Устройство для измерения уровняшуМА B пАузАХ РЕчи Советский патент 1981 года по МПК G01R29/26 

амплитуда которых превышает заданный уровень и вырабатывает сигнал рассогласованая, изменяющий указанный уровень таким образом, чтобы число выборок, превыидающих этот уровень, оставалось постоянным СзЗ .

Недостатком устройства является узкий динамический дигшазон входных сигналов, поскольку заведомо предполагается, что уровень входного шума ниже уровня cN.ecH речевого сигнала и шума, т.е. накладываются ограничения на динамический диапазон входных сигналов: уровень шума не должен быть больше, а уровень речевого сигнала не должен быть меньше какого-то порогового значения с. Указанный недостаток приводит к неоднозначности измерений, что, в свою очередь, приводит к неверной оценке качества проверяемого канала связи.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения уровня шума в паузах речи,содержащее последовательно соединенные входной усилитель, амплитудный детектор, синхронный интегратор и амплитудный селектор, исполнительный блок и посл довательно соединенные задающий генератор, первый счетчик, второй счетчик, элемент запрета, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и интегратор, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, выход задающего генератора подключен к второму входу синхронного интегратора, выход амплитудного селектора подключен к второму входу второго счетчика, выход первого счетчика подключен к второму входу элемента запрета, выхо второго счетчика подключен к второму входу реверсивного счетчика, в него введены формирователь, третий и четвертый счетчики, второй элемент запрета и аналоговый ключ, причем выход входного усилителя соединен со входом третьего счетчика, выход задающего генератора одновременно подключен к второму входу третьего счетчика, к второму входу второго элемента запрета и к первому входу четвертого.счетчика, выход которого подключен к третьему входу второго элемента запрета, первый выход которого подключен к второму входу четвертого счетчика, а второй выход - к первым входам исполнительног блока и аналогового ключа, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к второму входу исполнительного блока.

Сущность изобретения заключается в применении более эффективного различения речевого сигнала и шума, основанного на том, что средняя

(кажущаяся) частота шума, прошедшего через фильтр низких частот с полосой пропускания, соответствующей, стандартному телефонному каналу, больше средней частоты речевого сигнала.

С помощью дополнительно введенных блоков формирователя, третьего счетчика импульсов, второго элемента запрета, четвертого счетчика импульсов, и аналогового ключа) устройство подсчитывает число периодов входного сигнала, т.е. определяет его среднюю частому и, в зависимости от результата, включает или выключает аналоговый ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора. Таким образом, с выхода интегратора на вход исполнительного блока поступает напряжение только в паузы речевого сигнала. Этим устраняется неоднозначность измерения уровня шума от величины отношения сигнал/шу входного сигнала и от величины входного шума.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит входной усилитель 1, амплитудный детектор 2, формирователь 3, синхронный интегратор 4, задающий генератор 5, счетчики. 6-8 импульсов, первый элемент 9 запрета, аналоговый ключ 10, исполнительный блок 11, интегратор 12, амплитудный селектор 13, четвертый счетчик 14 импульсов, второй элемент 15 запрета, реверсивный сумматор 16, цифроаналоговый преобразователь 17.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий собой смесь речевого сигнала и шума или только шум, поступает на вход усилителя 1, с выхода которого сигнал поступает на вход амплитудного детектора 2. С выхода амплитудного детектора 2 сигнал поступает на вход синхронного интегратора 4, управляющий вход которого подключен к задаю.щему генератору 5. На выходе синхронного интегратора 4 сигнал представляет собой дискретные выборки частотой 40-50 Гц или длительностью Toxut. 0,5 мс, огибающая которых представляет собой или смесь речевого сигнала с шумом или только шум. Частота следования и длительность выборок на выходе синхронного интегратора 4 определяются параметрами импульсов задающего генератора 5. Постоянная времени заряда КС-цепи синхронного интегратора 4 для достижения высокой линейности выбрана равной

зор.

