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

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

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

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Měření neelektrických veličin. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

Záznam a reprodukce zvuku

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 1 ANTÉNY A NAPÁJEČE. Kurz operátorů Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně 2016/2017

Systémy analogových měřicích přístrojů

Elektroakustické a elektromechanické měniče

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

Akustika pro posluchače HF JAMU

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 10. Měření hluku

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Obecná vlnová rovnice pro intenzitu elektrického pole Vlnová rovnice mimo oblast zdrojů pro obecný časový průběh veličin Vlnová rovnice mimo oblast

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Elektromagnetický oscilátor

Elektromechanické měřicí přístroje

Účinky měničů na elektrickou síť

Hlavní parametry rádiových přijímačů

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze.

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

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Senzory průtoku tekutin

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

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

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

Studium ultrazvukových vln

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA APLIKOVANÉ ELEKTRONIKY A TELEKOMUNIKACÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Ultrasonografická diagnostika v medicíně. Daniel Smutek 3. interní klinika 1.LF UK a VFN

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

A HYPERMEDIÁLNÍ MULTIMEDIÁLNÍ SYSTÉMY ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI. Zvuk a jeho nahrávání ZVUK. reakce logaritmická, frekvenčně závislá

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

Měřicí přístroje a měřicí metody

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Senzory průtoku tekutin

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M

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

Měření zvukové pohltivosti materiálů

Akustika pro posluchače HF JAMU

Equipements pour systèmes électroacoustiques. Quatrième partie: Microphones

Modelování blízkého pole soustavy dipólů

Stanovení akustického výkonu Nejistoty měření. Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.

Mechanické kmitání a vlnění

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Oscilátory. Oscilátory s pevným kmitočtem Oscilátory s proměnným kmitočtem (laditelné)

Prostorová akustika obytných místností

Západoceská univerzita v Plzni FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

ZÁVĚREČNÉ OPAKOVÁNÍ z FYZIKY. Témata 7. ročník:

25 - Základy sdělovací techniky

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 4. Měření tlaků

Nové požadavky na zvukoměrnou techniku a jejich dopad na hygienickou praxi při měření hluku. Ing. Zdeněk Jandák, CSc.

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Kapacitní senzory. ε r2. Změna kapacity důsledkem změny X. b) c) ε r1. a) aktivní plochy elektrod. b)vzdálenosti elektrod

Pracovní sešit. Školní rok : 2005 / Transformátory

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

L a b o r a t o r n í c v i č e n í z f y z i k y

Optika pro mikroskopii materiálů I

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

OPERA Č NÍ ZESILOVA Č E

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

difúzní zvukové pole Q r

Sluchové stimulátory. České vysoké učení technické v Praze

4. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu. A) Kalibrace tónového generátoru

Měření výkonu jednofázového proudu

23. Mechanické vlnní. Postupné vlnní:

10. Energie a její transformace

katedra technických zařízení budov, fakulta stavební ČVUT TZ 31: Vzduchotechnika cvičení č.1 Hluk v vzduchotechnice vypracoval: Adamovský Daniel

Elektrotechnická měření a diagnostika

Značky systémů analogových měřicích přístrojů

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

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

VARYCONTROL. VVS-regulátor. pro systémy s variabilním průtokem série TVR

Interference vlnění

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

Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV. České vysoké učení technické v Praze ID Fakulta elektrotechnická

Obsah PŘEDMLUVA 11 ÚVOD 13 1 Základní pojmy a zákony teorie elektromagnetického pole 23

Výkon střídavého proudu, účiník

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

Anemometrie - žhavené senzory

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

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY. Měření rychlosti šíření zvukových vln v kapalině

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 6. Měření rychlostí proudění

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

ELT1 - Přednáška č. 6

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

PROJEKT ZPÍVAJÍCÍ SKLENIČKY

ZÁVĚREČNÉ OPAKOVÁNÍ z FYZIKY. Témata 7. ročník:

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Protokol o měření hluku

Transkript:

