25 - Základy sdělovací techniky

Podobné dokumenty
Fyzikálními ději, které jsou spojeny se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním zvuku sluchem se zabývá akustika.

ZVUKOVÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Přenosová technika 1

VY_32_INOVACE_FY.18 ZVUKOVÉ JEVY

Fyzika_9_zápis_6.notebook June 08, Akustika = část fyziky, která se zabývá ZVUKEM (vznikem zvuku, vlastnostmi zv., šířením zv., lid.

4.2. Modulátory a směšovače

Vlnění. vlnění kmitavý pohyb částic se šíří prostředím. přenos energie bez přenosu látky. druhy vlnění: 1. a. mechanické vlnění (v hmotném prostředí)

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

Mechanické kmitání a vlnění

KIS A JEJICH BEZPEČNOST I PRVKY SDĚLOVACÍ SOUSTAVY DOC. ING. BOHUMIL BRECHTA, CSC.

Zvukové jevy. Abychom slyšeli jakýkoli zvuk, musí být splněny tři základní podmínky: 1. musí existovat zdroj zvuku

Druh učebního materiálu Anotace (metodický pokyn, časová náročnost, další pomůcky )

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Základní komunikační řetězec

Akustické vlnění. Akustická výchylka: - vychýlení objemového elementu prostředí ze střední polohy při vlnění

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory

Zvuk a jeho vlastnosti

Taje lidského sluchu

Sluchové stimulátory. České vysoké učení technické v Praze

DUM č. 14 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Světelné a zvukové jevy. Úkol:

Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Zvuk. Úkol:

mel jednotka subjektivní výšky tónu. Výška tónu o frekvenci 1000 Hz a hladině akustického tlaku 40 db se rovná 1000 melům.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Ing. Stanislav Jakoubek

Problematika hluku z větrných elektráren. ČEZ Obnovitelné zdroje s.r.o.

Zvukové jevy ZVUKOVÉ JEVY. Kmitání a vlnění. VY_32_INOVACE_117.notebook. June 07, 2012

Akustika pro posluchače HF JAMU

III. ZVUKOVÉ VLNĚNÍ Zdroje zvuku

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST

Tedy: Zdrojem zvuku je libovolné kmitající nebo chvějící se pružné těleso.

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření akustických projevů (hluk, akustický tlak, šíření v prostředí

B2M31SYN SYNTÉZA AUDIO SIGNÁLŮ

Mechanické kmitání. Def: Hertz je frekvence periodického jevu, jehož 1 perioda trvá 1 sekundu. Y m

Elektromagnetický oscilátor

1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, Kladno, FYZIKA. Kapitola 8.: Kmitání Vlnění Akustika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

Číslo šablony III/2 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_F.6.20 Autor Stanislav Mokrý Vytvořeno Fyzika 2. - Mechanické kmitání a vlnění

Přenosový kanál dvojbrany

Šíření a vlastnosti zvuku

Přednáší Kontakt: Ing. Michal WEISZ,Ph. Ph.D. Experimentáln. michal.weisz.

ELEKTROAKUSTICKÁ ZAŘÍZENÍ výběr z učebních textů

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma

3. ZVUKOVÉ JEVY 3.1. ZDROJE ZVUKU

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. x m. Ne čas!

Obsah. 1 Vznik a druhy vlnění. 2 Interference 3. 5 Akustika 9. 6 Dopplerův jev 12. přenosu energie

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Zvukové rozhraní. Základní pojmy

Analogové modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

Fyziologická akustika. fyziologická akustika: jak to funguje psychologická akustika: jak to na nás působí

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

Název: Studium kmitů hudebních nástrojů, barva zvuku

Rozhlasový přijímač TESLA 543A - VERDI

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

Mgr. Jan Ptáčník. Elektrodynamika. Fyzika - kvarta! Gymnázium J. V. Jirsíka

Maturitní témata. 1. Elektronické obvody napájecích zdrojů. konstrukce transformátoru. konstrukce usměrňovačů. konstrukce filtrů v napájecích zdrojích

Akustika pro posluchače HF JAMU

Vlastnosti zvuku. O dřej Pavlas, To áš Karhut

Akustika a optika. Fyzika 1. ročník. Vzdělávání pro konkurenceschopnost Inovace výuky oboru Informační technologie. Mgr.

