Измерение АЧХ

[guitar]

Что собственно измеряется когда ставят микрофон на 1 м от многополосной акустической системы?

Метод псевдо шума и импульсной реакции в LspLab используют судя по ФАК для получения относительно ГЛАДКОЙ АЧХ и отрезания эхового хвоста комнаты, теряя при этом в разрешении БПФ (АЧХ от 200 гц и выше из-за короткого временного окна). И потом по ФАК добавляя НЧ часть АЧХ микрофоном из ближнего поля где прямой сигнал намного сильнее отражений и они уже не влияют существенно на АЧХ и можно использовать длинный БПФ и/или не резать хвост импульсной реакции.

Однако мелкая изрезаность АЧХ "встроенное" свойство БПФ высокого разрешения.
(аналог эффекта Гиббса, только в частотной области)
Для ее уменьшения применяют сглаживание по частоте и/или сглаживание временным окном (Кайзер, Гаус, Хэминг и тд) при этом убивается разрешение по частоте.

Метод свипирующего синуса дает гораздо более гладкую АЧХ
как на НЧ так и на ВЧ, но не пользуется популярностью, а АЧХ построенные на его основе считаются многими недостоверными. (хотя математических аргументов не приводиться и сам ФАК на НЧ например для измерения АЧХ сабвуферов рекомендует именно "сверх-ближнюю" зону брать где выверты с отрезанием хвостов импульсной реакции не нужны, но одновременно с этим и отличия от свипирующего синуса практически исчезают, хотя недолюбливание свипирующего синуса все равно остается)

А если:
Для получения гладкой АЧХ с защитой от эха для скажем изучения АЧХ в месте
состыковки АЧХ СЧ и ВЧ головки микрофон поставить на 20 см от колонки на равном расстоянии от ВЧ и НЧ головок (чтобы прямой сигал был намного сильнее эха) ? Или именно 1 м нужен обязательно?

[ViktKors]

Сугубое имхо, никогда не интересовался этим вопросом, на взгляд дилетанта тут все выглядит просто:

1) Мы подаем бесконечно короткий (разумное значение для выбранной карты) дельта импульс.
2) Система на него реагирует. Выдает свой "дельта" импульс, но сдвинутый и растянутый по времени. Величина этого сдвига от самого минимума для пищалок, до некоего конкретного времени для басовиков. Но оценить это время можно элементарно, для СЧ и ВЧ оно в пределах милисекунд.
3) Дельта-импульс, является суммой гармонических сигналов и его вполне можно разложить по этим сигналам. Сравнение относительных вкладов составляющих разных частот измеренного импульса в сравнении с идеальным и дают нам АФЧХ АС.
4) Совершенно понятно, что обрезая хвост, мы обрезаем только информацию критичную для "длинных" гармонических составляющих - НЧ, все ВЧ составляющие затухают в дельта импульсе очень быстро. То есть обрезав хвост мы лишаемся информации только о НЧ.
5) Разрешение метода на ВЧ действительно определяется временными точками, Только не их общим количеством, а плотностью на временной оси (как часто/точно измерен отклик на малых временах). Очевидно что сужение окна ничего не меняет в этом смысле.

6) Сложно серьезно подходить к измерениям, если временное окно сужено отражениями до величин менее 2-3 мс, но даже на таких временах можно легко запороть/ухудшить все измерения неучтенными отражениями. Например просто отражениями от корпуса микрофона. Потому микрофоны и ставят на тонкие длинные трубки, а корпуса зализывают. Судите сами, корпус на конце трубки в 40 см дает отражение через 2.3 мс, а если трубка короче - вот Вам и искажаюший сигнал ..

7) Совсем отдельный вопрос - статистическая точность результатов. Вот тут поле для оценок. Впрочем накоплением результатов за несколько импульсов вполне можно несколько улучшить точность. Скажем измерение 64 импульсов уменьшает шумы и их влияние в sqrt(64) = 8 раз (на 18 дБ). Обычно после этого результаты становятся более менее повторяемыми и если забить на системные ошибки, в них можно верить..

8) Влияние помещения, очевидно можно оценить только приняв сигнал об этом, учитывая. что сигнал распространяется со скорость звука, вполне реально "отрезать" помещение от АС. И измерять потом суммарную характеристику "АС + помещение" уже зная характеристики одного слагаемого - "АС".

