Методичні вказівки до вирішення задач|задач|
Перед вирішенням задачі 3.1 необхідно вивчити основні характеристики звуку та властивості слуху|чутки|.
Людина здатна сприйняти як звук коливання частотою від 20 до 20000 Гц. Найменша інтенсивність Іmin або звуковий тиск Pmin = 2*10-5 Па, при яких виникає слухове відчуття, називаються порогом чутливості. Поріг чутності визначає чутливість (гостроту) слуху і залежить від частоти. На рис. 3.1 частотна залежність порогу чутливості відповідає бінауральному слуханню; при моноуральному слуханні крива порогу чутності розташовується вище, оскільки гострота слуху при цьому знижується.
Значення інтенсивності звуку Іmax або звукового тиску Рmах = 20 Па, при яких відчувається біль, називаються порогом больового відчуття. Область звукових коливань, розташована між кривими порогів чутливості і тиску Р = 2*10-3 / 2 Па, називається областю слухового сприйняття. Пороги слухового сприйняття враховуються при розробці конструкцій телефонів і гучномовців і виборі акустичної потужності, що випромінюється ними, для створення оптимальних умов прийому мови.
Рисунок 3.1 – Пороги слухового сприйняття
Напруга|напруження| на заданій| частоті визначається із|із| формули для коефіцієнта чутливості телефону (3.1):
(3.1)
де Рт — звуковий тиск|тиснення|, що розвивається в камері штучного вуха, Па;
UT — змінна напруга, що діє, прикладена до клем телефону, В.
Звуковий тиск|тиснення| на порозі чутності можна визначити| по графіку рис. 3.1, а коефіцієнт чутливості телефону ТК-67— по рис. 3.2.
Основною величиною, що характеризує властивості телефону як перетворювач електричних коливань в звукові в діапазоні передаваних частот, є його чутливість Sт, яка визначається згідно виразу (3.1) як відношення звукового тиску Рт, що розвивається телефоном в камері "штучного вуха", до напруги UT, прикладеної до його затисків і вимірюється в Па/В. "Штучним вухом" є вимірювальний прилад, акустичні параметри якого відповідають вуху людини.
Частотні характеристики чутливості телефонів (рис. 3.2) залежать від їх конструкції. Телефони з|із| яскраво вираженими|виказувати| резонансними| характеристиками (старий капсуль ТК-47) називаються резонансними|. Вони мають значну середню чутливість, але|та| вносять великі частотні спотворення. Нерівномірність характеристик| обумовлена резонансом мембрани телефону на частотах 700—1000 Гц і резонансом мас повітря в акустичній системі телефону. Для поліпшення|покращання| рівномірності характеристик в діапазоні частот в телефонах передбачають акустичні резонатори і захисні м'які прокладки|прокладення| (ТА-4, ТК-67, ДЕМК-7Т). Такі телефони| називаються широкосмуговими.
Для деяких типів телефонів в смузі частот 300—3400 Гц значення і Sср приведені у таблиці 3.5:
Таблиця 3.5 – Значення та Sср
Тип телефона |
ТК-47 |
ТК-67 |
ТА-4 |
ДЕМК-7Т |
Sср, Па/В |
17 |
15 |
6 |
22 |
, дБ |
35 |
20 |
14 |
8 |
Рисунок 3.2 – Частотні характеристики чутливості телефону
У задачі|задачі| 3.2 потрібно розрахувати розбірливість формант, що забезпечується телефонним трактом місцевого зв'язку між двома абонентами, включеними в різні АТС. Телефонний тракт включає два телефонні апарати, дві абонентські лінії, дві автоматичні телефонні станції і одну міжстанційну| лінію.
Перед вирішенням цієї задачі необхідно вивчити методи визначення якості телефонної передачі [1, гл. 2; 2 § 1.2-1.4; 3, §4.1].
Задачу рекомендується вирішувати в наступній|слідуючій| послідовності|:
1) передаваний діапазон частот ділиться на 20 артикулярних| смуг;
2) для середньої частоти кожної смуги обчислюється|обчисляє| ефективний| рівень відчуття формант;
3) для кожної смуги визначається коефіцієнт сприйняття;
4) обчислюється|обчисляє| сумарна розбірливість формант;
5) по графіках залежно від розбірливості формант визначається розбірливість звуків, складів, слів, фраз.
