تجزیه و تحلیل ویژگی های فرکانس. مفهوم ویژگی های دامنه-فرکانس و فاز-فرکانس سیستم. روش‌های حذف آزمایشی پاسخ فرکانسی و پاسخ فاز تحلیل پاسخ فرکانس

من هدفون بلوتوث موتورولا Pulse Escape را خریدم. به طور کلی صدا را دوست داشتم، اما یک لحظه نامفهوم ماند. طبق دستورالعمل، آنها یک سوئیچ اکولایزر دارند. احتمالاً هدفون دارای چندین تنظیمات داخلی است که در یک دایره جابجا می شوند. متأسفانه نتوانستم از طریق گوش تعیین کنم که چه تنظیماتی وجود دارد و چه تعداد از آنها وجود دارد و تصمیم گرفتم با کمک اندازه گیری ها را پیدا کنم.

بنابراین، ما می‌خواهیم پاسخ دامنه فرکانس (AFC) هدفون را اندازه‌گیری کنیم - این نموداری است که نشان می‌دهد کدام فرکانس‌ها با صدای بلندتر و کدام یک ساکت‌تر هستند. به نظر می رسد که چنین اندازه گیری ها را می توان "روی زانو"، بدون تجهیزات ویژه انجام داد.

ما به یک رایانه ویندوزی (من از لپ تاپ استفاده کردم)، یک میکروفون و همچنین یک منبع صدا - نوعی پخش کننده با بلوتوث (من گوشی هوشمند گرفتم) نیاز خواهیم داشت. خوب، خود هدفون، البته.

(زیر برش - تعداد زیادی عکس).

آماده سازی

اینجا یک میکروفون است که در میان ابزارهای قدیمی پیدا کردم. میکروفون پنی است، برای صحبت کردن، برای ضبط موسیقی در نظر گرفته نشده است، بسیار کمتر برای اندازه گیری.

البته، چنین میکروفونی پاسخ فرکانس خاص خود را دارد (و با نگاه به جلو، الگوی جهت)، بنابراین نتایج اندازه گیری را تا حد زیادی مخدوش می کند، اما برای این کار مناسب است، زیرا ما چندان به ویژگی های مطلق هدفون علاقه مند نیستیم، بلکه به نحوه تغییر آنها هنگام تعویض اکولایزر علاقه مندیم.

لپ تاپ تنها یک جک صوتی ترکیبی داشت. ما میکروفون خود را در آنجا وصل می کنیم:

ویندوز می پرسد چه نوع دستگاهی را متصل کرده ایم. ما پاسخ می دهیم که این یک میکروفون است:

ویندوز آلمانی است، ببخشید. قول دادم از مواد بداهه استفاده کنم.

بنابراین، تنها رابط صوتی اشغال شده است، به همین دلیل است که یک منبع صوتی اضافی مورد نیاز است. ما یک سیگنال صوتی آزمایشی ویژه را برای تلفن هوشمند دانلود می کنیم - به اصطلاح نویز صورتی. نویز صورتی صدایی است که شامل کل طیف فرکانس ها و قدرت برابر در سراسر محدوده است. (آن را با نویز سفید اشتباه نگیرید! نویز سفید دارای توزیع قدرت متفاوتی است، بنابراین نمی توان از آن برای اندازه گیری استفاده کرد، زیرا می تواند به بلندگوهای شما آسیب برساند.)

سطح حساسیت میکروفون را تنظیم کنید. ما روی نماد بلندگو در ویندوز کلیک راست می کنیم و تنظیم دستگاه های ضبط را انتخاب می کنیم:

ما میکروفون خود را پیدا کردیم (من آن را جک میکروفون گرفتم):

ما آن را به عنوان یک دستگاه ضبط (پرنده ای در یک دایره سبز) انتخاب می کنیم. سطح حساسیت آن را نزدیک به حداکثر تنظیم می کنیم:

تقویت میکروفون (در صورت وجود) حذف می شود! این یک تنظیم خودکار حساسیت است. برای صدا - خوب است، اما در طول اندازه گیری فقط تداخل ایجاد می کند.

برنامه اندازه گیری را روی لپ تاپ نصب می کنیم. من TrueRTA را به دلیل توانایی دیدن چندین نمودار در یک صفحه در یک صفحه دوست دارم. (RTA - در پاسخ فرکانسی انگلیسی). در نسخه آزمایشی رایگان، برنامه پاسخ فرکانس را در مراحل اکتاو اندازه گیری می کند (یعنی نقاط اندازه گیری مجاور از نظر فرکانس 2 برابر متفاوت است). این، البته، بسیار بی ادبانه است، اما برای اهداف ما انجام خواهد شد.

با استفاده از نوار چسب، میکروفون را نزدیک لبه میز ثابت می کنیم تا بتوان آن را با گوشواره پوشاند:

مهم است که میکروفون را به گونه ای تعمیر کنید که در طول فرآیند اندازه گیری حرکت نکند. هدفون را با سیم به تلفن هوشمند وصل می کنیم و یک گوشی را در بالای میکروفون قرار می دهیم تا آن را از بالا محکم ببندیم - چیزی شبیه به این، هدفون گوش انسان را می پوشاند:

گوشی دوم آزادانه زیر میز آویزان است، که از آن سیگنال تست همراه را می شنویم. ما مطمئن می شویم که هدفون پایدار است، همچنین نمی توان آنها را در طول فرآیند اندازه گیری جابجا کرد. می توانید شروع کنید.

اندازه گیری ها

ما برنامه TrueRTA را راه اندازی می کنیم و می بینیم:

قسمت اصلی پنجره یک فیلد برای نمودارها است. در سمت چپ آن دکمه های ژنراتور سیگنال قرار دارد، ما به آن نیاز نخواهیم داشت، زیرا ما یک منبع سیگنال خارجی، یک گوشی هوشمند داریم. در سمت راست نمودار و تنظیمات اندازه گیری هستند. در بالا - برخی تنظیمات و کنترل های بیشتر. رنگ فیلد را سفید تنظیم کنید تا نمودارها را بهتر ببینید (منو View → Background Color → White).

ما حد اندازه گیری را روی 20 هرتز و تعداد اندازه گیری ها را مثلاً 100 تنظیم می کنیم. برنامه به طور خودکار تعداد مشخص شده اندازه گیری را در یک ردیف انجام می دهد و نتیجه را میانگین می کند، این برای سیگنال نویز ضروری است. نمایش نمودارهای میله ای را خاموش کنید، اجازه دهید نمودارها به جای آن رسم شوند (دکمه در بالا با تصویر میله ها در تصویر بعدی مشخص شده است).

با انجام تنظیمات، اولین اندازه گیری را انجام می دهیم - این اندازه گیری سکوت خواهد بود. پنجره ها و درها را می بندیم، از بچه ها می خواهیم ساکت باشند و برو را فشار می دهیم:

اگر همه چیز به درستی انجام شود، یک نمودار در فیلد ظاهر می شود. بیایید صبر کنیم تا تثبیت شود ("رقصیدن" به جلو و عقب متوقف شود) و روی Stop کلیک کنید:

می بینیم که "حجم سکوت" (صدای پس زمینه) از -40dBu تجاوز نمی کند و (دسی بل کنترل پایین در سمت راست پنجره) حد پایین نمایشگر را روی -40dBu تنظیم می کنیم تا نویز پس زمینه را از صفحه حذف کنیم و نمودار بزرگتری از سیگنال مورد نظرمان را ببینیم.

حالا بیایید سیگنال آزمایش واقعی را اندازه گیری کنیم. پخش کننده را روی گوشی هوشمند روشن می کنیم و با صدای کم شروع می کنیم.

