Phòng thí nghiệm Vật lý số 4

Đôi khi, trong các phép đo âm thanh bằng chương trình Spectra-Lab (hoặc SpectraPLUS), một tập tin có thể được yêu cầu để bù cho đáp ứng tần số không đồng đều của micrô được sử dụng. Nếu không có nơi nào để lấy nó, thì bạn có thể cố gắng tự làm theo phương pháp có đi có lại được mô tả bởi E. Vologdin trong Hội thảo máy tính trên nền âm thanh điện tử (tập tin được đính kèm với văn bản) với sự trợ giúp của Spectra-Lab, Mathcad, Notepad và hai loa băng thông rộng bổ sung.

Tại đây, những người thành thạo Mathcad có thể bỏ đọc thêm, nhưng sau khi tải xuống Workshop và rút loa ra khỏi phòng đựng thức ăn, hãy tiến hành tạo một tệp bù.

Tôi không quen với Mathcad và có thể nói rằng tôi đã cố gắng làm bất cứ điều gì phức tạp hơn Excel (và, hóa ra, tôi vẫn không hiểu rõ về nó :-)), nhưng tôi nghĩ rằng Excel hoạt động với các công thức toán học Vậy thì tại sao không tính toán tệp bồi thường trong đó chứ không phải trong Mathcad?

Và hóa ra là có, điều này có thể được thực hiện - bạn chỉ cần tách các dấu chấm thành các số không nguyên mà chương trình Spectra-Lab làm việc với, thay thế bằng dấu phẩy mà Excel làm việc, thực hiện các phép tính và sau đó thực hiện thay thế ngược lại.

Và ở đây những người hiểu Excel có thể bỏ đọc. Đối với những người quen thuộc với nó một cách hời hợt, ứng dụng có một hướng dẫn từng bước về quy trình, vì việc mô tả tất cả điều này ở đây sẽ dài và tẻ nhạt.

Điều này có thể được hoàn thành, nhưng trong "Hội thảo" có một số điểm tối nghĩa mà tôi muốn thu hút sự chú ý. Có lẽ những khoảnh khắc này của người Viking đã được thực hiện đặc biệt để đánh giá sự chu đáo của học sinh, nhưng có thể tôi không hiểu điều gì đó, nhưng không thể không nói về họ.

Vì vậy, hãy nói, chương Đo lường đáp ứng tần số của micrô bằng phương pháp có đi có lại. Từ máy tính thực hành về điện âm học của E. Vologdin đã được đọc và nguyên tắc làm việc trong phòng thí nghiệm rất rõ ràng. Đối với các phép đo, chúng tôi sẽ cần:

1. Hai loa băng thông rộng (tốt nhất là cùng loại và với dải làm việc rộng nhất);
2. Bộ khuếch đại micrô (với mức tăng 20-40 dB và có khả năng kết nối loa với loa thay vì micrô);
3. Điện trở 200-220 Ohm (1-2 W) và một số bộ khuếch đại tần số thấp có điện áp xoay chiều đầu ra ít nhất 7 V và dải làm việc từ 20 Hz đến 20 kHz;
4. Và, trên thực tế, micro thử nghiệm chính nó.

Trong phòng làm việc của phòng thí nghiệm, được mô tả ở đây, một micro điện tử không tên được sử dụng, được lấy từ thiết bị cầm tay của điện thoại LG. Kích thước của micrô là 9,7x4,5 mm, trong Hình 1, nó có các đầu dẫn dài trong cách điện màu vàng.

Hình 1

Bộ khuếch đại micrô ( Hình 2 ) với mức tăng khoảng 30 dB đã được lắp ráp bằng cách treo giá treo trên bảng. Ở đây, điện áp rơi trên đèn LED HL1 và HL2 là "nguồn" cho micrô điện tử, điểm "A" và "B" - nơi để bật micrô hoặc loa động (trong trường hợp sau, bạn cần "loại bỏ" nút nhảy Jmp1). Độ lợi phụ thuộc vào tỷ lệ của điện trở (R6 / R5 + 1) (trong phần phụ lục của văn bản có tệp mô hình theo định dạng của chương trình RFSim99 ). Rõ ràng, không cần mô tả mục đích của các yếu tố còn lại.

