Тема: Актюатор и самостоятельная калибровка микрофона, определение его АЧХ в полосе от 20 до 20 кГц
Опции темы
Евгений
Москва
8 985 480 66 12
Миниатюры
Я тоже немного плаваю в этом вопросе.
Оба варианта идеализированы.
При настройке АС смешиваются поля свободное (от АС) и диффузное (от комнаты)
Все справедливо. Если просто, то свободное это когда в чистом бесконечном поле без травы и деревьев установлена колонка, а микрофон расположен от нее на расстоянии 5-10 длин волн на наинизшей частоте. Для свободного поля характерно линейное ослабление звукового давления от расстояния. В реалиях это не достижимо.
Диффузное поле это когда в помещении все стены пол, потолок, двери окна являются 100% отражающими да к тому же еще и расположены под наклоном друг к другу.
Звуковое давление во всех точках помещения должно быть вроде как одинаково. В бытовых реалиях тоже не достижимо.
Теперь посмотрим на калибровочную АЧХ классического микрофона М101 или Брюля. Реально и обьективно измеряется АЧХ от актюатора, она имеет сильный завал на выс частотах.
Например, возьмем частоту 8 кГц, реально микрофон может дать выходной сигнал отличающийся на 8 дБ от кривой калибровки полем давления (актюатором) до прямой свободного поля. Реально тип поля у нас нам неизвестен.
Так вот метод, замещения, который я описал, позволяет существенно снизить неопределенность показаний микрофона и свести ее до +- 1 дБ всего. Т.е. в показаниях микрофона некий смешанный тип поля будет учтен.
Евгений, спасибо вам за простое объяснение такой сложной темы.
Конечно, используется только Lin вход
(Упс, заметил, что три гнезда. У меня на таком только микрофонных вход, так что внешняя звуковуха и не иначе..)
ачх встроенной в ноут звуковой карты может быть просто чудовищной. Поэтому работаю выносной юсб, ещё проверяю сквозную ачх выход-вход. Иначе тьма.
Не припомню где, читал, что защитная решетка, наворачиваемая перед мембраной М101 не только защитную функцию выполняет, но, имея определённую конфигурацию, ещё и корректирует АЧХ микрофона в верхней полосе. Если это так, то насадка не совсем точно будет имитировать наш измерительный микрофон.
Защитная решетка (grid) действует как акустический резонатор. Анатолий, я Вам в ЛС скину файлик с интересной информацией. Там есть ответы на многие вопросы.
Конструкция электростатического актюатора, вообще говоря, является стандартизированной и для 1″ и 0.5″ микрофонов оговорена в стандарте IEC 61094-6.
Так же надо иметь ввиду, что в некоторых микрофонах защитная сетка отделена от корпуса микрофона защитным диэлектрическим кольцом, таким образом формируя сетку актуатора. Пример как тут:
Это не просто так. Дело в том, что при измерениях в реальном звуковом поле когда размеры микрофона приближаются к половине длины звуковой волны возникает явление повышения звукового давления вблизи мембраны, и чем больше частота тем больше повышение давления за счет отражения волн от микрофона (удвоение давления) и за счет суммирования энергии падающих волн, когда предыдущая волна еще не обогнула микрофон. Вот это то и учитывается производителем. Он пытается сделать АЧХ микрофона горизонтальной для т.н. свободного поля. См.
А что делать нам. Мы не знаем характеристику поля, то ли оно свободное, то ли диффузное.
так что дифракционные поправки придется вычислять в любом случае, если нету возможности их измерить
Допустим, измерили. На выходе имеет суммарную АЧХ: источник+помещение+микрофон.
Замеряем АЧХ в салоне авто подручными средствами.
Подключаем микрофон, шнурок одной стороной к ноутбуку, другой к усилителю(ям) автомобиля.
Располагаем микрофон в зоне прослушивания музыки, обычно на уровне головы водителя:
либо расположим согласно статье журнала «Автозвук»: Способ замера
Принцип действия программы ARTA заключается в генерации сигнала (розовый шум, свип тон и пр.) и одновременном анализе этого сигнала, полученного через микрофон и не только. Я пользуюсь демо-версией программы, она меня вполне устраивает:
Офф. сайт программы ARTA
В ссылке есть файл демоверсии и манул на английском. Можете изучить, но я расскажу, как быстро освоить функции, которые нам необходимы. Громкость динамиков и микрофона на компьютере ставим 30% (потом можно изменять до нужного значения), убираем галочку «усиление микрофона», если такая имеется. Запускаем программу, жмем «Continue in Demo mode», откроется окно программы.
