SU940321A1 - Способ определени интенсивности звука отдельного источника и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике акустических измерений и может быть использовано, например, для локализации источников звука в авиационной акустике, определения характеристик электроакустических преобразователей при наличии от- ⁵ раженного поля.

Известны способы измерения интенсивности звука отдельного источника, основанные на использованиии направленных микрофонных систем, в частности трубчатых направленных микрофонов £1), компенсированных многоэлементных антенных решеток (2) .

Однако трубчатые микрофоны не обеспеу₅ чивают достаточной степени направленности, компенсированные многоэлементные системы громоздки и требуют для реализации большого количества аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому по го технической сущности является способ, основанный на измерении функций взаимной корреляции в двух точках поля вдоль направления на источник звука посредст2 вом двух микрофонов с компенсацией времени пробега звуковой волны между микрофонами Сз].

Однако диаграмма направленности имеет многолепестковый характер, поэтому способ обладает вневысокой точностью измерений на дискретных частотах, кроме того, с учувеличением расстояния между микрофонами сказывается спадание звукового давления прямого звука обратно пропорционально расстоянию до источника, что также снижает точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности определения интенсивности звука отдельного источника.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения интенсивности звука отдельного источника, основанном на измерении функции взаимной корреляции сигналов с двух приемников звукового давления, расположенных на прямой, направленной на исследуемый источник, с компенсацией времени . 940321 пробега звуковой волной расстояния χ между приемниками, причем 'Cz , где с — скорость звука в среде, указанные измерения проводят при непрерывном перемещении одного из приемников зву- ₅ нового давления с постоянной скоростью вдоль направления на источник и компенсации изменения амплитуды звуковой волны с расстоянием, а величину интенсивности звука источника определяют как сред- ю нее значение функции взаимной корреляции за время перемещения приемника.

Для осуществления указанного способа применяется устройство, содержащее два приемника звукового давления, селектив- 15 ные усилители, линию задержки, коррелятор^ с дополнительно введенными в него координатным устройством с источником постоянного напряжения, являющимся линейной функцией координаты, делителем 20 напряжения, регулятором усиления, запоминающим транспонирующим устройством ι с циклическим воспроизведением, интегрирующим вольтметром, причем выход неподвижного приемника звукового давления 25 соединен с входом первого селективного усилителя, выход усилителя соединен с входом Линии задержки, выход линии .задержки соединен с первым входом коррелятора, выход перемещаемого приемника з₀ звукового давления соединен с е&одом второго селективного усилителя, выход второго усилителя соединен с входом регуля* тора усиления, выход регулятора усиления соединен с вторым входом корреля- ₃₅ тора, выход коррелятора соединен с входом транспонирующего устройства , выход транспортирующего устройства соединен с входом интегрирующего вольтметра, координатное устройство механически связано с перемещаемым приемником звукового давления, а выход источника постоянного напряжения координатного устройства соединен с управляющим входом транспонирующего устройства и с ₄₅ входом делителя напряжения, выход делиГеля напряжения соединен с управляющим входом регулируемой линии задержки.

На чертеже показана функциональная схема устройства для осуществления способа.

Согласно этой схеме Г — исследуемый источник звука; d - коэффициент преобразования напряжения, управляющего компенсирующей линией задержки, рйвX 4 ' ный-тг- · -р— (л^! - чувствительность упряв^с с о _· ’ дяющего входа линии задержки, t_o- максимальное напряжение на управляющем входе линии задержки). При определении интенсивности звука’ отдельного источника предлагаемым способом согласно функциональной схеме микрофонные сигналы, пропорциональные звуковым давлениям, подвергаются узкополосной частотной фильтрации. При этом отфильтрованный сигналό неподвижного микрофона Е_и^гцAcogjo-t (А - амплитуда звуковой волны, си - угловая частота), сдвинутый на время 'С , подается на первый вход коррелятора. Отфильтрованный сигнал с подвижного микрофона Е η- COS (JJ (/+ — СС5 Э J (А¹ — амплитуда звуковой волны, применяемой подвижным микрофоном: Θ - угол между направлением прихода звуковой волны и линией измерений) через регулятор усиления с коэффициентом усиления п^=А/А' подается на второй вход коррелятора (^π-υ^π9~ постоянные величины, зависящие от чувствительности микрофонов и коэффициентов передачи каналов). На выходе коррелятора получаем функцию взаимной корреляции $(/) = 11.,-п^ COS [KX(1-COS0)] I где К - волновое число.

