RU2615016C2 - Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal - Google Patents
Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615016C2 RU2615016C2 RU2015138066A RU2015138066A RU2615016C2 RU 2615016 C2 RU2615016 C2 RU 2615016C2 RU 2015138066 A RU2015138066 A RU 2015138066A RU 2015138066 A RU2015138066 A RU 2015138066A RU 2615016 C2 RU2615016 C2 RU 2615016C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- frequency
- pass filter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для измерения гармонических искажений электрического сигнала звуковой частоты, вносимых звукотехнической аппаратурой, в частности звукоусилительной аппаратурой.The invention relates to the field of instrumentation and is intended for measuring harmonic distortion of an electrical signal of sound frequency introduced by sound equipment, in particular sound amplifying equipment.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device.
Это достигается введением возможностей раздельной оценки интенсивности первой гармоники искаженного сигнала и интенсивностей его высших гармоник, не адаптированных или адаптированных к слуховому восприятию искажений после их взвешивания и (или) сокращения психоакустической избыточности, обусловленной частотным маскированием, для чего фильтры верхних и нижних частот шунтируются каждый своим выключателем, четвертым и пятым соответственно, а между блоком частотной обработки и контрольно-измерительным блоком вводится двухпозиционный переключатель, позволяющий подключить вход контрольно-измерительного блока либо к выходу фильтра нижних частот, либо к выходу блока сравнения.This is achieved by introducing the possibility of a separate assessment of the intensity of the first harmonic of the distorted signal and the intensities of its higher harmonics, not adapted or adapted to the auditory perception of distortions after weighing them and (or) reducing the psychoacoustic redundancy caused by frequency masking, for which high-pass and low-pass filters are shunted by each a switch, the fourth and fifth, respectively, and between the frequency processing unit and the control and measuring unit is entered on-off a switch that allows to connect the input of the control and measuring unit or to the output of the low pass filter or to the output of the comparator.
Описание аналогаDescription of analog
Известно устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала и его производных, содержащее входную и выходную клеммы для подключения объекта измерения, генератор гармонических колебаний, выход которого подключен к входной клемме, к выходной клемме подключены последовательно соединенные регулируемый блок выравнивания уровней сигнала, первый и второй идентичные и одновременно перестраиваемые блоки дифференцирования, каждый из которых зашунтирован отдельным выключателем, первым и вторым соответственно, и контрольно-измерительный блок, а также идентичные первый и второй блоки индикации, причем вход первого блока индикации соединен с выходом блока выравнивания уровней сигналов, а вход второго блока индикации соединен с выходом второго блока дифференцирования [1].A device for measuring harmonic distortion of an electrical signal and its derivatives, comprising an input and an output terminal for connecting a measurement object, a harmonic oscillator, the output of which is connected to an input terminal, an adjustable level signal leveling unit connected in series, the first and second identical and simultaneously tunable differentiation units, each of which is shunted by a separate switch, the first and second, respectively, and control nn-measuring unit, as well as identical first and second display units, the input of the first display unit is connected to the output of the signal leveling unit, and the input of the second display unit is connected to the output of the second differentiation unit [1].
Известное устройство позволяет проводить объективные измерения, учитывающие такие субъективные факторы, как повышение чувствительности слухового восприятия к продуктам нелинейности высокого порядка, для чего анализу подвергается либо первая, либо вторая производная искаженного сигнала, получаемые аппаратным однократным или двукратным дифференцированием соответственно. Однако в процедуре измерений не учитывается такое свойство слуха, как маскирование в частотной области, и в частности, маскирование тональным сигналом, каковым является основная гармоника искаженного сигнала по отношению к его высшим гармоникам при подаче на вход объекта измерения гармонического сигнала.The known device allows objective measurements taking into account subjective factors such as increasing the sensitivity of auditory perception to high-order nonlinearity products, for which either the first or second derivative of the distorted signal is obtained, obtained by hardware single or double differentiation, respectively. However, the measurement procedure does not take into account such a property of hearing as masking in the frequency domain, and in particular, masking with a tonal signal, which is the main harmonic of the distorted signal with respect to its higher harmonics when a harmonic signal is input to the measurement object.
