WHS

Акустические измерения (Часть 2.)

Переходим на вкладку Periodic Noise меню Impulse response measurement и выполняем требуемые установки. Я установил такие (Figure 29):



Включаем генератор шума нажатием кнопки Generate и регулировкой чувствительности устанавливаем уровень входного сигнала в диапазоне -20…-10 dB. Напоминаю, что используется только левый канал, к которому подключен микрофон. По завершению установки выключаем генератор повторным нажатием кнопки Generate. Теперь запускаем измерения нажатием кнопки Record. После завершения процесса измерений возвращаемся в окно импульсной характеристики (автоматически, либо самостоятельно).

Теперь самое время рассказать более детально о главном недостатке одноканальных измерений - неопределенной опорной позиции курсора. С одной стороны никаких проблем - устанавливаем курсор перед импульсом, а маркер в максимум импульса и получаем задержку для расчета ФЧХ. Это так, но некорректная установка курсора резко проявляется на графике кумулятивного затухания спектра (Cumulative Spectral Decay). Вот как раз с помощью него мы и определим опорную позицию курсора. Насколько такой метод корректен, можно будет сделать вывод позже на основании результатов измерений двухканальным методом. Итак, смотрим на получившийся график импульсной характеристики (Figure 30).



Сейчас курсор установлен в позицию 0 ms (0 samples), так и оставляем. Маркер устанавливаем сразу после импульса. Я установил на отметке 4.646 ms. Чтобы избежать присутствия в сигнале ранних отражений, не устанавливайте маркер слишком далеко. Оптимальное временнОе окно - 4...5 ms. Нажимаем кнопку с буквами CS на панели инструментов или выбираем в меню Analysis - Cumulative spectrum. Откроется окно Cumulative Spectrum Setup (Figure 31). Этот график сокращенно называют CSD (Cumulative Spectral Decay).



Галочка Log frequency axis отмечается, если требуется логарифмическая шкала частотного диапазона. Галочка Remove antialiasing range включает фильтрацию составляющих частотного диапазона в области Fs/2. dB range (10 - 70) и Maximum frequency (Hz) устанавливают соответственно отображаемый на экране динамический диапазон и верхнюю частоту. Поле Smoothing устанавливает сглаживание, а галочка Use FR compensation задействует компенсацию АЧХ, установленную в меню Setup - FR compensation (по понятным причинам я об этом меню не рассказывал). В правой части окна верхнее поле переключает тип анализа. При работе с импульсным откликом автоматически устанавливается тип Analyse as CSD using apodizing window. В поле FFT length (in samples) устанавливается количество сэмплов в блоке FFT. В случае если длина временнОго окна в сэмплах меньше FFT lenght/2, при запуске анализа программа выведет предупреждение. В поле FFT block shift (in samples) указывается длительность временнОй шкалы в сэмплах, а в поле Max. number of FFT blocks - количество блоков FFT, входящих во временнУю шкалу. В поле Apodizing window rise time (0.02-1ms) указывается время открытия и закрытия окна анализа. Величина 0.2 ms - это некоторый оптимум при анализе характеристик как в области низких, так и в области высоких частот. Производим установки и нажимаем OK.

Если наблюдается картина, подобная изображенной на графике Figure 32, необходимо увеличить временнУю шкалу (FFT block shift).



При использовании корректных настроек CSD, график должен выглядеть подобным образом (Figure 33).



По графику видно наличие блоков FFT с одинаковым содержимым. Это следствие некорректной установки курсора в окне импульсной характеристики - позиция курсора находится слишком рано по отношению к импульсу. Если же установить курсор в такую позицию, которая "отсечет" полезные данные, в окне CSD будет происходить анализ самих резонансных процессов, без сигнала их порождающего. Отразится это и на графике АЧХ. Поскольку на графике Waterfall не слишком удобно выражена временнАя шкала, предлагаю переключиться на сонограмму - в поле Mode выбираем Sonogram (Figure 34).



Здесь более наглядная временная шкала. Чтобы улучшить разрешение, я отмечаю галочку Grid, а в настройках CSD устанавливаю меньшую временнУю шкалу. Изменили настройки, выводим график (Figure 35).



Видно, что спектр сигнала не содержит изменений до приблизительно 2.74 ms. Это и есть искомая позиция курсора. Закрываем окно.

В окне импульсной характеристики устанавливаем курсор в позицию 2.74 ms (около этого значения), а маркер - в максимум импульса, получив тем самым значение задержки (Figure 36).