اندازه گیری را در TrueRTA با دکمه Go شروع می کنیم و به تدریج صدای گوشی هوشمند را افزایش می دهیم. صدای خش خش از یک گوشی آزاد شنیده می شود و نموداری روی صفحه ظاهر می شود. حجم را تا زمانی که نمودار به ارتفاع -10...0dBu برسد اضافه کنید:

پس از انتظار برای تثبیت نمودار، اندازه گیری را با دکمه Stop در برنامه متوقف می کنیم. این بازیکن نیز فعلا متوقف شده است. پس در نمودار چه چیزی می بینیم؟ بیس خوب (به جز عمیق ترین ها)، مقداری به وسط و کاهش شدید به فرکانس های بالا کاهش می یابد. به شما یادآوری می کنم که این پاسخ فرکانس واقعی هدفون نیست، میکروفون کمک می کند.

ما این نمودار را به عنوان یک مرجع در نظر خواهیم گرفت. هدفون از طریق سیم سیگنال دریافت می کند، در این حالت آنها به عنوان بلندگوهای غیرفعال بدون هیچ اکولایزر کار می کنند، دکمه های آنها کار نمی کند. نمودار را در حافظه شماره 1 ذخیره کنید (از طریق منوی View → Save to Memory → Save to Memory 1 یا با فشار دادن Alt+1). می‌توانید نمودارها را در سلول‌های حافظه ذخیره کنید و از دکمه‌های Mem1..Mem20 در قسمت بالای پنجره برای فعال یا غیرفعال کردن نمایش این نمودارها روی صفحه استفاده کنید.

اکنون سیم را جدا می کنیم (هم از هدفون و هم از تلفن هوشمند) و هدفون را از طریق بلوتوث به تلفن هوشمند متصل می کنیم و سعی می کنیم آنها را روی میز حرکت ندهیم.

پخش کننده را دوباره روشن می کنیم، اندازه گیری را با دکمه Go شروع می کنیم و با تنظیم صدا در گوشی هوشمند، نمودار جدید را از نظر سطح به مرجع می رسانیم. نمودار مرجع با رنگ سبز و نمودار جدید به رنگ آبی نشان داده شده است:

ما اندازه‌گیری را متوقف می‌کنیم (اگر صدای خش‌خش یک گوشی آزاد باعث تحریک نشدن دستگاه پخش شود) و خوشحالیم که هدفون‌ها همان پاسخ فرکانس را از طریق بلوتوث مانند سیم نشان می‌دهند. نمودار را به حافظه شماره 2 (Alt + 2) می آوریم تا از صفحه خارج نشود.

اکنون اکولایزر را با دکمه های هدفون تغییر می دهیم. هدفون با صدای شاد زنانه "EQ تغییر کرد" گزارش می دهد. اندازه گیری را روشن می کنیم و پس از انتظار برای تثبیت نمودار، می بینیم:

هوم در بعضی جاها اختلاف 1 دسی بل وجود دارد، اما این به نوعی جدی نیست. بیشتر شبیه یک خطای اندازه گیری است. ما همچنین این نمودار را در حافظه ذخیره می کنیم، دوباره اکولایزر را تغییر می دهیم و پس از اندازه گیری نمودار دیگری را می بینیم (اگر خیلی دقیق نگاه کنید):

خب قبلا فهمیدی هرچقدر اکولایزر رو روی هدفون گذاشتم هیچ تغییری نداد!

در این مورد، در اصل، می توانیم کار را به پایان برسانیم و نتیجه گیری کنیم: این هدفون اکولایزر کار نمی کند.. (حالا معلوم شد که چرا صدای او شنیده نشد).

با این حال، این واقعیت که ما هیچ تغییری در نتایج مشاهده نکردیم، ناامیدکننده است و حتی در صحت روش شناسی تردید ایجاد می کند. شاید ما چیزی را اشتباه اندازه گرفتیم؟

ابعاد پاداش

برای اطمینان از اندازه گیری پاسخ فرکانسی و نه آب و هوای ماه، بیایید EQ را در مکان دیگری بچرخانیم. ما یک پخش کننده در گوشی هوشمند داریم! بیایید از اکولایزر آن استفاده کنیم:

پاسخ فرکانس هدفون (به اختصار پاسخ فرکانس، همچنین "پاسخ فرکانس سیستم"، در انگلیسی - پاسخ فرکانسی) وابستگی دامنه نوسان (بلندی) در خروجی هدفون به فرکانس سیگنال هارمونیک بازتولید شده است. پاسخ فرکانسی تعادل تونال را نشان می دهد. از پاسخ فرکانس، یک پاسخ فرکانسی به دست می آید که به آن محدوده فرکانسی نشان داده شده روی جعبه ها یا در مستندات هدفون نیز گفته می شود.

محدوده فرکانس به فرکانس های پایین، متوسط و بالا تقسیم می شود، تصویر بالا نشان می دهد که چگونه شبکه فرکانس و نام محدوده های فرکانس همبستگی دارند. در زیر مقادیر مربوط به هر محدوده آورده شده است. همانطور که می بینید، فرکانس ها در یک نمایش لگاریتمی درک می شوند - از طریق دو برابر کردن فرکانس. محدوده فرکانسی که در آن فرکانس حد بالایی دو برابر حد پایین باشد، اکتاو نامیده می شود. به عنوان مثال، اکتاوها محدوده فرکانسی هستند: 20 تا 40 هرتز، 250 تا 500 هرتز، 3 تا 6 کیلوهرتز.

نام های رایج برای باندهای فرکانسی
20-40 هرتز	باس کم	باس پایین تر
40 - 80 هرتز	میان باس	میدباس
80 - 160 هرتز	باس بالایی	باس بالایی
160 - 320 هرتز	میدرنج پایین تر	وسط پایین
320 - 640 هرتز	میان رده	وسط رده
640 هرتز - 1.28 کیلوهرتز	رده میانی بالا	وسط بالایی
1.28 - 2.56 کیلوهرتز	سه گانه پایین تر	پایین تر بالا
2.56 - 5.12 کیلوهرتز	میدل تربل	متوسط رو به بالا
5.12 - 10.2 کیلوهرتز	سه گانه بالایی	بالا بالا
10.2 - 20.4 کیلوهرتز	اکتاو بالا	اکتاو بالایی

برای ارزیابی صدای سازها و صداهای مختلف، نمودار زیر را برای بررسی پیشنهاد می کنیم:

رنگ سبز - محدوده صدای اصلی (خاکستری مایل به سبز - فرکانس های پایین غیر غالب)، نارنجی - تون، تون، اضافی. سری هارمونیک، (خاکستری-نارنجی - محدوده غیر غالب بالایی).

سطح صدا به صورت عمودی بر روی نمودار نشان داده شده است، معمولاً در دسی بل (dB) بیان می شود. تغییر فشار صوت دو بار معادل 6 دسی بل است. درک ذهنی بلندی صدا به عوامل زیادی بستگی دارد (منحنی هایی با بلندی مساوی، ترکیب طیفی و غیره)، اما در موارد کلی می توان به طور تقریبی تخمین زد که یک تغییر دو برابری در فشار صدا با تغییر دو برابری بلندی صدا مطابقت دارد.

مقادیر در SPL (سطح فشار صدا) می توانند نسبی یا مطلق باشند. برای تعیین حساسیت هدفون می توان از سطح SPL استفاده کرد.

این مثال پاسخ فرکانس دو هدفون A و B را نشان می‌دهد. هدفون A فرکانس‌های کم و بالای آرام‌تری را نسبت به هدفون B تولید می‌کند، اما در عین حال فرکانس‌های میان‌رده را بلندتر بازتولید می‌کند.

در اینجا انحراف بین هدفون نشان داده شده است و به وضوح قابل مشاهده است که در فرکانس های پایین هدفون A 6 دسی بل ساکت تر و همچنین تا 6 دسی بل در بالاترین فرکانس ها (اکتاو بالایی) است. اما به طور متوسط تقریباً 6 دسی بل بلندتر است. به عبارت دیگر، ایرفون A در فرکانس‌های پایین و بالاتر، دو برابر ساکت‌تر و برعکس، صدایی تقریباً دو برابر فرکانس‌های میانی دارد.