Суммирование В(х) для х=0 - 2 ( 2 - кйаксимальное расстояние между микрофонами) дает искомую величину интенсивности звука исследуемого источника 2 о

или, поскольку 2 - \1 · Т ( V - скорость перемещения микрофона; Т - время перемещения) ^Ί О

Характеристика направленнности системы при этом определяется выражением

5ΐη [ώωΤ (4-COS0)] oLujT (4-coe®)

По сравнению с известным при измерениях предлагаемым способом боковые диаграммы направленности имеют меньшую амплитуду, величину которой можно регулировать расстоянием 2 перемещения подвижного микрофона.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит микрофоны 1 и 2 давления, селективные усилители 3 и 4, координатное устройство 5, делитель 6 напряжения, компенсирующую линию 7 задержки, регулятор 8 усиления, корреля940321 тор 9, транспонирующее запоминающее устройство 10 с циклическим воспроизведением, интегрирующий вольтметр 11 постбяННОГб напряжения. Неподвижный микрофон 1 через селективный усилитель 4, s компенсирующую линию 7 задержки соединен с первым входом коррелятора 9, подвижный микрофон 2 через селективный усилитель 3, регулятор 8 усиления соединен со вторым входом коррелятора 9 , 10 координатное устройство 5 механически связано с перемещаемым микрофоном 2 и электрически связано через делитель 6 напряжения с управляющим входом линии 8 задержки, а также непосредственно свя- 15 зано электрически с транспонирующим за—· поминающим устройством 10, а интегрирующий вольтметр 11 постоянного напряжения через запоминающее транспонирующее устройство 10 соединен с выходом ²⁰ коррелятора 9.

Работа устройство полностью описывается операциями способа.

Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа заключается в ²⁵ получении нового измерительного процесса при определении интенсивности звука источника при наличии отраженного поля. Предлагаемый способ и устройство позволяет измерять интенсивность звука ³⁰ на дискретных частотах, а также уменьшить амплитуду боковых лепестков, что повышает точность определения интенсивности звука источника и расширяет функциональные возможности измерений. 35

Claims (2)

