Генератор звукового сигнала

Номер патента: 1328841

Авторы: Кузнецов, Осипов, Песошин

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) А 1 4 С 1 О К 15/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМУ Фиг, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева(56) Патент ФРГ У 1566952, кл. С 10 К 10/00, 1971.Авторское свидетельство СССР 11 678503, кл. С 10 К 10/00, 1979. (54) ГЕНЕРАТОР ЗВУКОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к устройствам для генерации звука и акустического шума. Цель изобретения - повышение равномерности спектральной плотности звукового шума. Акустическая среда 5 между громкоговорителем4 и микрофонами 6, - 6 п являетсяасинхронным элементом задержки, которая флуктуирует случайным образом.При включении устройства в результате микрофонного эффекта" на выходеформирователей 11 - 1 и появляетсяпоследовательность "1" и "0", поступающих на входы сумматора 2 по модулю два. С выхода сумматора 2 последовательность "1" и "0" поступает наусилитель 3 мощности и громкоговоритель 4. Любые случайные изменениясигнала на входе сумматора 2 по модулю два вызывают лавинообразный случайный процесс на его выходе, 6 ил.Изобретение относится к акустике,а именно к устройствам для генерациизвука и акустического шума.Цель изобретения - понышение равномерности спектральной плотностизвукового шума генератора,На фиг,1 изображена структурнаясхема генератора звуковых сигналон;на Фиг2 - аквивалентная электрическая схема устройства; на фиг, 3 -пример формирования зкнивалентнойсХемой псевдослучайного процесса дляслучая ш, = 4 и щ = 5; на фиг.4модель схемы, генерирующей случайный процесс;.,на фиг. 5 - граф, иллюстрирующий процесс генерации случайных сигналов; на фиг. 6 - пример реализации генератора для случая п=7.Устройство (фиг,1) содержит Формирователи 1, -1 сигналон логическихуровней, блок 2 линейного двоичногопреобразования сигналов, усилитель3, источник 4 колебаний, акустическую среду 5, датчики 6, -6 звуковогодавления, канал 7 связи, причем выходы Формиронателей 1 -1 сигналовлогических уровней подключены к входам блока 2, выход которого черезусилитель 3 подключен к .источнику 4колебаний, воздействующему на акустическую среду 5, Датчики б, -6подключены к различным точкам среды 5.Канал 7 связи соединяет выходы датчи ков 6, - 6 с входами Формирователей Формирователи 1-1 необходимы для Восстановления двоичных сигналов с уровнями логических сигналов ("О" и "1") иэ сигналов источника 4 колебаний, задержанных по времени и искаженных по форме и амплитуде при прохождении их через акустическую среду 5, датчики 6, -6 и канал 7 связи. Блок 2 служит для реализации линейной булевой Функции над двоичными переменными с выходов формирователей 1, -1, В качестве линейной булевой функции может быть выбрана либо функ.ция равнозначности, либо Функция неранноэначности.Усилитель 3 осуществляет усиление сигнала, снимаемого с выхода блока 2, для обеспечения нормальной работы источника 4 колебаний.Непосредственное возбуждение колебаний необходимой мощности в среде 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 производит источник 4 колебаний,выполненный в виде громкоговорителя.В различных точках среды 5 установлены датчики б, -6, которые снимают в этих точках сигналы, возбуждаемые источником 4 колебаний и задержанные средой 5, и преобразуют ихн форму, удобную для передачи по каналу 7 связи к формирователям 1, - 1,В качестве датчиков б,-б могут использоваться микрофоны.Канал 7 связи осуществляет передачу сигналов от датчиков 6,-6к соответствующим формирователям.1, -В качестве канала 7 связи может бытьиспользован, например, многожильныйкабель,Рассмотрим модель устройства,представленную в виде эквивалентнойэлектрической схемы (фиг,1) . Основой модели является представлениесреды 5 в виде элемента задержки сигналон,В качестве блока 2 применим сумматор по модулю два, реализующийфункцию неравнозначчости. Среда 5имитируется регистром сдвига.