برای ارزیابی یکنواختی صدا، چندین نمودار کلی ارائه می دهیم.

سونی MDR-1AM2 مشکی

14 990 .-

به سبد خرید اضافه کنید

به موارد دلخواه

مقایسه کنید

سنهایزر HD 800

محصول موجود در فروشگاه اینترنتی

64 900 .-

به سبد خرید اضافه کنید

به موارد دلخواه

مقایسه کنید

انواع کلی پاسخ فرکانسی برای هدفون های باز، بسته و روی گوش. ویژگی های خاص

در اینجا می توانید چندین نوع مشخصه پاسخ فرکانسی را مشاهده کنید. نمودار سبز یک پاسخ فرکانس ذهنی مسطح است، در بالاترین فرکانس ها می توانید کاهش را مشاهده کنید، به این دلیل که ما عادت کرده ایم پاسخ فرکانسی یکنواختی را که سیستم های صوتی هنگام قرار گرفتن در مقابل شنونده بازتولید می کنند، به طور مساوی درک کنیم. نسبت به گوش زیر 60 درجه است. اگر آکوستیک با پاسخ فرکانس مستقیم در کنار، در 0 درجه قرار گیرد، آنگاه بیش از بالاترین فرکانس درک خواهد شد. بنابراین، به دلیل انسداد صاف، صدای یکنواخت ذهنی به دست می آید. نمودار زرد معمولا هدفون های صوتی دوست با فرکانس های پایین و بالا برجسته است.

این هدفون در بین کسانی که به موسیقی زنده ضبط شده گوش می دهند، که در آن کمترین و بالاترین فرکانس حداقل است، تقاضای ویژه ای دارد. نمودار آبی - اینها هدفون هایی با تأکید بر میانه های بالایی هستند، معمولا هدفون های مانیتور دارای چنین نموداری برای نوازندگانی هستند که باید صدای خود را تا حد امکان واضح و قابل فهم بشنوند. همچنین می توان آن را در هدفون های صوتی دوست برای کسانی که ترجیح می دهند به آواز گوش دهند، یافت. نمودار قرمز یک شیب ویژه است که می تواند به عنوان راه حلی در برابر لهجه های صوتی یا سایر لهجه های صوتی باشد. که هنگام گوش دادن به ژانرهای خاص برای شنوندگان مناسب نیست. پس از تصمیم گیری برای کارهایی که می خواهید هدفون بخرید، می توانید تعدادی مدل را با توجه به ویژگی های مشخصه آنها در پاسخ فرکانسی انتخاب کنید.

در ناحیه فرکانس های بالا معمولاً می توان ناهمواری را مشاهده کرد. ارزش محاسبه فرکانس ها و ارتفاعات دقیق قله ها و شیب ها را ندارد، زیرا آنها به نحوه قرار دادن هدفون بستگی دارند. در غرفه ویژه ما، تنوع زیادی برای قرار دادن هدفون نسبت به غرفه های ساده تر وجود ندارد، و غرفه نیز به واقعیت نزدیک است. با این حال، اگر گوش شما متفاوت است و هدفون را کمی متفاوت قرار می دهید، این ناهمواری فقط نشان دهنده خواهد بود. همچنین، بسته به سطح بلندی صدا، به صورت ذهنی، این ناهمواری کمی متفاوت درک خواهد شد، همانطور که از مطالعات بر روی منحنی های بلندی برابر مشاهده می شود.

خط نمودار ممکن است تا حدودی ناهموار باشد. ناهمواری در پاسخ فرکانس می‌تواند از رزونانس‌های طولانی پوسیده یا از تداخل امواج صوتی (که برای هدفون‌هایی با پروفایل‌های محافظ محافظ پیچیده معمول است) ظاهر شود. در حالت اول، این بدترین صدا را نشان می دهد، در حالت دوم تاثیری بر صدا ندارد. برای یک تصویر کامل، باید به نمودارهای طیف تجمعی (که یک سونوگرافی سه بعدی است) یا کاهش رزونانس ها بسته به دوره ها در فرکانس های خاص نگاه کنید.

تعدادی از شیب ها به دلیل تداخل امواج است. در نمودارها بدون هموارسازی، آنها افت در یک محدوده فرکانس باریک را نشان می دهند. این افت ها قابل توجه نیستند و به شدت به تناسب هدفون بستگی دارند.

انواع کلی پاسخ فرکانسی برای هدفون های داخل گوشی (gags). ویژگی های خاص

در اینجا می توانید چندین نوع مشخصه پاسخ فرکانسی را مشاهده کنید. نمودار سبز یک پاسخ فرکانس ذهنی مسطح است، در بالاترین فرکانس ها می توانید کاهش را مشاهده کنید، حتی به دلیل این واقعیت است که ما به درک آن پاسخ فرکانس مسطح که سیستم های بلندگو وقتی در مقابل شنونده هستند بازتولید می کنند، درک می شود. نسبت به گوش زیر 60 درجه است. اگر آکوستیک با پاسخ فرکانس مستقیم در کنار، در 0 درجه قرار گیرد، آنگاه بیش از بالاترین فرکانس درک خواهد شد. بنابراین، به دلیل انسداد صاف، صدای یکنواخت ذهنی به دست می آید.

نمودار نارنجی هدفون هایی را با پاسخ بالا در فرکانس های پایین نشان می دهد، چنین هدفون هایی عمدتاً در برنامه های قابل حمل هنگام گوش دادن به موسیقی از تلفن همراه یا پخش کننده ترجیح داده می شوند. بسیاری از پخش‌کننده‌ها و گوشی‌ها در ناحیه فرکانس پایین افت می‌کنند (مثلاً به منظور صرفه‌جویی در باتری) و مدل‌های هدفون‌های باس سنگین‌تر می‌توانند این نقص را برطرف کنند. نمودار آبی - اینها هدفون هایی با تأکید بر میانه های بالایی هستند، معمولاً چنین نموداری در هدفون های مانیتور برای نوازندگانی که نیاز دارند صدای خود را تا حد امکان واضح و قابل فهم بشنوند یافت می شود. همچنین می توان آن را در هدفون های صوتی دوست برای کسانی که ترجیح می دهند به آواز گوش دهند، یافت. پس از تصمیم گیری برای کارهایی که می خواهید هدفون بخرید، می توانید تعدادی مدل را با توجه به ویژگی های مشخصه آنها در پاسخ فرکانسی انتخاب کنید.

ناهمواری بالای 10 کیلوهرتز به شدت به تناسب گوشی در مجرای گوش بستگی دارد و یک جابجایی نیم میلی متری نمودار را کاملاً تغییر می دهد. به همین دلیل ارزش دارد که نمودار را به عنوان یک مقدار متوسط در این منطقه ارزیابی کنیم.

در پاسخ فرکانسی، بسته به عمق فرود، یک تا چند رزونانس قابل مشاهده است. فرکانس چنین رزونانسی برای هر شنونده کاملاً فردی است، بنابراین این رزونانس در نمودار حذف شده است، اما مقدار معمولی رزونانس با رنگی کسل کننده نشان داده می شود. در حالت ایده آل، بهتر است از هدفون هایی استفاده کنید که چنین رزونانسی کمی دارند یا اصلاً چنین رزونانسی ندارند.

