3.2 Разработка структурной и функциональной схемы акустического излучателя
При разработке структурной схемы датчика акустического поля требуется выполнить следующие условия технического задания:
· развиваемое звуковое давление на расстоянии 1 м от излучателя не менее 120 дБ (20 Па).
· тип генерируемых колебаний:
- шум с распределением мгновенных значений по нормальному закону с независимой регулировкой уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц; диапазон регулировки ±20 дБ.
- гармонические колебания с частотами fср.г. ±15%, где fср.г.=250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. С независимой регулировкой уровней по частотам в диапазоне ±20 дБ.
Как следует из задания, в качестве первичного источника акустических сигналов необходимо разработать генератор шума с нормальным распределением мгновенных значений, возможно в качестве генератора шума использовать внешние источники: кассетный магнитофон с записью шума, стандартные источники шума. В случае с гармоническими колебаниями воспользуемся обычным генератором низкой частоты (Г3-102, Г3-112, и др.).
Для независимой регулировки уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц встает вопрос о разработке октавного эквалайзера.
Наконец, для того чтобы развить требуемое звуковое давление, нужно первичный сигнал усилить с помощью усилителя мощности звуковой частоты.
На выходе акустического излучателя стоит акустическая система, которая создает требуемое звуковое давление.
Таким образом, можно выделить структуру акустического излучателя, состоящую из четырех основных блоков:
- источник первичного сигнала;
- октавный эквалайзер;
- усилитель мощности звуковой частоты;
- акустическая система.
Структурная схема акустического излучателя изображена на рис. 3.1
Рис. 3.1. Структурная схема акустического излучателя.
Разработку функциональной схемы датчика акустического поля начнем с выбора акустической системы. Она должна удовлетворять следующим условиям:
- диапазон воспроизводимых частот 100 Гц-10000 Гц;
- развиваемое звуковое давление 20 Па;
- экранированный точечный излучатель;
Из ряда диффузорных электродинамических громкоговорителей выбираем громкоговоритель 10ГД-36, со следующими основными параметрами:
- диапазон воспроизводимых частот 63 Гц-20000 Гц;
- паспортная мощность 15 Вт;
- номинальное электрическое сопротивление 4 Ом;
- развиваемое стандартное звуковое давление 0,2 Па;
- габариты 200200 мм.
Под точечным понимается излучатель, линейные размеры которого не превышают 10% размеров исследуемой преграды. Данный громкоговоритель удовлетворяет этому условию. Для экранирования электрических и магнитных полей создаваемых магнитной системой громкоговорителя закроем диффузор заземленной мелкоячеистой металлической сеткой.
Звуковое давление PЗВ (Па), развиваемое громкоговорителем, жестко связано с подаваемой на него электрической мощностью W (Вт) (мощность, рассеиваемая на сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению громкоговорителя, при напряжении, равном напряжению на зажимах громкоговорителя) и средним стандартным звуковым давлением PСТ (Па) (среднее звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра при подведении к нему напряжения, соответствующего электрической мощности равной 0,1 Вт) соотношением (3.8).
. (3.8)
Таким образом, чтобы получить звуковое давление 20 Па необходимо к громкоговорителю подвести электрическую мощность:
. (3.9)
Естественно, что приведенные числа являются ориентировочными, так как обусловлены определенными уровнями шума, его спектральными характеристиками, а также заданным стандартным звуковым давлением громкоговорителя. Однако они позволяют выдвинуть максимальные требования к характеристикам усилителя мощности.
Отсюда следует, что необходимо разработать усилитель с выходной мощностью не менее 10 Вт и коэффициентом усиления не менее 50 дБ. Значительный запас мощности, которым обладает усилитель, позволяет получить большой динамический диапазон громкости, что улучшает стабильность работы при номинальной мощности и обеспечивает незначительные нелинейные искажения. Максимальная выходная мощность, которая может быть передана в нагрузку, определяется максимальными значениями напряжения, действующего на выходе усилителя, и тока, протекающего через усилитель при заданной нагрузке.
Для регулировки уровня входного напряжения подаваемого на вход усилителя нужно использовать регулятор громкости.
Для независимой регулировки уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц встает вопрос о разработке октавного эквалайзера, представляющего собой набор полосовых фильтров с регулировкой уровня на выходе, с последующим суммированием всех полос.
В качестве датчика шума возможно использование как внутреннего, так и внешнего источника. Внешними источниками могут являться стандартный генератор шума, магнитофонная запись с шумом и ряд других устройств.
Для простоты работы и минимизации стандартной аппаратуры необходимо разработать внутренний (встроенный) генератор шума.
При использовании внутреннего генератора шума необходимо, усилить выходной сигнал с генератора, для обеспечения нормальной работы октавного эквалайзера и достижения нужного коэффициента усиления.
Учитывая сказанное выше, функциональная схема акустического излучателя имеет вид представленный на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Функциональная схема акустического излучателя.
- УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СИМВОЛЫ И СОКРАЩЕНИЯ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1.АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
- 1.1 Классификация каналов утечки речевой информации
- 1.2 Физические характеристики и особенности распространения речевого сигнала
- 1.3 Сущность электроакустического канала утечки речевой информации
- 1.4 Особенности спектров речевых сигналов
- 1.5 Способы анализа спектральных характеристик
- 1.6 Основные критерии защищенности каналов утечки речевой информации
- 1.7 Основные принципы оценки защищенности каналов утечки речевой информации
- 2. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
- 2.1 Цель лабораторных исследований акустических каналов утечки речевой информации
- 2.2 Основные требования, предъявляемые к лабораторной установке
- 3. РАЗРАБОТКА НЕСТАНДАРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
- 3.1 Определение электрических и акустических параметров экранированной звукопоглощающей камеры
- 3.2 Разработка структурной и функциональной схемы акустического излучателя
- 3.3.Разработка принципиальной схемы акустического излучателя
- Каналы утечки речевой информации
- 14. Классификация и характеристика каналов утечки речевой информации.
- § 2. Технические каналы утечки акустической (речевой) информации
- 17.Каналы утечки речевой информации в вп
- 15) Классификация и характеристика каналов утечки речевой информации.
- 5.2. Каналы утечки речевой информации
- Каналы утечки речевой информации
- 1.11. Технические каналы утечки акустической (речевой) информации