Объективный измеритель эквивалентов затухания Советский патент 1983 года по МПК H04B3/48 H04R29/00 

Изобретение относится к телефонии и может быть использовано для измерения твлефонометрических параметров телефонных аппаратов (ТА) и различных телефонных устройств .подобно измерениям, проводимым с использование слухового аппарата человека (аудитора) при субъективном методе измерения. Известен объективный измеритель эквивалентов затухания (ЭЗ) , содержащий передающую часть, представляющую собой совокупность генератора ис пЫтательного сигнала, искусственног рта и искусственного уха,а также пр емную часть, представляющую собой анализатор громкости с блоком сравне ния и регистрации, между которыми включен испытуемый ТА с абонентской линией и мостом питания 1 . Известное устройство позволяет реализовать известное аналитическое выражение для ЭЗ -по громкости . CD Это выражение получено путем аппроксимации результатов субъективностатистических измерений с использованием линейных испытуемых систем и конкретного речевого материала. Известно также, что громкость ригнала, а следовательно и величина ЭЗ, зависит от явлений маскировки (пространственной и временной), , громкост зависит от спектра испытательного сигнала, распределения спектральных составляющих по критическим полосам и их соотношения в этих полосах. Поскольку при измерении нелинейных испытуемых систем деформируются спектральные и временные характеристики испытательного сигнала, то сигнал на входе анализатора громкости, реализующего соотношение (1), отличается по спектральным и временным характеристикам от характеристик речевого материала,использованного для получения выражения (1).Количест во нелинейных устройств,используемых в телефонии,составляет большинство, поэтому измерения ЭЗ по громкости, проводимые с помощью известных устройств, сопровождаются значительными ошибками. Кроме того, область исполь зования известного устройст,ва ограничена только измерениями ЭЗ телефон ных аппаратов. Цель изобретения - повьпиение точности измерения величины ЭЗ по громкости, а также расширение области его применение., . Цель достигается тем, что в объек тивном измерителе.эквивалентов затухания, содержащем генератор испытательного сигнала, подключенный к вхо ду испытуемого электроакустического преобразователя, к выходу которого подключен анализатор громкости, выход которого соединен с входом блока сравнения и регистрации, анализатор громкости выполнен в виде входного согласующего усилителя, выход которого через параллельно включенные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, масштабного усилителя, формирователя сигнала возбуждения и блока определения удельной громкости, подключен к входам коммутатора, выход которого через сумматор подключен к входу выходного интегрирующего элемента. Кроме того, формирователь сигнала возбуждения каждого канала выполнен в виде последовательно соединенных однополупериодного выпрямителя и фильтра нижних частот. Благодаря указаннымотличительным особенностям в устройстве появляется возможность вместо конкретного испытатель1ного сигнала использовать любой сигнал, чьи характеристики должны быть измерены подобно слуховому восприятию. Это существенно расширяет область использования устройства, при этом точность измерения возрастает за счет моделирования процессов , происходящих в слуховом аппарат те при восприятии громкости. В общем виде измерение величины ЭЗ, реализуемое предлагаемым устройством, сводится к сравнению громкости в цепи, содержащей испытуемую систему, к громкости национальной испытательной фразы, прошедшей эталонный тракт Государственной первичной измерительной телефонной системы (для случая измерения ЭЗ телефонных аппаратов), а кЪличественно величина ЭЗ полу;чается как логарифм отношения этих громкостей и выражается в децибелах. На чертеже представлена структурная электрическая схема объективного измерителя .эквивалентов затухания. Устройство содержит генератор 1 испытательного сигнала, подключенный к входу испытуемого электроакустического преобразователя 2, выход которой подключен к входу анализатора 3 громкости - к согласующему усилитею 4, выход усилителя 4 параллельно одключен к фильтрам 5 -rSf, критичесих полос (п - число критических поос и соответственно число каналов), ыходы фильтров 5, т5п подключены к масштабным усилителям 6 т6|, выходы оторых соединены с формирователями , f7n сигнала возбуждения, которые, свою очередь, могут быть выполнеы, например, в виде последователього соединения однополупериодных ыпрямителей 8 -гв, и фильтров 9j т9п ижних частот, выходы формирователей

7 T-7n сигнала воэбу а1ения соединены с блоками Ю, rlOf, определения удельной громкости, каждый из выходов блоков 10 , подсоединяется с помощью коммутатора И к сумматору 12, выход которого соединен с выходным интегрирующим элементом 13, выход которого является выходом анализатора громкости и подключен к блоку 14 сравнения и регистрации, в состав которого входит датчик 35 опорного напряжения.

Устройство работает на примере измерения ЭЗ телефонного аппарата следую щим образом.