Hình 2

Các loa động là 10GDSH-1 4 Ohms cũ, cả hai đều đã có hệ thống treo bụi. Chúng được treo ở vị trí thẳng đứng trên các thanh ( Hình 3 ), hơi lệch so với tâm của căn phòng và hơi chéo. Bộ khuếch đại micro được gắn vào một máy tiện gỗ dài mỏng và được đưa đến loa bằng tay. Một điện trở 200 Ohm và hai kẹp cá sấu được hàn vào các dây dẫn đến từ ULF ( Hình 4 ) để không bị hàn một lần nữa.

Hình 3

Hình 4

Vì vậy, loa đầu tiên bị treo, sơ đồ nối dây theo Hình 7.1 từ "Xưởng" được lắp ráp, Spectra-Lab được đưa ra. Theo văn bản của công việc trong phòng thí nghiệm (khoảng từ đoạn 5.3), tất cả các phép đo được thực hiện lần lượt và dữ liệu thu được được lưu dưới dạng ba tệp văn bản với các tên là U U,, V V và và W W.

Ở đây, nó đáng để làm rõ rằng trong cài đặt SpectraLab, tôi đã chọn tính trung bình trong dải tần số 1/6 quãng tám (do đó, không có 9 dòng trong các tệp văn bản, như trong Xưởng thực hành, nhưng 61) và tôi đã làm cho các biểu đồ hiển thị thành các dòng mỏng.

Excel nhập dữ liệu từ các tập tin , trong đó có các phần tử phân biệt với dấu phẩy và hình chữ nhật ( Hình 5 ), phân tách các điểm phân tách bằng dấu phẩy và công thức của Long long từ Xưởng
= 10 * LOG10 (4,88 được viết trong cột cuối cùng) ) + 30-10 * LOG10 (A1) + 0,5 * B1 + 0,5 * C1-0.5 * D1

Hình.5

Cần làm rõ rằng công thức chứa dữ liệu của thí nghiệm được mô tả và nếu có bất kỳ điều kiện nào thay đổi, dữ liệu sẽ phải được điều chỉnh.

Số điện thoại 4,88 và trong thuật ngữ đầu tiên 10 10 LOG10 (4,88) là giá trị đã được tính toán của hệ số CÂU Kiếp, trong đó khoảng cách đo là 0,15 m và điện áp xoay chiều là 10 V.

Và đây là khoảnh khắc khó hiểu đầu tiên được kết nối với tính toán của hệ số này. :-)

Về nguyên tắc, không có gì ngăn cản khi tính toán Kiệt để lấy giá trị 0,01 0,01 và xem kết quả sẽ xảy ra.

Thuật ngữ thứ hai trong công thức là mức tăng của card âm thanh. Anh ta cũng có một câu hỏi, vì trong Hội thảo của Hội thảo, trong văn bản, nó được viết là một trong 10ggacac, sau đó là Truyện Kaciết ( Hình 6 ), vì trên màn hình từ chương trình Mathcad, nó được biểu thị bằng số thập phân thông thường, sau đó và trong công thức cho Excel, tôi cũng chỉ cần nhập gain 30 30.

Hình.6

Để rõ ràng, kết quả tính toán có thể được xem dưới dạng biểu đồ ( Hình 7 ).

Hình 7

Sau khi lưu kết quả với tiện ích mở rộng, txt, (và ngược lại, thay thế dấu phẩy bằng dấu phẩy trong Notepad), tệp được lưu với tên chúng tôi cần và phần mở rộng của mic micrô trong thư mục con miccomp kèm, nằm trong thư mục SpectrLab (hoặc SpectraPLUS).