وابستگی پاسخ فرکانس به آمپلی فایر و امپدانس هدفون

نوع پاسخ فرکانسی به امپدانس هدفون و امپدانس آمپلی فایر (امپدانس خروجی) بستگی دارد. به عنوان یک قاعده، هنگامی که امپدانس خروجی تقویت کننده نزدیک به صفر است، و همچنین هنگامی که امپدانس هدفون با حداقل انحراف در شخصیت نزدیک به مقاومت باشد، پاسخ فرکانس هدفون بدون تغییر باقی می ماند. هر چه امپدانس خروجی آمپلی فایر بیشتر باشد و منحنی Rz بیشتر نوسان کند، پاسخ فرکانسی هدفون نیز تغییر می کند.

هنگام اندازه گیری در RMAA خروجی تقویت کننده در یک بار مقاومتی، جایی که هدفون بار است، می توانید پاسخ فرکانس را با یک قوز در ناحیه فرکانس پایین مشاهده کنید. در این حالت نشان می دهد که چگونه پاسخ فرکانسی هدفون در برابر تقویت کننده ای با مقاومت صفر تغییر می کند. خطای چنین نموداری به امپدانس ورودی کارت صدا بستگی دارد و هر چه بیشتر باشد خطا کمتر می شود.

در یک مثال، وابستگی پاسخ فرکانسی به تقویت کننده هایی با امپدانس خروجی متفاوت را در نظر بگیرید. در مثال ما، هدفون دارای امپدانس 20 اهم با حداکثر 60 اهم در 60 هرتز است.

در نمودار Rz، مقاومت در فرکانس های پایین به 60 اهم تغییر می کند. در محور افقی فرکانس، در عمودی - مقاومت در مقیاس لگاریتمی.

هنگامی که به تقویت کننده هایی با امپدانس خروجی متفاوت متصل می شوید، می توانید نحوه تغییر پاسخ فرکانس را مشاهده کنید. می بینید که وقتی هدفون به یک آمپلی فایر با امپدانس خروجی 300 اهم متصل می شود، پاسخ فرکانس 60 هرتز تا 7 دسی بل تغییر می کند.

محدوده فرکانس نشان داده شده روی جعبه های هدفون، پاسخ فرکانس را نشان نمی دهد، بلکه فقط فرکانس های شدید را نشان می دهد و پس از آن کاهش انتظار می رود. برای تقویت‌کننده‌هایی که معمولاً پاسخ فرکانسی مسطح دارند، محدودیت‌ها بر حسب دسی‌بل نشان داده می‌شوند، به عنوان مثال، -1 دسی‌بل، -3 دسی‌بل یا عدد دیگری. به عنوان مثال، 20 هرتز - 20 کیلوهرتز - 3 دسی بل به این معنی است که در حال حاضر در 20 هرتز و 20 کیلوهرتز، دامنه سیگنال 3 دسی بل کمتر از فرکانس های حدود 1 کیلوهرتز است.

پاسخ فرکانسی دامنه (AFC)

پاسخ فرکانس - (پاسخ فرکانس اختصاری، به انگلیسی - فرکانس پاسخ) - وابستگی دامنهنوسانات (بلندی) در خروجی از فرکانسسیگنال هارمونیک بازتولید شده
عبارت " پاسخ فرکانس" اعمال میشود فقط برای دستگاه ها و سنسورهای پردازش سیگنال- یعنی برای دستگاه هایی که سیگنال از آنها عبور می کند. هنگام صحبت در مورد دستگاه هایی که برای تولید سیگنال (ژنراتور، آلات موسیقی و غیره) طراحی شده اند، استفاده از اصطلاح "محدوده فرکانس" صحیح تر است.
بیایید از راه دور شروع کنیم.
صدا نوع خاصی از ارتعاشات مکانیکی یک محیط الاستیک است که می تواند باعث ایجاد احساسات شنوایی شود.
اساس فرآیندهای ایجاد، انتشار و درک صدا ارتعاشات مکانیکی اجسام الاستیک است:
- ایجاد صدا - توسط ارتعاشات سیم ها، صفحات، غشاها، ستون های هوا و سایر عناصر آلات موسیقی، و همچنین دیافراگم های بلندگوها و سایر بدنه های الاستیک تعیین می شود.
- انتشار صدا - به ارتعاشات مکانیکی ذرات محیط (هوا، آب، چوب، فلز و غیره) بستگی دارد.
- درک صدا - با ارتعاشات مکانیکی غشای تمپان در سمعک شروع می شود و تنها پس از آن فرآیند پیچیده ای از پردازش اطلاعات در قسمت های مختلف سیستم شنوایی وجود دارد.
بنابراین، برای درک ماهیت صدا، ابتدا باید ارتعاشات مکانیکی را در نظر بگیریم.
نوساناتفرآیندهای تکراری تغییر هر یک از پارامترهای سیستم (به عنوان مثال، تغییرات دما، ضربان قلب، حرکت ماه و غیره) نامیده می شود.
ارتعاشات مکانیکی- اینها حرکات تکراری اجسام مختلف (چرخش زمین و سیارات، نوسانات آونگ ها، چنگال های تنظیم، رشته ها و غیره) هستند.
ارتعاشات مکانیکی عمدتاً حرکات اجسام است. حرکت مکانیکی جسم را «تغییر موقعیت آن در طول زمان نسبت به اجسام دیگر» می گویند.
تمام حرکات با استفاده از مفاهیمی مانند جابجایی، سرعت و شتاب توصیف می شوند.
جانبداری- این مسیر (فاصله) است که بدن در طول حرکت خود از نقطه مرجع طی می کند. هر حرکت جسم را می توان به عنوان تغییر موقعیت آن در زمان (t) و در فضا (x، y، z) توصیف کرد. از نظر گرافیکی، این را می توان (به عنوان مثال، برای اجسامی که در یک جهت جابجا شده اند) به عنوان یک خط در صفحه x(t) - در یک سیستم مختصات دو بعدی نشان داد. جابجایی بر حسب متر (متر) اندازه گیری می شود.
اگر برای هر بازه زمانی مساوی بدن توسط قسمت مساوی از مسیر جابه جا شود، این حرکت یکنواخت است. حرکت یکنواخت حرکتی با سرعت ثابت است.
سرعتمسیری است که بدن در واحد زمان طی می کند.
به عنوان "نسبت طول مسیر به فاصله زمانی که این مسیر طی شده است" تعریف می شود.
سرعت بر حسب متر بر ثانیه (m/s) اندازه گیری می شود.
اگر جابجایی بدن برای دوره های زمانی مساوی یکسان نباشد، بدن حرکتی ناهموار انجام می دهد. در عین حال سرعت آن همیشه تغییر می کند، یعنی این حرکت با سرعت متغیر است.
شتابنسبت تغییر سرعت به بازه زمانی است که طی آن این تغییر رخ داده است.
اگر بدن با سرعت ثابت حرکت کند، شتاب صفر است. اگر سرعت به طور یکنواخت تغییر کند (حرکت با شتاب یکنواخت)، آنگاه شتاب ثابت است: a = const. اگر سرعت به طور ناهموار تغییر کند، آنگاه شتاب به عنوان اولین مشتق سرعت (یا دومین مشتق جابجایی) تعریف می شود: a = dv I dt = drx I dt2.
شتاب بر حسب متر بر ثانیه مربع (m/s2) اندازه گیری می شود.
نوسانات هارمونیک ساده (دامنه، فرکانس، فاز).

