного излучения блока 4 обработки оптического сигнала содержит (см. фиг. 2) первый циркулятор 22, опорный отрезок 23 оптического волокна, второй циркулятор 24, отрезок 25 оптического волокна с линией задержки, отрезок 26 оптического волокна и оптический гибрид 27.
Первый выход первого циркулятора 22 соединен со входом опорного отрезка 23 оптического волокна, первый выход которого соединен со вторым входом первого циркулятора 22, второй выход опорного отрезка 23 соединен с первым входом второго циркулятора 24, второй выход первого циркулятора 22 соединен со входом отрезка 25 оптического волокна с линией задержки, выход которого соединен с первым входом оптического гибрида 27, второй вход которого соединен с выходом отрезка 26 оптического волокна, вход которого соединен с первым выходом второго циркулятора 24, причем первый вход первого циркулятора 22 является первым входом волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения, вторым входом которого является второй вход второго циркулятора 24, первым и вторым выходами интерферометра 5 являются соответственно первый и второй выходы оптического гибрида 27, которые подключены ко входам соответственно первого 6 и второго 10 фотоприемников, второй выход второго циркулятора 24 соединен со входом пассивного приспособления 18 для подключения к оптическому волокну 20, второй вход второго циркулятора 24 является вторым входом интерферометра 5 и соединен с выходом пассивного приспособления 18 для подключения к оптическому волокну.
Когерентный полупроводниковый лазер 2 используется в качестве оптического передатчика, предназначенного для генерирования испытательных и измерительных сигналов.
Волоконно-оптический интерферометр 5 осуществляет селекцию сигналов, проходящих в оптическом волокне, по поляризации и фазе.
Частотная селекция сигналов в оптическом волокне 20 обследуемого объекта 19 технически реализуется с помощью первого 22 и второго 24 циркуляторов, входящих в состав волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения.
В качестве волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения может быть использован волоконно-оптический интерферометр Фабри-Перо или Маха-Цендера.
В качестве первого 6 и второго 10 фотоприемников могут быть использованы стандартные фотодиоды, обладающие максимумом спектральной чувствительности в области видимого диапазона, например, кремниевые p-i-n фотодиоды.
Блок 14 анализа электрических сигналов реализует функции селекции обследуемого объекта (помещения) по естественному шуму от акустических и вибрационных источников, функцию селекции отдельных источников акустических сигналов внутри обследуемого объекта.
Блок 15 анализа речевых сигналов осуществляет распознавание и запись речи отдельных источников 21 акустических сигналов с последующим анализом их по выбранным критериям: ключевым словам и фразам, образцам голоса, фоновым шумам и т.д.
Блок 16 управления режимами работы полупроводникового лазера 2 предназначен для установки режимов работы лазера 2 в зависимости от излучаемых им импульсных сигналов (тестового или измерительного).
В качестве электронной вычислительной машины 17 может быть использована персональная электронная машина, например, типа ЕС 1865. При этом в ЭВМ 17 осуществляется прием и обработка сигналов, поступающих с выхода блока 14 анализа электрических сигналов и блока 15 анализа речевых сигналов с помощью специального программного обеспечения, а также изменение точек измерения на участках ОВ 20, вычисление величины изменения акустического давления и уровня разборчивости речи в обследуемом объекте.
Пассивное приспособление 18 для подключения к оптическому волокну может быть выполнено в виде приспособления по вводу-выводу оптического излучения в оптическое волокно на его изгибе или на разъемных соединениях. При этом световое излучение должно проходить через устройство без значительных оптических потерь.
Устройство работает следующим образом.
При передаче излучение когерентного полупроводникового лазера 2 генерируется в импульсном режиме в штатном диапазоне длин волн и поступает на оптический усилитель 3. Далее усиленное излучение когерентного полупроводникового лазера 2 через первый 22 циркулятор волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения и опорный отрезок 23 оптического волокна поступает на второй циркулятор 24, с выхода которого сигнал поступает на вход пассивного приспособления 18 и далее передается на оптическое волокно 20 обследуемого объекта 19.
Отраженное излучение, рассеянное на примесях опорного отрезка 23 оптического волокна, через первый циркулятор 22 поступает в настраиваемую линию задержки отрезка 25 оптического волокна и далее на первый вход оптического гибрида 27. Это рассеянное излучение служит ОПОРНЫМ при интерференции в оптическом гибриде 27.