Описание прототипаPrototype description
Известно устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала, содержащее входную и выходную клеммы для подключения объекта измерения, генератор гармонических колебаний, выход которого подключен к входной клемме, к выходной клемме подключены последовательно соединенные регулируемый блок выравнивания уровней сигнала, первый и второй идентичные и одновременно перестраиваемые блоки дифференцирования, каждый из которых зашунтирован отдельным выключателем, первым и вторым соответственно, блок частотной обработки, зашунтированный третьим выключателем, и контрольно-измерительный блок, устройство также содержит идентичные первый и второй блоки индикации, причем вход первого блока индикации соединен с выходом блока выравнивания уровней сигналов, а вход второго блока индикации соединен с выходом второго блока дифференцирования, при этом блок частотной обработки включает в себя блок сравнения и полосовой фильтр, состоящий из последовательно соединенных перестраиваемого по частоте фильтра верхних частот и перестраиваемого по уровню и частоте фильтра нижних частот, вход полосового фильтра, образованный входом фильтра верхних частот, подключен к первому входу блока сравнения, а выход полосового фильтра, образованный выходом фильтра нижних частот, подключен ко второму входу блока сравнения, соединение входа фильтра верхних частот и первого входа блока сравнения образует вход блока частотной обработки, выход этого блока образует выход блока сравнения [2, п. 3 ф-лы].A device for measuring harmonic distortion of an electric signal is known, comprising an input and an output terminal for connecting a measurement object, a harmonic oscillator, the output of which is connected to an input terminal, an adjustable level signal leveling unit, the first and second identical and simultaneously tunable blocks are connected in series to the output terminal differentiation, each of which is shunted by a separate switch, the first and second, respectively, the frequency processing unit, s shunted by the third switch, and the control and measuring unit, the device also contains identical first and second display units, the input of the first display unit is connected to the output of the signal leveling unit, and the input of the second display unit is connected to the output of the second differentiation unit, while the frequency processing unit includes a comparison unit and a band-pass filter, consisting of a series-tunable high-pass filter that is tunable in frequency and a filter that is tunable in level and frequency and the low-pass, the input of the band-pass filter formed by the input of the high-pass filter is connected to the first input of the comparison unit, and the output of the band-pass filter formed by the output of the low-pass filter is connected to the second input of the comparison unit, the connection of the input of the high-pass filter and the first input of the comparison unit forms the input of the frequency processing block, the output of this block forms the output of the comparison block [2, p. 3 files].
Устройство реализует возможности способов объективного измерения искажений, учитывающих не только такие свойства слуха, как усугубляющее влияние продуктов нелинейности высших порядков на восприятие искажений, но также и свойства слухового частотного маскирования высших гармоник сигналом основного тона. Это достигается воздействием на спектр искаженного сигнала. Во-первых, взвешиванием амплитуд высших гармоник пропорционально их порядковому номеру или его квадрату, для чего перед оценкой их интенсивностей осуществляется операция дифференцирования, проводимая однократно или двукратно. Во-вторых, введением сокращения психоакустической избыточности искаженного сигнала путем формального согласования интенсивностей высших гармоник с количественной мерой их частотного маскирования при слуховом восприятии, для чего перед своей оценкой интенсивности высших гармоник снижаются на величину, равную величине подъема кривой порога слышимости на соответствующих им частотах в присутствии маскирующего сигнала с частотой основной гармоники [2, фиг. 1].The device implements the possibilities of methods of objective measurement of distortion, taking into account not only such properties of hearing as the aggravating effect of higher-order nonlinearity products on the perception of distortion, but also the properties of auditory frequency masking of higher harmonics by a fundamental signal. This is achieved by affecting the spectrum of the distorted signal. Firstly, by weighing the amplitudes of the higher harmonics in proportion to their ordinal number or its square, for which a differentiation operation is performed before evaluating their intensities, performed once or twice. Secondly, by introducing a reduction in the psychoacoustic redundancy of the distorted signal by formally matching the intensities of the higher harmonics with a quantitative measure of their frequency masking during auditory perception, for which, before evaluating the intensities of the higher harmonics, they decrease by an amount equal to the increase in the curve of the threshold of hearing at their respective frequencies in the presence of masking signal with a fundamental frequency [2, FIG. one].
С помощью известного устройства можно определить такие суммарные и частичные коэффициенты искажений, как коэффициенты гармоник, коэффициенты взвешенных гармоник, коэффициенты дважды взвешенных гармоник, коэффициенты маскированных гармоник, коэффициенты маскированных и взвешенных гармоник, коэффициенты маскированных и дважды взвешенных гармоник. Перечисленные коэффициенты отражают количественную оценку не адаптированных или в разной степени адаптированных к слуховому восприятию гармонических искажений электрического сигнала, т.е. слухоадаптированных гармонических искажений.Using the known device, it is possible to determine such total and partial distortion factors as harmonic coefficients, weighted harmonic coefficients, doubly weighted harmonics coefficients, masked harmonics coefficients, masked and weighted harmonics coefficients, masked and double weighted harmonics coefficients. The listed coefficients reflect a quantitative assessment of the harmonic distortions of the electrical signal that are not adapted or to varying degrees adapted to the auditory perception, i.e. hearing-adjusted harmonic distortion.