(test version, not revised) 16. prosince 2009

Akustika. Autor: Mgr. Jaromír JUŘEK Kopírování a jakékoliv další využití výukového materiálu je povoleno pouze s uvedením odkazu na

Měřící přístroje a měření veličin

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.28 EU OP VK. Šíření zvuku

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

Mechanické kmitání (oscilace)

4. Akustika. 4.1 Úvod. 4.2 Rychlost zvuku

Akustické vlnění

KMITÁNÍ A VLNĚNÍ. Kmitavý pohyb je pravidelně se opakující pohyb tělesa kolem rovnovážné polohy (stálé).

Akustika. 3.1 Teorie - spektrum

Akustický přijímač přeměňuje energii akustického pole daného místa na energii elektrického pole

Technické vybavení. Ing. Jan Přichystal, Ph.D. 4. května PEF MZLU v Brně

VY_32_INOVACE_E 15 03

08 - Optika a Akustika

Příklady kmitavých pohybů. Mechanické kmitání (oscilace)

MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ VLASTNÍ KMITÁNÍ MECHANICKÉHO OSCILÁTORU

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z.

VLASTNOSTI ZVUKU A ZVUKOVÝCH ZÁZNAMŮ

Izolaní materiály. Šastník Stanislav. 2. týden

ELEKTRONIKA. Maturitní témata 2018/ L/01 POČÍTAČOVÉ A ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY

Mikrofony. Elektronické zpracování hudby a zvuková tvorba. Bc. Michal Jakub TOMEK

Experiment s FM přijímačem TDA7000

Základní úlohy a zkušební otázky předmětu Akustika oboru Aplikovaná fyzika

Záznam a reprodukce zvuku

AKUSTIKA. Tón a jeho vlastnosti

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

Ultrazvukové diagnostické přístroje. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

PSK1-5. Frekvenční modulace. Úvod. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. Název školy: Vzdělávací oblast:

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

KIS a jejich bezpečnost I Šíření rádiových vln

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

11. Jaké principy jsou uplatněny při modulaci nosné vlny analogovým signálem? 12. Čím je charakteristické feromagnetikum?

Elektromagnetické kmitání

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

Transkript:

25 - Základy sdělovací techniky a) Zvuk - je mechanické (postupné podélné) vlnění látkového prostředí, které je lidské ucho schopno vnímat. Jeho frekvence je přibližně mezi 16 Hz a 20 khz. Zdroje zvuku - jsou kmitající tělesa. - Chvění těles (hlasivek, strun, vzduchových sloupců, blan ) se přenáší na okolní prostředí, v němž se šíří ve formě mechanického vlnění. Zdroje tónů se dělí na: a) lineární (struny (housle, harfy, kytary, klavíry, ) a tyče (xylofon, triangl, )) b) plošné (blány (bubny, tympány, ) a desky (činely, )) c) prostorové (vzduchové sloupce v píšťalách (flétny, trubky, klarinety, varhany )) Zvuky rozdělujeme podle jejich časového průběhu na: -hudební zvuky neboli tóny mají pravidelný průběh - harmonický jednoduché tóny - složitější složené tóny -nehudební zvuky neboli hluky mají neperiodický průběh Charakteristiky zvuku: Výška zvuku: - absolutní je určena základní frekvencí zvuku (tónu); - relativní je dána poměrem absolutní výšky daného tónu a absolutní výšky tónu základního, kterým je v hudbě komorní a 440 Hz a v technice 1000 Hz Barva zvuku je určena násobky základní frekvence zvuku (tzv. vyšší harmonické frekvence) a jejich počtem a amplitudami ve složeném tónu. To má za následek různé znění hudebních nástrojů, hlasů lidí a podobně. Intenzita zvuku (I) je zvuková energie dopadající na jednotku plochy za časovou jednotku E P I jednotka [ 2 1 2 J m s, W m ] S t S E energie, S obsah plochy, t doba, P výkon Hladina intenzity zvuku (L) je veličina udávající intenzitu zvuku v decibelech (db). Zavádíme proto, že lidské vnímání je logaritmické (desetinásobnou intenzitu zvuku nevnímá jako desetinásobně hlasitější). Pro hladinu intenzity zvuku a intenzitu zvuku platí převodní vztah: I L 10 log [db], I intenzita zvuku, I0 práh slyšitelnosti I 0 Pozn.: Pro frekvenci zvuku 1000 Hz dostáváme hodnoty: Práh slyšitelnosti stanoven pro intenzitu I 0 = 10-12 W.m -2 a rovná se 0 db. Práh bolesti stanoven pro intenzitu I = 1 W.m -2 a rovná se 120 db. 1