Và bây giờ bạn có thể kiểm tra xem có đúng là các tệp bù được lấy theo cách này không và có đúng là với chúng, các micrô khác nhau sẽ bắt đầu hiển thị cùng đáp ứng tần số của một loa không?

Nếu mạch thử nghiệm vẫn chưa được tháo dỡ, thì chúng tôi sẽ đoản mạch điện trở 200 Ohm bằng một nút nhảy (hoặc loại bỏ nó), tắt điều khiển âm lượng VLF, khởi động Spectr-Lab (và trong đó là bộ tạo tiếng ồn màu hồng) và điều chỉnh âm lượng để đặt mức âm thanh mong muốn. Chúng tôi mang micrô đến loa, loại bỏ đáp ứng tần số và ghi nhớ ( Hình 8 - phía dưới, biểu đồ màu nâu nhạt). Sau đó, chúng tôi thực hiện phép đo tương tự, nhưng với việc bao gồm tệp bù, chúng tôi nhận được biểu đồ trên (màu xanh lá cây). Chúng ta thấy rằng trong dải tần số từ 50 Hz đến 700-800 Hz, các mức gần như trùng khớp, nhưng ở tần số trên 1 kHz, biểu đồ màu xanh lá cây ngày càng khác với màu nâu nhạt. Người ta cũng thấy rằng trong âm mưu tần số thấp màu xanh lá cây, âm mưu đó là lâu hơn nữa ở ranh giới thấp hơn.

Hình 8

Sự "tăng" trơn tru của biểu đồ màu xanh lá cây được liên kết với sự hiện diện của các giá trị của vectơ tần số trung bình trong công thức - điều này tính đến hệ số tương hỗ liên quan đến khoảng cách giữa nguồn âm thanh và máy thu. Nhưng ở đây cũng vậy, có một khoảnh khắc ngay lập tức - rõ ràng là phải tính đến hệ số này khi thử nghiệm với micro điện động lực, nhưng còn điện tử thì sao? Thật vậy, các bảng dữ liệu trên hầu hết tất cả các viên nang hiện đại, có thể nói về đáp ứng tần số khá tuyến tính (ít nhất là trong phần 100 Hz - 10 kHz) và không có sự sụt giảm hay tăng ...

Để xem liệu có bất kỳ sự khác biệt cơ bản nào giữa các phép đo của micrô động và điện từ không, một tệp bù được tạo cho MD-201 điện động lực (có thể nhìn thấy trong Hình 1 ) và nó đã loại bỏ đáp ứng tần số từ loa 10 GDSH-1 ( Hình. .9 ). Micrô hóa ra có độ nhạy rất thấp, hầu như không hoạt động ở tần số dưới 200-300 Hz, và do đó, nó phải được đặt rất gần loa, điều này gây ra sự phản xạ trở lại của các tín hiệu từ micrô, xuất hiện dưới dạng tần số và bướu trong đáp ứng tần số (bạn thay đổi khoảng cách và bạn có thể thấy Làm thế nào họ nổi phao trong tần số và thay đổi về cấp độ). Nhưng, tuy nhiên, khi so sánh với biểu đồ của Hình 8, ở tần số trên 200-300 Hz, có thể thấy sự tương đồng nhất định, cả ở dạng chung của đồ thị và sự khác biệt giữa cực tiểu và cực đại của chúng - 20 dB trong Hình 8 và 23 dB trong Hình 9 . Từ đó chúng ta có thể đưa ra giả định rằng cần tính đến hệ số tương hỗ khi đo các tụ điện.

Hình 9

Theo cách tương tự, một số phần phụ khác của người Viking khác phát sinh trong các phép đo - ví dụ: khi sử dụng loa 10GDSH-1 ở giai đoạn tạo tệp tin W W với khoảng cách đo dưới 15 cm, một bướu của một người bắt đầu xuất hiện trên đáp ứng tần số trong vùng 1,2-1,5 kHz kết hợp với sự phản xạ âm thanh giữa các loa.

