16. Способы борьбы с помехами

Существует несколько основных способов борьбы с помехами.

Первый способ заключается в борьбе с помехами напосредственно в их источнике. Так, например, при борьбе с индустриальными помехами стараются экранировать источник помех; устанавливают специальные поглащающие фильтры с достаточным затуханием в полосе частот, где сосредоточены наиболее опасные помехи; улучшают контактные системы и т.п. Месторасположение источника помех выявляется специальными натурными измерениями.

Второй способ борьбы с помехами заключается в применении наиболее помехоустойчивого для превалирующего типа помех вида модуляции. Например, если помеха оказывает влияние на амплитуду полезного сигнала, то следует применять частотную или фазовую модуляцию. Если при амплитудной модуляции уровень полезного сигнала должен не менее, чем в десять раз превешать уровень помехи, то пи частотной модуляции, это соотношение может уже быть не менее трех.

Наименее подвержены помехам цифровые системы.

Третий способ связан с изменением избирательности и чувствительности радиоприемников; их экранизацией; применением направленных приемных антенн, минимумы диаграммы направленности которых ориентируют на источник помех; применением фильтров в цепях питания радиоприемников и др.

Четвертый способ заключается в переводе радиосистем в диапазоны более высоких частот, где влияние помех, как видно из вышеизложенного, существенно уменьшается. Например, в диапазоны стандартов CEPT, GSM-R и др.

В последнее время разработан ряд способов обработки сигналов в условиях воздействия помех. Так, для достижения максимального среднеквадратичного значения соотношения сигнал/помеха применяются адаптирующие фильтры, характеристики которых согласованы с вероятностными характеристиками сигналов и помех.

17. Распространение звуковой энергии в помещениях. Определение времени реверберации.

Рассмотрим механизм распространение звуковой энергии для случая, когда диктор находится в одном и том же помещении, например, в студии или зале совещаний, в зале ожидания для пассажиров на вокзале и т.п.

Поскольку, как правило, источник звука является направленным, но диаграмма направленности имеет некоторый растр, звук из точки расположения диктора Д будет поступать в точку расположения аудитора А, как прямым, так и отраженными лучами (рисунок 4.1). Отражение будет происходить от граничных поверхностей помещения (стены, потолок, пол, окна, двери) и от мебели, аппаратуры, людей и пр., находящихся в помещении.

Для упрощения анализа, считаем, что звуковая энергия отражается только от граничных поверхностей помещения. Так как отраженные волны проходят более длинные пути, чем прямая волна, то в точке аудитора плотность звуковой энергии  будет нарастать по экспоненциальному закону

где _О – устоявшееся значение плотности звуковой энергии в точке аудитора, b – коэффициент звуковой энергии.

где v_О – скорость распространения звука в помещении (v_О  343 м/с); V – объем помещения, м³; А – величина, характеризующая поглощение звуковой энергии в граничных поверхностях помещения.

где _i – коэффициент звукопоглащения i-той поверхности, V – площадь i-той поверхности, м².

На граничной поверхности, кроме отражения, происходит и поглащение звуковой энергии (рисунок 4.2).

Коэффициент звукопоглощения

где W_ПОГЛi – звуковая энергия, поглащенная i-той поверхностью; W_ПАДi – звуковая энергия, падающая на i-тую поверхность.

За счет наличия отраженных лучей, в точке аудитора, и после прекращения действия источника звука в точке диктора, будет наблюдаться реверберационный эффект (от лат. reverberatio – отражение, последействие).

Плотность звуковой энергии в точке аудитора  будет уменьшаться по следующему экспоненциальному закону

Введем понятие стандартного времени реверберации. Это время, в течении которого, плотность звуковой энергии в точке аудитора уменьшается в 10⁶ раз после того, как в точке диктора плотность звуковой энергии стала равной нулю, т.е. источник звука прекратил существование.

Если, в реальных условиях, время уменьшения плотности звука t значительно больше стандартного времени реверберации Т_Р, то распространение звука в помещении сопровождается явлением «эхо». Если же t<<Т_Р, то звук получается отрывистым, глухим.

Подставим в (4.6) вместо t величину Т_Р, тогда имеем

Отсюда

Но, согласно определения стандартного времени реверберации

Тогда

Прологорифмируя левую и правую часть (4.9), получаем

Или

Отсюда

Подставив в (4.12) значение b из (4.2), с учетом (4.3) и того, что lg e  0.43, а v_О  343 м/с, получим

Средневзвешенная величина коэффициента звукопоглощения

С учетом (4.14) выражение (4.13) примет вид

Это выражение поучило название формулы Сэбина^*.

Поскольку нет ни абсолютно оглащающих, ни абсолютно отражающих поверхностей, то 0 < _СР < 1.

Формула Сэбина справедлива при _СР0,2. Если _СР2, то для определения времени реверберации применяется формула, предложенная американским исследователем А.Эйрингом.

Звуковая энергия поглощается не только граничными поверхностями помещения, но и средой. Эти дополнительные потери обусловлены вязкостью и теплопроводностью воздуха, а также молекулярным поглощением.

С учетом этого,

где  – показатель поглощения звука в воздухе, численно равный величине обратной пути, который должна пройти звуковая волна для того, чтобы ее энергия уменьшилась в е раз.

Значение  зависит от плотности _ и вязкости  воздуха, а также от влажности воздуха  и частоты звукового сигнала f.

При нормальных значениях влажности, температуры и давления в помещении

Графическая зависимость  от  и f, по данным американских исследователей Э.Ивенса и Э.Безли, приведена на рисунке 4.3.

На рисунке 4.4. приведен график изменения Тр при передаче речевой информации в зависимости от объема помещения. Объем железнодорожных студий можно определить в зависимости от числа участников совещаний n. Если принять на одного участника площадь, равную 1 м² и для свободного передвижения в помещении студии – площадь, равную 10 м², то

где h – высота студии, м.

В зависимости от того, где организована студия: при управлении, отделении или линейном предприятии, объем их колеблется от 100 до 1000 м³.