Hlasitost subjektivní veličina související s intenzitou zvuku. Vyjadřuje fakt, že lidské ucho je citlivější na určitý rozsah frekvencí a tóny v daném rozsahu vnímá i při menší intenzitě jako hlasitější. Největší citlivost lidského ucha je mezi 700 Hz a 6000 Hz. Nejvyšší citlivost má lidské ucho při 3000 Hz (kvůli rezonanci vzduchového válce ve zvukovodu). Šíření zvuku Zvuk je mechanické vlnění, ke svému šíření tedy potřebuje látkové prostředí. Z toho důvodu se nemůže šířit ve vakuu. Rychlost zvuku je v různých prostředích různá a je ovlivněna také teplotou. Nejvyšší rychlost má zvuk v pevných látkách (např. v oceli v 5000 m/s) a kapalinách (např. ve vodě v 1500 m/s). Rychlost zvuku ve vzduchu je cca 340 m/s v = (331,82 + 0,61.t) m/s. Související pojmy Infrazvuk zvuk o frekvenci menší než 16 Hz. - Infrazvuk vnímá např. řada mořských živočichů (ryby, medúzy), kteří jsou tak varováni před vlnobitím a bouřemi. - Na lidský organizmus může infrazvuk působit škodlivě zejména tehdy, je-li jeho frekvence blízká frekvenci tlukotu srdce a dalších biologických rytmů nevolnost, úzkost, záchvaty hrůzy, dočasné oslepnutí, zástava srdce, - Zdroje: hladina moře, chvění budov, strojů, zemětřesení Ultrazvuk zvuk o frekvenci vyšší než 20 khz. - Využití v lékařství, k zjišťování vad materiálu (ultrazvuková defektoskopie), k výrobě emulzí, k vypuzování plynů z kapalin nebo z roztavených kovů, skla apod., k čištění součástek jemných zařízení, k čištění čoček brýlí, k měření hloubky moří příp. k identifikaci podvodních objektů (sonary), - Zdroje: malé ladičky, psí píšťalky, sirény, elektronické generátory, Infrazvuk ani ultrazvuk není lidské ucho schopno slyšet. Rezonance vzniká u pevných předmětů, je-li jejich vlastní frekvence shodná s frekvencí dopadajícího zvuku. V předmětu vzniká stojaté vlnění. Pokud má zvuk dostatečnou intenzitu, může dojít k rozpadnutí předmětu. Odraz zvuku - na rozhraní dvou prostředí se zvuk odráží. Pokud dojde k odrazu v malé místnosti, zvuk splývá s původním. - Dorazí-li však s větším zpožděním než 0,1s, vnímáme jej již odděleně od původního zvuku. Vzniká ozvěna (odraz zvuku od překážky vzdálené více jak 17 m). - Ozvěna, kterou slyšíme i poté, co původní zvuk dozněl, se nazývá dozvuk (odraz zvuku ze vzdálenosti menší než 17 m). Poznámka: Dopplerův jev: Nastává při relativním pohybu zdroje zvuku a jeho příjemce. Příjemce slyší zvuk jiné frekvence, než je frekvence zvuku vydávaného zdrojem, a to vyšší, jestliže se zdroj a příjemce přibližují, a nižší, pokud se vzdalují. (př. projíždějící sanitka s majákem) 2

b) Sdělovací soustava - slouží k přenosu informací. Z zdroj zprávy M mikrofon (mechanické kmitání se mění na elektrické) K kódování zprávy (převod na signál vhodnější k přenosu pomocí modulace) SV sdělovací vedení (kabel nebo vodič telefonní sítě) Bezdrátový přenos (radiokomunikační soustava) : V vysílač elektromagnetické vlnění šířící se prostorem P přijímač D demodulátor (signál převeden zpět na původní zprávu v podobě el. signálu) R reproduktor (elektrické kmitání se mění zpět na mechanické) Vysílač Ve vysílači se nízkofrekvenčním signálem (fn) elektrické kmitání, které nese požadovanou informaci (hudbu, mluvené slovo) moduluje v modulátoru (M) vysokofrekvenční signál (fv), který přichází z oscilátoru (O). Modulovaný vysokofrekvenční signál je zesílen v koncovém zesilovači (K) a vysílací anténou (A) je v podobě elektromagnetického vlnění vyzářen do prostoru. 3