Отраженное излучение с выхода пассивного приспособления 18 поступает на второй вход второго циркулятора 24 волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения и далее с его выхода через отрезок 26 оптического волокна поступает на второй вход оптического гибрида 27.
Рассеянное на примесях оптического волокна 20 обследуемого объекта 19, модулированное под воздействием источников 21 акустических сигналов, отраженное оптическое излучение через пассивное приспособление 18 поступает на второй вход второго циркулятора 24 и далее через отрезок 26 оптического волокна передается в оптический гибрид 27. Это рассеянное излучение является СИГНАЛЬНЫМ при интерференции в оптическом гибриде 27, так как на оптическое волокно 20 оказывается внешнее акустическое воздействие.
За счет чувствительности приемной части устройства оценки акустической обстановки к фазовой модуляции возможно как измерение акустических воздействий по всей длине оптического волокна 20 обследуемого объекта 19, так и локализация измерения на любом его участке, за счет разного времени возврата отраженного от примесей оптического волокна 20 оптического излучения.
Изменение акустического давления, оказываемого источниками 21 акустических сигналов на коротких участках оптического волокна 20, определяется по разности рефлектограмм во времени и анализируется либо электронной вычислительной машиной 17 с помощью специального программного обеспечения, либо оператором визуально и на слух.
Таким образом, оптическое волокно 20 используется как система распределенных акустических датчиков 21 (211-21m) по всей длине оптического волокна 20 обследуемого объекта 19. Возможность программного изменения точек измерения по всей длине оптического волокна 20, расположенных внутри обследуемого объекта 19, позволяет корректировать их в режиме реального времени для получения наилучшего соотношения сигнал/шум на каждом участке измерения. Это позволяет повысить точность и достоверность вычисления уровня разборчивости речи и оценки акустической обстановки обследуемого объекта.
Настраиваемая линия задержки отрезка 25 оптического волокна применяется для обеспечения симметричности по фазе ОПОРНОГО и СИГНАЛЬНОГО излучения при начальной настройке волоконно-оптического интерферометра 5 рассеянного излучения.
ОПОРНОЕ и СИГНАЛЬНОЕ излучение интерферируют в оптическом гибриде 27. В силу высокой когерентности интерферирующих полей рассеянных излучений, считают, что эти поля коррелированы по времени и значение автокорреляционной функции поля источника близко к единице, поэтому при интерференции складываются их комплексные амплитуды. В результате этого, при суммировании полей рассеянного излучения, образуется новое поле с переменной комплексной амплитудой, пропорционально зависящей от акустического воздействия на участки оптического волокна 20 обследуемого объекта 19. При этом на выходах оптического гибрида 27 получаются новые излучения с переменной комплексной амплитудой, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 2π/3.
С выходов оптического гибрида 27 фазоразностные, модулированные по интенсивности, оптические сигналы поступают на первый 6 и второй 10 фотоприемники соответственно.
Демодулированные первым 6 и вторым 10 фотоприемниками переменные, в зависимости от акустического воздействия на участки оптического волокна 20 обследуемого объекта 19, по интенсивности излучения преобразуются в аналоговые электрические сигналы, являющиеся восстановленными аналоговыми акустическими сигналами после прохождения модулированного оптического излучения по волоконно-оптическому линейному тракту, и поступают на первый 7 и второй 11 усилители электрических сигналов соответственно.
С выходов усилителей 7 и 11 электрические аналоговые сигналы поступают на входы первого 8 и второго 12 блоков полосовых фильтров соответственно. Полоса пропускания полосовых фильтров блоков 8 и 12 определяется в соответствии с методиками оценки разборчивости речи. Данные методики оценки разборчивости речи используют инструментально-расчетный формантный метод, основанный на результатах экспериментальных исследований, описанных в [4], и не требующих сложных артикуляционных измерений.
Отфильтрованные аналоговые сигналы поступают на первый 9 и второй 13 блоки аналого-цифровых преобразователей. Оцифрованные аналоговые сигналы попарно с выходов первого 9 и второго 13 блоков поступают в блок 14 анализа электрических сигналов, предназначенный для селекции помещений по их естественному шуму от акустических и вибрационных источников и селекции отдельных источников акустических сигналов внутри каждого обследуемого объекта.