[cvazimodo]

Зачетнаая АЧХ! всего -1.5дБ на 20 Гц

Какие 20 Гц, о чём вы, там в названии файлика, обратите внимание: присутствует величина окна (1м_3,6ms)

[Lexus]

Совершенно понятно, что обрезая хвост, мы обрезаем только информацию критичную для "длинных" гармонических составляющих - НЧ, все ВЧ составляющие затухают в дельта импульсе очень быстро. То есть обрезав хвост мы лишаемся информации только о НЧ.

Не очень то на взгляд дилетанта похоже по разъяснениям.

Разрешение метода на ВЧ действительно определяется временными точками, Только не их общим количеством, а плотностью на временной оси (как часто/точно измерен отклик на малых временах). Очевидно что сужение окна ничего не меняет в этом смысле.

Вот-вот. Эта разрешающая способность устанавливается ДО начала измерений. От нее зависит продолжительность тестового сигнала.

guitar, лично я пользуюсь программным пакетом Arta Software уже более года. Причем, сейчас работаю уже с калиброванной системой, и использую ее не только для акустики, но и для усилителей. Считаю, что я достаточно хорошо ее изучил, чтобы рассказать методику работы с ней другим ( http://cxo.lv/index.php/soft/comsoft...oftwarecomplex ) и утверждать, что изменение длины измерительного окна не сказывается на точность измерений.

Аналогичная история с измерительным микрофоном - вот меня например упрекают что я использую
китайский микрофон. Но производитель дает гарантию на его АЧХ 20Гц-28кГц +0..-1дб
И например если я куплю измерительный - и при сравнении возникнет разница то кому верить,
измерительный тоже сделан в китае. И от того что он называется измерительным не думаю что китайские
станки на которых его делают сразу становяться точнее

Вы же не только АЧХ собираетесь измерять, этого слишком мало для последующего расчета или оценки акустической системы. Ватерфолл интересен? А ФЧХ? Именно эти характеристики вокальный микрофон может искажать, а измерительный - ни в коем случае. Поэтому и конструкция измерительного микрофона другая, и диаграмма направленности - круговая.

[cvazimodo]

Кто-нибудь подскажет как отградуировать шкалу в лсплабе, что бы реальное давление дина видеть, а не дБ-лы с потолка?

[GiGaNT]

Настроить чуствительность микрофона в настройках.
Можно взять дин с точно известной чуйкой и по нему ориентироваться.

[Бока]

Есть продажные карманные шумомеры,( поклянчить напрокат) можете закрепить в одной точке ваш микрофон и шумомер, подать сигнал средней частоты, герц скажем, 300, шумомер даст давление, а милливольтметром измерите сигнал с вашего мика,эти две цифры будут опорными при последующей калибровке измерилки, неважно как она обзывается.

[cvazimodo]

Смысл я понимаю, да и ранее читал об этом:
http://alex-jet.narod.ru/acoustics/d...ts_Method.html
Конкретно в этой проге (лсплаб) где эти опорные значения вводятся и возможно ли это в одноканальном режиме или только в двухканальном?

[Lexus]

cvazimodo, в этом меню: http://cxo.lv/index.php/soft/comsoft/52-lsplab#12

[guitar]

Про длину окна и точность анализа на ВЧ.
ViktKors, Не буду вас отсылать к учебникам по математике в раздел БПФ (FFT) а попробую на пальцах объяснить
да, дельта импульс имет амплитудный спектр такой же как и белый шум, то есть горизонтальная прямая (фазовый спетр другой)
Но это сумма синусоид бесконечной длины, потому любое обрезание по времени или наложение окна дает искажения АЧХ. В том числе и отрезание хвоста импульсной реакции.

