Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Измерение звукоизоляции ограждений и уровня шума в помещенияx



 

1. Цель работы: ознакомление с методикой измерения звукоизоляции помещений и ограждений, а также с расчётом уровня шумов, проникающих в помещения.

 

2. Общие сведения

Звукоизоляция является основным средством ослабления воздушных аддитивных шумов, проникающих в помещения. В качестве источников шума обычно рассматриваются шум промышленный, транспортный и бытовой. Проникновение шума в помещение обусловлено излучением звука через возможные щели и вентиляционные отверстия, а также – посредством ограждающих конструкций (перекрытий, перегородок), колеблющихся под действием падающих звуковых волн.

Теоретически звукоизолирующие свойства перегородки от воздушного шума определяются энергетическим коэффициентом звукопроводности (звукопроводимости, звукопроницаемости и т.п.) [1]:

, (7.1)

где рпр и рпад – соответственно, звуковые давления в прошедшей через перегородку и падающей на неё звуковых волнах.

С учетом слухового восприятия аддитивных шумов (помех) звукоизолирующие свойства перегородок оценивают величиной, обратной τ и выражаемой в децибелах

, (7.2)

которую называют собственной звукоизоляцией перегородок (преград) от воздушного шума.

Однако шум может проникать в помещение не только непосредственно через его ограждения, но и косвенно, по вентиляционным каналам, шахтам, трубопроводам и т.п., а также посредством корпусных вибраций. В этом случае величина звукоизоляции при непосредственной или косвенной передаче шума называется фактической звукоизоляцией помещений. Только фактическая звукоизоляция помещения может быть измерена путём определения разницы в уровнях звукового давления в, например, двух смежных помещениях, первом – с источником шума N1 (или открытом пространстве) и втором - защищаемом (изолируемом) помещении N2 [2]:

. (7.3)

Таким образом, зависит не только от звукоизоляции ЗИпрг и площади Sпрг, разделяющей помещения перегородки, но и от акустической обработки - эквивалентной площади звукопоглощения , где S – площадь, а – средний коэффициент звукопоглощения всех поверхностей (перекрытий и перегородок) защищаемого помещения. При наличии в смежной перегородке отверстий, каналов или других коммуникаций, - определяют приведенную звукоизоляцию защищаемого помещения

, (7.3, а)

где - значение стандартного звукопоглощения перегородки, равное 10 кв.м.

Следовательно, в зависимости от акустической обработки защищаемого помещения и размеров рассматриваемой перегородки звукоизоляция защищаемого помещения ЗИпом.2 может быть больше или меньше величины звукоизоляции перегородки. Величина последней, как отмечалось, зависит от коэффициента τ, определяемого из уравнения баланса энергетических коэффициентов передачи перегородки, т.е.

, (7.4)

где β и α – соответственно энергетические коэффициенты отражения и поглощения звуковой энергии; zпрг - акустическое сопротивление перегородки, а - волновое сопротивление воздуха за ней.

Второе приближённое равенство в (7.4) означает, что для обычных строительных перегородок α сравнительно мал, а имеет преобладающее значение коэффициент отражения β . Последний может быть близок к единице, если акустическое сопротивление перегородки значительно больше волнового сопротивления воздуха. Тогда, используя простейшие преобразования и модуль последнего равенства в (7.4), можно получить окончательное выражение для звукоизоляции перегородки

. (7.5)

Как видно, звукоизоляция перегородки также, как и её акустическое сопротивление, состоящее из активного, упругого и инерционного членов, имеет, как обычно, резонансную частотную зависимость. В ней можно выделить три характерные области. В первой из них ЗИпрг(f) уменьшается с частотой и достигает минимума во второй области – вблизи частоты резонанса перегородки fo. Эти две области для массивных строительных конструкций не представляют особого интереса, поскольку fo здесь располагается в области низких и инфразвуковых частот. А вот третья область, где в zпрг(f) преобладает инерционная составляющая, имеет первостепенное значение для звукоизоляции ограждений. Действительно, если f > > fo, zпрг≈ |ω mп| и величина звукоизоляции будет определяться соотношением

, (7.6)

где mппhп – поверхностная (приведённая к единице площади) масса перегородки как произведение плотности материала перегородки ρ п на её толщину hп; - угловая частота звуковых колебаний.