Здесь я сделаю небольшое отступление по поводу максимума импульса. Как можно видеть выше, положение максимума импульса можно принять другим, если "развернуть" импульсную характеристику на 180 градусов. В таком случае максимум импульса окажется чуть дальше по времени. Это некорректная установка и она обязательно отразится на фазовой характеристике. Чтобы убедиться в том, что импульсная характеристика имеет "положительный" отклик, воспользуемся графиком переходной характеристики. Нажимаем на панели инструментов кнопку с надписью STEP, либо выбираем в меню Analysis - Step response. Откроется окно Step response (Figure 37).



Как можно видеть, переходная характеристика имеет "положительный" фронт. Если же переходная характеристика имеет "отрицательный" фронт (Figure 38), то необходимо в окне импульсной характеристики изменить фазу импульсного отклика с помощью кнопки Inv, расположенной на панели инструментов (либо через меню Edit - Invert). Можно провести повторное измерение, изменив полярность подключения динамика, либо повторное измерение с установленной галочкой Invert phase of input channel в окне Impulse response measurement.



Возвращаемся к окну импульсной характеристики. Установили курсор, маркер и получили значение задержки. Теперь устанавливаем с помощью маркера окно измерений (Gate) около 4…5 ms (Figure 39).



Открываем окно CSD, производим установки и смотрим результат (Figure 40).



Убедиться в том, что график CSD отображается корректно, можно посмотрев график АЧХ (Figure 41).



Возвращаемся в окно импульсной характеристики. Установка курсора произведена, задержка рассчитана, теперь можно выбрать позицию маркера, определив тем самым окно измерений и нижнюю граничную частоту при анализе характеристик. Сейчас у меня произведено измерение в ближнем поле, поэтому я могу установить окно измерений длинным - около 50 ms - и получить при анализе нижнюю граничную частоту 20 Hz. Но когда производятся измерения в дальнем поле, либо помещение обладает неудовлетворительными акустическими свойствами, окно измерений желательно ограничивать еще до прихода первых отражений. Как их распознать в окне импульсной характеристики, я покажу на примере результата измерения ВЧ излучателя в дальнем поле (Figure 42).



На изображении Figure 42 курсор установлен в позицию, которая отображает границу чистого импульсного отклика. После курсора следуют отражения - ранние и поздние. Ранние отражения очень хорошо видны как повторяющийся три раза импульс. Поздние отражения имеют существенно бОльшую амплитуду, в редких случаях даже сравнимую с амплитудой главного импульсного отклика.

Итак, определяем окно измерений. Я установил 56.594 ms (5433 сэмпла). Теперь можно переходить к анализу результатов измерений и их экспорту в формат, поддерживаемый CAD-системами. Импульсную характеристику можно сохранить в формате Arta (*.pir), либо экспортировать в текстовый формат. Для анализа доступны следующие графики: АЧХ, ФЧХ, ГВЗ, ПХ, график зависимости энергии импульса от времени, кумулятивное затухание спектра и график распада. Для графиков АЧХ, ФЧХ и ГВЗ есть дополнительные меню, позволяющие просмотреть графики без сглаживания и меню с возможностью построения графиков с использованием двух временнЫх окон.

Кнопка с буквами FR, расположенная на панели инструментов, открывает меню Smoothed frequency response (через меню - Analysis - Single-gated smoothed Frequency response/Spectrum) - Figure 43.



Внизу слева расположены кнопки Mag, M+P, Ph и Gd. С помощью них открываются графики соответственно АЧХ, АЧХ+ФЧХ, ФЧХ и ГВЗ. Справа в поле Smoothing из списка выбирается характеристика сглаживания. Щелчок правой кнопкой мыши на графике открывает экранное меню, где можно установить динамический и частотный диапазоны измерений. В меню File - Export… возможен экспорт результатов измерений в текстовый формат. Меню Overlay управляет слоями с кривыми. Можно "закрепить" на графике кривую для построения комбинированного графика. Например, для сравнения АЧХ на главной оси и с отклонением от оси (Figure 44).



С помощью пункта меню Edit - Scale level производится нормализация кривых (на приведенном выше графике кривые сначала нормализованы на частоте 100 Hz и только потом совмещены). Меню LF box diffraction служит для компенсации так называемого "баффла". Фазовая характеристика может быть отображена как минимальная фаза (Minimum phase), избыточная фаза (Excess phase) или измеренная фаза (галочки с минимальной и избыточной фазы сняты). Активирование пункта Unwrap Phase отключает на графике ФЧХ "переворот" фазы при достижении значения -180 или 180 градусов. ГВЗ может быть рассчитано из избыточной фазы (пункт Excess group delay активирован) или из измеренной фазы (Excess group delay не отмечен).

