Устройство для измерения уровняшуМА B пАузАХ РЕчи Советский патент 1981 года по МПК H04B3/46 H04B17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА В ПАУЗАХ РЕЧИ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения уровня шума в электроакустических и радиотелефонных устройствг1Х.

По основному авт. св. № 605322 устройство для измерения уровня шума в паузах речи содержит последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, синхронный интегратор, амплитудный селектор, первый счетчик импульсов, элемент запрета, реверсивный сумматор, цифроаналоговый преобразователь, интегратор, исполнительный блок, а также второй счетчик импульсов и генератор импульсов. Выход генератора импульсов одновременно подключен ко второму входу синхронного интегратора и к счетному входу второго счетчика импульсов, выход которого одновременно подключен ко входу обнуления первого счетчика импульсов и второму входу элемента запрета, второй вход реверсивного сумматора подключе.н к выходу первого счетчика импульсов, а выход интегратора - ко второму входу амплитудного селектора СО.

Однако измерение в таком устройстве требует длительного времени.

Цель изобретения - сокращение времени измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения уровня шума в паузах речи, содержащее последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, синхрон0ный интегратор, амплитудный селектор, первый счетчик импульсов, элемент запрета, реверсивный сумматор, цифроаналоговый преобразователь, интегратор, исполнительный блок, а

5 также второй счетчик импульсов и генератор импульсов., причем выход генератора импульсов одновременно подключен ко второму входу синхронного интегратора и к счетному вхо0ду второго счетчика импульсов, выход которого одновременно подключен ко входу обнуления первого счетчика импульсов и ко второму входу элемента запрета, второй вход ревер5сивного сумматора подключён к выходу первого счетчика импульсов, а выход интегратора - ко второму входу амплитудного селектора, введены дополнительный интегратор, масштаб0ный усилитель, элемент сравнения,

пороговый элемент и аналоговый ключ которые соединены последовательно, при этом вход порогового элемента объединен с другим входом аналогового ключа, выход которого подключен к дополнительному входу генератора импульсов, выход амплитудного детектора - ко входу дополнительного интегратора, а выход интегратора - к другому входу элемента сравнения.

-На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения уровня шума в паузах речи содержит последовательно соединенные усилитель , амплитудный детектор 2, синхронный интегратор 3, амплитудный селектор 4, первый счетчик 5 импульсов, элемент б запрета, реверсивный сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь 8, интегратор 9. Выход первого интегратора 9 одновременно подключен ко второму входу амплитудного селектора 4 и ко входу исполнительного блока 10. Выход амплитудного детектора 2 подключен также к дополнительному интегратору 11, который,- в свою очередь, последователно соединен с масштабным усилителем 12 и элементом 13 сравнения. Выход элемента 13 сравнения одновременно подключен к сигнальному входу аналогового ключа 14 и ко входу порогового элемента 15, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа 14. Выход аналоговог ключа 14 подключен к управляющему входу генератора 16 импульсов, упраляющего напряжением. Выход генератора 16 импульсов подключен одновременно ко второму входу синхронного интегратора 3 и к счетному входу втрого счетчика 17 импульсов, выход которого одновременно подключен ко входу обнуления счетчика 5 импульсов и ко второму входу элемента 6 зпрета. Второй вход реверсивного сумматора 7 подключен к выходу счетчика 5 импульсов, а второй вход элемента 13 сравнения - к выходу интегратора 9. .

Устройство работает следующим образом.

i Входной сигнал, представлякндий собой смесь речевого сигнала и шума, или только шум, поступает на вход усилителя 1, с выхода которого на. вход амплитудного детектора 2 С выхода амплитудного детектора 2 сигнал поступает на сигнальный вход синхронного интегратора 3, управляющий вход которого подключен к генератору 16 импульсов. На выходе синхронного интегратора 3 сигнал представляет собой дискретные выборки частотой 40-50 Гц и длительностью МКС, огибающая которых представляет собой или смесь речевого сигнала с шумом, или только шум. Частота следования и длительность выборок на выходе синхронного интегратора 3 определяются параметрами импульсов генератора 16. Постоянная времени заряда RC цепи синхронного интегратора 3 для обеспечения высокой линейности выбирается равной З Р ЮТинп ,

а время разряда указанной RC цепи синхронного интегратора 3

РА1Р имп/25.

Сквозной коэффициент передачи Kg от входа устройства к выходу синхронного интегратора 3 выбирается из условия

.,

где К - коэффициент передачи усилителя 1;

К 2 .- коэффициент передачи амплитудного детектора 2; Kj - коэффициент передачи синхронного интегратора 3. С выхода синхронного интегратора 3 сигнал поступает на .сигнальный .вход амплитудного селектора 4, с выхода которого - на счетный вход счетчика 5 импульсов. Вход обнуления первого счетчика 5 импульсов подключен к выхоу второго счетчика 17 импульсов, на счетный, вход которого поступают импульсы от генератора 16.

Таким образом счетчик 5 импульсов заполняется импульсами с выхода амплитудного селектора 4 в течение измерительного цикла, определяемого временем заполнения второго счетчика 17 импульсов. Объем второго счетчика 17 импяльсов выбран из условия

сц«г рп

о .

где Tpf, - средняя длительность естественной паузы в речевом сигнале;

fq - начальная частота следования импульсов генератора 16 импульсов.

Для того, чтобы уровень напряжения на выходе интегратора 9 был близок к вероятному уровню, равному действующему зна,чению сигнала на входе устройства, объем первого счетчика 5 выбирается из условия

-o,s

(i:

Nt4.