Соотношение (7.6) носит название закона жёстких масс, который означает логарифмическую зависимость звукоизоляции перегородки от её массы и частоты. При этом, например, звукоизоляция растет со скоростью 10lg(2)2=6дБ/октаву.

Однако на практике звукоизоляция не полностью подчиняется действию закона масс. Основными причинами здесь являются: 1) косое падение звуковых волн на перегородки; 2) жёсткое крепление перегородок по периметру, демпфирующее «поршневые колебания»; 3) явление волнового совпадения длины волны звука в воздухе с длиной волны изгибных колебаний в перегородке; 4) наличие в монолитных перегородках более слабых элементов (окон, дверей) и возможных щелей и отверстий. Данные причины приводят к уменьшению измеренной (по сравнению с расчетной) величины звукоизоляции и изменению её частотной зависимости. Определенное ослабление действия перечисленных факторов обеспечивают: многослойные перегородки, элементы рассеяния падающего звука, рёбра жёсткости и т.п. [1].

Таким образом, вычислив приближённо ЗИпрг(fц) в октавных или 1/3 октавных полосах с центральными частотами fц и зная или используя справочные данные по уровню N1(fц) в смежном помещении (или открытом пространстве) с источником шума, можно рассчитать уровень шума N2(fц), проникающего в защищаемое помещение с известным A2(fц) через данную перегородку площадью Sпрг или стандартным звукопоглощением А0=10м2

. (7.7)

Фактически в защищаемое помещение шумы могут проникать через все перегородки и перекрытия (пол, потолок, стены), за которыми уровень шума имеет различное значение. Тогда общий уровень шума, проникающего в защищаемое помещение с эквивалентным звукопоглощением , (S – площадь всех поверхностей помещения) в соответствующей полосе будет найден по формуле

, (7.8)

где Ni(fц) – уровень шума за i преградой площадью Si и собственной звукоизоляцией ЗИi(fц); n≥ 6 – число ограждений помещения.

Понятно, что при известных или измеренных в полосах – уровнях Ni(fц) или звуковых давлений pi(fц) шума, действующих на различные ограждения с известными или измеренными ЗИi(fц) с учетом А(fц), - по (7.8) можно найти (или лучше – измерить) частотную зависимость Nоб.ш(fц) в нормативном частотном диапазоне 31, 5…8000 Гц [3, 4] и сравнить ее с допустимой для заданного назначения помещения в дневное и ночное время суток.

Следует иметь в виду, что при измерениях звукоизоляции и шумов возникают трудности, обусловленные интерференцией звуковых волн, многократно отражённых поверхностями помещения и распространяющихся в нём в различных направлениях. При этом измерение в какой-либо точке звукового давления, на которое реагируют обычные микрофоны, не будет точно характеризовать общую плотность звуковой энергии в помещении, так как в этой точке может находиться, например, узел или пучность волн звукового давления. Поэтому приходиться производить его измерения в нескольких определенно выбранных точках помещения, количество которых определяется шириной полосы пропускания используемых при частотном анализе фильтров. Так, для октавного анализа число точек должно быть не меньше пяти, а для третьоктавного – не менее девяти. Тогда средний уровень звукового давления, характеризующий плотность энергии для одной и той же полосы частот, определится по среднеквадратичному значению давлений p1, p2, ..., pк или их уровней , , … в выбранных точках, т.е.

; , (7.9)

где к – чиcло точек; pпс – звуковое давление на пороге слышимости в области средних частот.

 

3. Описание установки

Рис. 7.1. Структурная схема измерительной установки

Основными акустическими элементами являются камеры высокого (КВУ: длина 3, 2 м, ширина 3, 0 м, высота 2, 9 м) и низкого (КНУ: 3, 4× 3, 3× 3, 1 м) уровней. Между камерами находится проём (дверь), в который вставляется испытуемая звукоизолирующая конструкция (ИЗК). В КВУ находится источник испытательного сигнала (громкоговоритель), работающий от генератора шума ГШ, и измерительный микрофон М1. В КНУ находится второй микрофон М2, аналогичный М1. Сигналы с микрофонов после переключателя П усиливаются микрофонным усилителем – вольтметром УВ и последовательно подаются на анализатор спектра АС. К работе прилагается карта справочных данных, в которых указаны размеры и обработка КНУ (КВУ), материал испытуемых конструкций, частотная характеристики чувствительности микрофонов и значения уровней шумов за различными перегородками КНУ.