В блоке 14 анализа электрических сигналов оцифрованные акустические сигналы обрабатываются попарно, что повышает достоверность измерений и вычислений. При этом в блоке 14 анализа электрических сигналов в каждой полосе частот обрабатываются данные с выходов двух блоков (9 и 13) аналого-цифровых преобразователей, преобразующих сдвинутые относительно друг друга по фазе на 2π/3 аналоговые сигналы.
Работа блока 14 анализа электрических сигналов осуществляется в следующей последовательности:
по описанной выше последовательности работы устройства измеряют уровни шума в отсутствии источников 21 акустических сигналов и сигнала с шумом при наличии источников 21 акустических сигналов;
по естественному шуму (от акустических и вибрационных источников в отсутствии источников 21 (211, 212, … 21m) акустических сигналов) обследуемого объекта 19 реализуют функцию селекции объекта;
вычисляют уровни сигнала и соотношения сигнал/шум для каждого из m источников 21 акустических сигналов;
определяют оптимальные точки для приема сигналов каждого из источников 21 обследуемого объекта 19;
далее в соответствии с инструментально-расчетным формантным методом оценки разборчивости речи:
вычисляют для каждой частотной полосы на среднегеометрической частоте коэффициент восприятия формант слуховым аппаратом человека;
определяют спектральные индексы артикуляции речи (информационный вес каждой спектральной полосы частотного диапазона речи);
рассчитывают интегральный индекс артикуляции речи R;
вычисляют словесную разборчивость речи W в зависимости от интегрального индекса артикуляции речи R.
Обработанные в блоке 14 анализа электрических сигналов оцифрованные сигналы и данные по словестной разборчивости речи W с выхода блока 14 анализа электрических сигналов поступают в блок 15 анализа речевых сигналов, где производится распознавание и запись речи отдельных источников 211 212, … 21m акустических сигналов с их дальнейшим анализом по необходимым критериям (ключевым словам и фразам, образцам голоса, фоновым шумам и т.д.).
Блок 14 анализа электрических сигналов обменивается данными с блоком 16 управления режимами работы полупроводникового лазера 2 для определения временных параметров работы полупроводникового лазера 2 в тестовом и измерительном режимах.
Работа блока 16 управления осуществляется в тестовом и измерительном следующим образом.
1) В тестовом режиме:
когерентный полупроводниковый лазер 2 излучает тестовый импульсный сигнал и по максимальному времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала определяется длина L участка оптического волокна 21 обследуемого объекта;
в соответствии с длиной L участка оптического волокна вычисляется период Т посылки измерительных импульсных сигналов таким образом, чтобы каждый последующий измерительный импульсный сигнал излучался после приема всех отраженных сигналов предыдущего измерительного импульсного сигнала.
2) В измерительном режиме:
полупроводниковым лазером 2 излучаются измерительные импульсные сигналы с периодом Т;
принимается акустически модулированная последовательность отраженных измерительных импульсных сигналов от различных, заведомо определенных, точек 21 оптического волокна 20 обследуемого объекта 19, идентифицируемых временем возврата отраженных измерительных импульсных сигналов;
при необходимости, в режиме реального времени, корректируются точки измерения по всей длине каждого из участков оптического волокна 20 для получения наилучшего соотношения сигнал/шум на любом участке измерения.
Для обеспечения возможности ручного управления и настройки предлагаемого устройства оценки акустической обстановки обследуемого объекта к электронной вычислительной машине 17 подключены блок 14 анализа электрических сигналов, блок 15 анализа речевых сигналов и блок 16 управления режимами работы когерентного полупроводникового лазера 2.
Таким образом, за счет применения собственного независимого от информационных систем источника излучения в виде когерентного полупроводникового лазера 2 с оптическим усилителем 3 и блока 16 управления режимами работы полупроводникового лазера 2 в устройстве оценки акустической обстановки обследуемого объекта достигается запланированный технический результат.
Технический результат от предлагаемого изобретения заключается в сокращении времени, повышении точности и достоверности вычисления уровня разборчивости речи и оценки акустической обстановки обследуемого объекта, достигаемый за счет того, что в устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта дополнительно введены когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, два блока полосовых фильтров, блок анализа речевого сигнала, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, обследуемый объект и источники акустических сигналов обследуемого объекта, благодаря чему обеспечивается как селекция обследуемого объекта (помещения) по его естественной акустической обстановке, так и селекция отдельных источников акустических сигналов (ИАС) с дальнейшим распознаванием речи в режиме реального времени и осуществлением оценки акустической обстановки обследуемого объекта.