Считаем, что блоки 2 и 5 не искажают сигналы, следовательно формирователи 1,.-1 и усилитель 3 из эквивалентной схемы можно исключить,Роль источника 4 колебаний выполняет вход регистра 5, так как здесьнет преобразования одного вида энергии в другой и действуют толькоэлектрические напряжения двух уровней "О" и "1" По этой же причиненет собственно датчиков 6,-6, ихфункции выполняют выходы регистра 5,Канал 7 связи заменен проводниками,соединяющими отдельные разряды регистра 5 с входами сумматора по модулю два,В схеме принято п=2, выходы с регистра 5 имитируют действие датчиков6 и 6. В реальной схеме (фиг.1)нременные задержки сигнала от источника 4 колебаний до датчиков б, и 6составляют величины соответственноГ, и . . Пусть эти временные задержки сигнала постоянны и находятся врациональном соотношении, т,е, Г/т=/ш , где ш и п - целые, взаимно простые положительные числа, Тогда в схеме по фиг,2 сигналы на сумматор 2 снимаются с ш-го и ш -го раэрядов регистра. Частота импульсовсдвига при этом определяется отношеганиэации случайного изменения задержки, так как акустическая среда5 естественным образом обладает флук 5туирующими временными задержками, ь ,.. . Эти временные задержки изменяются в непрерывной области временного аргумента г. (чтонедостижимо для модели по фиг.4), атак как ш,(г) и ш- целочисленные функции, следовательно, значительная часть времени функционирования характеризуется иррациональностьюих соотношений, что еще более усили 15 вает стохастические свойства выходного процессаСтохастичность поведения предлагаемого устройства увеличиваетсяпри увеличении временных флуктуаций,2 О Но эти параметры в общем случае являются неуправляемыми (определяютсясвойствами акустической среды), поэтому аналогичное действие можно произвести путем увеличения количества25 каналов и,Наличие разнообразных отраженийзвука в акустической среде также способствует формированию случайногопроцесса,Эксперименты показали, что дляустойчивого формирования шума в реальной акустической среде (например,жилом помещении) достаточно 6-8 каналов, При меньших количествах вфоРмиРУемом процессе могут быть заметны гармонические составляющие,Величину флуктуаций временной задержкиудобно характеризоватьотносительной величиной - оценкой коэффициента вариациих 6 (-)К,( з)где 6 (, ) и Их(Г,) - оценки соответственно среднеквадратического отклонения и математического ожидания.Для реальной акустической средыК = 10 - 10 , Устройство, работающее на основе описанного принципа,при достаточно большом п(пъб) позволяет преобразовать эти малые флуктуации в мощный выходной случайный про+цесс, характеризуемый К -1 (максимально возможным для случайного про-.цесса телеграфного типа),3 Предлагаемое устройство позволяет формировать и периодический акустический сигнал, Это осуществляется 3 1328841 ниями Р = гп /Т = ш /. =где ,гединая мера соизмерения с, иТакое построение модели представляет собой известный генератор псевдослучайных процессов. Работа такой модели описывается направленным графом, состоящим из некоторого числа отдельных непересекающихся циклических подграфов.Каждый подграф имеет определенное количество вершин, сумма которых по всем подграфам одного графа равнавал 1 ;2. При отсутствии временных флуктуаций г (1) = сопвС и(г.) = сопвС, следовательно, ш (г.) = сопвй и гп (г) = сопвТ, Модель по фиг,2 формирует один из псевдослучайных процессов, описываемых подграфом, соответствующим данным величинам тп и гп и начальному состоянию регистра. Ва фиг.З приведен пример формирования эквивалентной схемой псевдослучайного процесса для .случая т = 4 и т = 5.В реальном устройстве временные задержки акустической среды 5 флуктуируют, т.