برای اینکه حرکت نوسانی باشد (یعنی تکراری)، یک نیروی بازگردان باید روی بدن وارد شود که در جهت مخالف جابجایی باشد (باید بدن را به عقب برگرداند). اگر بزرگی این نیرو متناسب با جابجایی باشد و در جهت مخالف هدایت شود، یعنی F = - kx، بدن تحت تأثیر چنین نیرویی حرکات مکرر انجام می دهد و در فواصل منظم به موقعیت تعادل باز می گردد. این حرکت بدن را نوسان ساده هارمونیک می نامند. این نوع حرکت زیربنای ایجاد صداهای پیچیده موسیقایی است، زیرا تارها، غشاها، تخته‌های صوتی آلات موسیقی هستند که تحت تأثیر نیروهای بازگرداننده الاستیک ارتعاش می‌کنند.
نمونه ای از نوسانات هارمونیک ساده، نوسان جرم (بار) روی فنر است.
دامنه نوسان (آ) حداکثر جابجایی جسم از وضعیت تعادل است (با نوسانات ثابت ثابت است).
دوره نوسان (تی) کوتاه ترین مدت زمانی است که پس از آن نوسانات تکرار می شوند. به عنوان مثال، اگر آونگ یک چرخه کامل از نوسانات (در یک جهت و جهت دیگر) را در 0.01 ثانیه طی کند، دوره نوسان آن برابر با این مقدار است: T = 0.01 s. برای یک نوسان هارمونیک ساده، دوره به دامنه نوسان بستگی ندارد.
فرکانس نوسان (f) با تعداد نوسانات (چرخه) در ثانیه تعیین می شود. واحد اندازه گیری آن یک نوسان در ثانیه است و هرتز (Hz) نامیده می شود.
فرکانس نوسان متقابل دوره است: f= 1/T.
w- فرکانس زاویه ای (دایره ای). فرکانس زاویه ای با فرمول co = 2Pf به فرکانس نوسان مربوط می شود که در آن عدد P = 3.14 است. بر حسب رادیان در ثانیه (rad/s) اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، اگر فرکانس f = 100 هرتز، آنگاه co = 628 راد بر ثانیه است.
f0 - فاز اولیه. فاز اولیه موقعیت جسمی را که نوسان از آنجا شروع شد را تعیین می کند. بر حسب درجه اندازه گیری می شود.
به عنوان مثال، اگر آونگ از موقعیت تعادل شروع به نوسان کند، فاز اولیه آن برابر با صفر است. اگر آونگ ابتدا به سمت راست منحرف شود و سپس هل داده شود، با فاز اولیه 90 درجه شروع به نوسان می کند. اگر دو آونگ (یا دو رشته، غشاء و غیره) نوسانات خود را با تأخیر زمانی آغاز کنند، در این صورت یک تغییر فاز بین آنها ایجاد می شود.
اگر تاخیر زمانی برابر با یک چهارم دوره باشد، تغییر فاز 90 درجه است، اگر نیمی از دوره -180 درجه باشد، سه چهارم دوره - 270 درجه، یک دوره - 360 درجه است.
در لحظه عبور از وضعیت تعادل، بدن دارای حداکثر سرعت است و در این لحظات انرژی جنبشی حداکثر و انرژی پتانسیل صفر است. اگر این مجموع همیشه ثابت بود، آنگاه هر جسمی که از حالت تعادل خارج شود برای همیشه نوسان می کرد، یک «ماشین حرکت دائمی» پدید می آمد. با این حال، در یک محیط واقعی، بخشی از انرژی صرف غلبه بر اصطکاک در هوا، اصطکاک در تکیه‌گاه‌ها و غیره می‌شود (مثلاً آونگ در یک محیط چسبناک برای مدت زمان بسیار کوتاهی نوسان می‌کند)، بنابراین دامنه نوسانات کوچک‌تر شده و به تدریج بدنه (رشته، آونگ، رگه‌ها و کوک‌ها متوقف می‌شود).
یک نوسان میرایی را می توان به صورت گرافیکی به صورت نوساناتی با دامنه کاهش تدریجی نشان داد.
در الکتروآکوستیک، مهندسی رادیو و آکوستیک موسیقی، کمیتی به نام فاکتور کیفیتسیستم های - س.
فاکتور کیفیت(س) به عنوان متقابل ضریب تضعیف تعریف می شود:
یعنی هر چه ضریب کیفیت کمتر باشد، نوسانات سریعتر از بین می روند.
ارتعاشات رایگان سیستم های پیچیده دامنه

سیستم‌های نوسانی که در بالا توضیح داده شد، مانند آونگ یا بار روی فنر، با این واقعیت مشخص می‌شوند که دارای یک جرم (وزن) و یک سختی (چشمه یا نخ) هستند و در یک جهت حرکت می‌کنند (ارتعاش). چنین سیستم هایی را سیستم هایی با یک درجه آزادی می نامند.
اجسام نوسانی واقعی (سیم ها، صفحات، غشاها و غیره) که در آلات موسیقی صدا ایجاد می کنند، دستگاه های بسیار پیچیده تری هستند.
نوسان سیستم هایی با دو درجه آزادی را در نظر بگیرید که از دو جرم روی فنرها تشکیل شده است.
هنگامی که یک رشته واقعاً برانگیخته می شود، معمولاً اولین فرکانس های طبیعی در آن برانگیخته می شود، دامنه نوسان در فرکانس های دیگر بسیار کوچک است و به طور قابل توجهی بر شکل کلی نوسانات تأثیر نمی گذارد.

