Сравнение громкости производится в специально оборудованной звукозаглу-шеиной камере. Схема измерения ЧХЗД телефонов в свободном по.че методом сравнения громкостей приведена на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Схема измерения частотной характеристики звукового давления телефона в свободном поле методом прямого сравнения громкости:

I -генератор ГНИ; 2-усилитель мощности; S -генератор розового шума; 4 -переключаемый узкополосиый фильтр; 5 - переключатель; - измерительный громкоговоритель; 7 - регул5ггор уровня; S - вольтметр; 9 - телефон; 10 - эксперт

В рабочую точку, расположенную на расстоянии 2 м от рабочей плоскости громкоговорителя по его рабочей оси, устанавливают измерительный микрофон и градуируют громкоговоритель при подведении к нему испытательного сигнала. Фиксируют те значения подводимых напряжений сигнала, при которых с выхода микрофона регистрируют величину напряжения, соответствующего испыта-те.пьному уровню звукового давления, равному 70 дБ. Измерения повторяют несколько раз и определяют среднее арифметическое значение величин напряжений, подводимых к громкоговорителю. Эти напряжения служат градуировочиой кривой измерительного громкоговорителя.

Затем в свободном поле (заглушённой камере) размещают эксперта так, чтобы геометрический центр его головы совпадал с рабочей точкой. Эксперт поочередно прослушивает сигнал от громкоговорителя и от телефона. На громкоговоритель на каждой частоте (полосе частот) подают напряжение, которое должно обеспечивать уровень звукового давления в рабочей точке 70 дБ. На телефон подают напряжение со значением, обеспечивающим минимальное различие уровней громкости, полученных воздействием звукового давления от громкоговорителя и от телефона. В диапазоне частот 20... 630 Гц используется синусоидальный сигнал, а в диапазоне частот 630... 20 ООО Гц третьоктавные полосы розового шума. Эксперт прослушивает цикл тестов-сигналов в следующей последовательности: частоту испытательного сигнала увеличивают от 630 до 20 000 Гц, далее уменьшают от 20 000 до 20 Гц, затем сигнал увеличивают от 20 до 630 Гц. Экспертизу проводят с участием 8 экспертов.

За результат измерений принимают чувствительность телефона по свободному полю:

M = p/Ucp, (5.6)

где р - звуковое давление, создаваемое измерительным громкоговорителем на расстоянии 2 м от рабочей точки, Па; U - величина напряжения, подводимого к те.пефону, равная среднеарифметическому по показаниям 8 экспертов, В.

Кроме прямого метода сравнения громкости используется еще метод замещения, в котором вместо громкоговорителя применяется головной тепефон, отградуированный по свободному полю. Методика измерения аналогична методике прямого измерения. Эксперт, попеременно надевая эталонные и испытуемые телефоны, добивается равенства громкостей обоих телефонов, регулируя подведение напряжения к испытуемому телефону. К эталонному телефону подводят напряжения, величины которых были установлены при сравнении последних с громкоговорителе ! в свободном поле. К Испытуемому телефону подводят напряжение, при котором обеспечивается равногромкое звучание испытуемого тепефо-на с эталонным.

В литературе, посвященной широкополосным стереотелефонам, приводятся результаты измерения ЧХЗД с помощью зонда. При этом зонд, т. е. измеритель-

ный микрофон с насадкой, представляющей собой тонкую трубку, плотно примыкающую к приемной части микрофона, помещается у входа в слуховой канал испытуемого, между амбушюром телефона и выемкой ушной раковины. Измерения ЧХЗД производятся по структурной схеме рис. 5.11,а, где установка ИУ заменяется естественным ухом человека. Немецкий стандарт ДИН 45 619, часть 3 [5.8], рекомендует измерять ЧХЗД стереотелефоиов методом сравнения величин сигналов, поступающих в слуховой канал испытуемого от громкоговорителя и телефона. Измерения производят с помощью зонда в диффузном поле. Диффузным полем называется область звукового поля, создаваемого многократными отражениями от ограничивающих поверхностей в замкнутом объеме, в которой среднее по времени значение квадрата звукового давления одинаково [5.4].

Измерение ЧХЗД в диффузном поле, так же как и в свободном, может производиться двумя методами. Прямой метод основан на сравнении звуковых давлений, создаваемых в слуховом канале эталонным звуковым полем и головным телефоном (рис. 5.13). Косвенный метод использует вместо звукового по-

Рис. 5.13. Схема измерения частотной характеристики звукового давления телефона в диффузном поле методом прямого сравнения громкости: / - генератор шума; 2 -фильтр; 3 -усилитель мощности; 4 - переключатель; 5-вольтметр; 6 - громкоговоритель; 7 - испытуемый; 8 - зонд; 9 - микрофонный усклнтель; 10 - регистрирующее устройство; - вольтметр; 12 - телефоны

ля (громкоговорителя) эталонный головной телефон, калиброванный по прямому методу. При прямом методе измерения ЧХЗД производят сравнение уровней напряжения на выходе зонда, введенного в слуховой канал испытуемого при попеременном измерении сигналов от головного телефона и громкоговорителя. Обычно используются сигналы розового шу!йа в третьоктавных полосах.