Сигнал с выхода первого счетчика 65 5 импульсов одновременно поступает

на вход Сложение реверсивного сумматора 7 и на первый вход элемента 6 запрета. На другой вход элемента 6 запрета поступают импульсы с выхода второго счетчика 17. В случае переполнения первого счетчика 5 за время, определяемое временем заполнения второго счетчика 17,каждый импульс переполнения с выхода первого счетчика 5, поступающий на вход Сложение реверсивно о сугЛматора 7, на одну ступеньку повышает уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 8, выход которого через интегратор 9 подключен к управляющему входу амплитудного селектора 4. Коэффициент передачи интегратора 9 равен единице. Увеличение напряжения на управляющем входе амплитудного селектора 4 приводит к тому, что среднее количество импульсов за единицу времени с выхода амплитудного селектора 4, поступающих на счетный вход первого счетчика 5, перестанет вызывать его переполнение. В случае отсутствия импульсов переполнения на выходе первого счетчика 5 элемент 6. запрета разрешает прохождение импульсов с выхода второго, счетчика 17 на вход Вычитание реверсивного сумматора 7..При этом каждый импульс с выхода второго счетчика 17, поступая на вход Вычитание реверсивного сумматора 7, понижает на одну ступеньку уровень напряжения на выходе цкфроаналогового преобразователя 8;

Таким образом, изменение напря.жения на управляющем входе амплитудного селектора 4 вызывает на его выходе изменение среднего количества импульсов, амплитуда которых превышает указанный управляющий уровень. Среднее количество импульсов, стабилизирукшдееся на выходе амплитудного селектора 4, определяется объемом первого счетчика 5 импульсов, причем объем пер- вого счетчика 5 импульсов выбирается гаким, чтобы уровень напряже-. ния на управляющем входе а11отлитудного селектора 4 был близок к вертикальной величине действукедего значения уровня сигнала на входе усройства. Уровень напряжения с выхода инт ргратора 9 одновременно поступает на вход исполнительного блока

Одновременно с выхода .амплитудного детектора 2 сигнал поступает на вход дополнительного интегратора

11,постоянная времени RC цепи которого выбрана больше величины ввроятного значения длительности естественной паузы в речевом сигнале и составляет величину порядка 1,5 с. С выхода дополнительного интегратора 11 прстоянное напряжение поступает на вход масштабного усили-.теля 12, причем сквозной коэффициент передачи входа устройства до выхода масштабного усилителя 12 выбирается из условия

0

Kof K -Kj-К -K j l,

где К - коэффициент передачи усили-теля 1;

К J - коэффициент передачи ампли5тудного детектора 2; коэффициент передачи дополКцнительного интегратора 11; коэффициент передачи масштабного усилителя 12.

0 Таким образом, в установившемся режиме уровень напряжения на выходе масштабного усилителя 12 равен или очень близок к уровню напряжения на выходе интегратора 9. В случае, например, резкого уменьшения

S уровня сигнала на входе устройства, что соответствует началу речевой паузы, уровень напряжения на выходе дополнительного интегратора 11 и соответственно на- выходе масDштабного усилителя 12 через время, равное 1,5 с, начнет понижаться. .Уровень напряжения с выхода масштабного усилителя 12 поступает на один из выходов элемента 13 срав5нения, на другой вход которого поступает уровень напряжения с выхода интегратора 9. Напряжение рассогласования с выхода элемента 13 сравнений одновременно поступает на вход порогового элемента 15 и на

0 вход аналогового ключа 14. Когда величина напряжения рассогласования на выходе элемента 13 сравнения превысит пороговый уровень U;,, равный, например

5

.

где и о - уровень напряжения, соответствующий изменению млад0шего разряда цифроаналогового преобразователя 8.

Пороговый элемент 15 вырабатывает уровень напряжения, которое, поступая на управляющий вход аналогово5го ключа 14, OTKjftiBaeT его, и напряжение рассогласования с выхода элемента 13 сравнения через открытый ключ 14 поступает на управляющий вход генератора 16 импульсов, уве0личивая его частоту. Аналогичным образом элемент 13 сравнения, аналоговый ключ 14 и пороговый элемент 15 работают при резком увеличении входйого сигнала, что соответствует по5явлению на входе устройства речевого сигнала. Увеличение частоты генератора 16 импульсов обеспечивает уменьшение времени установки уровня напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя. Наличие порогового элемента 15 и аналогового ключа 14 необходимо для того, чтобы при малых величинах рассогласования на частоту генератора 16 импульсов не влиял дрейф уровня напряжения на выходе масштабного усилителя 12.

Допуская, что уровень напряжения на выходе элемента 13 сравнения в процессе установки на выходе цифроаналогового преобразователя 8 изменяется, дискретно и следовательно частота генератора 16 также меняетс дискретно, то время установки уровня напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 8, определяк«4ве быстродействие устройства, в случае уменьшения этого уровня будет определяться следующим выражением

„ . JNcMo Nc4.o

ТУСТ-КП to , fo- Kr-Kcc-Ko-N V

где K UH/UP - коэффициент, харак: теризующий величину порога элемента 15; .. Kf - крутизна, генератора 16 по входу управленияК . - коэффициент передачи

элемента 13 сравнени

количество перестраиваемых уровней на выходе цифроаналогового. преобразователя в зависимости от изменения урЙвнясигнала на входе устррйства.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня шума в паузах речи по авт. св. № 605322, о т. л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью сокращения .времени- измерения, введены дополнительный интегратор, масштабный усилитель, элемент сравнения, пороговый элемент и аналоговый ключ, которые соединены последовательно, при этом вход порогового элемента объединен с другим входом аналогового ключа, вьлход которого подключен к дополнительному входу генератора импульсов, выход амплитудного детектора подключен ко входу дополнительного интегратора, а выход интегратора подключен к другому входу элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 605322, кл. Н 04 В 3/46, 1978.