Генератор 1 испытательного сигнала воспроизводит электрический сигнал, спектральные и временные хардктеристики которого соответствуют подобньлм характеристикам национальной испытательной фразы. Такое приближение необходимо для более близкого совпадения результатов объективного и субъективного измерения ЭЗ, т.е. для точности измерения. С выхода испытуемого электроакустического преобразователя 2 сигнал поступает на вход анализатора 3громкости, на входе которого включен согласующий усилитель 4, далее спектр сигнала разделяется на полосы критической ширины при помощи фильтров 5 г5(. Х елательно, хотя и не обязательно, чтобы число фильтров критических полос соответствовало рабочему диапазону частот. Такое соответствие дополнитель о повысит точность измерения ЭЗ. Далее моделируется разность восприятия громкости в плоском и диффузном звуковом поле. Поскольку она не равномерна в диапазоне-частот, то это обстоя тельство желательно учесть, например, используя масштабные усилители с различными коэффициентами передачи в каждом канале. После масштабных усилителей сигнал преобразуется в величину, пропорциональную функции возбуждения в формирователях 7 -If сигнала возбуждения. Так как эта функция в каждой критической полосе пропорциональна интенсивности, т.е. квадрату звукового давления, то это означает (при реализации упомянутого преобразования с помощью квадратора) удвоение динамического диапазона для всех последующих блоков. При желательном динамическом диапазоне измерения 60 дБ (в этих пределах изменяется ЭЗ большинства телефонных систем) построение блоков с динамическим диапазоном 120 дБ существенно усложнило бы реализацию подобного устройства. В пр едлагаемом объективном измерителе эз вместо квадратора можно использовать последовательное соединение однополупериодных выпрямителей 8 т8{1 и фильтров 9у f9n частот, позволяющее получить величину возбуждения, приближающуюся к интенсивности сигнала с точностью, достаточной для слухового восприятия.

Сигнал, пропорциональный возбуждению, далее преобразуется; в характе- ристику восприятия в блоках lO flOrj определения удельных громкостей. Преобразование ведется согласно зависимости

-.

сонпол Барк

15

где Е

интенсивность сигнала, приходящаяся на критическую полосу,

интенсивность сигнала на

ПС пороге слышимости для чис0тых тонов,

Е.

пороговая интенсивность. Суммирование удельных тромкостей происходит в сумматоре 12 путем последовательного подключения каналов

5. С помощью коммутатора 11. Суммирование происходит с учетом пространственного маскирующего действия. Общая громкость сигнала, прошедшего испытуемую систему, получается после

0 учета временного маскирующего действия в интегрирующем элементе 13.

Величина, пропорциональная ЭЗ по громкости, получается сравнением напряжений, пропорциональных громкос5тям испытательной фразы, прошедшей через испытуемую и эталонную, системы. В предлагаемом измерите.ле это сравнение осуществляется в блоке 14 сравнения и регистрации, который может быть выполнен в виде логарифма0тора .

В общем случае на один его вход подается сигнал, прошедший испытуемую систему (из анализатора 3 гром5кости) , а на другой вход (не показан) - сигнал, прошедший эталонную систему (не показана). Однако для упрощения процесса измерений ЭЗ предоставляется желательным ввести в

0 состав блока 14 датчик 15 опорного напряжения, пропорционального громкости национальной испытательной фразы, прошедшей чероз эталонную систему. .

5

Следует отметить, что основное достоинство предлагаемого измерителя состоит в увеличении точности измерения ЭЗ, т.е. степени совпадения с результатами субъективных измерений.

0 Это достигается за счет моделирования реальных процессов, происходящих в слуховом аппарате аудитора при прослушивании.

Благодаря тому, что данный измеритель применим к измерению нелиней5510072 ных испытуемых систем, составляющих большинство в телефонии, упомянутое достоинство измерителя приобретает особую значимость. Поскольку данный измеритель предполагает анализ громкости сигналов 5 с различной временной и спектральнойструктурой, то, используя как испытательный сигнал любой другой сигнал (например, любую фразу, а не только национальную испытательную), можно 10 производить ухоподобные измерения. громкости относительно громкости 1} тракте телефонометрического эталона. Таким образом, появляется возможность производить качественно новые 15 измерения, в отличие от измерения физических величин, при проведении работ по исследованию электрических сигналов на телефонных сетях. Дополнительным преимуществом пред-20. лагаемого измерителя является возможность получить с выхода маскирующего контура трехмерную величину ощущения , 066 в координатах время - удельная громг кость - высота тона. Вывод этой величины на устройство отображения впервые даст возможность визуального анализа величины .слухового восприятия. Принимая во внимание, что пропускная информационная способность .зрительного аппарата человека значительно выше, чем слухового, можно говорить о возможности разработки на принципиально новых основах методов оценки качества телефонной передачи, а т.акже индивидуальных характеристик речевого аппарата человека, Время измерения испытуемой системы предлагаемым измерителем, по существу, определяется временем его подключения, в то время как при субъективных измерениях величина ЭЗ получается усреднением 12 7 24 уравниваний громкости для каждой испытуемой системы, на которые уходит свыше 10 мин.

1. ОБЪЕКТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭКВИВАЛЕНТОВ ЗАТУХАНЯЯ, содержащий генератор испытательного сигнала, подключенный к входу испытуемого электроакустического преобразовател к выходу которого подключен анализа тор громкости, выход которого соеди нен с .входом блока сравнения и реги рации , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, анализатор громкости выполнен в виде входного согласующего усилителя , выход которого через параллельно включенные каналы, г1ЖДЬ1й из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, масштабного усилителя, формирователя сигнг ла возбуждения и блока определения удельной громкости, подключен к входЬм коммутатора, выход которого через сумматор подключен к входу выходного.интегрирующего элемента. . 2. Измеритель по п, 1, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что формирователь сигнала возбуждения каядого канала выполнен в виде последовательно соединенных однополупбриодного вы-§ прямителя и фильтра нижних частот.