Способ определения интенсивности звука отдельного источника и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесиизРеспублик и 940321(23) Приоритет 3 Ъоударстееней амнтет СССР ло делам нзобретеннй н отерытнйДата опубликования описания 30.06.82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКАОТДЕЛЬНОГО ИСТОЧНИКА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике акустических измерений и может быть использовано, например, для локализации источников звука в авиационной акустике, определения характеристик электроакустнческнх преобразователей при наличии отраженного поля.Известны способы измерения интенсивности звука отдельного источника, основанные на использованнии направленных микрофонных систем, в частности трубчатых направленных микрофонов 11, компенсированных многоэлементных антенных решеток 2 .Однако трубчатые микрофоны не обеспет чивают достаточной степени направленнос ти, компенсированные многоэлементные системы громоздки и требуют для реализации большого количества аппаратуры.Наиболее близким к Щюдлагаемому по 20 технической сущности являете способ, основанный на измерении функций взаимной корреляции в двух точках поля вдоль направления на источник звука посредст 2вом двух микрофонов с компенсацией времени пробега звуковой волны между микрофонами 31.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 иа измерении функции взаеюной корреляции сигналов с двух прием ников звукового давления, расположенных на прямой, направленной на исследуемый источник; с компенсацией времени Фс( ц.1 Т ( 1-сО ) 3 9403 пробега звуковой волной расстояния х между приемниками, причем Ч.":где с - скорость звука в среде, указанные измерения проводят при непрерывномперемещении одного из приемников звукового давления с постоянной скоростью вдоль направления на источник и компенсации изменения амплитуды звуковой вол - ны с расстоянием, а величину интенсивности звука источника определяют как сред О нее значение функции взаимной корреляции за время перемещения приемника.Ддя осуществления указанного способа применяется устройСтво, содержащее два приемника звукового давления, селективные усилители, лишпо задержки, коррелятор с дополнительно введенными в него координатным устройством с источником постоянного напряженияявляюцимся линейной функцией координаты, делителемнапряжениярегулятором усиления, запоминающим транспонирующим устройствомс циклическим воспроизведением, интегрирующим вольтметром, причем выход неподвижного приемника звукового давления 25 соединен с входом первого седективного усилителя, выход усилителя соединен с входом линии задержки, выход линии,задержки соединен с первым входом коррелятора, выход перемещаемого приемника звукового давления соединен с йодом второго селективного усилителя, выход второго усилителя соединен с входом регуля тора усиле;шя, выход регулятора усиления соединен с вторым входом корреля 35 тора, выход коррелятора соединен с входом транспонирующего устройства , выход транспортирующего устройства соединен с входом цнтегрирую 1 цего вольтметра, координатное устройствэ механически связано с перемецаемым приемником звукового давления, а выход источника постоянного напряжения координатного устройства соединен с управляющим входом транспонируюшего устройства и с45 входом делителя напряжения, выход делителя напряжения соединен с управляющим входом регулируемой линии задержки.На чертеже показана функциональная схема устройства для осуществления спо 50соба,Согласно этой схеме Г - исследуемый источник звука; с - коэффициент преобразова нця напряжения, управляюцего компенсирующей линией задержки, равх )р,э ный (- чувствительность управС ЬсФ ,пяющего входа дцнцц задержки, Е. - максимальное напряжение на управляющем 21 4входе линии задержки При определении.линтенсивности звука отдельного источе- ка предлагаемым способом согласно функциональной схеме микрофонные сигналы,пропорциональные звуковым давлениям,подвергаются узкополосной частотнойфильтрации, При этом отфильтрованныйсигнал с Неподвижного микрофона:пАсоЮ(А - амплитуда звуковой волны,ш - угловая частота), сдвинутый на время рС, подается на первый вход коррелятора, Отфильтрованный сигнал с подвиж 1М ного мккрофокн нно рок 008 00 1 К - 0009) /, Л - амплитуда звуковой волны, применяемой подвижным микрофоном: 9 - угол между направлением прихода звуковой волны и линией измерений) через регулятор усиления с коэффициентом усиления а = 4/4Ъ подается на второй вход коррелятора (п 1,11, - постоянные величины, зависящие от чувствительности микрофонов и коэффициентов передачи канадов). На выходе коррелятора получаем функцию взаимной корреляцииВ х ) = пп соь К х (- сов О )где К - волновое число.