Уровни звукового давления измерительных сигналов выбираются таким образом, чтобы входные сигналы микрофонного усилителя были как минимум иа 10 дБ выше уровня собственных шумов электрического тракта зонда и уровня помех, создаваемых в слуховом канале (физиологический шум). Уровень звукового давления в рабочей точке не должен превышать 85 дБ. Напряжение, подводимое к головному телефону, должно быть установлено таким образом, чтобы на частоте 500 Гц напряжение на выходе зонда в случае громкоговорителя или телефона не должно отличаться более, че.м на 3 дБ. Измерения звукового давления в слуховом канале должны выполняться не менее, че.м на 8 испытуемых. Перед началом измерений зонд вводится в слуховой канал испытуемого. Точка измерения в слуховом канале должна находиться не менее, чем на 4 мм в глубине канала. На испытуемого воздействует шумовой сигнал, излучаемый громкоговорителем, при этом измеряется напряжение на выходе зонда. После этого испытуемый надевает головные телефоны и измеряется напряжение на выходе зонда, затем измерения повторяются. Величины напряжений первого и второго измерения усредняются и по этим данным вычисляется ЧХЗД телефона по диффузному полю. Для каждой полосы частот вычисления производят по формуле

Cos ш = 20 g sкlsD+- - 20 ig Uj/u, (5.7)

где Gds ind - индивидуальный коэффициент передачи головных телефонов, снятый зондом; Usk - эффективная величина напряжения на выходе зонда при

звуковом воздействии головных телефонов. В; l/so - эффективная величина напряжения на выходе зоида при звуковом воздействии громкоговорителя. В; и к - эффективная величина напряжения на входе головного Телефона, В; Uo = = 1 В; Ln~ уровень звукового давления в эталонной точке диффузного поля, дБ.

При измерении косвенным методом вместо диффузного поля используется головной телефон, калиброванный в диффузном поле по прямому методу. При косвенном методе измерения погрешности при определении коэффициента передачи эталонного телефона прибавляются к тем, которые получаются при сравнении с измеряемым телефоном, поэтому коэффициент передачи эталонного телефона должен определяться как минимум на 16 испытуемых. Величины выходных напряжений зонда первого и второго измерений усредняются, коэффициент передачи телефона по диффузному по.пю находится по формуле

Gds Ш = Gob ш + 20 Ig VIV - 20 Ig VsbiUsk. <5.8)

где Gob ind - индивидуальный коэффициент передачи измеряемого головного телефона для каждой полосы частот; Usb - эффективная величина напряжения на выходе зонда при звуковом воздействии эталонного телефона. В; Uв - эффективная величина напряжения на входе эталонного телефона, В.

В ряде работ показано, что для получения высокого качества звучания стереотелефонов разработчики должны стремиться к частотнонезависимой ЧХЗД по диффузному полю. Методы измерения ЧХЗД стереотелефонов с помощью зонда в диффузном поле в отечественной промышленности не апробированы.

Оба этих метода (по свободному и диффузному полю), вследствие своей трудоемкости, не пригодны для условий крупносерийного производства, поэтому в отечественном производстве применяется метод измерения ЧХЗД стереотелефонов с помощью установки Искусственное ухо .

Кроме линейных искажений стереотелефоны обладают и нелинейными искажениями, характеризующимися появлением новых спектральных составляющих, искажающих временную структуру подводимого сигнала. Нелинейные искажения обычно оцениваются полным (суммарным) коэффициентом гармонических искажений, равным корню квадратному из суммы квадратов коэффициентов гармонических искажений всех заданных порядков. Измерения производят по схеме, указанной на рис. 5.14, в диапазоне 100... 3000 Гц а частотах

Рис. 5.14. Схема измерения коэффициента гармонических искажений: I - генератор ГНИ; 2 - усилитель мощности; 3 - электронный вольтметр; 4 - телефон; S - Искусственное ухо ; £ -микрофонный усилитель; 7 -вольтметр; 8-анализатор

спектра

100, 200, 400, 800, 1600 и 3000 Гц при звуковом давлении 94 и 100 дБ. Напряжение иа выходе ИУ измеряется с помощью селективного вольтметра или анализатора спектра. Коэффициент гармоник на частоте nf вычисляют по формуле

Krn = PnffPh (5.9)

где Pnf - звуковое давление с частотой nf. Па; Рг - звуковое давление, развиваемое в ИУ при подаче сигнала с частотой /{, Па. Звуковое давление pi вычисляют по формуле

Pi = иг/Мус К. (5.10)

где f/i - напряжение, измеренное во-пьтметром 8, В; К - коэффициент усиления микрофонного усилитепя; ЛГиу - чувствительность измерительного микрофона, мВ/Па.