Графики АЧХ, ФЧХ и ГВЗ возможно вывести с использованием комбинированного метода с двумя временнЫми окнами (Analysis - Dual-gated smoothed frequency response или кнопка с буквами 2FR на панели инструментов). Для этого в меню Setup - Analysis parameters (Figure 5) в полях Gate1 и Gate2 необходимо указать длительность каждого окна. В поле Gate1 возможна установка значений из диапазона 5…60 ms, а в поле Gate2 - 70…300 ms.

Меню Analysis - Unsmoothed DFT frequency response/Spectrum или нажатие кнопки с буквами DFT на панели инструментов позволяет просмотреть графики АЧХ, ФЧХ и ГВЗ без сглаживания (Figure 45).



График распада (в меню Analysis - Burst decay или на панели инструментов кнопка BD) выглядит очень похожим на график CSD. Отличие их заключается в методе анализа. Разработчики Arta Software рекомендуют анализировать оба графика. В общем-то, по графику кумулятивного спектра хорошо видно наличие резонансов, но именно ярко выраженные резонансы нагляднее отображаются на графике Burst Decay (Figure 46 и Figure 47).



Для оценки нелинейных искажений динамика, можно провести измерение зависимости уровня нелинейных искажений от частоты (меню Analysis - Frequency response and distortions). Для этого сначала переходим в меню Setup - Analysis parameters и в поле FFT length выбираем значение 131072. В окне Impulse response measurement переходим на вкладку Sweep. Если задействован двухканальный метод измерений, отключаем его и устанавливаем галочку Center peak of impulse response. В поле Sequence length выбираем значение 128k. Запускаем процесс измерений. Для примера, ниже (Figure 48) показан график нелинейных искажений широкополосного динамика 4А28 при подводимой мощности 1 Вт (3.464 v при нагрузке 12 Ом).



График отображает не суммарный уровень искажений, но отдельно гармоники. Если требуется знать THD, придется самостоятельно перевести децибелы в проценты и вычислить коэффициент гармоник. Ради интереса я проделал данную процедуру и получил следующие результаты. THD на частоте 100 Hz составляет 1.5347%, на частоте 1 kHz - 1.9369%, на 10 kHz - 2.1475%.

__________________
«Sound. Vision. Soul» ©

WHS

Акустические измерения (Часть 3.)

Теперь о двухканальных измерениях. Производим подключение оборудования по схеме Figure 28. В меню Setup - Calibrate devices (Figure 4) производим установку напряжения на выходе усилителя, а в меню Record - Impulse response/Signal time record (Figure 6) на вкладке Periodic Noise устанавливаем уровни входных сигналов в диапазоне -20…-10 dB. При двухканальных измерениях Arta может самостоятельно определять задержку для расчета фазы. Я пользуюсь автоматическим расчетом только в том случае, если в окне импульсной характеристики невозможно определить положение максимума импульса. Это бывает, когда измеряется НЧ динамик с подключенным ФНЧ. Определение задержки производится в другом окне Arta - Dual channel - frequency response. Чтобы переключиться к нему, в меню Mode необходимо выбрать Dual channel - frequency response или на панели инструментов нажать кнопку с буквами Fr2. Окно Impulse response сменится (Figure 49).



Меню настроек несколько отличаются от тех, что доступны при работе в окне импульсной характеристики. Некоторые поля служат для настройки программы при работе с анализатором спектра, поэтому при описании я буду пропускать эти поля.

Переходим в меню Setup - Measurement (Figure 50).



В поле FFT size указываем размер блока FFT - 16384, в поле Sampling rate - частоту дискретизации. Отмечаем галочку Phase, а в поле Prefered input channel выбираем канал, к которому подключен микрофон. В поле Propagation delay обязательно устанавливаем значение 0. ОК.

На панели инструментов в поле Gen устанавливаем значение PN pink и проводим измерение (Figure 51).



Фазовая характеристика, из-за отсутствия величины задержки, отображается с ошибкой. Автоматическое определение задержки производится через меню Record - Crosscorrelation/delay estimation (Figure 52).



В поле Delay(ms) отображается значение задержки. Чтобы использовать это значение, достаточно нажать кнопку Accept. Происходит возврат в окно Fr2, где в поле Delay(ms) автоматически заносится значение задержки. Проводим измерение повторно (Figure 53).