"Плотность" точек по оси времени при превышении "плотности" (т.е. частоты сэмплирования/дискретизации) по Найквисту уже не определяет ничего, повышать плотность точек выше граниы определенной Найквистом бесполезно. А вот длина отрезка анализа по времени конечно если он дискретизирован по Найквисту определяет все.
Как это понять на пальцах? Просто, имея сигнал сэмплировнный по Найквисту мы можем с помощью хорошо известных формул
корректно интерполировать сигнал между отсчетами на любое кол-во точек то есть увеличить в ваших терминах "плотность" отсчетов хоть до бесконесности,
очевидно, что c точки зрения увеличения разрешения в терминах БПФ это ничего не даст, вся ДОСТУПНАЯ информация уже заложена в отсчетах взятых по Найквисту,
далее увеличивать частоту сэмплирования или дискретизации или в ваших терминах "плотность" ничего не даст.
---
Таким образом длина по времени, а не числу отсчетов окна анализа и определяет разрешение по частоте как на НЧ так и на ВЧ для БПФ.
Для корректности замечу что кроме длины интервала анализа есть еще одно ограничение на точность разрешения по частоте - отношение Сигнал/Шум (математика под это разработана Шеноном) - и это фундаментальное ограничение.
---
также встречаются теории о том что гармоник не существует и все эти АЧХ чистая виртуальность.
Предлагается такой опыт, давайте генерировать сигнал типа последовательность прямоугольных импульсов длиной 1 сек пауза 1 сек, импульс заполнен синусом 1000 Гц. Давайте теперь в момент когда амплитуда импульса равно 0 то есть между, или в паузе, включать (а потом отключать) в цепь фильтр на 1000 Гц и лампочку, если гармоники существуют ламочка должна загореться А если нет, то тогда имеет смысл отрезать хвост у импульсной реакции.

---------- Добавлено в 13:46 ---------- Предыдущее сообщение в 12:59 ----------

Интересное название статьи - Сранвние измеренией АЧХ в помещении и в заглушенной камере
http://audio.micronet.lv/diy/acoustic/compare.html
Однако файл не найден!
Никто не знает где эта статья?

[Lexus]

Никто не знает где эта статья?

Здесь: http://cxo.lv/index.php/acoustic/measure/6-compare

[Юрий-Dos]

http://audio.micronet.lv

http://cxo.lv/index.php/acoustic/measure/6-compare

[ViktKors]

Но это сумма синусоид бесконечной длины, потому любое обрезание по времени или наложение окна дает искажения АЧХ. В том числе и отрезание хвоста импульсной реакции.

А кто спорит.
Тут до математики пока далеко. Импульс был? - Был. Хвост появился - да.
Импульс стал позже, шире, и заимел хвост. Так?
Как выглядит "хвост" через некторое время - как плавный спад к нулю.

- мне кажется в случае АС с эти спорить трудно. если там есть какие-то быстрые осцилляции - это конкретный косяк.

А теперь на пальцах дальше.
Итак хвост плавно спадает. Потому какая-бы сумма каких-то виртуальных высокочатстотных синусоид там ни была - она почти строго равна нулю для всех сколько-нибудь высокочастотных составляющих. Ну и разлагайте их дальше по базису сколько угодно.

Есть момент, хвост плавно спадает до нуля, но через 2-3 мс еще далеко не ноль.
Чтоб это исправить и применят взвешивающие функции, сводящие вклад вблизи конца окна к нулевому и убирающими эту ступеньку в конце обрезанного импульса. Вероятно именно артефакты этой оконной функции мы и видим в частотной области ниже разумной границы для заданой щирины окна.

Тут вопрос в практическом случае очень прост. Зависит от того, что Вам нужно. Вам нужна приемлемая АЧХ в области ВЧ - верхний СЧ с третьоктавным сглаживанием, или измерения в ближнем поле - получите. Вам нужно что-то лучшее, 64 точки на октаву с точность 0.1 дБ - занимайтесь этим, только

а) поймите сами зачем это нужно, и нужно ли вообще

б) применяйте соответствующие методы. У меня есть стойкое впечатлние, что в подобных этим бытовых измерениях отнюдь не ширина окна является главным фактором лимитирующим точность.
Какая уж тут разрешающая способность, тут бы хотя-бы приемлемой воспроизводимости добиться.

P.S. Мне кажется я догадался: между

А вот длина отрезка анализа по времени конечно если он дискретизирован по Найквисту определяет все...

и

Таким образом длина по времени, а не числу отсчетов окна анализа и определяет разрешение по частоте ... на ВЧ

не показано логической связи. Но я могу предположить, что Вы пытаетесь сформулировать, что если окно не позволяет увидеть АЧХ около 100 Гц (НЧ), то точность +/-100 Гц не достижима и на ВЧ. Как человек посторонний, никогда не задумывался над этим, но вполне допускаю, чти именно так все и обстоит. Но задача-то в другом..

---------- Добавлено в 12:57 ---------- Предыдущее сообщение в 12:53 ----------

также встречаются теории о том что гармоник не существует и все эти АЧХ чистая виртуальность.