Akustické přijímače

Akustický přijímač přeměňuje energii akustického pole daného místa na energii elektrického pole jeho součástí je elektromechanický měnič Při přeměně kmitů plynu = mikrofon Při přeměně kmitů kapaliny = hydrofon

Rozdělení přijímačů: - dle typu použitého měniče - dle směrových charakteristik - vztahu jejich rozměrů k vlnové délce gradientní (soustava << vlnová délka) vlnové (soustava >>= vlnová délka)

Citlivost přijímače tlaková u0 p0 výstupní napětí naprázdno k akustickému tlaku v bodě před vložením přijímače Citlivost přijímače v poli Zahrnuje účinek vyvolaný ohybem vlny na přijímači

Činitel směrovosti u 02 2 u dif u0. napětí vyvolané vlnou přicházející ve směru osy přijímače udif napětí vyvolané působením difuzního pole se stejným účinkem (se stejnou hustotou akustické energie) u 02 u02 2 2 1 u dif 2 2 u d sin d 4 4 0 u napětí vyvolané působením vlny ze směru

Měniče první kategorie s magnetickým polem u = ka.v měnič rychlostní

Měniče druhé kategorie s elektrickým polem i = kb.v kb v i' u kc y j C 0 C0 j měnič výchylkový

rychlost závisí na ploše membrány, všech tlacích na ní působících a na mechanické pohybové impedanci v rychlostní měnič u ka S. p Zm S. p Zm výchylkový měnič u kc S. p j Z m

Gradientní přijímače Výstupní napětí naprázdno je úměrné n-té derivaci akustického tlaku dle řádu vysílače n p u~ n r Přijímač n-tého řádu vznikne spojením dvou přijímačů n-1-ho řádu, když se jejich výstupy odečtou. Vzdálenost těchto přijímačů je malá.

Gradientní přijímače 0. řádu s měničem elektrodynamickým výstupní napětí je úměrné rychlosti rychlostní měnič u S ka p Zm

Předpokládáme, že mechanická impedance Zm je tvořená sériovým rezonančním obvodem, tedy Zm=j m+rm +1/j cm Modulová charateristika bude nezávislá na kmitočtu v pásmu převládajícího vlivu rm: Směrová charakteristika je kulová

Gradientní přijímač 0. řádu s měničem elektrostatickým výstupní napětí je úměrné výchylce výchylkový přijímač S kb S kb u 2 p k b j C 0 Z m j C 0 Z m

Předpokládáme, že mechanická impedance Zm je tvořená sériovým rezonančním obvodem, tedy Zm=j m+rm +1/j cm Modulová charateristika bude nezávislá na kmitočtu v pásmu převládajícího vlivu cm:

Gradientní přijímače 1. řádu p p u~ r p m jkr j t e e r výstupní napětí je úměrné derivaci tlaku: p m jkr j t 1 1 u~ e e jk 1 cos p jk 1 cos r r r

Při použití vlnové impedance pro kulovou vlnu u ~ v 0 c0 jk 1 cos Gradientní mikrofon 1. řádu je mikrofonem rychlostím Směrová charakteristika je typu cos

Gradientní mikrofon 1. řádu s měničem s magnetickým polem S ka u p Zm 1/r > k 1/r < k 1 jk 1 cos r M ~ M ~ 1 1 rm r 1 j 1 j m c 0 mc0

Gradientní mikrofon 1. řádu s měničem s elektrickým polem S kb 1 u jk 1 cos p C 0 j Z m r 1/r > k 1/r < k c E ~ r M 1 ~ rm c 0

Gradientní mikrofony s přijímačem elektrodynamickým (páskový) a elektrostatickým

Gradientní přijímače 2 řádu 2 k u ~ p k 2 2 2 j 1 2 cos 2 r r

Kombinované přijímače u p 0 1 cos kardioidní přijímač

Vlnové přijímače Soustavy přijímačů s dalšími prvky (např. vlnovody, parabolické plochy ), jejichž rozměr je srovnatelný s vlnovou délkou nebo je větší Linkový přijímač soustava vlnovodů různé délky zakončené membránou. Rovinná vlna se šíří prostorem, dopadne na ústí vlnovodu a vybudí v něm vlnu postupující směrem k membráně měniče