4. Методика проведения работы и обработка результатов

4.1. Ознакомиться со схемой установки, особенностями камер и других элементов для проведения измерений. Включить приборы и дать им прогреться 3...5 минут.

4.2. Разместить в проём между камерами один из ряда образцов звукоизолирующих конструкций, перечень которых установлен преподавателем. Установить на выходе ГШ такое напряжение шумового сигнала для одной из низкочастотных полос (63 или 125 Гц), чтобы выключение громкоговорителя вызывало уменьшение в 1, 5…2 раза напряжения на выходе микрофона в КНУ. Это будет свидетельствовать о том, что мощность измерительного сигнала (шума), проникающего в КНУ через смежную перегородку, превышает мощность фоновых шумов. Установленную таким образом величину напряжения на громкоговорителе в дальнейшем не изменять.

4.3. Измерить частотную характеристику напряжения (или его уровня), пропорционального звуковому давлению, на выходе микрофона М1, установленного в одной из точек КВУ, путем последовательного переключения центральных частот 1/1 или 1/3 октавных фильтров АС в диапазоне частот от 63 до 8000 Гц. Повторить измерения при установке микрофона во 2, 3 и т.д. точках КВУ. Результаты записать в таблицу 7.1. здесь же вычислить и записать среднеквадратичное значение напряжения по (7.9) (или его уровень относительно напряжения в полосе fц=63(125)Гц, т.е. ) для каждой полосы частот.


Таблица 7.1.

Точки измерений в КВУ Напряжение на выходе М1 КВУ (или уровень, дБ) в полосах с центральными частотами fц, Гц
Точка 1                
Точка 2                
               
Uср (N1, ср)              
Точки измерений в КНУ Напряжение на выходе М2 КНУ (или уровень, дБ) в полосах с центральными частотами fц, Гц
Точка 1                
Точка 2                
               
Uср (N2, ср)                
ЗИпом.2, дБ                
ЗИпрг, дБ   - -   - - -  

 

Измерить частотные характеристики напряжения на выходе М2, установленного в различных точках КНУ. Результаты измерений и усреднений записать в таблицу 7.1. По усредненным значениям напряжения или его уровням на выходе микрофонов в КВУ и КНУ в каждой полосе частот вычислить по (7.3.) частотную характеристику звукоизоляции ЗИпом.2 защищаемого (КНУ) помещения для установленной перегородки. Результаты вычислений записать в таблицу 7.1. и построить зависимость ЗИпом.2 на графике с равномерным распределением частотных полос. Из правой части (7.3) с учетом полученных значений ЗИпом.2(fц), а также дополнительных данных [A2(fц), Sпрг или А0], вычислить ЗИпрг данной перегородки для частотных полос с fц=63, 500 и 8000 Гц и записать в отдельные столбцы таблицы 7.1.

4.4. Повторить измерения и расчеты для других звукоизолирующих конструкций. Частотные характеристики (по данным таблиц, аналогичных таблице 7.1.) звукоизоляции помещения с другими ИЗК зарисовать на одном и том же графике. Определить различия величин и частотных тенденций ЗИпрг образцов и сделать по ним обоснованные выводы.

4.5. Рассчитать для трех частотных полос (63, 500, 8000 Гц) по (7.8.) величины общего уровня шумов Nоб.ш(fц), проникающих в КНУ через все перегородки, используя дополнительные данные из таблицы 7.2. для двух наиболее контрастных ИЗК.


Таблица 7.2.

Уровни шумов Ni, дБ; Звукоизоляции ЗИi, дБ трех ограждений КНУ и средние КЗП в КВУ и КНУ для октавных полос с fц, Гц
Ni /ЗИi f1=63 Гц f2=500 Гц f3=8000 Гц
Nлев /ЗИлев 60/30 55/40 50/55
Nзд /ЗИзд 70/20 65/32 60/50
Nпр /ЗИпрг 50/35 45/45 40/60
0, 20 0, 30 0, 40
0, 10 0, 15 0, 20

 

5. Содержание отчёта

В отчёт необходимо включить: 1) изложение цели работы; 2) схему установки; 3) таблицы измеренных и вычисленных величин; 4) частотные характеристики звукоизоляции ЗИпом.2 для заданных ИЗК; 5) значения общего уровня шума в КНУ для двух контрастных ИЗК в трех частотных полосах.