1. Выбираем одноканальный метод измерения. В окне активируем режим «Fr1″(т.е. непрерывное воспроизведение шума и снятие АЧХ в режиме реального времени).
2. Правой кнопкой мыши открываем меню, выбираем тип сглаживания графика.
3. Подгоняем оси для лучшего отображения.
4. Выбираем тип сигнала – розовый шум.
5. Частота дискретизации.
6. Выбираем количество точек измерения ( большее значение – медленнее считает)
7. Типа обработки графика, сглаживание.
8. Настройка микрофона.
9. Тип отображения графика.
На картинке показаны мои настройки — так удобнее, в вашем случае они могут быть другими. Изменив значение чувствительности микрофона можно вывести график на «0dB» для наглядности.
Измерения АЧХ динамиков проводят в специальных безэховых камерах, но в нашем случае можно замерить на улице вдали от стен, где переотражения будут минимальными.
Для настройки своей системы я согласовал по уровню правый и левый канал:
Потом согласовал по частоте мидбас с СЧ-ВЧ и с сабвуфером.(пришлось перекинуть клеммы сабвуфера, так как был в противофазе с мидами)
, но гладкая АЧХ покажется скучной, особенно в дороге, поднимаем НЧ диапазон
теперь намного лучше.
Для настройки системы полезно почитать статью А.Шихатова: Мастер 12 вольт
Ради интереса даже АЧХ своих любимых наушников снял:
Можете глянуть небольшое видео самого процесса, извините за ошибки и качество:
Акустические измерения. Измеряем АЧХ подручными средствами
Я купил bluetooth-наушники Motorola Pulse Escape. Звучание в целом понравилось, но остался непонятен один момент. Согласно инструкции, в них имеется переключение эквалайзера. Предположительно, наушники имеют несколько вшитых настроек, которые переключаются по кругу. К сожалению, я не смог определить на слух, какие там настройки и сколько их, и решил выяснить это при помощи измерений.
Итак, мы хотим измерить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) наушников — это график, который показывает, какие частоты воспроизводятся громче, а какие — тише. Оказывается, такие измерения можно произвести «на коленке», без специальной аппаратуры.
Нам понадобится компьютер с Windows (я использовал ноутбук), микрофон, а также источник звука — какой-нибудь плеер с bluetooth (я взял смартфон). Ну и сами наушники, конечно.
(Под катом — много картинок).
Подготовка
Вот такой микрофон у меня нашёлся среди старых гаджетов. Микрофон копеечный, для разговоров, не предназначенный ни для записи музыки, ни тем более не для измерений.
Конечно, такой микрофон имеет свою АЧХ (и, забегая вперёд, диаграмму направленности), поэтому сильно исказит результаты измерений, но для поставленной задачи подойдёт, потому что нас интересуют не столько абсолютные характеристики наушников, сколько то, как они изменяются при переключении эквалайзера.
У ноутбука имелся всего один комбинированный аудиоразъём. Подключаем туда наш микрофон:
Windows спрашивает, что за прибор мы подключили. Отвечаем, что это микрофон:
Windows — немецкий, извините. Я ведь обещал использовать подручные материалы.
Тем самым единственный аудиоразъём оказывается занятым, поэтому и нужен дополнительный источник звука. Скачиваем на смартфон специальный тестовый аудиосигнал — так называемый розовый шум. Розовый шум — это звук, содержащий весь спектр частот, причём равной мощности по всему диапазону. (Не путайте его с белым шумом! У белого шума другое распределение мощности, поэтому его нельзя использовать для измерений, это грозит повреждением динамиков).
