21
Приложение В (обязательное)
Метод качающейся частоты
B.1 Общие положения
Вообще говоря, для определения импульсной переходной характеристики стационарной линейной системы может быть использован сигнал возбуждения произвольного вида при условии, что он обладает достаточной энергией на всех интересующих частотах. Импульсная переходная характеристика может быть определена с помощью обратной свертки отклика помещения с сигналом возбуждения, или коэффициент передачи может быть получен как отношение спектра выходного сигнала испытуемой системы к спектру входного сигнала. Последнее предполагает преобразование Фурье входного и выходного сигнала для определения их отношения в частотной области.
Использование синусоидального сигнала качающейся частоты в качестве сигнала возбуждения имеет два преимущества по сравнению с методом, рассмотренным в приложении А. Данные преимущества заключаются в уменьшении чувствительности результата измерений к временным вариациям температуры и движения воздуха и в компенсации ухудшения отношения сигнал/шум из-за гармонических искажений. Поскольку все гармонические искажения могут быть исключены из результата измерений, сигнал возбуждения может иметь энергию, значительно превышающую энергию сигнала ПМД. В тихих помещениях метод КЧ может обеспечить отношение сигнал/шум, превышающее 100 дБ.
Метод КЧ менее чувствителен к изменению во времени параметров испытуемой системы. Такие изменения возникают из-за перемещения воздуха при измерениях на местности. При измерениях импульсной переходной характеристики на больших расстояниях при ветре метод КЧ является единственно приемлемым.
Возбуждение методом КЧ может проводиться однократным сканированием от низких к высоким частотам или периодически повторяться. В настоящем приложении рассматривается случай однократного сканирования частоты. Для удобства весь частотный диапазон может быть разбит на поддиапазоны, т. е. измерения в каждой доле октавы могут выполняться отдельным сканированием.
Особенности использования периодической развертки частоты рассмотрены в В.8.
При однократном сканировании частоты для оценки коэффициента передачи используется вся энергия возбуждения. Однократный сигнал возбуждения сокращает время измерения, хотя по окончании сканирования должна следовать пауза, чтобы зарегистрировать все запаздывающие составляющие акустического сигнала.
B.2 Длительность развертки
При однократном возбуждении длительность развертки частоты и ожидаемое время реверберации должны находиться в определенном соотношении в отличие от измерений с периодическим возбуждением. Можно применять как совсем короткие, так и более продолжительные длительности развертки, многократно превышающие время реверберации. Однако продолжительность времени регистрации отклика на сигнал возбуждения должна превышать длительность сканирования, чтобы зарегистрировать уровень звукового давления до момента его спада до уровня фонового шума.
В акустике зданий и помещений реверберация на низких частотах обычно более продолжительна. Если применяют большие периоды развертки (несколько секунд), то конечная пауза должна быть согласована только с самыми высокими частотами и является обычно короткой. Данное требование обусловлено тем, что низкочастотные компоненты отклика поступают на микрофон в то время, когда частота сигнала возбуждения еще продолжает возрастать.
Увеличение периода однократного сканирования частоты увеличивает акустическую энергию в испытуемом помещении и, таким образом, увеличивает отношение сигнал/шум. В общем случае увеличение периода однократного сканирования более предпочтительно по сравнению с усреднением при периодическом возбуждении, т. к. это повышает устойчивость метода измерений к изменениям параметров во времени и способствует устранению искажений.
B.3 Генерация развертки
B.3.1 Общие положения
В соответствии с требованиями к спектральным характеристикам, установленными в 6.2.2, для рассматриваемых измерительных задач предпочтительно возбуждение с помощью сигнала, отличного от белого шума. Форма спектра может быть изменена путем изменения как амплитуды сигнала, так и скорости развертки его частоты. В большинстве случаев желательно поддерживать амплитуду сигнала постоянной и изменять с определенной скоростью его частоту от нижней граничной частоты самой низкочастотной полосы диапазона измерений до верхней граничной частоты самой высокочастотной полосы. Сигнал возбуждения обычно формируют из синусоидального сигнала с изменяемой частотой, дополняя его необходимой паузой.
При умеренном фоновом шуме обычно применяют развертку продолжительностью от двух до четырех самых продолжительных времен реверберации и паузы, равной наибольшему времени реверберации.