При розрахунках розбірливості формант використовують спосіб ділення|поділу| діапазону частот на різних по ширині смуги, але|та| так, щоб максимально можлива розбірливість| формант була б однаковою для кожної смуги; весь діапазон прийнято ділити на 20 смуг. Межі|кордони| смуг рівноартикуляційних| і їх середні частоти приведені в табл. 3.6:
Таблиця 3.6 – Границі рівноартикуляційних полос
№ полоси |
Границі полоси, Гц |
Середня частота полоси fср, Гц |
Рівень формант Вф, дБ |
№ полоси |
Границі полоси, Гц |
Середня частота полоси fср, Гц |
Рівень формант Вф, дБ |
1 |
100-420 |
250 |
55 |
11 |
1960-2140 |
2050 |
45 |
2 |
420-570 |
500 |
55 |
12 |
2140-2320 |
2250 |
44,7 |
3 |
570-710 |
650 |
53 |
13 |
2320-2550 |
2425 |
44,5 |
4 |
710-865 |
800 |
51,2 |
14 |
2550-2900 |
2725 |
43,8 |
5 |
865-1030 |
950 |
49,7 |
15 |
2900-3300 |
3100 |
42,8 |
6 |
1030-1220 |
1125 |
48,4 |
16 |
3300-3660 |
3500 |
41,8 |
7 |
1220-1410 |
1300 |
47,4 |
17 |
3660-4050 |
3850 |
41,2 |
8 |
1410-1600 |
1500 |
46,5 |
18 |
4050-5010 |
4550 |
39,9 |
9 |
1600-1780 |
1700 |
45,8 |
19 |
5010-7250 |
6150 |
37,3 |
10 |
1780-1960 |
1875 |
45,3 |
20 |
7250-10000 |
8600 |
35,1 |
Розрахунок ефективного рівня відчуття формант в дБ| виконується за формулою (3.2):
(3.2)
де — спектральний рівень формант;
К — логарифмічна ширина критичної полоси;
—рівень порога чутливості;
атр — остаточне згасання розмовного тракту;
М — маскування слуху.
Значення величин , К, визначаються з табл. 3.5.
Залишкове згасання|затухання| тракту в дБ| визначається для перших| 15 смуг за формулою (3.3):
(3.3)
де — власне згасання|затухання| абонентських ліній і з’єднувальної лінії;
—згасання, що вноситься апаратурою АТС, прийняти рівним 1,3 дБ| для кожної АТС;
—відповідно коефіцієнти передачі і прийому телефонного апарату на середніх частотах смуг.
Для розрахунку власного згасання|затухання| лінії необхідно використовувати дані кілометричного| згасання|затухання| кабелю різних марок (рис. 3.3):
Рисунок 3.3 – Дані кілометричного затухання кабелю різних марок
Коефіцієнти передачі і прийому телефонного апарату приведені на рис. 3.4. Крива 1 — коефіцієнт передачі; 2 —| коефіцієнта прийому.
Рисунок 3.4 – Коефіцієнти передачі та прийому телефонного апарату
Маскування слуху|чутки|, що створюється шумом, є|з'являється| функцією| ефективного рівня відчуття шуму Z. Величина Z в дБ| визначається за формулою (3.4):
(3.4)
де Вш — спектральний рівень результуючого шуму на середніх частотах смуг, приймається по графіку| (рис. 3.5):
Рис. 3.5 – Спектральний рівень результуючого шуму на середніх частотах полос
Маскування слуху M = Z+D,
де — поправочний коефіцієнт для невеликих рівнів відчуття шуму.
При значеннях дБ, M = Z.
Значення маскування М|м-коду| залежно від розрахованих значень Z визначаються по графіку (рис. 3.6):
Рисунок 3.6 – Значення маскування М
При формула розрахунку ефективного рівня відчуття формант має вигляд|вид| (3.5):
(3.5)
Після обчислень значень Е' по графіку рис. 3.7 визначають коефіцієнт сприйняття:
Рисунок 3.7 – Ймовірність|ймовірність| сприйняття формант|
Сумарна розбірливість визначається за формулою (3.6):
(3.6)
По графіку рис. 3.8 залежно від розбірливості формант визначається розбірливість звуків.
Рисунок 3.8 – Графіки розбірливості складів і формант
де: крива 1 – українська мова; крива 2 – англійська мова.
Для вирішення задачі 3.3 необхідно вивчити методи розрахунку числа з’єднувальних засобів і приладів.
Умовою задачі|задачі| передбачається розрахунок числа ліній на ступені|рівні| АП. Тут утворюється неповнодоступний| пучок ліній, що блокується.
Для розрахунку числа ліній такого пучка використовується формула| (3.7):
(3.7)
де УР — розрахункове навантаження, що поступає|надходить| на пучок ліній| від всієї групи блоків АП при витікаючому зв'язку;
Телефонная нагрузка - общая длительность занятия обслуживающих приборов в течение некоторого промежутка времени.
Единица измерения нагрузки 1 часо-занятие
Интенсивность телефонной нагрузки - величина нагрузки в единицу времени. Измеряется в Эрлангах
1 Эрл = 1 часо-эанятие / час |
Интенсивность телефонной нагрузки имеет сильные колебания, в том числе и в течение дня.
УД — пропускна спроможність повнодоступного пучка ліній, що не блокується, при доступності Д, ;
УО — навантаження, що поступає|надходить| від блоку АП при вхідному| зв'язку;
Д — доступність блоку АП при витікаючому зв'язку (Д = 20, див. табл. 3.4);
vн — число ліній неповнодоступного| пучка, що не блокується, визначається за формулою (3.8):
(3.8)
УО визначається в залежності| від суми витікаючого розрахункового навантаження одного блоку АП, що входить, за формулою (3.9):
(3.9)
Слід користуватися наступними значеннями УО (табл. 3.7):
Таблиця 3.7 – Значення УО
, Ерл |
, Ерл |
8 |
10,8 |
10 |
10,72 |
12 |
10,7 |
14 |
10,58 |