Это не тот форум

Предлагается такой опыт, давайте генерировать сигнал типа последовательность прямоугольных импульсов длиной 1 сек пауза 1 сек, импульс заполнен синусом 1000 Гц. Давайте теперь в момент когда амплитуда импульса равно 0 то есть между, или в паузе, включать (а потом отключать) в цепь фильтр на 1000 Гц и лампочку, если гармоники существуют ламочка должна загореться А если нет, то тогда имеет смысл отрезать хвост у импульсной реакции.

Не могли бы Вы сформулировать идею точнее? Оптимально со схемой опыта.. Как то тут "если гармоники существуют ламочка должна загореться" все уж очень неопределенно сформулировано..

[cvazimodo]

Есть продажные карманные шумомеры,( поклянчить напрокат) можете закрепить в одной точке ваш микрофон и шумомер, подать сигнал средней частоты, герц скажем, 300, шумомер даст давление, а милливольтметром измерите сигнал с вашего мика...

Вмоём случае, всё же с выхода преда микрофонного, а вместо шумомера можно думаю дин с известной АЧХ и выставить ровно 2.83В, если он 8-Омный и ровно 1 м.

Lexus
http://cxo.lv/index.php/soft/comsoft/52-lsplab#12

Спасибки.

[guitar]

ViktKors по 100Гц вижу вы поняли. То что импульсная реакция быстро спадает это да, но далеко не факт что ВЧ колебания в ней спадают быстрее чем НЧ, но даже если импульсная реакция вообще без колебаний, а есть импульс четко по экспоненте, то спектр БПФ экспоненты достаточно сложный и ВЧ там есть В ЛЮБОМ ОТРЕЗКЕ, хотя она и гладкая на взгляд, в этом то и фокус, поэтому ее резать - терять в точности и разрешении.

Сейчас пытаюсь поймать переотражения от микрофона на пишалке, на 20 см ничего не вижу, микрофон в сенхи тоже не вижу, все довольно гладко... Скорее всего на 20 см уже мало влияние, так что 1 м все же не догма, похоже можно ближе без существенного ущерба АЧХ.

Про статью про сравнение АЧХ в камере и дома, что-то никаких выводов и объяснений где какие графики, какие в загулшенной какие дома, в чем отличие... ничего не понял. Если кто разобрался не объясните?

Сглаживание - сознательный отказ от точности.

[cvazimodo]

Бытует мнение, что удаление пыльника однозначно благо...
Давеча на эту тему тренировался "на кошках" вернее на неких компутерных колонках STORM, благо дешевле грязи они (хотя по неравномерности не скажешь): короче ампутировал пыльник (он из чёрного блестючего пластика), потом ставил пулю на керн. Так вот с пыльником в данном случае лучше, т.е. для себя сделал вывод, что индивидуально от дина зависит и не факт, что ампутация будет прогрессом, а не регрессом
P.S. синий-оригинал, зелёный-без пыльника, красный с пулей.

[cvazimodo]

Интересная деталь: проанализировав несколько динов различных калибров (НЧ 15", СЧ 5", твитер 1") и их выбросы на АЧХ (НЧ 2-3кГц, СЧ 5-7 кГц, твитер 17кГц), прихожу к выводу, что причиной является общая черта этих динов, а именно мембрана в виде конуса, либо в случае с твитером - вогнутый купол. Т. е. расстояние между противоположными сторонами диффузоров получаются сопоставимыми с длинами волн (НЧ 20см, СЧ 6 см, твитер 2см) и если поделить 340 на эти расстояния, то как раз выходим на частоты с наибольшей неравномерностью АЧХ. Не могу пока понять: это случайность, я снова открыл Америку или? К сожалению под рукой не имею динов с плоскими диффузорами, что бы проверить это закономерность или нет, может у кого есть АЧХ подобных?

[Lexus]

Динамиков с плоской мембраной в руках еще не держал, поэтому ничего сказать не могу. А по остальному есть кое-какие мысли. Например, 5-и дюймовый динамик имеет предел поршневого режима максимум до 2700 Гц. Выше начинается зональный режим и интерференционная картина проявляется на поверхности самой мембраны. С этой точки, как я понимаю, все зависит от формы мембраны, угла раскрыва, формы защитного колпачка. Явление аналогично "баффл-степу", только "окружение" другое.

[cvazimodo]

Ну и наверное ещё чем легче и тоньше диф, тем больше неравномерность (бумага), либо должен быть максимально жёстким?

[Lexus]

Да, если диффузор недостаточно жесткий, зональный режим работы начинается раньше, чем определяется по формуле 344/D.