а время разряда указанной RC-цепи в ,синхронном интеграторе 4

-роз/з UM/f Сквозной коэффициент передачи К, от входа устройства до .выхода синхронного интегратора 4 выбирается из условия -К. 1 где К - коэффициент передачи усили теля 1; Kg - коэффициент передачи ам- . плитудного детектора 2; К - Коэффициент передачи сии; хронного интегратора 4. С вьахода синхронного интегратора 4 сигнал поступает на сигнальный вход амплитудного селектора 13, ас его выхода - на счетный вход счетчина 14 импульсов, вход обнуления которого подключен к выходу счетчика 8 импульсов. На счетный вход счетчика 8 поступают импульсы от задающего генератора 5. Таким образом, счет чин 14 заполняется импульсами с выхода амплитудного селектора 13 в течение измерительного цикла, определяемого временем заполнения счетчика 8. Объем счетчика 8 выбран из условия Л/СА-Й где Тр„ - средняя длительность естественной паузы речевого сигнала/ fg - частота следования импуль сов задающего генератора. Объем счетчика 14 выбран из усло вия .Л ,,.,, Сигнал с выхода счетчика 14 одно временно поступает на вход Сложение реверсивного сумматора 16 и на первый вход элемента 15 запрета. На другой вход элемента 15 запрета пос тупают импульсы с выхода счетчика 8 В случае переполнения счетчика 14 за время анализа, опрвоеляемое временем заполнения счетчика 8, каждый импульс переполнения с выхода счетчика 14, поступающий на вход Сложе ние реверсивного сумматора 16, на одну ступеньку, равную значению младшего разряда, повьинает напряжение на выходе цифроаналогового прео разователя 17, выход которого через интегратор 12 с коэффициентом передачи, равным единице, подключен к |управляющему входу амплитудного сел тора 13. Увеличение напряжения на управляющем входе амплитудного селе тора 13 приводит к тому, что средне 1количество импульсов за единицу вре {мени с выхода амплитудного селектор 13, амплитуда которых превь1шает управляющий уровень, будет уменьшаться до тех пор, пока импульсы с выхо да амплитудного селектора 13,поступающие на счетный вход счетчика 14, перестанут вызывать его переполнение. При отсутствии импульсов переполнения на выходе счетчика 14 элемент 15 запрета разреша.ет прохождение импульсов с выхода счетчика 8 на вход Вычитание реверсивного сумматора 16. Каждый импульс с выхода счетчика 8, прошедший через элемент 15 запрета, поступая на вход Вычитание реверсивного сумматора 16, понижает на одну ступеньку напряжение на .выходе цифроаналогового преобразователя 17. Таким образом, амплитудный селектор .13, счетчик.8 импульсов, счетчик 14 импульсов, элемент 15 запрета, реверсивный сумматор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, интегратор 12, а также задающий генератор 5 образуют систему стабилизации среднего количества импульсов за единицу времени. Стабилизация среднего количества импульсов за единицу времени обеспечивается изменением управляющего напряжения на выходе интегратора 12, при этом величина управляющего напряжения на его выходе близка к вероятной величине действукщего значения уровня сигнала на входе устройства. Одновременно с выхода усилителя 1 сигнал поступает на вход формирователя 3, который вырабатывает импульсы на каждое положительное пересечение нулевой линии напряжением смеси сигнал+шум, а в паузы речевого сигнала напряжением шума. Импульсы с выхода формирователя 3 поступают на счетный вход счетчика импульсов 6, который накапливает их в течение времени, определяемого периодом следования импульсов сброса, поступающих на обнуляющий вход счетчика 6 от задающего генератора 5. Период следования импульсов сброса TO составляет величину 20-25 мс., а объем счетчика 6 выбран из условия I Л/ - Of F -Т Cit-6 М о где - средняя (кажущаяся) частота шума на входе устройства. При переполнении счетчика 6 импульсы с его выхода поступают на первый вход элемента- 9 запрета, который при этом запрещает прохождение импульсов сброса с выхода задащего генератора 5 на обнуляющий вход счетчика 7 импульсов. Счетчик 7 накапливает импульсы, поступающие ,на его счетный вход от задающего : генератора 5 и соответствующие циклам обнуления счетчика 6. Объем счетчика 7 выбран из условия. А .у -c /v/T-. , где Т.,, - средняя продолжительность естест:венной паузы речевого сигнала.