Настраиваем уровень чувствительности микрофона. Нажимаем правую кнопку мыши на значке громкоговорителя в Windows и выбираем регулировку устройств записи:
Находим наш микрофон (у меня он получил название Jack Mic):
Выбираем его в качестве устройства записи (птичка в зелёном кружочке). Выставляем ему уровень чувствительности поближе к максимуму:
Microphone Boost (если есть) убираем! Это автоматическая подстройка чувствительности. Для голоса — хорошо, а при измерениях будет только мешать.
Устанавливаем на ноутбук измерительную программу. Я люблю TrueRTA за возможность видеть сразу много графиков на одном экране. (RTA — по-английски АЧХ). В бесплатной демо-версии программа измеряет АЧХ с шагом в октаву (то есть соседние точки измерения отличаются по частоте в 2 раза). Это, конечно, очень грубо, но для наших целей сойдёт.
При помощи скотча закрепляем микрофон около края стола, так чтобы его можно было накрыть наушником:
Важно зафиксировать микрофон, чтобы не сдвинулся в процессе измерений. Подсоединяем наушники проводом к смартфону и кладём одним наушником поверх микрофона, так чтобы плотно закрыть его сверху — примерно так наушник охватывает человеческое ухо:
Второй наушник свободно висит под столом, из него мы будем слышать включённый тестовый сигнал. Убеждаемся, что наушники лежат стабильно, их тоже нельзя сдвигать в процессе измерений. Можно начинать.
Измерения
Запускаем программу TrueRTA и видим:
Основная часть окна — поле для графиков. Слева от него находятся кнопки генератора сигналов, он нам не понадобится, потому что у нас внешний источник сигнала, смартфон. Справа — настройки графиков и измерений. Сверху — ещё кое-какие настройки и управление. Ставим белый цвет поля, чтобы лучше видеть графики (меню View → Background Color → White).
Выставляем границу измерений 20 Hz и количество измерений, скажем, 100. Программа будет автоматически делать указанное количество измерений подряд и усреднять результат, для шумового сигнала это необходимо. Выключаем отображение столбчатых диаграмм, пусть вместо них рисуются графики (кнопка сверху с изображением столбиков, отмечена на следующем скриншоте).
Сделав настройки, производим первое измерение — это будет измерение тишины. Закрываем окна и двери, просим детей помолчать и нажимаем Go:
Если всё сделано правильно, в поле начнёт вырисовываться график. Подождём, пока он стабилизируется (перестанет «плясать» туда-сюда) и нажмём Stop:
Теперь будем измерять настоящий тестовый сигнал. Включаем плеер на смартфоне, начав с малой громкости.
Дождавшись стабилизации графика, останавливаем измерение кнопкой Stop в программе. Плеер тоже пока останавливаем. Итак, что мы видим на графике? Неплохие басы (кроме самых глубоких), некоторый спад к средним частотам и резкий спад к верхним частотам. Напоминаю, что это не настоящая АЧХ наушников, свой вклад вносит микрофон.
Этот график мы возьмем в качестве эталонного. Наушники получали сигнал по проводу, в этом режиме они работают как пассивные динамики без всяких эквалайзеров, их кнопки не действуют. Занесём график в память номер 1 (через меню View → Save to Memory → Save to Memory 1 или нажав Alt+1). В ячейках памяти можно сохранять графики, а кнопками Mem1..Mem20 в верхней части окна включать или отключать показ этих графиков на экране.
Теперь отсоединяем провод (как от наушников, так и от смартфона) и подключаем наушники к смартфону по bluetooth, стараясь не сдвинуть их на столе.
Снова включаем плеер, запускаем измерение кнопкой Go и, регулируя громкость на смартфоне, приводим новый график по уровню к эталонному. Эталонный график изображён зелёным, а новый — синим:
Останавливаем измерение (плеер можно не выключать, если не раздражает шипение из свободного наушника) и радуемся, что по bluetooth наушники выдают такую же АЧХ, как по проводу. Заносим график в память номер 2 (Alt+2), чтоб не ушёл с экрана.
Теперь переключаем эквалайзер кнопками наушников. Наушники рапортуют бодрым женским голосом «EQ changed». Включаем измерение и, дождавшись стабилизации графика, видим:
Хм. Кое-где есть отличия в 1 децибел, но это как-то несерьёзно. Скорее похоже на погрешности измерений. Заносим и этот график в память, переключаем эквалайзер ещё раз и после измерения видим ещё один график (если очень хорошо присмотреться):
Ну, вы уже поняли. Сколько я ни переключал эквалайзер на наушниках, никаких изменений это не давало!