مجموعه ای از فرکانس ها و دامنه های طبیعی نوساناتی که در جسم معینی با وارد شدن نیروی خارجی به آن (با ضربه، نیشگون گرفتن، کمان و غیره) برانگیخته می شوند. طیف دامنه .
اگر مجموعه ای از فازهای نوسانی در این فرکانس ها ارائه شود، چنین طیفی را طیف فاز می نامند.
نمونه ای از شکل ارتعاش سیم ویولن که توسط کمان برانگیخته می شود و طیف آن در شکل نشان داده شده است.
اصطلاحات اصلی که برای توصیف طیف یک جسم نوسانی استفاده می شود به شرح زیر است:
اولین فرکانس بنیادی (کمترین) طبیعی نامیده می شود فرکانس اساسی(گاهی اوقات تماس می گیرد فرکانس اساسی).
تمام فرکانس های طبیعی بالاتر از فرکانس اول نامیده می شوند نت همسازبه عنوان مثال در شکل فرکانس پایه 100 هرتز، اورتون اول 110 هرتز، اورتون دوم 180 هرتز و غیره است. هارمونیک ها(در این حالت فرکانس بنیادی نامیده می شود اول هارمونیک). به عنوان مثال، در شکل سومین هارمونیک دوم است زیرا فرکانس آن 200 هرتز است، یعنی به فرکانس اصلی 2:1 مربوط می شود.
ادامه دارد... .
در پاسخ به این سوال: "چرا اینقدر دور؟". من فورا پاسخ خواهم داد. که نمودار پاسخ فرکانسی به آن سادگی نیست که خیلی ها آن را نشان می دهند. نکته اصلی این است که بفهمیم چگونه شکل می گیرد و به ما چه خواهد گفت.
این اتفاق افتاد که گوش متوسط انسان سیگنال هایی را در محدوده 20 تا 20000 هرتز (یا 20 کیلوهرتز) تشخیص می دهد. این محدوده نسبتاً جامد، به نوبه خود، معمولاً به 10 اکتاو تقسیم می شود (می توان آن را به هر عدد دیگری تقسیم کرد، اما 10 پذیرفته می شود).
به طور کلی اکتاومحدوده فرکانسی است که مرزهای آن با دو برابر یا نصف کردن فرکانس محاسبه می شود. حد پایین اکتاو بعدی با دو برابر کردن حد پایین اکتاو قبلی به دست می آید.
در واقع، چرا به دانش اکتاو نیاز دارید؟ برای جلوگیری از سردرگمی در مورد آنچه که باید بیس پایین، وسط یا برخی دیگر و مانند آن نامیده شود، ضروری است. مجموعه ای از اکتاوهای پذیرفته شده به طور منحصر به فرد با نزدیک ترین هرتز تعیین می کند که چه کسی کیست.
خط آخر شماره گذاری نشده است. دلیل آن این است که در ده اکتاو استاندارد گنجانده نشده است. به ستون "نام 2" توجه کنید. این شامل نام اکتاوهایی است که توسط نوازندگان متمایز می شوند. این افراد "عجیب" مفهومی از بیس عمیق ندارند، اما یک اکتاو در بالا وجود دارد - از 20480 هرتز. بنابراین، چنین اختلافی در شماره گذاری و نام.
اکنون می توانیم به طور خاص در مورد محدوده فرکانس سیستم های صوتی صحبت کنیم. باید با چند خبر بد شروع کنیم: هیچ بیس عمیقی در آکوستیک چند رسانه ای وجود ندارد. اکثریت قریب به اتفاق دوستداران موسیقی در -3 دسی بل به سادگی هرگز 20 هرتز را نشنیده اند. و حالا خبر خوشایند و غیرمنتظره است. در یک سیگنال واقعی نیز چنین فرکانس هایی وجود ندارد (البته به استثنای برخی موارد). یک استثنا، برای مثال، ضبط از دیسک داور مسابقه IASCA است. این آهنگ "وایکینگ" نام دارد. در آنجا حتی 10 هرتز با دامنه مناسبی ضبط می شود. این آهنگ در یک اتاق مخصوص روی یک ارگ بزرگ ضبط شده است. این سیستم که وایکینگ ها را بازی می کند، داوران با جوایز آویزان شدند، مانند درخت کریسمس با اسباب بازی ها. و با یک سیگنال واقعی، همه چیز ساده تر است: یک درام باس - از 40 هرتز. درام چینی سنگین - همچنین از 40 هرتز (اما یک مگا درام در میان آنها وجود دارد. بنابراین از 30 هرتز شروع به نواختن می کند). کنترباس زنده - معمولاً از 60 هرتز. همانطور که می بینید در اینجا 20 هرتز ذکر نشده است. بنابراین، نمی توانید از نبود چنین اجزای کم ناراحت شوید. آنها برای گوش دادن به موسیقی واقعی لازم نیستند
در اینجا یک صفحه نسبتاً آموزنده دیگر وجود دارد که می توانید به صورت بصری (با استفاده از ماوس) با جزئیات بیشتر این علامت را مشاهده کنید.
با دانستن الفبای اکتاوها و موسیقی، می توانید شروع به درک پاسخ فرکانسی کنید.
AFC (پاسخ فرکانس) - وابستگی دامنه نوسان در خروجی دستگاه به فرکانس سیگنال هارمونیک ورودی. یعنی سیستم در ورودی سیگنالی تغذیه می کند که سطح آن 0 دسی بل در نظر گرفته می شود. از این سیگنال، بلندگوهای دارای مسیر تقویت کننده هر کاری که می توانند انجام می دهند. معلوم می شود که آنها معمولاً یک خط مستقیم در 0 دسی بل ندارند، اما به نوعی خط شکسته دارند. به هر حال، جالب ترین چیز این است که همه (از آماتورهای صوتی گرفته تا تولید کنندگان صدا) برای یک پاسخ فرکانسی کاملاً مسطح تلاش می کنند، اما از "آرزو بودن" می ترسند.
در واقع پاسخ فرکانسی چه فایده ای دارد و چرا سعی می کنند این منحنی را با ثبات رشک برانگیز اندازه گیری کنند؟ واقعیت این است که می توان از آن برای تعیین مرزهای محدوده فرکانس واقعی و نه توسط "روح بازاریابی شیطانی" به سازنده استفاده کرد. مرسوم است که مشخص شود در چه افت سیگنالی فرکانس های قطع هنوز پخش می شوند. اگر مشخص نشده باشد، فرض می شود که استاندارد -3 دسی بل گرفته شده است. ترفند اینجاست. کافی است نشان ندهید که مقادیر مرزی در چه افتی گرفته شده است، و می توانید کاملاً صادقانه حداقل 20 هرتز - 20 کیلوهرتز را نشان دهید، اگرچه، در واقع، این 20 هرتز در سطح سیگنالی قابل دستیابی هستند که بسیار متفاوت از -3 تجویز شده است.
همچنین مزیت پاسخ فرکانسی در این واقعیت بیان می شود که اگرچه به طور تقریبی، می توان فهمید که سیستم انتخاب شده چه مشکلاتی خواهد داشت. و سیستم در کل. پاسخ فرکانسی از تمام عناصر دستگاه رنج می برد. برای درک نحوه صدای سیستم طبق برنامه، باید عناصر روان آکوستیک را بدانید. به طور خلاصه، وضعیت به شرح زیر است: یک فرد در فرکانس های متوسط صحبت می کند. بنابراین، آنها را بهترین درک می کند. و در اکتاوهای مربوطه، نمودار باید یکنواخت ترین باشد، زیرا اعوجاج در این ناحیه فشار زیادی به گوش وارد می کند. همچنین داشتن قله های باریک بالا نامطلوب است. قاعده کلی در اینجا این است که قله ها بهتر از فرورفتگی ها شنیده می شوند و قله های تند بهتر از مسطح شنیده می شوند.
در مقیاس آبسیسا (آبی) فرکانس ها بر حسب هرتز (هرتز) هستند.
در مقیاس مختصات (قرمز) سطح حساسیت (dB) است
سبز - پاسخ فرکانسی خود
هنگام اندازه گیری پاسخ فرکانسی، نه یک موج سینوسی به عنوان سیگنال آزمایش، بلکه از یک سیگنال ویژه به نام "نویز صورتی" استفاده می شود.
صدای صورتییک سیگنال باند پهن شبه تصادفی است که در آن توان کل در همه فرکانس‌های هر اکتاو برابر با توان کل در همه فرکانس‌های هر اکتاو دیگر است. خیلی شبیه آبشار است.
بلندگوها دستگاه های جهت دهنده هستند، یعنی. آنها صدای منتشر شده را در جهت خاصی متمرکز می کنند. با دور شدن از محور اصلی بلندگو، سطح صدا ممکن است کاهش یابد و پاسخ فرکانسی آن خطی کمتر شود.
جلد
اغلب اصطلاحات "بلندی" و "سطح فشار صدا" به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما این نادرست است، زیرا اصطلاح "بلندی" معنای خاص خود را دارد. سطح فشار صوت بر حسب دسی بل با استفاده از سطح سنج صدا تعیین می شود.
منحنی ها و پس زمینه های بلندی برابر
آیا شنوندگان سیگنال‌های نویز مانند یا موج سینوسی پاسخ فرکانس خطی را در کل محدوده فرکانس صوتی که به تقویت‌کننده توان پاسخ فرکانس خطی و سپس به بلندگوی پاسخ فرکانس خطی هدایت می‌شوند، در همه فرکانس‌ها به همان اندازه بلند درک خواهند کرد؟ واقعیت این است که حساسیت شنوایی انسان غیر خطی است و بنابراین شنوندگان صداهایی با بلندی مساوی در فرکانس های مختلف را به عنوان صداهایی با فشار صوتی متفاوت درک خواهند کرد.
این پدیده با اصطلاح «منحنی‌های بلندی برابر» (شکل) توصیف می‌شود که نشان می‌دهد چه فشار صوتی لازم است در فرکانس‌های مختلف ایجاد شود تا برای شنوندگان بلندی این صداها برابر با بلندی صدایی با فرکانس ۱ کیلوهرتز باشد. برای اینکه بتوانیم صداهای فرکانس های بالاتر و پایین تر را به بلندی صدای 1 کیلوهرتز درک کنیم، باید فشار صوتی بالاتری داشته باشند. و هر چه سطح صدا کمتر باشد، حساسیت گوش ما به فرکانس های پایین کمتر می شود.
سطح فشار صوتی صدای مرجع در فرکانس 1000 هرتز (مثلاً 40 دسی بل) تنظیم می شود، سپس از سوژه خواسته می شود تا سیگنال را با فرکانس دیگری (مثلاً 100 هرتز) گوش کند و سطح آن را طوری تنظیم کند که برابر با مرجع به نظر برسد. سیگنال ها را می توان از طریق تلفن یا از طریق بلندگو ارائه کرد. اگر این کار را برای فرکانس‌های مختلف انجام دهید و مقادیر به‌دست‌آمده از سطح فشار صدا را که برای سیگنال‌های فرکانس‌های مختلف لازم است کنار بگذارید، به‌طوری که با سیگنال مرجع به یک اندازه بلند باشند، یکی از منحنی‌های شکل را دریافت خواهید کرد.
به عنوان مثال، برای اینکه صدایی در 100 هرتز به اندازه صدای 1000 هرتز در 40 دسی بل بلند باشد، سطح آن باید بالاتر باشد، حدود 50 دسی بل. اگر صدایی با فرکانس 50 هرتز داده می شود، برای اینکه آن را به همان اندازه با مرجع بلند کنید، باید سطح آن را تا 65 دسی بل و غیره افزایش دهید. اگر اکنون سطح صدای مرجع را به 60 دسی بل افزایش دهیم و تمام آزمایش ها را تکرار کنیم، منحنی بلندی مساوی مربوط به سطح 60 دسی بل را خواهیم داشت.
خانواده چنین منحنی هایی برای سطوح مختلف 0، 10، 20 ... 110dB در شکل نشان داده شده است. این منحنی ها نامیده می شوند منحنی های بلندی برابر. آنها توسط دانشمندان فلچر و منسون در نتیجه پردازش داده های تعداد زیادی از آزمایش هایی که در بین صدها بازدیدکننده از نمایشگاه جهانی 1931 در نیویورک انجام دادند، به دست آمدند.
در حال حاضر استاندارد بین المللی ISO 226 (1987) داده های اندازه گیری اصلاح شده به دست آمده در سال 1956 را می پذیرد. این داده های استاندارد ISO است که در شکل ارائه شده است، در حالی که اندازه گیری ها در یک میدان آزاد انجام شده است، یعنی در یک محفظه خاموش، منبع صدا در جلو قرار داشت و صدا از طریق بلندگوها تامین می شد. نتایج جدیدی در حال حاضر جمع آوری شده است و انتظار می رود که این داده ها در آینده نزدیک اصلاح شوند. هر یک از منحنی های ارائه شده ایزوفون نامیده می شود و سطح حجم صداهای فرکانس های مختلف را مشخص می کند.
اگر این منحنی ها را تجزیه و تحلیل کنیم، می بینیم که در سطوح فشار صوتی پایین، تخمین سطح بلندی صدا بسیار وابسته به فرکانس است - شنوایی نسبت به فرکانس های پایین و بالا حساسیت کمتری دارد و لازم است سطوح فشار صوتی بسیار بالاتری ایجاد شود تا صدا به همان اندازه بلند با صدای مرجع 1000 هرتز باشد. در سطوح بالا، ایزوفون‌ها یکنواخت می‌شوند، افزایش در فرکانس‌های پایین تندتر می‌شود - افزایش سریع‌تری در حجم صداهای با فرکانس پایین نسبت به صداهای متوسط و بالا وجود دارد. بنابراین، در سطوح بالاتر، صداهای کم، متوسط و بالا از نظر حجم به طور یکنواخت ارزیابی می شوند.
بنابراین. ما سطح فشار صوت را با کمک تجهیزات اندازه گیری و حجمی که شخص از نظر فیزیکی درک می کند، می گیریم.

