493

А. Метод сравнения. Этот метод [5] разработан для измерения микро­фонов в условиях, близких к действительным как по уровням шума, так и по уровням сигнала. Угольные микрофоны часто работают при высоких уровнях шума па самолетах, паровозах, автомобилях и т. д. Даже при обычной телефонной связи могут встретиться высокие уровни шума: по данным Сикорда [6], в заводских помещениях—до 77 дб, в учре­ждениях—от 54 до 65 дб, в магазинах—от 54 до 61 дб и в комнатах— от 43 до 50 дб. Блок-схема аппаратуры для измерений по сравнительному методу приведена на фиг. 419.

Для измерений микрофон зажимается в державку, расположенную перед днффузорным громкоговорителем, причем расстояние от микро­фона до отверстия искусственного голоса типа II¹) составляет 6—7 мм.

5

Ф в г. 419. Блок-схема аппаратуры для измерений связных микрофонов при помощи искусственного голоса.

1—днффузорный громкоговоритель; 2—угольный микрофон; 3—искус- ственный голос (тип II); 4—звуковой генератор; в—усилитель; в—шу- мовой генератор; 7—узкополосный гетеродинный анализатор.

Громкоговоритель воспроизводит шум, а сигнал дается с искусственного голоса. Источником шума является генератор статистического шума. Огибающая спектра подбирается так, чтобы имитировать действительный шум. Сигнал с искусственного голоса подбирается так, чтобы звуковое давление в центре сетки (отверстие, через которое сигнал дается на мик­рофон) соответствовало звуковому давлению речи у рта диктора в тишине или при работе в шуме. В первом случае уровень речи составляет при­мерно 100 дб, во втором 120 дб. Угольный микрофон подключается к испы­тательной схеме, как показано па фиг. 419. Если снимается напряжение холостого хода, применяется дроссель, индуктивное сопротивление кото­рого о)L значительно больше внутреннего сопротивления микрофона. Если нужно получить напряжение на определенной нагрузке, вместо L включается сопротивление Н₂. Напряжение холостого хода может быть измерено методом добавочного сопротивления (см. гл. 12), хотя неста­бильность угольного капсюля приводит к значительному разбросу резуль­татов при измерениях с чистым тоном. Сопротивление должно быть подобрано так, чтобы через микрофон проходил нормальный ток, а бата­рея должна иметь ту же э. д. с., что и в условиях эксплуатации. Емкост­ное сопротивление конденсатора С должно быть малым в сравнении с Л_х. Обычно лучше производить измерения при величине тока /, соответ­ствующей закорачиванию микрофона. Такой ток называется током корот­кого замыкания. Когда ключ S разомкнут, ток, конечно, будет меньше.

0 Установка искусственный голос типа и была описана в гл. 8.

Г л. 15. Испытания элементов линий связи

Чувствительность микрофона при измерениях с искусственным голо­сом будет определяться как

Чувствительность, 36 = 20 lg — +20 , (15.2)

Рд ⁶пор

где е—выходное напряжение (должно быть оговорено, на какой на­грузке); р_д—звуковое давление, измеренное на расстоянии 6—7 мм перед отверстием искусственного голоса в центре небольшого экрана; р_Пор—поро­говое звуковое давление, обычно 1 бар; е_аор—пороговое напряжение, обычно 1 в.

Для приведения микрофона в рабочее состояние его несколько раз постукивают в разных направлениях перед установкой в державку. После того как микрофон установлен, шумовое поле и сигнал действуют непрерывно и одновременно. Напряжение холостого хода измеряется как функция частоты по отсчету гетеродинного узкополосного анали­затора, настроенного на частоту сигнала. Для получения доброкачествен­ного отсчета, не зависящего от шума, достаточно иметь отношение енгнал/помеха в полосе анализатора не менее 20 Об.

Б. Метод лаборатории Белл. Метод измерений связных микрофонов, применяемый указанной фирмой 17], отличается от предыдущего тем, что

1—искусственный голос (тип II); 2—выходное отверстие искусст­венного голоса; 3—деревянное кольцо; •/—испытуемый микрофон; 5—экран; б—измерительный микрофон; 7—массивная металлическая

плита.

встряхивание порошка в микрофоне производится непосредственно перед снятием частотной характеристики; во время измерения на микрофон действует только сигнал. Электрическая схема такая же, как на фиг. 419, за исключением того, что вместо анализатора включен ламповый вольтметр.