 

6. Контрольные вопросы

1. Чем отличаются понятия “звукоизоляция помещения” и “звукоизоляция преграды”?

2. От каких особенностей преграды (перегородки) зависит её звукоизолирующее действие?

3. Равна ли звукоизоляция КНУ от КВУ звукоизоляции КВУ от КНУ?

4. Уровень шума, проникающего в помещение через одну преграду, равен 20 дБ, а через другую, в одной и той же частотной полосе, - 40 дБ. Чему равна величина общего уровня шума?

5. Как и почему влияет на различных частотах на величину собственной звукоизоляции перегородки наличие в ней щелей и отверстий?

Литература

1. Акустика: Учебник для вузов. / Ш.Я. Вахитов и др. Под ред. Ю.А.Ковалгина.- М.: Горячая линия – Телеком, 2009.

2. ГОСТ 27296-87 (ИУС №8, 1999). Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерений. – М.: Госком по делам строительства, 1999.

3. СНИП 23-03-2003. Защита от шума. – М.: Госстрой России, 2004.

4. Пособие к МГСН 2.04-97. Проектирование защиты от транспортного шума и вибраций жилых и общественных зданий. – М.: Москомархитектуры, 1998.

 


Работа № 8

 

Исследование тонального метода определения разборчивости речи.

 

1. Цель работы: ознакомление с методикой определения разборчивости речи по тональному сигналу с шумовой маскировкой.

 

2. Общие сведения

Телефонная (и радио) связь между говорящим и слушающим абонентами существенно отличается от прямой (акустической) звукопередачи, в первую очередь, из-за наличия вторичного электроакустического тракта, который существенно нарушает условия как передачи (через микрофон), так и приема (через телефон). Последнее приводит к тому, что вместо пространственного «полевого» звука его прием ограничивается давлением ближнего поля (при непосредственном контакте телефона с ухом слушателя) и, что особенно важно, исключением всех дифракционных и бинауральных эффектов, свойственных естественному слуховому восприятию. Здесь звуковое давление pc, действующее на ухо слушателя, определяется относительной деформацией Δ V/V замкнутого (в норме) объема V воздуха между диафрагмой (мембраной) телефона и барабанной перепонкой при возбуждении используемого электроакустического преобразователя телефона подводимым напряжением.

Такие условия прослушивания, уже по давлению («закороченная» звукопередача) существенно изменяют область слухового восприятия человека (рис 8.1, б) как по частотному, так и по динамическому диапазону, особенно при монауральном прослушивании через микротелефонную трубку.

 
 

 

 


а) б)

Рис. 8.1 Область кривых равной громкости при прослушивании в свободном поле (а) и по давлению, через головные телефоны (б)

 

Как видно, на рис. 8.1, а[1], где кривые равной громкости были построены по уровню звукового давления (УЗД) тональных сигналов в той точке, в которой до момента измерения находилась голова слушателя, область порога восприятия достигает 0 дБ (фон) на частотах 1000…2000 Гц и даже ниже на частотах 3…4 кГц. При наличии телефона УЗД (рис. 8.1, б), также тональных сигналов, измерялся микрофоном давления у барабанной перепонки слушателя, и область восприятия существенно изменялась («смещение» уровней с понижением чувствительности слуха примерно на 8…10 фон) за счет упругой реакции воздуха в замкнутом объеме (полости). Естественно в этом режиме исключаются волновая зона воздушного пространства вокруг головы и временные, фазовые и интенсивные разницы между ушами (при двух телефонах) для полезного сигнала. А при отсутствии возможности восприятия колебательной скорости пространственная локализация заменяется ограниченной (в голове) интенсивной латерализацией.

Комплексная оценка качества звуковых (речевых) трактов и систем осуществляется посредством универсального субъективного критерия – разборчивости речи, учитывающего не только свойства слуха, но и свойства голосового аппарата человека. Впервые этот критерий был использован в 1910 году Кемпбеллом для оценки результатов артикуляционных измерений качества именно телефонных линий связи [2]. Предложенный артикуляционный метод не претерпел принципиальных изменений и до настоящего времени с применением лишь более совершенной контрольно-измерительной аппаратуры и компьютерных технологий служит определенным эталоном (нормой стандартизации) всех звуковых средств информации и коммуникации.