е, с, = ., (С) и(Г) - случайные функции, Эти флуктуации можно имитировать путем случайного перемещения входов сумматора по "длине" регистра. Тогда ш = тп(1) и тп = ш (С) . Соответствующим случайным образом должна изменяться и частота импульсов сдвига Р = Р(г.) =Т (1), Схема модели приведена на фиг.4, В этом случае циклический характер работы модели нарушается, что можно отобразить с помощью случайных переходов между отдельными подграфами разных графов состояний. На фиг. 5 группы величин дельных графов) представляют фрагменты изменения случайных функций соответственно тп (Г), т (Г) и г. (Т) (в целях упрощения вершины графов не имеют обозначений), Вследствие случайных перестроек модель формирует случайный р процесс, представляющий собой совокупность отрезков случай-, ной длительности и случайного масштаба по времени псевдослучайных последовательностей различных структур (по форме - телеграфного типа).В предлагаемом устройстве (фиг.1) происходят аналогичные явления, Но в нем, по сравнению с моделью по фиг.4, не требуется специальной ор 5 13288 путем отключения (и) каналов, Оставшийся один канал на основе известного микрофонного эффекта способен формировать гармонический сигнал,На фиг.6 приведен пример реалиэа 5 ции генератора звукового сигнала (ГЗС) для случая и-"7, где обозначены формирователи 11-1 сумматор 2 по модулю два, усилитель 3, громкоговоритель 4, акустическая среда 5, микрофоны 6, -6, канал 7 связи, микрофонный усилитель 8,-8, компаратор9 чГЗС содержит микрофоны 6,-6 в качестве датчиков звукового давления, соединяемые при помощи линий связи с формирователями 1, -1, подключенными к семивходовому сумматору 2 по модулю два, выход которого подсоединен к усилителю 3 мощности, работающему на громоговоритель 4.ГЗС работает следующим образом,Акустическая среда 5 между громкоговорителем 4 и микрофонами 6, -6 яв ь ляется асинхронным элементом задержки, эта задержка флуктуирует случайным образом, При включении ГЗС в результате "микрофонного эффекта" на выходе формирователей 1, -1 появляют- ЗО ся последовательности и "О", поступающих на входы сумматора 2 по модулю два. С выхода сумматора Й последовательность 1" и "О поступает на усилитель 3 мощности и громкоговори 41 бтель 4. Поскольку задержка сигнала Флуктуирует случайным образом, то любое случайное изменение сигнала на входе сумматора 2 по модулю два вызывает лавинообразный случайный процесс на его выходе в соответствии с описанным принципом, В случае работы одного датчика ГЗС генерирует периодический сигнал, частота которого определяется величиной задержки акустической среды между громкоговорителем и микрофоном,Ф о р и у л а изобретенияГенератор звукового сигнала, содержащий связанные датчик звукового давления, канал связи, Формирователь сигналов логических уровней, источник колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности спектральной плотности звукового шума генератора,в него введены дополнительные датчики звукового давления, дополнительные Формирователи сигналов логических уровней,усилитель и блок линейного двоичного преобразования сигналов, выход которого через усилитель подключен к источнику колебаний, а входы соединены через соответствующие формирователи сигналов логических уровней и канал связи с выходами соответствующих датчиков звукового давления.Редактор И.Николай ректор В. Бутяга Заказ 3491/ ное Производств полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная Тираж ВНИИПИ Государспо делам изо 113035, Москва,45 Подписенного комитета СССРетений и открытий

Смотреть

Заявка

3793022, 24.09.1984

КАЗАНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА

КУЗНЕЦОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ, ПЕСОШИН ВАЛЕРИЙ АНДРЕЕВИЧ, ОСИПОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G10K 15/04

Метки: генератор, звукового, сигнала

Опубликовано: 07.08.1987

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1328841-generator-zvukovogo-signala.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Генератор звукового сигнала</a>

Похожие патенты