Источники информации.
1. ГОСТ Р 50840-95. Передача речи по трактам связи. Методы оценки качества, разборчивости и узнаваемости.
2. RU, патент №2278424 С1, МПК G10L 15/00, H04R 29/00, 2007, Бюл. №15.
3. RU, патент №2428798 С1, МПК G01R 29/08, H04B 10/12, 2011, Бюл. №25.
4. Рева И.Л. Сравнительный анализ объективных методов оценки разборчивости речи. Сборник научных трудов НГТУ. - 2010, №1 (59), с. 91-102.

Claims (2)

1 Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта, содержащее пассивное приспособление для подключения к оптическому волокну (оптическому каналу), блок обработки оптического сигнала, включающий в себя волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения, фотоприемники с усилителями и аналого-цифровые преобразователи, а также содержащее блок анализа электрических сигналов и электронную вычислительную машину (ЭВМ), отличающееся тем, что в него дополнительно введены когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, два блока полосовых фильтров, блок анализа речевых сигналов, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, обследуемый объект, включающий в себя оптическое волокно и m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, при этом выход когерентного полупроводникового лазера соединен со входом оптического усилителя, выход которого соединен с первым входом волоконно-оптического интерферометра рассеянного излучения, первый и второй выходы которого подключены ко входам соответственно первого и второго фотоприемников, выход первого фотоприемника соединен со входом первого усилителя электрических сигналов, выход которого соединен со входом первого блока полосовых фильтров, выход которого соединен со входом первого блока аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены с первыми входами блока анализа электрических сигналов, выход второго фотоприемника соединен со входом второго усилителя электрических сигналов, выход которого соединен со входом второго блока полосовых фильтров, выход которого соединен со входом второго блока аналого-цифровых преобразователей, выходы которого соединены со вторыми входами блока анализа электрических сигналов, выход которого соединен со входом блока анализа речевых сигналов, первый, второй и третий входы-выходы электронной вычислительной машины подключены соответственно к первым входам-выходам блока анализа электрических сигналов, ко входу-выходу блока анализа речевых сигналов и к первому входу-выходу блока управления режимами работы полупроводникового лазера, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом блока анализа электрических сигналов, управляющий вход когерентного полупроводникового лазера соединен с управляющим выходом блока управления режимами работы полупроводникового лазера, третий выход интерферометра соединен со входом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну, выход которого соединен со вторым входом волоконно-оптического интерферометра, вход-выход пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну (ОВ) соединен со входом-выходом оптического волокна обследуемого объекта, к которому подключены m источников акустических сигналов, размещенных в обследуемом объекте, при этом когерентный полупроводниковый лазер, оптический усилитель, блок обработки оптического сигнала, блок анализа электрических сигналов, блок анализа речевых сигналов, блок управления режимами работы полупроводникового лазера, электронная вычислительная машина и пассивное приспособление для подключения к ОВ функционально и конструктивно объединены в селективный измерительный блок для сокращения массогабаритных показателей устройства и обеспечения возможности его переноски.
2. Устройство оценки по п. 1, отличающееся тем, что волоконно-оптический интерферометр рассеянного излучения блока обработки оптического сигнала содержит первый циркулятор, опорный отрезок оптического волокна, второй циркулятор, отрезок оптического волокна с линией задержки, отрезок оптического волокна и оптический гибрид, при этом первый выход первого циркулятора соединен со входом опорного отрезка оптического волокна, первый выход которого соединен со вторым входом первого циркулятора, второй выход опорного отрезка оптического волокна соединен с первым входом второго циркулятора, второй выход первого циркулятора соединен со входом отрезка оптического волокна с линией задержки, выход которого соединен с первым входом оптического гибрида, второй вход которого соединен с выходом отрезка оптического волокна, вход которого соединен с первым выходом второго циркулятора, причем первый вход первого циркулятора является первым входом волоконно-оптического интерферометра рассеянного излучения, первым и вторым выходами которого являются соответственно первый и второй выходы оптического гибрида, которые подключены ко входам соответственно первого и второго фотоприемников, второй выход второго циркулятора является третьим выходом интерферометра, который соединен со входом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну, второй вход второго циркулятора является вторым входом интерферометра и соединен с выходом пассивного приспособления для подключения к оптическому волокну.