این جای سوال دارد!با حذف پاسخ فرکانسی بلندگو به کمک تجهیزات اندازه گیری چه چیزی بدست می آوریم؟ گوش ما چه می شنود؟ یا میکروفون با عنصر حساس تجهیزات اندازه گیری خود چه نشانه هایی را نشان می دهد؟ و از این شهادت ها چه نتیجه ای می توان گرفت؟
این جای سوال دارد! با حذف پاسخ فرکانسی بلندگو به کمک تجهیزات اندازه گیری چه چیزی بدست می آوریم؟ گوش ما چه می شنود؟ یا میکروفون با عنصر حساس تجهیزات اندازه گیری خود چه نشانه هایی را نشان می دهد؟ و از این شهادت ها چه نتیجه ای می توان گرفت؟

تحلیل فرکانس پاسخ فرکانس

15. متن را از فایل خروجی در قالب گزارش، پس از حذف خطوط خالی از آن ذخیره کنید. نتایج حاصل از محاسبه تابع انتقال سیگنال کوچک در حالت تحلیل DC، مقاومت های ورودی و خروجی را در متن برجسته کنید (شکل 13).

** نمایه: "SCHEMATIC1-post" [ C:\OrCAD_Data\test-

* pspicefiles\schematic1\post.sim]

**** خلاصه آمار شغلی

کل زمان کار (با استفاده از حل کننده 1) = 0.02

برنج. 13. قطعه فایل خروجی (فایل خروجی)

رابط متنی برنامه PSpise A/D، کار با فایل های *.cir و *.out، دستورالعمل های مدل سازی با جزئیات بیشتر در .

تحلیل فرکانس پاسخ فرکانس

16. طرح را مطابق بند 3 تکلیف آزمایشگاهی تبدیل کنید. به جای منبع عمل ورودی، منبع VAC یا IAC را قرار دهید (طبق گزینه)، دامنه مولفه متغیر را خودسرانه تنظیم کنید، اما برابر با صفر نیست. سایر منابع از این طرح مستثنی هستند.

منبع جریان دارای مقاومت داخلی بی نهایت (مدار باز) و منبع ولتاژ صفر (جهنده) است.

از آنجایی که مدار خطی است و نیاز به حذف پاسخ فرکانس و پاسخ فاز است، دامنه عملکرد ورودی نقشی ندارد (در مقادیر مجاز در

PSpice، برای ولتاژ و جریان - 10 10 ولت یا آمپر).

VAC و IAC منابع هارمونیک برای تجزیه و تحلیل فرکانس هستند و می توانند برای تجزیه و تحلیل DC استفاده شوند.

17. یک نمایه شبیه سازی جدید ایجاد کنید. 3

18. نوع تحلیل را انتخاب کنید AC Sweep - تجزیه و تحلیل مدار در حوزه فرکانس. پارامترهای تحلیل اولیه را همانطور که در شکل نشان داده شده است تنظیم کنید. 14 .

انتخاب مرحله فرکانس: خطی - خطی، لگاریتمی - لگاریتمی. برای یک گام خطی، تعداد کل نقاط در هر مقیاس نشان داده می‌شود (امتیاز کل)، برای تعداد لگاریتمی نقاط در هر دهه یا هشت تا

wu (نقاط / دهه (اکتاو)) فرکانس شروع - فرکانس اولیه تجزیه و تحلیل، نمی تواند برابر با 0 باشد. فرکانس پایان - فرکانس پایان تجزیه و تحلیل.

کار آزمایشگاهی №1. تجزیه و تحلیل استاتیک، فرکانس و زمان یک مدار RLC غیرفعال

برنج. 14. پنجره تنظیمات شبیه سازی. راه اندازی تحلیل AC Sweep

19. اجرای شبیه سازی 2

20. باز کردن فایل خروجی (فایل خروجی )4 بخش با دستورالعمل های تجزیه و تحلیل را پیدا کرده و در قالب گزارش کپی کنید.

تجزیه و تحلیل دامنه فرکانس توسط دستورالعمل .AC مشخص شده است.

21. نمودارهای پاسخ فرکانسی بسازید.

AFC وابستگی مدول ضریب مختلط است

نرخ انتقال فرکانس را می توان به عنوان نسبت دامنه سیگنال ورودی و خروجی تعریف کرد.

21.a. پنجره Add Traces را باز کنید. در PSpice A/D، دستور Trace>Add Trace…، کلید Insert یا دکمه روی نوار ابزار (شکل 15).