Linkový přijímač soustava vlnovodů různé délky zakončené membránou

Celkový potenciál na membráně součet všech příspěvků: jkl cos 1 1l 1 l 0 jk x cos l x 1 e d x e dx 0 e jkl l0 l0 kl cos 1 směrová funkce kl sin cos 1 p 2 kl p 0 cos 1 2

Směrové charakteristiky vlnového (linkového) přijímače

Vliv konečných rozměrů přijímače téměř vždy se objeví v pracovní oblasti kmitočtů vlnová délka, která je srovnatelná s rozměrem přijímače předpokládáme přijímač 1. řádu, vzdálenost vysílačů promítnutá do směru šíření je x p1, 2 p 0 e x j t k 2 x x x p1 p 2 jp 0 sin t sin t jp 0 sin cos t 2c 0 2c0 2c 0

faktor chyby: p1 p2 p x x x x sin sin 2c 0 x x 2c0 Pro nízké kmitočty je limitováno k 1, pak má funkce průběh sinx/x

Směrové charakteristiky ideálních mikrofonů Kulová charakteristika

Osmičková charakteristika

Kardioidní charakteristika

Superkardioidní charakteristika

Hyperkardioidní charakteristika

Rozhodování při výběru mikrofonu směrový x všesměrový směrový výběr jednoho zdroje, potlačení šumu okolí všesměrový snímání větších hudebních těles, ambientní dynamický x kondenzátorový dynamicky robustní, nepotřebuje napájení, větší dynamika kondenzátorový citlivější, vyrovnanější charakteristika, napájení

Rozmístění mikrofonů základní typy: A-B X-Y M-S binaurální

kardioidní a osmičkový mikrofon M-S (www.uaudio.com)

A-B dva stejné mikrofony

X-Y mikrofony stejného typu (kardioidní, osmičkové) David Lewis Yewdall

umělá hlava binaurální nahrávky RWTH Aachen

Měřicí mikrofony většinou kondenzátorové - velká přesnost a stálost parametrů levnější verze elektretové, piezoelektrické

Mikrofony do pole měření zvuku přicházejícího z jednoho směru mají korekci na interferenci a difrakci měří se tlak, který je v daném bodě BEZ mikrofonu

Tlakové mikrofony nemají kompenzaci měří tlak na membráně měření tlaku v rovinách (na překážce) když se orientují kolmo ke směru šíření, mohou být použity jako mikrofony do pole

Čím menší je mikrofon, tím méně ovlivňuje pole a tím je menší rozdíl mezi mikrofony na volné pole a na tlak Bruel and Kjaer

Mikrofony do difúzního pole mají rovnou charakteristiku v difúzním (dozvukovém) poli, kde zvuk dopadá ze všech úhlů toho se dosahuje nástavcem (difuzor) na mikrofon, který upravuje charakteristiku na přibližně kulovou

difúzní pole - připomenutí zjednodušení založeno na energetických veličinách - hustotě zvukové energie statistický přístup: (podmínky difúzní pole, pole odražených vln) energie dána součtem středních hodnot odražené energie hustota zvukové energie je všude stejně veliká úhly příchodu zvukové energie do daného bodu jsou všechny stejně pravděpodobné vyzařování a pohlcování je kontinuální

Kalibrace měřicích mikrofonů - definice kalibrace = stanovení vztahu mezi vstupní (fyzikální) veličinou a výstupní veličinou (elektrickou nebo číslo) měřicího řetězce kalibrace - absolutní (vstupní veličinu zjišťujeme výpočtem z jiných fyzikálních veličin) - relativní (vstupní veličinu stanovíme porovnáním s etalonem)

Kalibrace měřicích mikrofonů - typy elektrostatická reciprocity v tlakové komůrce reciprocity v poli postupné kulové vlny metoda pistonfonu metoda membranofonu