Критика прототиповPrototype criticism
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится отсутствие возможностей раздельной оценки интенсивности первой гармоники искаженного сигнала и интенсивностей его высших гармоник, не адаптированных или в той или иной степени адаптированных к слуховому восприятию искажений. Введение таких возможностей позволит существенно упростить измерительную процедуру.The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known device adopted as a prototype include the lack of the ability to separate assess the intensity of the first harmonic of the distorted signal and the intensities of its higher harmonics that are not adapted or adapted to an auditory perception of distortions. The introduction of such capabilities will significantly simplify the measurement procedure.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства.The problem to which the invention is directed, is to expand the functionality of the device.
Указанная задача решается за счет достижения при осуществлении изобретения технического результата, который заключается в введении возможностей раздельной оценки интенсивности первой гармоники искаженного сигнала и интенсивностей его высших гармоник, не адаптированных или адаптированных к слуховому восприятию искажений после их взвешивания и (или) сокращения психоакустической избыточности, обусловленной частотным маскированием.This problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the invention, which consists in introducing the possibility of a separate assessment of the intensity of the first harmonic of the distorted signal and the intensities of its higher harmonics that are not adapted or adapted to the auditory perception of distortions after weighing them and (or) reducing psychoacoustic redundancy due to frequency masking.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что фильтры верхних и нижних частот шунтируются каждый своим выключателем, четвертым и пятым, соответственно, а между блоком частотной обработки и контрольно-измерительным блоком вводится двухпозиционный переключатель, позволяющий подключить вход контрольно-измерительного блока, либо к выходу фильтра нижних частот, либо к выходу блока сравнения.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the high and low frequency filters are shunted by each switch, the fourth and fifth, respectively, and a two-position switch is inserted between the frequency processing unit and the control and measurement unit, which allows you to connect the input of the control and measurement unit, or to the output of the low-pass filter, or the output of the comparison unit.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из числа выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков позволило определить совокупность существенных по отношению к техническому результату признаков в заявленном изобретении, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that the applicant did not find analogues characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the identification of the prototype from the identified analogues as the closest in combination of features allowed determine the set of essential in relation to the technical result of the features in the claimed invention set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» действующего законодательства.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" of the current legislation.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявителем проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с признаками, отличительными от прототипа, результаты которого показали, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the features that are distinctive from the prototype, the results of which showed that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art, since the prior art defined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» действующего законодательства.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" of the current legislation.
Перечень чертежейList of drawings
На чертеже представлена структурная схема устройства, где 1 - генератор гармонических колебаний; 2 - входная клемма; 3 - объект измерения; 4 - выходная клемма; 5 - регулируемый блок выравнивания уровней сигналов; 6 - первый блок индикации; 7 - первый блок дифференцирования, 8 - первый выключатель; 9 - второй блок дифференцирования; 10 - второй выключатель; 11 - второй блок индикации; 12 - блок частотной обработки; 13 - третий выключатель; 14 - блок сравнения; 15 - полосовой фильтр; 16 - перестраиваемый по частоте фильтр верхних частот; 17 - перестраиваемый по уровню и частоте фильтр нижних частот; 18 - четвертый выключатель; 19 - пятый выключатель: 20 - двухпозиционный переключатель; 21 - контрольно-измерительный блок. При этом первый 6 и второй 11 блоки индикации идентичны друг другу, первый 7 и второй 9 блоки дифференцирования идентичны друг другу и перестраиваются одновременно, а фильтры верхних 16 и нижних 17 частот перестраиваются по частоте одновременно.The drawing shows a structural diagram of the device, where 1 is a generator of harmonic oscillations; 2 - input terminal; 3 - measurement object; 4 - output terminal; 5 - adjustable block alignment of signal levels; 6 - the first display unit; 7 - the first differentiation unit, 8 - the first switch; 9 - the second block of differentiation; 10 - second switch; 11 - second display unit; 12 - block frequency processing; 13 - the third switch; 14 is a block comparison; 15 - band-pass filter; 16 - tunable high-pass filter; 17 - tunable in level and frequency low-pass filter; 18 - the fourth switch; 19 - fifth switch: 20 - on-off switch; 21 is a control and measuring unit. In this case, the first 6 and second 11 display units are identical to each other, the first 7 and second 9 differentiation units are identical to each other and are tuned simultaneously, and the filters of the upper 16 and lower 17 frequencies are tuned in frequency at the same time.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with the receipt of the specified technical result are as follows.