Và, ngoài các "phép tinh tế" ở trên, nếu chúng ta tính đến thực tế là điện trở phức của loa ở tần số cộng hưởng tăng nhiều lần và dòng điện trong mạch loa điện trở thay đổi, sẽ hợp lý khi cho rằng lỗi trong công thức tính toán tăng ở tần số này. Rất có thể, việc giảm độ nhạy ở tần số 30 Hz trong biểu đồ màu xanh lục trong Hình 8 được kết nối với điều này (nếu muốn, các giá trị trong tệp bù có thể được điều chỉnh thủ công sao cho đáp ứng tần số bù bù của Em, trả về tối thiểu mức độ không bù trừ của mức độ bù trừ).

Bằng cách này, các tệp bù được tạo cho 5 micrô điện tử (ba trong số chúng 9,7 x 4,5 mm và hai 9,7 x 6,8 mm) và chúng đã loại bỏ đáp ứng tần số của một trong các loa 10GDSH-1 ( Hình 10 ) (tất cả Các tệp tính toán Excel-ev có trong ứng dụng). Hai biểu đồ thấp hơn là micrô có độ dày 6,8 mm, chúng có độ nhạy thấp hơn (khoảng 5-10 dB), chúng tôi phải tăng mức âm thanh của tiếng ồn màu hồng và âm lượng được chọn để các biểu đồ được dịch chuyển xuống một chút - sự khác biệt trong Đáp ứng tần số ở tần số khoảng 7 kHz và một trong số chúng cũng nằm ở cạnh dưới của dải hoạt động.

Hình 10

... Sau một thời gian, tôi đã tìm ra một chút với Mathcad. Trong Hình 11 được hiển thị một màn hình, trong đó cho thấy kết quả của việc tính toán thu được giống như trong Excel-e - và một đồ thị tương tự như thể hiện trong hình 7 , và các giá trị cũng giống như trong cột "E" trong hình 5 ( tập tin cho Mathcad trong ứng dụng).

Hình.11

Andrey Goltsov, r9o-11, Iskitim, mùa xuân 2019

Danh sách các yếu tố vô tuyến

Chỉ định	Loại	Mệnh giá	Số lượng	Lưu ý	Cửa hàng
OP1	Bộ khuếch đại hoạt động	KR544UD1B	1		Tìm kiếm nguồn
HL1, HL2	Đèn LED	AL307VM	2		Tìm kiếm nguồn
R 1	Điện trở	5,1 kΩ	1		Tìm kiếm nguồn
R2	Điện trở	750 ohm	1		Tìm kiếm nguồn
R3, R4	Điện trở	390 kΩ	2		Tìm kiếm nguồn
R5, R9	Điện trở	10 giờ	2		Tìm kiếm nguồn
R6	Điện trở	311 kΩ	1	220 kOhm + 91 kOhm	Tìm kiếm nguồn
R7	Điện trở	10 ohm	1		Tìm kiếm nguồn
R8	Điện trở	100 ohm	1		Tìm kiếm nguồn
C1, C3, C6	Tụ điện	22 uF. 16 V	3		Tìm kiếm nguồn
C5	Tụ điện	470 uF. 16 V	1		Tìm kiếm nguồn
C 2	Tụ điện	0,22 uF	1		Tìm kiếm nguồn
C4, C7	Tụ điện	0,1 uF	2		Tìm kiếm nguồn

^{Tải xuống danh sách các mục (PDF)}

Tệp đính kèm:

• Poshagoviy_primer_raschyota_v_Excel.rar (7087 Kb)
• Fayli_k_Laboratornoy_no_4.rar (4158 Kb)
• Mikrofonniy_usilitel_2.lay (29 Kb)