2.3 Эксперимент по исследованию направленности

Поскольку свойства направленности для реализованной модели направленного микрофона обусловлены пространственной селективностью акустической антенны, то для их анализа достаточно рассмотреть диаграммы зависимости регистрируемого мембраной микрофона уровня звукового давления от угла направления на источник звука в двух случаях: с установленной акустической антенной и без нее (см. рис. 6).

В качестве источника звука используется генератор шумового сигнала речевого диапазона частот системы «Соната–АВ», для измерения звукового давления ― виброшумомер SVAN 959. Вывод микрофона МК16 У–11 (штекер Jack 2,5 мм) присоединяется к разъему типа TNC виброшумомера посредством соответствующего переходника. Так как чувствительность и другие характеристики микрофона данного типа отличаются от оригинального микрофона GRAS 40AE, для корректности измерений необходима калибровка, которая осуществлялась с помощью акустического калибратора SV 30A. Калибровочные поправки вводятся в прибор автоматически при измерении акустического сигнала, генерируемого калибратором. В этом случае проходит проверка всего измерительного тракта.

Поскольку измерения проводятся в помещении без специальной отделки звукопоглощающими материалами, то акустическое поле не является свободным, что значительно ухудшает направленность реализованной модели. Для улучшения частотных характеристик прибора SVAN 959 включен специальный встроенный фильтр диффузного поля. Также включен взвешивающий фильтр C, используемый при измерениях, связанных с речевым акустическим сигналом.

Уровень звукового давления, усредненный за 30 минут (при выключенном генераторе шума) в помещении составил УЗД₁ = 55,0 дБ. Поэтому регистрируемые в зависимости от угла направления на источник звука уровни звукового давления УЗД_i корректировались по формуле:

УЗД = 20lg(10^(УЗДi^/20) –10^(УЗД1^/20) (23)

Соответствующие абсолютные погрешности имеют вид (с учетом того, что исходные погрешности измерений SVAN 959 не превосходят 0,7 дБ):

ΔУЗД_i = 0,7(10^(УЗДi^/10) +10^(УЗД1^/10)^1/2/(10^(УЗДi^/20) –10^(УЗД1^/20) (24)

Также необходимо учесть погрешность угла поворота: 2,5^◦ (половина цены деления шкалы). График зависимости УЗД от угла направления на источник звука в случае с установленной антенной показан сплошной линией, без антенны — штриховой:

Рис. 6. Диаграмма зависимости УЗД от угла направления на источник звука

Анализ диаграммы показывает, что без акустической антенны микрофон ведет себя как ненаправленный приемник звука; избирательная резонансная система существенно повышает направленные свойства. Наличие несимметричных боковых лепестков может быть объяснено несимметричностью расположения трубок акустической антенны.