Теперь фазовая характеристика измерена корректно. Запоминаем в буфере обмена значение задержки, указанное в поле Delay(ms), и переходим в окно импульсной характеристики (кнопка Imp на панели инструментов или в меню Mode - Impulse response/Signal time record). При переключении программа предложит преобразовать результат измерений Fr2 в импульсную характеристику (Figure 54).



Можно согласиться, можно отказаться. Это непринципиально, поскольку при конвертировании нарушается позиция, определенная как опорная для курсора при двухканальных измерениях. Поэтому измерение необходимо провести еще раз, но теперь уже через меню Record - Impulse response/Signal time record (Figure 6). Настраиваем поля для двухканального метода и проводим измерения. В окне импульсной характеристики опорная позиция курсора для двухканальных измерений определена точно - 300 сэмплов. Устанавливаем курсор в эту позицию, в поле Delay for phase estimation (ms) устанавливаем значение задержки, полученной при измерениях в Fr2. Осталось установить длину измерительного окна и можно приступать к анализу и экспорту (Figure 55).



Для сравнения, на графиках Figure 56 и Figure 57 представлены графики CSD при измерении соответственно одноканальным и двухканальным методами. На графике Figure 58 синим цветом показана ФЧХ при измерении двухканальным методом, красным - при одноканальном методе.



Надеюсь, материал, который я изложил, поможет в работе с программой. Он ни в коем случае не заменяет оригинальные справочные руководства, которые я рекомендую изучить всем, кто будет работать с программой. В этих руководствах содержатся ответы на 99% вопросов, которые возникают при использовании Arta Software.

Источник

__________________
«Sound. Vision. Soul» ©

Вячеслав Николаевич

Василий, это ты здОрово придумал с раскладом по АРТЕ!
Вот только эти посты потеряются в теме, как и сама тема потерялась в акустическом разделе. Ну неужели нет возможности как-то закрепить тему по ТСП ? А посты по АРТА выделить в отдельную тему и тоже закрепить?
Я уже почти готов к освоению программных методов измерения и твоя шпаргалка очень в этом поможет. Технически имею почти всё, надо ещё мозг настроить на "дружбу с компьютером". Туго мне даётся наука о Винде.
(сыну опять паяю Сенхайзеры, а он мне в благодарность помогает с компом. Но он нифига не шарит в звуковых прогах, в Танчики играется..Программисту 22 года)

__________________
На Технари.ру есть люди, знакомством с которыми я дорожу вплоть до дружбы.

WHS

Ну почему-же тема потерялась? Акустика - Технический форум вот она, в шапке
По поводу отдельных топиков, да надо сделать, как-нибудь вечерком выкрою время, придумаю что нить

__________________
«Sound. Vision. Soul» ©

Вячеслав Николаевич

Ну если уже прикрепили,то -спасибо!
Да, Василь, с этим проблема, это-ж хобби.

__________________
На Технари.ру есть люди, знакомством с которыми я дорожу вплоть до дружбы.

Storm

Приветствую!
Решил вот измерить ТС у 35ГДН.
Соотношение частоты к добротности вышло около 37, что указывает на то что дорога ему только в ЗЯ, а хотелось бы ФИ что бы так сказать больше выдавить в разумных пределах...

Вот мои результаты. Может где что неправильно насчитал?


замер.zip

Вот видео как я замерял, может где ошибку допустил..
 

Кто что скажет по этому поводу?

Заранее спасибо!

Andrey 69

Чего то добротность высока

WHS

Я конечно многое повидал при замерах 35-ок... Но...
Динамик размят?
Пластилин лучше кольцом по диаметру колпака крепить.

__________________
«Sound. Vision. Soul» ©

WHS

Привожу примеры из своих "запасов" данных.
Первый 35ГДН с мягким подвесом (напомню, есть два вида подвесов у этих голов, мягкие и более "дубовые")
Второй 35ГДН по старой маркировке (из первых выпусков) 25ГД-26Б с жёстким подвесом.
Третий 35ГДН 4 Ом подвес так же жесткий.

__________________
«Sound. Vision. Soul» ©

CynicalBear

Господа, я обзавёлся двумя динамиками 4А-32, хочу впервые в жизни сделать своими руками колонки. Пока остановился на Онкене, но для этого нужно измерить параметры Тиля-Смолла. У меня нет ни знаний, ни оборудования для этого. Есть ли в Москве добрая душа, к которой можно приехать и измерить мои динамики?