Суть артикуляционного метода достаточно известна и применительно к оценке разборчивости речи в каналах проводной- и радиосвязи заключается в передачи специальных таблиц слогов, звукосочетаний и слов, определяемых ГОСТами [3, 4] с учетом их встречаемости в русской речи. Измерение разборчивости производится с помощью квалифицированных дикторов (не менее 4) и тренированных слушателей (более 3) в условиях работы линий связи или в условиях, имитирующих виды и уровни помех, акустических шумов и т.д. в соответствии с требованиями, заданными технической документацией (ТД) конкретной аппаратуры.

Таким образом, при основных достоинствах как наиболее достоверного субъективного (при передаче и приеме) и естественного воспроизведения реального речевого сигнала (в заданных звуковых полях) артикуляционный метод в «чистом» виде отличается значительными экономическими и временными затратами. По нашему мнению, к принципиальным его недостаткам можно отнести отсутствие абсолютного (физического) контроля(в примерно заданных временных интервалах) громкости и тембра речи дикторов (даже в сравнительно ограниченных динамическом и частотном диапазонах) при передаче и несоответствие естественному (бинауральному) восприятию при приеме (по давлению) с помощью головных телефонов.

Более высокая точность измерений и стабильность громкости и «тембра» в передающей части трактов достигается в так называемых (по определению Л. Беранека) полусубъективных методах, основанных на свойствах восприятия слушателями речи по спектральной аддитивности формант. Формантная теория разборчивости речи впервые была предложена И. Коллардом и затем развита в работах отечественных и зарубежных ученых. Форманты звуков речи заполняют весь частотный диапазон от 150 до 7000 Гц. Средняя вероятность появления формант в том или ином участке диапазона для каждого языка вполне определённа. Условились делить весь частотный диапазон на 20 таких полос, так, чтобы в каждой из них вероятность появления формант была одинаковой. Соответствующие полосы назвали полосами равной разборчивости. Они определены для ряда языков, в том числе и для русского. Для последнего границы таких полос со средними частотами (в скобках) показаны в табл. 8.1.

Таблица8.1.

Границы полос равной разборчивости для русской речи

 

Номер полосы Диапазон, Гц Номер полосы Диапазон, Гц
200-330 (265) 1800-2020 (1940)
330-465 (400) 2020-2260 (2140)
465-605 (535) 2260-2530 (2395)
605-750 (680) 2530-2840 (2865)
750-900 (825) 2840-3200 (3020)
900-1060 (980) 3200-3630 (3415)
1060-1230 (1145) 3630-4150 (3890)
1230-1410 (1320) 4150-4790 (4370)
1410-1600 (1505) 4790-5640 (5215)
1600-1800 (1700) 5640-7000 (6320)

 

Как выяснилось, в таких полосах при достаточно большом количестве передаваемого материала вероятности появления формант подчиняются правилу аддитивности. Вследствие этого вероятность появления формант в каждой полосе равной разборчивости равна 0, 05. Эта вероятность называется коэффициентом разборчивости W, при этом в каждой полосе равной разборчивости вероятность приема формант (разборчивость формант – Аф) будет равна Δ Aф=0, 05W. Вся энергия звуков речи сосредоточена в формантах, поэтому их уровни практически совпадают с уровнями звуков речи. При этом интегральная вероятность появления уровней речи больше или меньше среднего уровня речи за длительный интервал времени(порядка 30 с) сравнительно мала и совпадает с вероятностью распределения формант, которая практически не зависит от частоты.

В целом, при определенных ограничениях формантный является единственным методом, посредством которого рассчитывается субъективный параметр звукопередачи – разборчивость речи. Именно, аддитивность спектральных уровней формант, правда, в ограниченном частотном диапазоне, послужила основой для разработки ряда мировых стандартов по оценке качества трактов звукопередачи, включая каналы связи.

Порог слышимости (точнее – порог прослушивания) формант в шумах определяется спектральными уровнями шумов. Для флуктуационных шумов величина порога слышимости почти не зависит от времени. Вследствие этого разность между средним спектральным уровнем речи и спектральным уровнем шумов будет определять вероятность появления формант выше уровня шумов. Но разность между уровнем сигнала и уровнем порога слышимости называют уровнем ощущения. Следовательно, коэффициент разборчивости W определяется уровнем ощущения формант в каждой полосе равной разборчивости Δ fр.р.