Přijímač V přijímači je vstupním zařízením přijímací anténa, která zachytává elektromagnetické vlnění všech frekvencí. Ladící obvod vybere nastavením kondenzátoru jednu z nich a získaný vysokofrekvenční signál je zesílen vysokofrekvenčním zesilovačem (VF). Pak je demodulován demodulátorem (D) nízkofrekvenční signál, který je nositelem kódované informace, je oddělen od vysokofrekvenčního. Do nízkofrekvenčního zesilovače (NF) již postupuje pouze nízkofrekvenční signál a je zesílen. Informace v něm obsažená je pak přečtena výstupním zařízením, například reproduktorem. Signál: - nosný signál (vysoké frekvence) + užitečný signál - různé stanice různé nosné frekvence (vlny patřící k jedné stanici se chovají stejně) - Přibalování informace k nosné vlně (modulátor) - Nosné frekvence: o Vysoká frekvence přenese hodně informací o Nízká frekvence velký dosah (šíří se podél povrchu země) o Dlouhé vlny: λ = 1-10 km, (f = 270 khz) Dosah: stovky až tisíce km, podél povrchu (odraz od ionosféry) o Střední a krátké vlny: λ = 10 500 m, (f = 12333 khz, f = 5,930 MHz) Dosah: stovky km, šíří se částečně podél povrchu o Velmi krátké vlny (FM): λ = 10 m a méně, (f = 105,0 MHz) Šíří se pouze přímo Hlavní druhy modulace - amplitudová modulace (AM) se používá pro dlouhé, střední a krátké vlny a pro obrazový signál televize. Nízkofrekvenčním signálem se mění amplituda vysokofrekvenčního signálu. - frekvenční modulace (FM) se používá pro velmi krátké vlny (VKV), audiosignál televize a signál mobilních telefonů. Nízkofrekvenčním signálem se mění frekvence vysokofrekvenčního signálu. 4

Elektroakustické měniče zařízení určená pro přeměnu akustického signálu na elektrický (mikrofony) nebo naopak elektrického signálu zpět na akustický (reproduktory). Elektrodynamický princip elektroakustické přeměny: - z komerčního hlediska nejvíce využívaný výhody: široké kmitočtové pásmo, malé zkreslení, nízký šum, robustní konstrukce běžné reproduktory, některé mikrofony o Princip mikrofonu: permanentní magnet s pólovými nástavci, v jeho magnetickém poli se pohybuje kmitací cívka pevně spojená s membránou, na kterou dopadá zvukové vlnění v cívce se indukují proudy takového průběhu, jaký odpovídá zvukovému vlnění o Princip reproduktoru (viz obrázek): do cívky v magnetickém poli permanentního magnetu se přivádí elektrický signál získaný např. v mikrofonu a přenesený sdělovací soustavou silové působení mag. pole na cívku (vodič) s proudem má za následek rozkmitání cívky a uvedení do pohybu membrány, která je s cívkou spojena (membrána svým pohybem vyvolá vznik mechanického akustického vlnění)) 5

Pozn.: Další principy elektroakustické přeměny: - piezoelektrický (rozmanité použití, např. i jako snímače vibrací, ) princip mikrofonu: membrána zachycující zvukové vlny přenáší měnící se tlak na piezoelektrické destičky a na jejich polepech vzniká různé napětí v rytmu dopadajících zvukových vln - elektrostatický (kondenzátorový - vhodný např. pro měřicí mikrofony) princip mikrofonu: složen ze dvou od sebe izolovaných elektrod jedna je pevná, druhá má funkci membrány, je umístěna v malé vzdálenosti od pevné elektrody (20 30 μm) a je vyrobena z kovové nebo metalizované fólie. Takto vzniklý kondenzátor má kapacitu 30 100 pf. Pohyb membrány má za následek změnu kapacity a tím změnu napětí na kondenzátoru 6