Если счетчик 6 переполняется подряд в течение количества циклов/ большего Ме./,.7то счетчик 7 импульсов также переполняется. Импульс переполнения с выхода счетчика 7 изменяет состояние элемента 9 запрета, который, в свою очередь, переводит аналоговый ключ в состояние Включено , при этом сигнал с выхода интегратора 12 проходит на вход исполнительногхэ блока 11. Вышеописанный механизм работы происходит в. том случае, если на вход устройства поступает напряжение, состоящее только из шума или смесь речевого сигнала с шумом с отношением сигнал/шум меньше единицы. Когда отношение :сйгнал/шум речевого сигнала на входе устройства больше единицы, частота импульсов на выходе формирователя такова, что счетчик 6 не переполняется за время между двумя обнуляющим импульсами. Элемент 9 запрета при этом разрешает прохождение импульсов сброса с выхода задающего генератора 5 на обнуляющий вход счетчика 7 и одновременно переводит аналоговый ключ 10 в положение Выключено. При этом сигнал с выхода интегратора 12 не проходит на вход исполнительного блока 11. В течение естественны пауз речевого сигнала длительностью не более Трл, элемент 9 запрета не изменяет своего состояния и ключ 10 остается в закрытомчсостоянии. Это происходит потому, что за время , на.счетный вход счетчика 7 от задающего генератора 5 поступит количество импульсов менее N «у/поэтому счетчик 7 не переполняется и после окончания естественной речевой паузы вновь обнуляется импульсами с выхода генератора 5.

С выхода ключа 10 постоянное напряжение , равное вероятной величине действуняцего значения шума, замеренное во время паузы речевого сигнала, поступает на один из входов исполнительного блока 11.. На другой вход исполнительного блока 11 с выхода элемента 9 запрета поступает сигнал индикации пауз речевого сигнала, бол ших времени Tpw. Исполнительный блок 11, например, может отключать проверяемый канал связи при уровне шума, превышающем допустимое значение, индицировать замеренную величину шума, а также индицировать паузу речевого сигнала в контролируемом канале связи.

Таким.образом, предлагаемое устройство позволяет устранить неоднозначность измерения уровня шума в паузах речи, при отношении сигнал/шум входного речевого сигнала п 1 во всем динамическом диапазоне изменения смеси речевой сигнал + шум с указанным отношением сигнал/шум, а также во всем динамическом диапазоне изменения входного шума.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня шума в паузах речи, содержащее входной усилитель, амплитудный детектор синхронный интегратор и амплитудный селектор, исполнительный блок и последовательно соединенные задакмдий генератор, первый счетчик, второй счетчик, элемент запрета, реверсивный счетчик, ц 1фроаналоговый преобразователь и интегратор, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, выход задаю|щего генератора подключен к второму входу синхронного интегратора, выхо амплитудного селектора подключен к второму входу второго счетчика, выход первого счетчика подключен к второму входу элемента запрета, выход второго счетчика подключен к второму входу реверсивного счетчика отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь, третий и четвертый счетчики, второй элемент запрета и аналоговый ключ, причем выход входного усилителя соединен со входом третьего счетчика, выход задающего генератора одновременно подключен к второму входу третьего счетчика, к второму входу второго элемента запрета и к первому входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьему входу второго элемента запрета,первый выход которого подключен к . второму входу четвертого счетчика, второй выход - к первым входам исполнительного блока и аналогового ключа второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход к второму входу исполнительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. 1. Авторское свидетельство СССР 466621, кл. Н 04 В 3/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 605322, кл. Н 04 В 3/46, 1977 (прототип).