Описание методов научных исследований по теме магистерской диссертации

Программные методы расчета. В настоящее время существует класс программ, для персональных компьютеров, позволяющих в статическом режиме производить расчет диаграмм направленности групповых источников звука. Применение таких «калькуляторов» позволяет сократить сроки формирования требуемой характеристики направленности линейного массива. В этих программах создается специальная база измерений громкоговорителей, которая применяется для расчета направленности группы источников. Заложенные алгоритмы расчета учитывают изменение значения звукового давления, а также затухание звука при распространении, связанные с атмосферными параметрами. Так же присутствует возможность создавать модели преград (стен, потолков, экранов).

Физическое моделирование. Создание моделей уменьшенных копий с определенными свойствами, которые соответствуют оригинальным. Полученные данные с помощью связывающих коэффициентов можно переносить на реальные объекты. Физическое моделирование позволяет получить условие свободного поля для получения точных измерений диаграммы направленности.

Экспериментальный метод. Этот метод самый дорогостоящий и сложный в реализации. Для корректных измерений направленности линейного массива требуется создание свободного поля, что весьма проблематично для систем большого размера работающих в полном диапазоне частот. Для измерения направленности линейного массива воспользуемся алгоритмом применяемым компанией «Meyer Sound».

Для проведения экспериментального исследования необходима экспериментальная установка. В качестве объекта исследования выступает излучатель звуковых волн типа линейный массив, в качестве предмета исследования выступает диаграмма направленности. Приемником звукового давления создаваемого линейным массивом является ненаправленный, конденсаторный, измерительный микрофон (с высокой равномерностью АЧХ). В качестве анализатора спектра применяется БПФ анализатор (FFT). Для подачи и распределения сигнала на линейный массив используется сигнальный процессор. В качестве тестового сигнала используется «Розовый» шум. «Розовый» шум - это псевдослучайный широкополосный сигнал, в котором суммарная мощность на всех частотах в пределах любой октавы равна суммарной мощности на всех частотах в пределах любой другой октавы. Верхние октавы занимают больший частотный диапазон, чем нижние, поэтому уровень розового шума на высоких частотах падает (по 3дБ на октаву), поэтому суммарная мощность на всех частотах в пределах любой октавы равна суммарной мощности на всех частотах в пределах любой другой октавы.

Рис. 13 Схема экспериментальной установки

После настройки и определения конфигурации экспериментальной установки производятся измерения. Сигнал «Розового» шума подается на вход сигнального процессора, который распределяет полученный сигнал по громкоговорителям. Звуковое давление, создаваемое линейным массивом, принимается ненаправленным измерительным микрофоном. Электрический сигнал, генерируемый микрофоном, подается на вход АЦП звуковой карты (либо аппаратного анализатора спектра). Преобразованный сигнал с АЦП поступает на вход программного БПФ анализатора спектра. Результат вычислений выводится в виде АЧХ с логарифмической шкалой частот. Измерения производятся для нескольких точек, на оси и вне оси, количество и места расположения этих точек зависит от конфигурации системы и места проведения измерения.

Измерение АЧХ системы типа «линейный массив»