1. пробега звуковой волной рассто ни  х между приемниками, причем С , где с - скорость звука в среде, yitaaaHные измерени  провод т при непрерывном перемещении одного из приемников звунового давлени  с посто нной скоростью вдоль направлени  на источник и компен сации изменени  амплитуды звуковой вол ны с рассто нием, а величину интенсивно ти звука источника определ ют как среднее значение функшга взаимной коррел пии за врем  перемещени  приемника. Дл  осуществлени  указанного способа приЛгег-шетс.  устройство, содержащее дэа приемтжа звукового давленк , селективные усилители, линию задержки, коррел тор с дополт1тельно введенными в него координатным устройством с ИСТОЧ П1ком посто нного напр жени ,  вл ющимс  линейной функцией координаты, целителем напр жени , регул тором ус1тени , запо- минающ1-1м транспонируютц11М устройством с циклическим воспроизведением, интегри рующем вольтметром, причем выход неподвижного приемника звукового давлени  соединен с входом первого селективного усилител , выход усилител  соединен с входом задер ши, выход .задержки соединен с первым входом коррел тора , выход перемещаемого приемника звукового давлени  с ЕЙСОДОМ вт рого селектТЮНого усилител , выход второго усилител  соединен с входом регул  тора усилен1Ш, выход регул тора усилени  соединен с вторым входом коррел тора , выход коррел тора соединен с входом транспонирующего устройства , выход транспортир аошего устройства соединен с входом интегрирующего вольтмет ра, координатное ycTpoiicTBO механически св зано с перемещаемым приемником зв 1 ового давлени , а выход источтжа посто нного напр жени  координатного устройства соединен с управл ющим входом транспо1тирующего устройства и с входом делител  напр л ени , выход дели eл  напр жени  соединен с управл юmvnvi входом регулируемой линии задержки. На чертеже показана функциошльна  схема устройства дл  осуи ествлени  способа . Согласно этой схеме Г исследуемый источник звука; d- - коэффиц 1ент преобразовани  напр жени , управл ющего ксжчпенсигующей линией задержки, равX - -- (V- чувствительность упра НЫЙ ЕОс д ющегр входа .iniumi задержки, макси мальноп нппр жение на управл юи1ем входе линии задержки). При определении интенсивности звука отдельного источни ка предлагаемым способом согласно функ- аиональной схеме микро4юнные сигналы, пропорциональные звуковым давлени м, подвергаютс  узкополосной частотной фильтрации. При этом отфильтрованный сигналС Неподвижного микрофона Ех, (А - амплитуда звуковой волны, UJ - углова  частота), сдвинутый на вре м  f , подаетс  на первый вход коррел тора . Отфильтрованный сигнал с подвижE n cosa )(t-t-|cos9) ,ного микрофона - амплитуда звуковой вотны, применве ой подвижным микрофоном: 0 - угол между направлением прихода звуковой волны и ли1шей измерений) через регул тор усилени  с коэффициентом усилени  Пт А/А подаетс  на второй вход коррел тора ( посто нные величины, завис щие от чувствительности микрофонов и коэффициентов передачи каналов). На выходе коррел тора получаем функцию взаим.ной коррел ции В(Х) Кх(-1-соз9) I где К - волновое число. Суммироваттее В(х) дл  - (б - кйаксимальное рассто ние между микрофонами) дает искомую величину интенсивности звука исследуемого источника0 О или, поскольку 2 V т ( V - скорость перемещени  микрофона; Т - врем  перемещени ) 3:: Ь Характеристика направленнности с.-ис темы при этом определ етс  выражением ((-cos9 dujT it-совв) По сравнению с vi3BecTHbiM при измерени х предлагаемым способом боковые диаграммы направленности имеют меньшую амплитуду, велич-ину которой можно регулировать рассто нием 2 перемещени  подвижного микрофона. Устройство дл  реализации предлагаемого способа содержит микрофоны 1 и 2 давлени , селективные усилители 3 и 4, координатное устройство 5, делитель 6 напр жени , компенсирующую линию 7 задержки, регул тор 8 усилени , коргюл 594 тор 9, транспонирующее запоми аюшее устройство 10 с циклическим воспроизведением , интегрирующий вольтметр 11 пос тб иио б Нййр жбни . Неподвижный микро фон 1 через селективный усилитель 4, компенсирующую линию 7 задержки соеди нен с первым входом коррел тора 9, подвижный микрофон 2 через селектив1 ый усилитель 3, регул тор 8 усилени  соединен со вторым входом коррел тора 9 , координатное устройство 5 механически св зано с перемещаемым микрофоном 2 и электрически св зано через делитель 6 напр жени  с управл ющим входом линии задержки, а также непосредственно св зано электрически с транспонирующим за- поминающим устройством 10, а интегрирующий вольтметр 11 посто нного напр жени  через запоминающее транспонирующее устройство 1О соединен с выходом коррел тора 9. Работа устройствг полностью описываетс  операци ми способа. Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа заключаетс  в получении нового измерительного процесса при определении интенсивности звука источника при наличии отраженного пол . Предлагаемый и устройство позвол ет измер ть интенсивность звука на дискретных частотах, а также уменьшить амплитуду боковых лепестков, что повыщает точность определени  интенсивности звука источника и расшир ет функциональные возможности измерений. Формула изобретени  1, Способ определени  интенсивности звука отдельного источника, основанный на измерении функции взаимной коррел ции сигналов с двух приемников звукового давлени , расположенных на пр мой, направленной на исследуемый источник, с компенсацией времени пробега звуковой волной рассто ни  между приемшпсами, отпичаюшийс  тем, что, с целью повышени  точности, измерени  провод тс  при непрерывном перемещении одного из приемников звукового давлени  с посто нной скоростью вдоль направлени на источник и кга пенсапии изменени  1 амплитуды звуковой волны с рассто нием,   величину интенсивности звука источника определ ют как среднее значение функции взаимной коррел ции за врем  перемещени  приемника,
2. 2. Устройство дл  определени  инте сивности звука отдельного источника, содержащее два приемника звукового да&лени , селективные усилители, пинию задержки , коррел тор, отлИчающе ес   тем, что, с целью повышени  точ- нести измерени , в него введены координатное устройство с источником посто нного напр жени , делитель напр жени , регул тор усилени , запоминающее транопортирующее устройство, интегрирующий вольтметр, при этом выход неподвижного приемника звукового давлени  соединен с входом первого селективного усилител , выход усилител  соединен с входом линии задержки, выход линии задержки соединен с первым входом коррел тора, выход перемещаемого приемника звукового давлени  соединен с входом второго селективного усилител , выход второго усилител  соединен с входом регул тора усилени , выход которого соединен с вторым входом коррел тора, выход коррел тора сое динен с входом транспонирующего устройства , выход которого соединен .с входом интегрирующегр вольтметра, координатное устройство механически св зано с перемещаемым приемником звукового давлени , а выход источника посто нного напр жени  координатного устройства соединен с управл ющим входом транспонирующего устройства и с входом делител  напр жени , выход делител  напр жени  соединен с управл ющим входом регулируемой линии задержки. ;Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Сапожников А. А. Электроакустика, М., Св зь, 1978, с. 90-92. I.Soaermdn Р.Т., NobBe S.C. / 5irecUonaC drra- for acoustic studies of Wind иппеЕ.Л-БААР. /74-540, 1974, p. 1-8. . Badde P. K.3r Strurr entd fon trends for noise reduct-fon Nwork as seen biJ a mechdn-icaC enqgineer . J. Aodio EnafineerintJ Sot, 1966, 14, № 4, 3O2-3O6;

   Г

   t

   н

   о.

   w

   11

   I