Количественное сравнение мощности сигнала с двух микрофонов
 

Здравствуйте, форумчане! Подробно о данных. Есть 2 электретных микрофона, направленные друг от друга(в противоположных направлениях), находящихся на расстоянии 3,5 см и присоединенные к своим усилителям(реализовано на микросхеме LMV358 - сдвоенным микромощном операционном усилителе, с возможностью однополярного питания от 0 до 6В) через ФВЧ и ФНЧ(RC-фильтры) с полосой пропускания 20Гц-40Кгц, соответственно. С выходов усилителей, идентичных по коэффициенту усиления, необходимо вычислить разницу в мощности сигнала между микрофонами. Причем вычислить не логическими знаками больше, меньше или равно (коим занимается компаратор), а вычислить численное отличие с определенным шагом. К примеру Шаг 0,1В, на выходе необходимо двоичное число, равное количеству шагов отличия напряжений. Сохранность(качество и информационная составляющая) сигналов не важна, важно только насколько "громкость" на одном микрофоне, больше чем на другом и на какое значение, для дальнейшей передачи этого значения в микроконтроллер. Также важен порог срабатывания, например чтобы двоичный код на выходе существовал только при минимальном определенном уровне сигнала(шепот - не реализуется, только громкий шум или голос), во всех остальных случаях на выходе системы - красовался бы 0. Для себя выбрал 2 вероятных пути - АЦП прямого преобразования - 2 штуки, в качестве опорного брать некое напряжение(подобранное с таким значением, дабы исключить шумовые помехи и шепот), а входящие сигналы сравнивать с ним. Либо на одной АЦП, но подать в качестве опорного не некое напряжение, а сигнал со второго микрофона, т.е. непосредственно сравнить 2 сигнала, а порог срабатывания реализовать на компараторах, сигнал которых реализует отсечку по питанию АЦП. Но тут столкнулся с проблемой, если определить логическую разницу сигналов можно таким образом, то количественная составляющая будет неверной из-за верхней частоты полосы пропускания 40Мгц, звук имеет конечную скорость в однородной среде и учитывая его низкую скорость и частоту ФНЧ, на выходе с усилителей одни и те же сигналы будет сдвинут по фазе и количественное сравнение амплитуд будет не корректным. Нужна схема задержки для сравнения.


Краткая постановка задачи. Необходимо сравнить мощность двух сигналов с микрофонов и привести их разницу к количественному значению в двоичном коде. Можно реализовать на микроконтроллере, но не очень хочется. Если есть какие идеи или поправки, подскажите, глаза замылились уже и смотрят в сторону первого варианта с двумя АЦП, и других вариантов не хотят видеть, но как сделать точность измерения в пределах разумного со схемой задержки - не знаю. Может есть координально другой вариант построения вычитателя напряжений и более простой по наладке и согласованию? Спасибо.

Сейчас подумал и посчитал бредом отсечку по питанию. Вариант с одним АЦП отпадает...или реализовывать порог срабатывания не отсечкой по питанию, а чем-то другим.

А зачем задержка? Обычного амплитудного детектора не достаточно?

А если попадет на спад второй сигнал? Амплитудный детектор может посчитать ранее принятый сигнал за вновь прибывший, если сравнивать сдвиги по фазе. И результат на выходе может оказаться прямо противоположным, или я ошибаюсь может.. Если только тактовый импульс подать с максимальной частотой рабочей полосы - 40мгц, и с ним уже измерять возрастание амплитуды. Однозначно интересный вариант. Спасибо. Надо все-таки посчитать возможный сдвиг фаз.

Ваше сообщение, Azziop, натолкнуло на мысль об измерении сдвига фаз, можно не считать разницу мощности микрофонов, а использовать сдвиг фаз в качестве разницы расстояния микрофонов относительно источника звука, получится тоже самое, в принципе. Хотя мне кажется это посчитать будет сложнее.

В принципе могу обрисовать общую картину - поворот сервопривода в сторону источника непродолжительного и разного по частоте и амплитуде звука (20Гц-40кГц), путем сравнения двух сигналов с детекторов. Необходима интеллектуальная помощь в реализации сигнала до микроконтроллера с достаточной точностью и погрешностью не более 10 градусов поворота при расстоянии источника звука не более 3х метров от детекторов.

Идеи не появились, ребята? Приветствуются даже самые сумасшедшие варианты, не прошу схему, просто идею возможной реализации.

Поставленная задача не совсем ясна. Особенно непонятно причем тут 40 кГц?. Данная задача не так проста и требуют специалистов в узко направленной отрасли. Здесь же в основном любители, и их знания соответствуют их личным интересам. Да и в специфических отраслях я не знаю систем определения местоположения по звуку, слишком неустойчивая работа подобных систем с большой погрешностью и ложными срабатываниями.

Задача - сделать человеческие уши). Когда кто-то свистит нам, через дорогу, мы практически безошибочно определяем положение источника свиста относительно нас, за малым исключением
, когда звуковое эхо сравнимо по мощности с источником звука. Диапазон полосы пропускания 20Гц-40кГц взял для того, чтобы отделить человеческий звук или, как называют еще, слышимую частоту, звуковую частоту (как угодно) в диапазоне 20Гц-20кГц для человеческого голоса, и 21кГц-40кГц - возможные команды управления, не слышимые человеком(в перспективе, запас карман не тянет).

Я понимаю, я тоже любитель, но на этом форуме много классных ребят и девчат, которые действительно помогают решать, а чаще всего сами решают задачи, если не сравнимые с этой, то сопоставимые по сложности точно. Тем более вы уже намекнули на один из вариантов, который будет реализован на макетке и проверен осциллографом).

Предлагаю на суд второй вариант(ранее показавшийся сложным) - считать, какой из сигналов пришел раньше, затем счетчик по времени, и ждать второго сигнала. Разницу по времени прибытия выдавать микроконтроллеру. Но хотелось бы упростить задачу (и схему, соответственно) до безобразия, с учетом отсутствия чудес).