, (8.1)

где Np - средний спектральный уровень речи; Nш - спектральный уровень шумов.

Для уровней E(f) в пределах 0…18 дБ коэффициент W(f) может быть определен по приближенной формуле W(f)=[E(f)+6]/30 или по табл. 8.2, а более точно по графику на рис. 8.2.

Таблица 8.2.

Зависимость коэффициента разборчивости W от уровня ощущения формант E

Е, Дб W, отн. ед Е, Дб W, отн. ед Е, Дб W, отн. ед
-12 0, 01 -4 0, 095 0, 60
-11 0, 015 -3 0, 11 0, 70
-10 0, 02 -2 0, 14 0, 80
0, 03 -1 0, 17 0, 83
-8 0, 04 0, 20 0, 85
-7 0, 05 0, 30 0, 88
-6 0, 06 0, 40 0, 90
-5 0, 075 0, 50 0, 93

Рис.8.2.Зависимость коэффициента разборчивости W от уровня ощущения

(восприятия) формант E

 

Таким образом, определив для каждой из i полос Δ fр.р=Δ fi (табл. 8.1) уровень Ei(Δ fi), Wi(Δ fi) можно найти по рис. 8.1, который, соответственно, в общем случае будет разным. Поэтому суммарная вероятность приема формант, называемая формантной разборчивостью, будет

. (8.2)

Между формантной и другими видами разборчивости были найдены экспериментальные зависимости. На практике наибольшее распространение получила слоговая разборчивость S, обладающая заметной чувствительностью к различного рода шумам и помехам. Известная зависимость S(Aф) представлена в табл. 8.3. и на рис. 8.3.

Таблица 8.3.

Зависимость между слоговой и формантной разборчивостью

 

A, % S, % A, % S, %
87, 2
92, 5
46, 2 95, 2
96, 2
62, 5
99, 5

 

 

Рис. 8.3. Зависимость слоговой разборчивости от формантной

 

Оценка качества передачи речи в электроакустических трактах и каналах связи на основе формантной теории дала возможность разработать простой, но вместе с тем более точный метод измерения разборчивости речи для всех языков, названный тональным. Здесь вместо модели речевого сигнала в передающем тракте используются гармонические сигналы с частотами, равными средней каждой полосы равной разборчивости. А их амплитуды равны пиковым значениям речи в соответствующей полосе. В свою очередь, в приемном тракте такой сигнал принимается слушателем только по давлению с применением головных телефонов. При этом появляется возможность, кроме монаурального (монофонического) режима, использовать и квазибинауральный режим включения телефонов, благодаря введению электрического фазового сдвига в подводимые напряжения.

Пороги прослушивания «чистых» тонов при наличии маскировки внешним шумом оказываются более низкими из-за селекции звуков критическими полосами Δ fкр слуха. Так, тональный сигнал может быть услышан, если его уровень равен уровню шума в критической полосе. Более того, при более или менее равномерном спектре шума в диапазоне речевых частот в пределах 100…4000 Гц тональные сигналы обнаруживаются слухом даже, если их уровни на 10…15 дБ ниже уровня шума! При этом общий уровень Nc сигнала определяется уровнем Nттона и логарифмическим «весом» 10lgΔ fкрширины критической полосы слуха, зависящей от частоты и режима (одно или два уха) прослушивания. Таким образом, чистый тон создает такой уровень возбуждения (ощущения) Е, дБ, какой был бы создан речью в критической полосе слуха со средней частотой fi, равной частоте тона, т.е.

. (8.3)

Далее, как и в обычном варианте определения разборчивости речи, в тональном методе находятся коэффициенты разборчивости Wi[E(fi)] по табл. 8.2 или рис. 8.2 для каждой из 20 полос равной разборчивости, а затем – суммарная формантная и другие виды разборчивости. Однако, в случае маскировки тонов более или менее равномерным шумом с «гладкой» огибающей спектра, тональный метод позволяет упростить методику определения разборчивости речи путем прослушивания «смеси» тона и шума только в стандартных октавных полосах fс.р., полагая, что в их пределах коэффициенты разборчивости будут примерно одинаковыми. Так, первой октаве 175…350 Гц частотного диапазона речи из шести (табл. 8.4.) соответствует и первая полоса равной разборчивости 200…330 Гц. Следующая октава 350…700 охватывает три полосы равной разборчивости (330-465 Гц, 465-605 Гц и 605-750 Гц). Октава 700…1400 Гц включает в себя четыре полосы, четвертая – шесть, а пятая – пять полос. Последняя октава 5600…7600 Гц не вполне соответствует стандартному ряду из-за естественного спада спектра речи, но включает в себя 20-ю полосу 5600…7000 Гц равной разборчивости.