RU2019110378A 2019-04-09 2019-04-09 Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта RU2715176C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110378A RU2715176C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110378A RU2715176C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715176C1 true RU2715176C1 (ru) 2020-02-25

Family

ID=69630914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110378A RU2715176C1 (ru) 2019-04-09 2019-04-09 Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715176C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073982A (en) * 1989-09-01 1991-12-17 General Electric Company Apparatus for connecting multiple passive stars in a fiber optic network
RU2278424C1 (ru) * 2005-02-10 2006-06-20 Владимир Кириллович Железняк Устройство измерения максимальной разборчивости речи
RU2428798C2 (ru) * 2009-09-14 2011-09-10 Владимир Васильевич Гришачев Волоконно-оптический детектор угроз утечки речевой информации через волоконно-оптические коммуникации
RU2566606C1 (ru) * 2011-10-05 2015-10-27 Ньюбрекс Ко., Лтд. Распределенное волоконно-оптическое устройство обнаружения звуковых волн
RU2568417C1 (ru) * 2014-07-31 2015-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" Способ контроля поля вибраций и устройство для его осуществления

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073982A (en) * 1989-09-01 1991-12-17 General Electric Company Apparatus for connecting multiple passive stars in a fiber optic network
RU2278424C1 (ru) * 2005-02-10 2006-06-20 Владимир Кириллович Железняк Устройство измерения максимальной разборчивости речи
RU2428798C2 (ru) * 2009-09-14 2011-09-10 Владимир Васильевич Гришачев Волоконно-оптический детектор угроз утечки речевой информации через волоконно-оптические коммуникации
RU2566606C1 (ru) * 2011-10-05 2015-10-27 Ньюбрекс Ко., Лтд. Распределенное волоконно-оптическое устройство обнаружения звуковых волн
RU2568417C1 (ru) * 2014-07-31 2015-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" Способ контроля поля вибраций и устройство для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110470327A (zh) 一种光时域分析仪和分析方法
EA032547B1 (ru) Оптоволоконная система для измерения вибраций в многофазных потоках и соответствующий способ контроля многофазных потоков
CN109115688A (zh) 一种光纤遥测式多功能气体听漏仪器及方法
CN104180892B (zh) 光学干涉仪和具有这种光学干涉仪的振动计
WO2008000007A1 (de) Elektroakustischer wandler
WO2023019720A1 (zh) 一种电力电缆局部放电的分布式检测方法及其检测系统
IT1121496B (it) Procedimento e dispositivo per l effettuazione di misure oggettive di qualita su apparecchiature di trasmissione di segnali fonici
RU2620569C1 (ru) Способ измерения разборчивости речи
CN108155540A (zh) 一种单频激光器跳模的检测系统
CN113503955A (zh) 一种基于光频域反射技术的光纤水听器
RU2715176C1 (ru) Устройство оценки акустической обстановки обследуемого объекта
CN109088670B (zh) 一种确定声波信号的方法及系统
RU2657135C1 (ru) Устройство доплеровского измерителя скорости движущейся поверхности на основе интерферометра с волоконным вводом излучения
Posada-Roman et al. Multichannel ultrasound instrumentation for on-line monitoring of power transformers with internal fiber optic sensors
CN107687939B (zh) 一种干涉型光纤水听器传感臂光纤检测装置及方法
RU2690027C1 (ru) Способ одновременного измерения разборчивости речи нескольких источников
CN108152006A (zh) 一种后向反射光比例对宽带光源影响的测试装置及方法
CN212752265U (zh) 一种采用edfa放大装置检测瑞利散射信号强度的系统
CN213957153U (zh) 一种oct系统灵敏度测量装置
CN112104415B (zh) 一种采用edfa放大装置检测瑞利散射信号强度的系统
CN210327579U (zh) 一种光缆振动的定位装置
Dudzik et al. Demodulator electronics for laser vibrometry
CN118565604A (zh) 一种高信噪比的分布式声学传感系统及方法
CN111121944B (zh) 振动测量系统和振动测量方法
SU711837A1 (ru) Способ определени внутреннего масштаба турбулентности

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210410