Предлагаемое устройство, структурная схема которого представлена на чертеже, реализует преобразования, позволяющие адаптировать величины интенсивностей высших гармоник к их слуховому восприятию. Это осуществляется, во-первых, за счет проведения преобразования, повышающего интенсивность каждой высшей гармоники пропорционально ее номеру или квадрату ее номера, путем аппаратного дифференцирования или двойного аппаратного дифференцирования, соответственно. Во-вторых, за счет проведения частотной обработки, сокращающей психоакустическую избыточность сигнала, обусловленную явлением частотного маскирования высших гармоник тональным сигналом, в роли которого выступает первая гармоника.The proposed device, the structural diagram of which is shown in the drawing, implements transformations that allow you to adapt the values of the intensities of the higher harmonics to their auditory perception. This is done, firstly, by performing a conversion that increases the intensity of each higher harmonic in proportion to its number or the square of its number, by hardware differentiation or double hardware differentiation, respectively. Secondly, due to the frequency processing, which reduces the psychoacoustic redundancy of the signal, due to the phenomenon of frequency masking of higher harmonics by a tonal signal, the role of which is the first harmonic.
Устройство содержит входную 2 и выходную 4 клеммы для подключения объекта 3 измерения, генератор 1 гармонических колебаний, выход которого подключен к входной 2 клемме, к выходной 4 клемме подключены последовательно соединенные регулируемый блок 5 выравнивания уровней сигнала, первый 7 и второй 9 идентичные и одновременно перестраиваемые блоки дифференцирования, каждый из которых зашунтирован отдельным выключателем, первым 8 и вторым 10 соответственно, блок 12 частотной обработки, зашунтированный третьим выключателем 13, и контрольно-измерительный блок 21, устройство также содержит идентичные первый 6 и второй 11 блоки индикации, причем вход первого блока 6 индикации соединен с выходом блока 5 выравнивания уровней сигналов, а вход второго блока 11 индикации соединен с выходом второго блока 9 дифференцирования, при этом блок 12 частотной обработки включает в себя блок 14 сравнения и полосовой фильтр 15, состоящий из последовательно соединенных перестраиваемого по частоте фильтра 16 верхних частот и перестраиваемого по уровню и частоте фильтра 17 нижних частот, вход полосового фильтра 15, образованный входом фильтра 16 верхних частот, подключен к первому входу блока 14 сравнения, а выход полосового фильтра 15, образованный выходом фильтра 17 нижних частот, подключен ко второму входу блока 14 сравнения, соединение входа фильтра 16 верхних частот и первого входа блока 14 сравнения образует вход блока 12 частотной обработки, выход этого блока 12 образует выход блока 14 сравнения, к тому же фильтры верхних 16 и нижних 17 частот зашунтированы каждый своим выключателем, четвертым 18 и пятым 19 соответственно, а между блоком 12 частотной обработки и контрольно-измерительным блоком 21 расположен двухпозиционный переключатель 20, позволяющий подключить вход контрольно-измерительного блока 21 либо к выходу фильтра 17 нижних частот, либо к выходу блока 14 сравнения.The device contains
Введенными элементами схемы предлагаемого устройства являются четвертый 18 и пятый 19 выключатели и двухпозиционный переключатель 20.Introduced circuit elements of the proposed device are the fourth 18 and fifth 19 switches and on-off
Устройство работаем следующим образом. Включение в измерительный тракт с помощью соответствующих выключателей (8 и 10) только первого блока 7 или обоих блоков 7 и 9 дифференцирования позволяет реализовать операцию взвешивания амплитуд высших гармоник пропорционально номеру этих гармоник или квадрату их номера, что адаптирует их к восприятию слухом высших гармоник искаженного сигнала. При этом с помощью измерительных приборов, входящих в контрольно-измерительный блок 21, можно измерить такие коэффициенты гармонических искажений, как суммарный и (или) частичные коэффициенты взвешенных гармоник, суммарный и (или) частичные коэффициенты дважды взвешенных гармоник. Без выполнения операции дифференцирования измеряются стандартизированные суммарный и (или) частичные коэффициенты гармоник.The device works as follows. The inclusion in the measuring path using the appropriate switches (8 and 10) of only the
Блок 5 выравнивания уровней сигналов, а также первый 6 и второй 11 блоки индикации обеспечивают снижение методических погрешностей проводимых измерений, неизбежных при выполнении аппаратного дифференцирования.Block 5 alignment of signal levels, as well as the first 6 and second 11 display units provide a reduction in the methodological errors of the measurements that are inevitable when performing hardware differentiation.