На этом, в принципе, можно заканчивать работу и делать вывод: у этих наушников работающего эквалайзера нет. (Теперь понятно, почему его не получалось услышать).
Однако тот факт, что мы не увидели никаких изменений в результатах, огорчает и даже вызывает сомнения в правильности методики. Может, мы измеряли что-то не то?
Бонусные измерения
Чтобы убедиться, что мы измеряли АЧХ, а не погоду на Луне, давайте покрутим эквалайзер в другом месте. У нас же есть плеер в смартфоне! Воспользуемся его эквалайзером:
И вот результат измерений:
Вот это другое дело! Новый график заметно отличается от старых. Занесём его тоже в память (у меня получился номер памяти 6) и найдём разность между новым графиком и эталонным, TrueRTA это умеет (меню Utilities → Difference):
Вычитаем из графика номер 6 график номер 1 и помещаем результат в память номер 12. Убираем остальные графики с экрана кнопочками Mem1, Mem2 и т. д., оставляем только Mem12:
Не правда ли, эта кривая приблизительно напоминает то, что обещал эквалайзер?
Выключаем эквалайзер, с ним всё понятно. А ещё я говорил вначале, что нельзя двигать наушники и микрофон между измерениями. А что будет, если сдвинуть на сантиметр?
Смотрите-ка, от сдвига график слегка изменился: басов поубавилось, верхов добавилось. Это говорит, скорее всего, о том, что у микрофона различная чувствительность к звукам, приходящим с разных направлений (это называется диаграммой направленности).
Проведём ещё один опыт: измерим звучание, отказавшись от закрытого объёма. Вот так:
Электретный микрофон + LM386. Замер АЧХ акционных наушников.
Еще не утихли дебаты в обзоре «LM386 Часть 2», как подоспел новый обзор.
Тут Вы не увидите гламурные фото или обсуждения рейтинга продавца.
Но, как всегда, будет нескучно.
«Самые лучшие друзья — это наши враги. Потому что они не дают нам скучать.» ©
1. Микрофоны.
Электронные комплектующие с Aliexpress — та ещё рулетка.
Но я решил подёргать судьбу за хвост в очередной раз и заказал десяток электретных микрофонов (капсюлей).
Посылка приехала: маленький пакетик с пупыркой внутри, внутри десяток миков насыпью.
Ничего интересного.
Вот они: 
Проверка по постоянному току.
Все мики были подключены к источнику 1,5В.
Ток миков составил 285+-25 мкА. Всё ОК.
Проверенные микросхемы LM386 уже в наличии.
Ссылка на предыдущий обзор.
Для микросхем были разведены печатные платы (ПП) в программе Layout6.
Обычные односторонние ПП, выполненные по утюжной технологии.
Схема включения: 
Платка в сборе: 
Для проверки платки мик был заменён резистором 4,7 кОм.
Спектр 
Всё ОК.
Проводок, который торчит из-под ПП — для соединения с экраном (не фото его нет).
После чего подсоединяем мики и смотрим спектры:
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
Чем меньше «расчёска» на спектре, тем лучше.
Терпения хватило на 5 штук, на этом остановился.
Замеры АЧХ микрофонов делать не стал, т.к. нет алюминиевых корпусов.
Выводы: мики вполне работоспособны. Можно покупать.
2. Замер АЧХ наушников.
Наверно, многие помнят обзоры Huawei Honor Monster N-tune100 с JD, которые были по скидке.
Я тоже попался на эту удочку.
Сабж приехал: 
Наушники были куплены в подарок. Очень хорошо, что человек, которому они предназначены, не требователен к качеству звука.
Иначе мне наставили бы звёзд, но не в карму, а на фейсе. Или вообще заставили бы пользоваться ими, пока не сотрутся.
Условия замера: замер с усреднением 1/6 октавы розовым шумом, усреднение 400.
Программа — SpectraLab.
В качестве отправной точки — замер АЧХ ноунейм наушников за 1 доллар, купленных на блошином рынке: 
Тут всё понятно.
Теперь герои пиара: 
Лично у меня к этим наушникам вопросов не имеется.
PS
Для обзорщиков, которые захотят повторить эксперименты с замером АЧХ.
При «спаривании» наушника и микрофона будьте аккуратны: в отрезке трубки — замкнутый объём воздуха.
При установке микрофона и(или) наушника возможно повреждение мембраны!
PS2
Информация в обзоре предоставляется как есть.
Обзор не представляет интересы какой-либо сертифицированной вдоль и поперек лаборатории с отчётами на фирменных бланках с кучей печатей.
Изготовление измерительного микрофона для снятия АЧХ
Недавно Dan1982 опубликовал рассуждения на тему какие проекты живут, а какие умирают www.drive2.ru/l/474400510674207016/ По большинству пунктов я согласен. Для меня работает принцип «нужно себя заставлять», т.е. создать такую ситуацию, когда назад дороги не будет.
Первый большой шаг к новой аудиосистемы был сделан более полугода назад www.drive2.ru/l/455777257600843967/ куплена машина в стоковом состоянии. Второй большой шаг сделан на прошлой неделе www.drive2.ru/l/474613266174182200/ предыдущая машина продана вместе с той небольшой частью аудиосистемы которая была сделана.
За прошедшие между покупкой новой машины и продажей старой полгода начал учиться автозвуку:
– подписался на сообщество Автозвук www.drive2.ru/communities/4062246863888199299/
– изучил книгу «Автозвук от А до В» Dan1982 www.drive2.ru/l/7840197
– перечитал множество записей про автозвук в бортжурналах
– набрел на несколько очень интересных бортжурналов в плане автозвука, а вернее изготовления custom изделий:
– бортжурнал Dan1982 www.drive2.ru/r/ford/1264433/
– бортжурнал Dan1982 www.drive2.ru/r/lada/4062246863888346325/
– бортжурнал AlhimiK-RF www.drive2.ru/r/audi/573223/
– набрел на Школу Автозвука страничка caraudioschool.ru/
канал на ютубе www.youtube.com/channel/UC5iY5vMon9WZ7JM0XnoZoww
Провел подготовительные работы:
– изготовлены закладные элементы в передние двери www.drive2.ru/l/474144324464935592/
– изготовлены «акустические линзы» для мидов www.drive2.ru/l/474379619953279443/
– изготовлены подкапотные распределители плюса и минуса www.drive2.ru/l/472885658529038866/
– изготовлены custom клеммы АКБ www.drive2.ru/l/472249041296556181/
– изготовлен дистрибьютор питания в багажник www.drive2.ru/l/470021705616589074/
Вплотную подошло время устанавливать музыку в машину.
Для себя поставил цель построить максимально хорошую, красивую и качественную аудиосистему. Для того чтобы построить такую систему нужны знания. Готовых решений в сети опубликовано множество. Существенная черта готовых решений – это более / менее подробное описание состава системы, чуть менее подробное описание того каким образом была выполнена подготовка и чаще всего отсутствие описаний причин, по которым были приняты те или иные решения.
Мне как раз интересны причины. Например:
1. Вопрос: меняется ли звук динамика при подготовке двери? Ответ: да, меняется.
2. Вопрос: что именно меняется в звучании? Ответ: звук становится более чистым.
3. Вопрос: что значит более чистым? Ответов много, но понять мне не удается…
Как увидеть / понять «более чистый звук» или «более энергичный звук»?
Вроде бы это различия в звуке можно будет увидеть на АЧХ системы. Но в сети мне не попалось ни одной записи в которой были бы приведены АЧХ было / стало.
Поэтому решил экспериментальным путем получить ответы на вопросы о изменении звучания. Вопросы, которые меня интересуют в первую очередь:
1. Каким образом на звук мида влияет жесткость его установки в двери?
2. Каким образом на звук мида влияет виброизоляция уличной стенки двери?
3. Каким образом на звук мида влияет виброизоляция внутренней стенки двери?
Именно эти вопросы, т.к. мне уже нужно делать аудиоподготовку передних дверей.
Для опытов нужен измерительный комплекс. Писал об этом вот тут www.drive2.ru/l/474087974494011794/
Микрофон я решил изготавливать.
Купил детали