در OrCAD 16، شما همچنین می توانید یک نمودار از طریق منوی زمینه اضافه کنید، که با کلیک راست بر روی یک منطقه نمودار خالی فراخوانی می شود.

برنج. 15. فراخوانی پنجره Add Traces

توابع رسم نمودارها و پس پردازش نتایج شبیه سازی به طور مستقیم توسط یک پس پردازشگر گرافیکی انجام می شود.

پروب در PSpice A/D تعبیه شده است.

کار آزمایشگاهی №1. تجزیه و تحلیل استاتیک، فرکانس و زمان یک مدار RLC غیرفعال سفارشی کردن ظاهر منطقه رسم و نمودارها

21.b. در پنجره Add Traces، با استفاده از صفحه کلید یا ماوس، عباراتی را برای پاسخ فرکانسی همه خروجی ها (شکل 16) در خط Trace Expression به عنوان نسبت خروجی، ولتاژ ورودی (گزینه زوج) یا جریان (گزینه فرد) وارد کنید.

سمت چپ پنجره Add Traces تمام جریان ها و پتانسیل های گره های مدار شما را فهرست می کند. در سمت راست لیستی از توابع ریاضی و پیوندهایی وجود دارد که Probe می تواند برای نمودارهای جداگانه اعمال کند.

برنج. 16. وارد کردن عبارات نمودار در پنجره Add Traces

که در تحلیل و بررسیتنش‌های گره‌ای AC Sweep محاسبه می‌شوند

و جریان های شاخه ای که کمیت های پیچیده هستند. در حالت AC Sweep Probe از محاسبات با اعداد مختلط پشتیبانی می کند. با وارد کردن عبارات برای مقادیر پیچیده در خط Trace Expression پنجره Add Traces بدون استفاده از توابع ریاضی و عملگرهای Probe، ماژول نتیجه را نمایش می دهد. اگر عبارتی برای یک مقدار واقعی وارد شود، به عنوان مثال، فاز بهره مختلط، آنگاه نتیجه ممکن است منفی باشد. اگر عبارت پیچیده باشد، به عنوان مثال، ضریب انتقال ولتاژ پیچیده V(N1) / V(N4) - که به عنوان نسبت پتانسیل گره های N1 و N4 تعریف می شود، ماژول آن نمایش داده می شود که همیشه غیر منفی است.

برای دسترسی به قسمت های واقعی و خیالی کمیت های محاسبه شده به ترتیب از توابع R و IMG استفاده می شود.

که در برنامه Probe همچنین از تابع ABS (مقدار مطلق) - قدر مطلق و آنالوگ M (قدر) - ماژول، مربوط به

عبارات: V(N1)/V(N4)، M(V(N1)/V(N4))، ABS(V(N1)/V(N4)) و SQRT(PWR(R(V(N1)/V(N4))، 2)+PWR(IMG(V(N1)/V(N4))، 2)) کاملا یکسان هستند

ظرفیت هستند. تابع SQRT ریشه مربع است و PWR توان است، در مثال داده شده، مربع.

21.c. فرم پاسخ فرکانسی به دست آمده را تجزیه و تحلیل کنید، پنجره تنظیمات پروفایل شبیه سازی (Simulation Settings) را باز کنید و در صورت لزوم فرکانس های قطع تحلیل، نوع مرحله فرکانس، تعداد نقاط را تغییر دهید تا نمودارها آموزنده ترین شکل را به خود بگیرند.

می‌توانید پنجره تنظیمات شبیه‌سازی را فراخوانی کنید و دستورالعمل‌های شبیه‌سازی را مستقیماً از برنامه PSpice A/D با کلیک کردن روی نماد نوار ابزار مربوطه (شکل 17) یا با دستور Simulation>Edit Profile… تغییر دهید.

21.y. در پنجره Simulation Settings، در تب Probe Windows کادر را علامت بزنیدآخرین نمودار در گروه نمایش (شکل 18 ) - نمایش نمودارها برای آخرین عبارات وارد شده.

21.d. اگر دستورالعمل شبیه سازی تغییر کرده است، شبیه سازی را دوباره اجرا کنید.

شما می توانید شبیه سازی را مستقیماً از برنامه PSpice A/D با فشار دادن دکمه مناسب در نوار ابزار (شکل 17) یا با دستور شروع کنید.

شبیه سازی> اجرا.

برنج. 17. فراخوانی پنجره تنظیمات شبیه سازی (فرمان ویرایش پروفایل)

و اجرای شبیه سازی (فرمان Run) از برنامه PSpice A/D

برنج. 18. پنجره تنظیمات شبیه سازی.

تب پنجره پروب - تنظیم نمایش نتایج شبیه سازی

پس از هر شبیه سازی، اطلاعات مربوط به عبارات وارد شده در خط Trace Expression بازنشانی می شود، گزینه Show Last plot به شما این امکان را می دهد که دیگر عبارات را وارد نکنید.

سفارشی کردن ظاهر منطقه رسم و نمودارها

21.e. در صورت لزوم، مقیاس نمایش را در امتداد محورها (خطی یا لگاریتمی) تغییر دهید (شکل 19).

برنج. 19. تغییرات در مقیاس نمایش در امتداد محورها.

فراخوانی پنجره تنظیمات محور

21.g. خطوط شبکه میانی را حذف کنید.

پنجره تنظیم پارامترهای شبکه و محورها (تنظیمات محور) را باز کنید. دستور Plot>Axis Settings… یا دوبار کلیک کردن روی دکمه سمت چپ ماوس در ناحیه مقدار یکی از محورها، یا با کلیک راست بر روی خط شبکه (مورد تنظیمات…) مورد منوی زمینه موجود را انتخاب کنید (شکل 19).

در پنجره تنظیمات محور، در تب X Grid و Y Grid، در بخش Minor Grids کادر را علامت بزنیدهیچکدام (شکل 20).

21.z. نمایش نمودارها را سفارشی کنید.

پنجره مشخصات نمودار (Trace Properties) را فراخوانی کنید. روی خط نمودار یا نماد موجود در خط با افسانه نمودارها، زیر محور X کلیک راست کنید (شکل 21). در منوی زمینه ظاهر شده، مورد Properties… را انتخاب کنید.

در پنجره Trace Properties، پارامترهای نمایش گراف را تغییر دهید: افزایش ضخامت خطوط نمودار، تغییر رنگ و نوع خطوط.

مراحل را برای همه نمودارها تکرار کنید.

پارامترهای نمایش خطوط قاب و شبکه به همین ترتیب پیکربندی می شوند.

کار آزمایشگاهی №1. تجزیه و تحلیل استاتیک، فرکانس و زمان یک مدار RLC غیرفعال تحلیل فرکانس PFC

ضخامت خط بر کیفیت و خوانایی چاپ تأثیر می گذارد. رنگ های خطی را انتخاب کنید که وقتی سیاه و سفید چاپ می شوند، خوانایی و کنتراست قابل قبولی در پس زمینه سفید ایجاد کنند.

برنج. 20. پنجره تنظیمات محور. تنظیم نمایش خطوط شبکه میانی

برنج. 21. تنظیم نوع نمودارها

21.i. ذخیره نمودارهای پاسخ فرکانسی Command Window> Copy to Clipboard (save to Clipboard)، در پنجره باز شده در قسمت Foreground تیک گزینه change white to black (تغییر سفید با سیاه) را بزنید، روی OK کلیک کنید (شکل 22). تصویر را از کلیپ بورد در قالب گزارش قرار دهید (Ctrl + V

یا Shift+Ins).

منطقه ساخت و ساز در بافر کپی می شود، از جمله محورها، شبکه، نمودارها، برچسب های محورها، افسانه ها و علائم متنی (شکل 23). اندازه تصویر در بافر به اندازه واقعی منطقه ساخت و ساز در زمان کپی بستگی دارد.