Блок 12 частотной обработки, зашунтированный третьим выключателем 13, своим входом подключен к выходу второго 9 блока дифференцирования. Блок 12 выполняет операцию изменения интенсивностей высших гармоник в соответствии с подъемом кривой порога слышимости, чем обеспечивается повышение степени корреляции объективных и субъективных оценок качества звукопередачи [2]. Присутствие блока 12 позволяет с помощью измерительных приборов, входящих в контрольно-измерительный блок 21, оценить еще ряд коэффициентов гармонических искажений: суммарный и (или) частичные коэффициенты маскированных гармоник (при отключении из схемы обоих блоков 7 и 9 дифференцирования), суммарный и (или) частичные коэффициенты маскированных и взвешенных гармоник (при подключении первого блока 7 дифференцирования), суммарный и (или) частичные коэффициенты маскированных и дважды взвешенных гармоник (при подключении обоих блоков 7 и 9 дифференцирования).The
Блок 12 частотной обработки содержит блок 14 сравнения и полосовой фильтр 15, состоящий из последовательно соединенных фильтра 16 верхних частот и фильтра 17 нижних частот. Вход полосового фильтра 15, образованный входом фильтра 16 верхних частот, подключен к первому входу блока 14 сравнения. Выход полосового фильтра 15, образованный выходом фильтра 17 нижних частот, подключен ко второму входу блока 14 сравнения. Вход блока 12 образует соединение входа фильтра 16 верхних частот и первого входа блока 14 сравнения, при этом вход блока 12 подключен к выходу второго блока 9 дифференцирования. Выход блока 12 образует выход блока 14 сравнения. Фильтры 16 и 17 по частоте перестраиваются одновременно. Такая перестройка фильтров потребуется при изменении частоты испытательного гармонического сигнала, вырабатываемого генератором 1 гармонических колебаний. В перестройке по уровню нуждается только фильтр 17 нижних частот. Такая перестройка потребуется при проведении измерений, условия которых предусматривают другие уровни прослушивания аудиопрограмм с использованием объекта 3 измерения.The
Входной сигнал блока 12 частотной обработки и выходной сигнал полосового фильтра 15 поступают на разные входы блока 14 сравнения, осуществляющего вычитание из искаженного сигнала той его части, которая будет маскироваться частотными свойствами слуха, чем будет осуществляться сокращение психоакустической избыточности этого сигнала. Далее выходной сигнал блока 14 сравнения подвергается качественному и количественному анализу с помощью устройств, входящих в контрольно-измерительный блок 21. Двухпозиционный переключатель 20 одним из неподвижных контактов своей электрической цепи подключен к выходу фильтра 17 нижних частот, а другим - к выходу блока 14 сравнения. Подвижный контакт электрической цепи переключателя 20 подключен к входу контрольно-измерительного блока 21.The input signal of the
Для обеспечения оценки различных коэффициентов гармонических искажений потребуется нижнее положение подвижного контакта переключателя 20, что позволит соединить неподвижный контакт с подвижным контактом, подключенным к выходу блока 14 сравнения. Контрольно-измерительный блок 21 может включать осциллограф, частотно-избирательный вольтметр и (или) промышленный измеритель гармонических искажений. Также контрольно-измерительный блок 21 может содержать другие измерительные приборы, которые позволяют выделить и оценить интенсивность каждой из гармоник и расчетным путем определить суммарный и (или) частичные коэффициенты гармонических искажений, не адаптированных или в разной степени адаптированных к слуховому восприятию. Суммарные коэффициенты различных видов можно определить и непосредственно с помощью измерителя гармонических искажений.To ensure the assessment of various harmonic distortion coefficients, the lower position of the movable contact of the
Присутствие в схеме измерений фильтра 16 верхних частот исключает из искаженного сигнала основную гармонику с частотой испытательного гармонического сигнала, оставляя только продукты нелинейности. Включение фильтра 16 верхних частот именно на входе полосового фильтра 15 обеспечивает также устранение из сигнала низкочастотных помех (шумов, наводок, фона с частотой, кратной частоте промышленной сети и т.д.), что повышает достоверность результатов измерений снижением величины аппаратурной погрешности.The presence of a high-
Присутствие в схеме измерений фильтра 17 нижних частот, следующего за фильтром 16 верхних частот, обеспечивает пропускание полосовым фильтром 15 только продуктов искажений, попадающих в зону маскирования, при этом через фильтр 17 пройдут только те части интенсивностей высших гармоник, которые расположены ниже кривой порога слышимости, а значит будут маскироваться слухом человека. Это позволит при подаче выходного сигнала полосового фильтра 15 на второй вход блока 14 сравнения вычесть эти маскируемые части интенсивностей каждой высшей гармоники из всего искаженного сигнала, поступающего на вход блока 12 частотной обработки.The presence in the measurement circuit of the low-
Указанные преобразования в заявляемом устройстве позволяют существенно упростить измерительную процедуру. Рассмотрим варианты осуществления упрощенной процедуры измерений при наличии в контрольно-измерительном блоке 21 только осциллографа и вольтметра среднеквадратических значений для наблюдения характера и фиксации среднеквадратических значений сигналов.These transformations in the inventive device can significantly simplify the measuring procedure. Consider the options for implementing a simplified measurement procedure in the presence in the control and measuring