 

Таблица 8.4.

Частотный диапазон речи в октавных полосах

Номер октавы Границы октавы, Гц Ширина полосы ∆ fо.р., Гц Средняя частота fо.р., Гц
175…350
350…700
700…1400
1400…2800
2800…5600
5600…7600

С учетом данного распределения формантную разборчивость речи можно найти по приближенной формуле с весовыми коэффициентами

 

(8.4)

 

где W1…W6 – коэффициенты разборчивости на средних частотах октавных Δ fо.р полос.

Таким образом, к основным достоинствам тонального метода по определению разборчивости речи по сравнению с артикуляционными измерениями можно отнести: исключение использования специальных таблиц слов, звукосочетаний или слогов; отсутствие зависимости от временных параметров голосов дикторов, а главное - расширение динамического диапазона измерений из-за большей чувствительности как монаурального, так и бинаурального слуха к тональным сигналам при высоких уровнях широкополосных или узкополосных шумов и помех различного временного воздействия.

3. Описание установки

Структурная схема измерительной установки для определения разборчивости речи тональным методом показана на рис 8.4.

Рис. 8.4. Структурная схема измерительной установки:

ГСК – генератор синусоидальных колебаний; К – коммутационное устройство режимов монаурального и квазибинаурального прослушивания с контролем напряжения Uc и фазы тонального сигнала на зажимах телефонов по показаниям милливольтметра V1 и фазометра Ф; ГГ – головные телефоны для 1…3 слушателей; С – слушатель; М – микрофон, на выходе которого посредством микрофонного усилителя с индикатором V2 фиксируется напряжение Uш, пропорциональное уровню шума, создаваемого громкоговорителем ГГ; ГШ - генератор широкополосных «белого» и «розового» шумов. Вся измерительная установка со слушателями располагается в полузаглушенной комнате объемом ≈ 10 м3 с отражающим полом.

 

4. Методика проведения работы и обработки результатов

4.1. Ознакомиться со схемой установки и особенностями помещения, телефонов, микрофона, громкоговорителя и измерительных приборов. При необходимости выполнить отмеченные между приборами соединения. Включить питание приборов при выведенных регуляторах уровней напряжения на генераторах и дать им прогреться в течение 3…5 мин.

4.2. Для определения формантной разборчивости при монауральном прослушивании необходимо выполнить следующее.

На коммутационном устройстве К включить монауральный режим, когда напряжение ГСК подводится только к одному телефону (оба тумблера вниз). Установить на шкале ГСК среднюю частоту (250 Гц) для первой октавы речевого спектра с напряжением Uc для прослушивания тона в пределах от 3 до 5 мВ по милливольтметру V1, которое затем поддерживается неизменным. При прослушивании тона убедиться, что он звучит нормально и латеризуется (локализуется в голове) в области правого или левого уха.

Не изменяя величины Uc, регулятором напряжения ГШ установить такую величину (уровень) звукового давления «розового» шума от громкоговорителя, которая полностью замаскирует (заглушит) слышимость тона. Отметить при этом значение Uш.max напряжения по индикатору V2 измерительного усилителя микрофона. Переключатель частотного диапазона этого усилителя должен быть установлен в положение «А», обеспечивающее частотное «взвешивание» уровня шума по кривой «А» слухового восприятия, близкое к соответствующему уровню громкости. Затем регулируя напряжение ГШ, уменьшить его так, чтобы тон опять был услышан (демаскирован). Отметить соответствующее напряжение Uш.min по V2. Среднеарифметическое значение этих двух напряжений записать в табл. 8.5 и найти средний уровень ощущения данной тональной составляющей в первой октавной полосе [подобно (8.3)] на фоне маскирующего шума, т.е.

(8.4а)

где m1 - коэффициент передачи тонального сигнала, зависящий от чувствительности головных телефонов; m2 - коэффициент передачи маскирующего шума, зависящий от звукоизоляции телефонов и чувствительностей микрофона и громкоговорит


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-05-03; Просмотров: 1486; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.077 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь