Кінцеві абонентські пристрої телекомунікацій

9.1.Принципи телефонної передачі сигналів

Перед тим. як перейти до вивчення перетворювачів, необхідно роздивитись основні характеристики звукового поля, властивості звуків мови та слуху людини. Простір, в якому розповсюджуються звукові хвилі називається звуковим полем. Енергетичними характеристиками звукового поля є звуковий тиск p(t) та інтенсивність звуку І – кількість енергії звукового коливання, що проходить через одиницю поверхні, яка розташована перпендикулярно до напрямку розповсюдження, за одиницю часу [Вт/м²]. Інтенсивність звуку І і звуковий тиск Р пов’язані відношенням

І = kР², (9.1)

де k – коефіцієнт, що залежить від величини атмосферного тиску і температури повітря.

Для розрахунків і кількісного аналізу акустичних явищ зручно користуватися не абсолютними характеристиками звукового поля, а їх рівнями, що виражені у відносних логарифмічних одиницях, децибелах (дБ) і відповідними визначеними фізіологічними відчуттями.

Відчуття приросту гучності звуку зі збільшенням його інтенсивності підкоряється психофізіологічному закону Вебера-Фехнера, по якому приріст відчуття пропорційний логарифму відношення подразнень. Для отримання приросту відчуття в децибелах коефіцієнт пропорційності приймають рівним десяти.

Рівень інтенсивності (тиску) звуку В:

, [дБ] (9.2)

де

І₀ = 10^-12 Вт/м² – інтенсивність нульового рівня,

Р₀ – звуковий тиск нульового рівня Р₀ = 2*10^-5 Па, якому відповідають мінімуму інтенсивності і мінімуму звукового тиску, сприймається вухом людини в області частот 1000 Гц.

Вплив пружних коливань акустичної середовища на барабанну перетинку органу слуху сприймається як звук. Людина може слухати звуки з частотами від 20 до 20000 Гц. Найбільш найсприятливіші для вуха звукові сигнали з частотами в межах 1000-4000 Гц. Мінімальне значення інтенсивності коливання, що сприймається вухом як звук називається порогом чуттєвості. Величина інтенсивності коливання, при якій у вусі виникають больові відчуття, називають порогом больового відчуття.

Кількісною характеристикою слухового відчуття є гучність, що залежить від інтенсивності, спектрального складу, умов відчуття і тривалості впливу звуку. Гучність оцінюється методом порівняння, користуючись поняттям рівня гучності.

Рівнем гучності звуку чи шуму L називають рівень інтенсивності тону частотою 1000 Гц, що відчувається з однаковою гучністю, як і даний звук чи шум. Вимірюють рівень гучності в фонах:

, [фон]

де І₁₀₀₀ – інтенсивність тону частотою 1000 Гц, рівно гучного з звуком, який вимірюється;

І₀ = 10^-12 Вт/м² – інтенсивність відповідного нульового рівня.

На практиці рівні гучності визначають по експериментальним кривим рівної гучності для звуків різних частот. МККТТ рекомендують передавати діапазон тональних частот від 300-3400 Гц.

При організації телефонного зв’язку потрібно брати до уваги такі особливості слухового сприйняття, як маскування звуку, адаптація і гармонічні спотворення слуху.

Маскування звуку називається зниження чутливості вуха до слабких звуків при одночасному впливі звуків великої інтенсивності. Звуки з великою інтенсивністю маскують звуки з меншою інтенсивністю.

Адаптацією називають спроможність вуха змінити свою чуттєвість, тобто пристосуватися до інтенсивності впливових звукових коливань. Якщо, наприклад, вслід за гучним звуком відразу надходить слабкий звук, то останній не буде сприйматися, оскільки першочергова чуттєвість вуха відновлюється лише після припинення впливу гучного звуку через деякий час (1.5 – 2 с).

Гармонічними спотвореннями слуху називають виникнення в слуховому апараті людини коливань з частотами, що відсутні у вхідному звуці. Чим вища інтенсивність звуку, тим сильніше відображаються нелінійні спотворення слуху, що виникають. Це є однією з причин зменшення розбірливості мови при дуже гучній передачі.