1. При разомкнутых положениях обоих выключателей 18 и 19:1. With the open positions of both
- при верхнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 обеспечивается соединение этого контакта с неподвижным контактом, подключенным к выходу фильтра 17 нижних частот, что позволяет подключить контрольно-измерительный блок 21 к выходу этого фильтра 17 и осуществить измерение интенсивностей высших гармоник, находящихся в зоне маскирования, т.е. измерение неслышимых частей интенсивностей высших гармоник;- at the upper position of the movable contact of the on-
- при нижнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 обеспечивается его соединение с неподвижным контактом, подключенным к выходу блока 14 сравнения, что позволяет подключить контрольно-измерительный блок 21 к выходу этого блока 14 и осуществить измерение интенсивностей первой гармоники и продуктов искажений, с изъятой психоакустической избыточностью и в той или иной степени взвешенных, что зависит от положений выключателей 8 и 10.- at the lower position of the movable contact of the on-
2. При замкнутом положении выключателя 18 и разомкнутом положении выключателя 19:2. With the closed position of the
при верхнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивностей первой гармоники и высших гармоник, находящихся в зоне маскирования (неслышимых частей интенсивностей);at the upper position of the movable contact of the on-
- при нижнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивностей продуктов искажений с изъятием психоакустической избыточности и в той или иной степени взвешенных, что зависит от положений выключателей 8 и 10.- at the lower position of the movable contact of the on-
3. При разомкнутом положении выключателя 18 и замкнутом положении выключателя 19:3. With the open position of the
- при верхнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивностей высших гармоник, в той или иной степени взвешенных, что зависит от положений выключателей 8 и 10;- at the upper position of the movable contact of the on-
- при нижнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивности первой гармоники.- at the lower position of the movable contact of the on-
4. При замкнутых положениях обоих выключателей 18 и 19:4. With the closed positions of both
- при верхнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивностей первой гармоники и высших гармоник, в той или иной степени взвешенных, что зависит от положений выключателей 8 и 10;- at the upper position of the movable contact of the on-
- при нижнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 осуществляется измерение интенсивностей первой гармоники и высших гармоник, в той или иной степени взвешенных, т.е. то же самое, что и при верхнем положении подвижного контакта.- at the lower position of the movable contact of the on-
Перечисленные выше несложные манипуляции позволяют с помощью известных формул провести расчеты и определить суммарные коэффициенты гармоник: невзвешенных и маскированных, взвешенных и маскированных, дважды взвешенных и маскированных. Причем формулы для расчета коэффициентов одинаковые: это отношение среднеквадратического значения продуктов искажений к среднеквадратическому значению всего сигнала. Определить эти коэффициенты можно даже при наличии в контрольно-измерительном блоке 21 только осциллографа и вольтметра среднеквадратических значений. Измерительная процедура сводится к фиксации значений напряжений по шкале вольтметра при разомкнутом положении выключателя 19 и нижнем положении подвижного контакта двухпозиционного переключателя 20 для двух положений выключателя 18. Далее остается вычислить отношение этих значений. При желании определить значения коэффициентов искажений как отношения среднеквадратического значения продуктов искажений к значению неискаженного сигнала (к значению первой гармоники) следует установить подвижный контакт двухпозиционного переключателя 20 в нижнее положение, замкнуть выключатель 19 и разомкнуть выключатель 18. Этим будет обеспечиваться измерение значения интенсивности первой гармоники сигнала.The simple manipulations listed above allow using known formulas to carry out calculations and determine the total harmonic coefficients: unweighted and masked, weighted and masked, twice weighted and masked. Moreover, the formulas for calculating the coefficients are the same: this is the ratio of the rms value of the distortion products to the rms value of the entire signal. These coefficients can be determined even if the control and measuring
Таким образом, заявляемое устройство позволяет качественно и количественно оценить гармонические искажения не только полного сигнал, прошедшего те или иные виды обработки, но и отдельно оценить различные части его спектра: выделить либо первую гармонику, либо высшие гармоники, амплитуды которых в разной степени адаптированы к слуховому восприятию слухом нелинейных искажений: не адаптированных или адаптированных посредством их взвешивания и (или) сокращения психоакустической избыточности, обусловленной частотным маскированием.Thus, the claimed device allows you to qualitatively and quantitatively evaluate the harmonic distortion of not only the complete signal that has undergone these or other types of processing, but also separately evaluate the different parts of its spectrum: highlight either the first harmonic or higher harmonics, the amplitudes of which are adapted to the auditory to different degrees hearing perception of nonlinear distortions: not adapted or adapted by weighing them and (or) reducing psychoacoustic redundancy due to frequency masking.
Введенные возможности позволяют существенно упростить измерительную процедуру, а значит снизить трудоемкость измерений, проводимых с целью оперативной оценки эффективности схемотехнических решений, направленных на уменьшение нелинейных искажений, вносимых звукотехническим устройством, выступающим в роли объекта измерения. Упрощение процедуры измерений объясняется возможностью использования только осциллографа и вольтметра среднеквадратических значений из всего парка измерительной аппаратуры, который может содержать контрольно-измерительный блок.The introduced capabilities make it possible to significantly simplify the measurement procedure, which means reducing the laboriousness of measurements made to quickly evaluate the effectiveness of circuitry solutions aimed at reducing the nonlinear distortions introduced by the sound technical device acting as the measurement object. The simplification of the measurement procedure is explained by the possibility of using only an oscilloscope and a rms voltmeter from the entire fleet of measuring equipment, which may contain a control and measuring unit.
Расширение функциональных возможностей известного устройства достигнуто благодаря приобретению им свойств изменения межблочных связей посредством двух выключателей 18 и 19, шунтирующих фильтры верхних 16 и нижних 17 частот, а также двухпозиционного переключателя 20, подключенного между блоком 12 частотной обработки и контрольно-измерительным блоком 21.The expansion of the functionality of the known device is achieved by acquiring the properties of changing inter-unit communications by means of two
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующих условий:The above information indicates the fulfillment of the following conditions when using the claimed invention:
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в контрольно-измерительной технике для выявления и оценки гармонических искажений сигнала звуковой частоты, вносимых звукотехнической аппаратурой, в частности звукоусилительной аппаратурой;- a device embodying the claimed invention in its implementation is intended for use in instrumentation for detecting and evaluating harmonic distortions of the sound frequency signal introduced by sound equipment, in particular sound reinforcement equipment;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств;- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the methods described above or known before the priority date of the funds is confirmed;
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение указанного технического результата.- a device embodying the claimed invention in its implementation, is capable of achieving the specified technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.
ЛитератураLiterature
1. Патент на изобретение 2456624 (RU 2456624 С1) Российской Федерации, МПК G01R 23/20 (2006.01). Устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала и его производных [Текст] / Тихонова Л.С.; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения. - №2010145565/28, 09.11.2010. Опубл.: 20.07.2012, бюллетень №20.1. Patent for the invention 2456624 (RU 2456624 C1) of the Russian Federation, IPC G01R 23/20 (2006.01). A device for measuring harmonic distortion of an electrical signal and its derivatives [Text] / Tikhonova L.S .; Applicant and patent holder St. Petersburg State University of Cinema and Television. - No.2010145565 / 28, 11/09/2010. Published: July 20, 2012, Bulletin No. 20.
2. Патент на изобретение 2547166 (RU 2 547 166 С1) Российской Федерации, МПК G01R 23/20 (2006.01). Способ измерения гармонических искажений электрического сигнала (варианты) и устройство для его осуществления [Текст] / Тихонова Л.С.; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения. - №2013147204/28, 22.10.2013. Опубл.: 10.04.2015, бюллетень №10 (п. 3 ф-лы - прототип).2. Patent for the invention 2547166 (
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138066A RU2615016C2 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138066A RU2615016C2 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015138066A RU2015138066A (en) | 2017-03-14 |
RU2615016C2 true RU2615016C2 (en) | 2017-04-03 |
Family
ID=58454421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015138066A RU2615016C2 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615016C2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2728939A1 (en) * | 1976-06-28 | 1978-01-05 | Western Electric Co | DEVICE AND METHOD FOR SELECTIVELY MEASURING INTERMODULATION DISTORTION |
GB2073894A (en) * | 1980-04-11 | 1981-10-21 | Tektronix Inc | Automatic IM distortion test selector |
US4340854A (en) * | 1980-04-14 | 1982-07-20 | Jones Wayne W | Distortion measurement system |
EP0186936A1 (en) * | 1984-10-12 | 1986-07-09 | Thomas Hong Yue Lin | Method and apparatus for evaluating auditory distortions of an audio system |
SU1318926A1 (en) * | 1985-11-26 | 1987-06-23 | Ленинградский Институт Киноинженеров | Device for measuring non-linear distortions of electric signal |
JPS63228077A (en) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Distortion rate measuring method |
RU2547166C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения" (СПбГУКиТ) | Method to measure harmonic distortions of electric signal (versions) and device for its realisation |
-
2015
- 2015-09-07 RU RU2015138066A patent/RU2615016C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2728939A1 (en) * | 1976-06-28 | 1978-01-05 | Western Electric Co | DEVICE AND METHOD FOR SELECTIVELY MEASURING INTERMODULATION DISTORTION |
GB2073894A (en) * | 1980-04-11 | 1981-10-21 | Tektronix Inc | Automatic IM distortion test selector |
US4340854A (en) * | 1980-04-14 | 1982-07-20 | Jones Wayne W | Distortion measurement system |
EP0186936A1 (en) * | 1984-10-12 | 1986-07-09 | Thomas Hong Yue Lin | Method and apparatus for evaluating auditory distortions of an audio system |
SU1318926A1 (en) * | 1985-11-26 | 1987-06-23 | Ленинградский Институт Киноинженеров | Device for measuring non-linear distortions of electric signal |
JPS63228077A (en) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Distortion rate measuring method |
RU2547166C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения" (СПбГУКиТ) | Method to measure harmonic distortions of electric signal (versions) and device for its realisation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015138066A (en) | 2017-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3015395B2 (en) | Equipment for checking audio signal processing systems | |
EP3163574A1 (en) | Method and apparatus for detecting abnormal frame | |
CN108490280B (en) | Method for predicting in-band multi-frequency electromagnetic radiation effect by using frequency equipment and terminal equipment | |
US20140114209A1 (en) | Method and Apparatus for measuring Distortion Product Otoacoustic Emissions (DPOAE) by means of frequency modulated stimuli | |
Azpúrua et al. | Specifying the waveforms for the calibration of CISPR 16-1-1 measuring receivers | |
EP2183608B1 (en) | Instrument and a method for detecting partial electrical discharges occurring in an electric apparatus | |
US10591522B2 (en) | Measurement apparatus | |
RU2615016C2 (en) | Device for measuring auditory-adapted harmonic distortions of electrical signal | |
RU2456624C1 (en) | Device for measuring harmonic distortions of electric signal and derivatives thereof | |
Farina et al. | Measurement of the sound absorption coefficient of materials with a new sound intensity technique | |
US3038119A (en) | Information signal intelligibility measuring apparatus | |
WO2008065723A1 (en) | Optical noise index calculating method, optical noise index calculating device, and optical sampling oscilloscope | |
RU2547166C1 (en) | Method to measure harmonic distortions of electric signal (versions) and device for its realisation | |
Beyers | Calibration methodologies and the accuracy of acoustic data | |
Popov et al. | Recognizability of the Substitution of a Continuous Sound Signal by a Discretely Changing Sound Signal | |
RU27259U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SPEECH VISIBILITY | |
CN112379201A (en) | Electromagnetic compatibility testing system and method for vehicle | |
JP2017003425A (en) | Noise voltage measurement device and noise voltage measurement method | |
Scandurra et al. | Multi-channel cross-correlation for increasing sensitivity in voltage noise measurements | |
DE102007037074A1 (en) | Transient noise examining method for object i.e. electric switch, in interior of motor vehicle, involves adding multiplication results with each other to comparison value, and determining regression coefficient based on audiometry | |
Sun et al. | Novel and simplified passive intermodulation distortion measurement using vector network analyzer | |
DK1342094T3 (en) | Device electromagnetic characterization of a test structure | |
Chernysheva et al. | Noticeability of Phase Distortions in Consonanse | |
EP4428547A1 (en) | A measurement system for measuring an intercept point value of a device-under-test | |
RU2566386C1 (en) | Method for measurement of dynamic intermodulation distortion of electric signal and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180908 |