Суммирование В(х) ддя х=О - 0 ( 0 - ьЖксюильное расстояние между микрофонами) дает искомую величину интенсивности звука исследуемого источи икак р Ь Н)ахОили, поскольку= М Т ( Ч - скорость перемещения микрофона; Т - время перемещения) Характеристика направленнности системы при этом определяется выражением 51 с 1.шТ 1-с 056)й По сравнению с известным при измерениях предлагаемым способом боковые диаграммы направленности имеют меньшую амплитуду, величину которой можно регулировать расстоянием 0 перемещения подвижного микрофона.Устройство для реализации предлагаемого способа содержит микрофоны 1 и 2 давления, селективные усилители 3 и 4, координатное устройство 5, делитель 6напряжения, компенсирующую линию 7 задержки, регулятор 8 усиления. корреля940321 5тор 9, транспонируюшее запоминающее устройство 10 с циклическим воспроизведением, интегрирующий вольтметр 11 постбя иного йапряжйния. Неподвижный микрофон 1 через селективный усилитель 4, 5 компенсирующую линию 7 задержки соединен с первым входом коррелятора 9, подвижный микрофон 2 через селекти вный усилитель 3, регулятор 8 усиления соединен со вторым входом коррелятора 9, 0 координатное устройство 5 механически связано с перемещаемыммикрофоном 2 и электрически связано через делитель 6 напряжения с управляющим входом линии 8 задержки, а также непосредственно свя зано электрически с транспонируюшим запоминающим устройством 10, а интегрирующий вольтметр 11 постоянного напряжения через запоминающее транспонирую-шее устройство 10 соединен с выходом 20 коррелятора 9.Работа устройств;- полностью описывается операциями способа.Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа заключается в получении нового измерительного процесса при определении интенсивности звука источника при наличии отраженного поля. Предлагаемый способ и устройство позволяет измерять интенсивность звука ЗО на дискретных частотах, а также уменьшить амплитуду боковых лепестков, что повышает точность определения интенсивности звука источника и расширяет функциональные возможности измерений. З 5 Формула изобретения 1. Способ определения интенсивности 40 звука отдельного источника, основанный на измерении функции взаимной корреляции сигналов с двух приемников звукового давления, расположенных на прямой, направленной на исследуемый источник, 45 с компенсацией времени пробега звуковой волной расстояния между приемниками, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что,с целью повышения точности, измерения проводятся при непрерывном перемещении 5 О одного из приемников звукового давления с постоянной скоростью вдоль направления на источник и компенсации изменения амплитуды звуковой волны с расстоянием,а величину интенсивности звука источникаопределяют как среднее значение функциивзаимной корреляции за время перемещения приемника.2. Устройство для определения интенсивности звука отдельного источника, содержащее два приемника звукового давления, селективные усилители, линию задержки, коррелятор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены координатное устройство с источником постоянного напряжения, делитель напряжения,регулятор усиления. запоминающее транопортирующее устройство, интегрирующийвольтметр, при этом выход неподвижногоприемника звукового давления соединен свходом первого селективного усилителя,выход усилителя соединен с входом линиизадержки, выход линии задержки соединенс первым входом коррелятора, выход перемещаемого приемника звукового давления соединен с входом второго селективного усилителя, выход второго усилителясоединен с входом регулятора усиления,выход которого соединен с вторым вхдом коррелятора, выход коррелятора соединен с входом транспонирующего устройства, выход которого соединен с входом интегрирующего вольтметра, координатное устройство механически связанос перемещаемым приемником звуковогодавления, а выход источника постоянногонапряжения координатного устройства соединен с управляющим входом транспонирующего устройства и с входом делителя напряжения, выход делителя напряжениясоединен с управляющим входом регулируемой линии задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сапожников А. А. Электроакустика,М., "Связь", 1978, с. 90-92,,8 ойе таю Р,т., МаЬРе Б,С. Д 41 гесмооа 0 а га аког асоозыс вЫЖ 88 оЕ а 1 пд 1 ойое 0.4.3 АДР.74-540, 1974, р 1-8,Ь,бюае Р.К.Эвге епаоов1 еоаз Еог оо 1 эе гедос 1 ол жогжав ЬЕеь ЬЗ а щесЬсМссйР епфьеег. "Ю. АооБо Еа 1 пЕег 1 п Вое,",1966, 14, М 9 4, 302-306;Составитель Ю. ДаниловРедактор М. Якович Техред С.Мигунова Корректор Г ОгарЗаказ 4689/79 Тираж 688 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная 4