495

Как и прежде, индуктивность L может быть заменена сопротивле­нием i?₂, если требуется иметь напряжение на определенной нагрузке. При испытаниях используется державка, как показано на фиг. 420 п 421 [5, 8]. Для градуировки искусственного голоса измерительный микрофон 6', окруженный экраном 5 (верхняя часть фиг. 420), вставляется в державку. Экран должен быть таких же размеров, как испытуемый

Фиг. 421. Внешний вид установки для измерения связных микрофонов, позволяющей проводить измерения при различ- ных положениях микрофона.

микрофон. Расстояние между отверстием искусственного голоса 2 и передней частью микрофона 6 должно быть (5,35 мм. При такой уста­новке определяется напряжение на звуковой катушке искусственного голоса, которое соответствует заданному звуковому давлению па входе микрофона в желаемом диапазоне частот. Затем измерительный микро­фон удаляется и заменяется испытуемым микрофоном 4. Расстояние между его сеткой и отверстием искусственного голоса также должно быть 6,35 мм. Когда ранее определенное напряжение подается на звуковую катушку голоса, давление на сетке микрофона должно оставаться почти неизменным в заданном диапазоне частот; разница по сравнению с изме­рительным микрофоном будет определяться отношением акустических полных сопротивлений сеток измерительного и испытуемого микрофонов.

Г л. 15. Испытания элементов линий связи

Для встряхивания угольного микрофона он вращается (при сохра­нении вертикального положения сетки) в державке вокруг своей оси на 270° и обратно в первоначальное положение. Вращение производятся дважды со скоростью примерно 1 об/сек. Целью этой операции является устранение влияния предыдущего положения микрофона на состояние угольного порошка. Далее, ключ S размыкается (см. фиг. 419) и выдер­живается пауза примерно в 3 сек. для того, чтобы установился ток. Зву­ковом генератор плавно прогоняется от 1000 до 3000 гц 3 раза со скоро­стью одного полного никла в 2 сек. Ото обеспечивает акустическое встряхивание порошка. Подача на излучатель контролируется таким образом, чтобы средний уровень во время изменения частоты составлял 124 Об н ни па одной из частот не был менее 120 дб.

После третьего цикла подача постепенно снимается так', чтобы не нарушить установившегося состояния порошка. После 1—2-секунд­ной паузы включается испытательный тон и затем снимается частотная характеристика. Необходимо, чтобы общее время снятия частотной характеристики но превышало 2—3 мин., с тем чтобы порошок нс успел подвергнуться спеканию или слипанию.

В. Метод снятия характеристики при помощи флуктуационного шума. Этот метод измерения связных микрофонов [5], известный с 1941 г., осуществляется при помощи аппаратуры, показанной па фиг. 419, за исключением того, что единственным источником звука является искус­ственный голос, работающий от шумового генератора. Акустический выход регулируется так, чтобы обеспечить равномерный спектр шума, действующий па микрофон. После того как это достигнуто, в державку зажимается испытуемый микрофон. Выходное напряжение измеряется на различных частотах посредством узкополосного гетеродинного ана­лизатора. Как и в других вышеописанных случаях, микрофон перед измерениями должен соответственно встряхиваться. Если уровни спектра шума неодинаковы на различных частотах, можно получить удовлетво­рительные результаты при измерении, если брать отношение напряже­ния микрофона к звуковому давлению для каждой заданной полосы частот.

Г. Метод снятия характеристик с «постукиванием». Этот метод [5] отличается от предыдущих тем, что встряхивапнс микрофона осу­ществляется механически. В этом случае микрофон закрепляется на изо­гнутом рычаге длиной примерно 150 мм. Перед каждым измерением рычаг вращается в вертикальной плоскости и микрофон приподнимается на 10—12 мм. Затем рычаг освобождается и вместе с микрофоном падает обратно на резиновый упор. Этот метод применим при измерениях в баро- термокамере, так как для подъема рычага может применяться электро­магнит. Схема измерений остается неизменной, за исключением того, что вместо анализатора применяется ламповый вольтметр. Перед изме­рениями микрофон следует встряхнуть во всех направлениях¹).

Д. Сравнение результатов, полученных различными методами.

На фиг. 422 показаны характеристики, полученные методом сравнения и методом лаборатории Белл. Чтобы получить хорошее совпадение, пришлось подавать сигнал, превышающий 105 Об, с целью более пра­вильной имитации пиковых уровней речи. ^*)

*) Автор ничего не говорит о методах, при которых диафрагма микрофона возбу­ждается статистическим шумом механического происхождения, например шумом па­дающей дроби [28].-—Прим. ред.