Микрофонный усилитель оборудования дуплексной громкоговорящей связи

Принципы работы существующего оборудования громкоговорящей связи. Технологические, инструментальные и методические способы подавления шумов и наводок в аудиотехнике. Дифференциальный метод подключения микрофонов. Автоматическая регулировка усиления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Пояснительная записка

МИКРОФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДУПЛЕКСНОЙ ГРОМКОГОВОРЯЩЕЙ СВЯЗИ

Содержание

• Введение
• 1. Постановка задачи обеспечения громкоговорящей связи
• 1.1 Параметры шума, численные характеристики
• 1.2 Принципы работы существующего оборудования громкоговорящей связи
• 1.3 Критерии выбора микрофона
• 1.4 Конструктивное размещение микрофона
• 2. Технологии подавления шумов и наводок в аудиотехнике
• 2.1. Технологические способы
• 2.2 Инструментальные способы
• 2.3. Методические способы
• 3. Предлагаемые варианты шумоподавления для ОДГС и их реализация
• 3.1 Дифференциальный микрофон
• 3.1.1 Варианты подключения и элементная база
• 3.1.2 Фазирование сигналов
• 3.2 Автоматическая регулировка усиления
• 3.3 Адаптивная ЦОС
• 3.3.1 Элементная база
• 3.3.2 Алгоритмы обработки
• 3.3.3 Модель процесса обработки
• 3.4 Дополнение
• Заключение
• Список литературных источников
• Приложения
• Введение
• Автоматизация технологических процессов вовсе не исключает участие человека, а часто ставит его на место главного звена в технологической цепи. Особенно важным такой подход оказывается в период эксплуатации сложных объектов в предаварийных и аварийных режимах. Степень оперативности принятия решений и эффективность координации действий персонала по управлению оборудованием во многом зависит от наличия и работоспособности оборудования связи. Достойными примером поведения человека в экстренной ситуации являются: случай посадки авиалайнера с горящим двигателем на реку Гудзон в Нью-Йорке, да и многие другие. Весьма сомнительно, чтобы подобные действия могла предпринять и скоординировать система автопилота. Координация и организация текущей работы для территориально-распределенных предприятий не представляется возможным без средств связи. Для экстренных случаев специально создаются системы оповещения. Главной задачей здесь считается - одновременное оповещение как можно большего количества людей о случившемся и снизить степень хаоса и паники. Не умаляя достоинства оповещательных систем, заметим, что это - система без обратной связи и без контроля поведения персонала и контроля ситуации, хотя в нереальном масштабе времени путем фиксации и записи переговоров в хронологическом порядке ситуацию можно восстановить и проанализировать [1]. Среди имеющихся современных видов связи - телефонная, сотовая, радио - громкоговорящую связь все-таки можно считать наиболее оперативной. Главная задача оборудования громкоговорящей связи - создать эффект присутствия и реального времени производственного общения коллектива людей, рассредоточенных на значительной территории. И в обычном и в экстренном режиме работы ценность такого вида связи очевидна.

Приведем выдержки их документа - ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ СТО 1.1.1.01.0678-2007 :

"11.4 Оперативные переговоры - отдача и прием команд, распоряжений, передача и прием устной информации, непосредственно связанные с управлением и ведением технологических процессов при прямом устном контакте, а также с использованием имеющихся на АС технических средств оперативной связи, включая:

- телефонную;

- высокочастотную;

- оперативную громкоговорящую;

- командно-поисковую;

- резервную внутри объектовую радиосвязь;

- другие применяемые на АС технические средства связи.

11.4.8 В случае аварийной ситуации следует предоставлять преимущество применения всех средств связи оперативному персоналу, связанному с ликвидацией аварийной ситуации.

11.4.10 Применять станционную громкоговорящую связь следует для обеспечения внутренней связи при ведении технологического процесса, в случае необходимости быстрого поиска или вызова работника, передачи распоряжений (команд) оперативному персоналу, а также в случаях, когда необходимо сделать сообщение, касающееся всего оперативного персонала."

Без комментариев.

В пояснительной записке рассматриваются вопросы требований к оборудованию громкоговорящей связи относительно режима работы микрофонного входа. Анализируются условия работы, существующие технологии в области аудио техники. Предлагаются варианты структур и схемных решений микрофонного усилителя. Представлен спектр современной элементной базы для реализации усилителя. Результаты работы оформлены в виде макета варианта усилителя, приводятся его парметры.

1. Постановка задачи обеспечения громкоговорящей связи

По данным и результатам пояснительной записки должно быть сформировано Техническое Задание (ТЗ) на целиком оборудование громкоговорящей связи и в частности на микрофонный усилитель. Здесь будут оговариваться предельные показатели, варианты реализации, т.е. формироваться информационное поле.

Специфика объекта - машинный зал АЭС, где будет эксплуатироваться оборудование, во многом определяет требования. Большинство требований прописано в соответствующих НД и ПНАЭ. Отметим, что такой объект, с точки зрения голосовой связи, можно охарактеризовать, как объект с повышенной шумовой обстановкой.

Требования к громкоговорящей связи с точки зрения реализации принципа эффекта присутствия (круглый стол, конференц-зал) - это обеспечение дуплексной связи. Немаловажным считается в этом контексте и узнаваемость говорящего по голосу и отличие отдельно говорящего среди нескольких, уровень его голоса, тональная окраска фразы.

Далее по тексту - оборудование дуплексной громкоговорящей связи, будем обозначать как ОДГС.

1.1 Параметры шума, численные характеристики

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 "Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности" помещения, в которых на АЭС будет эксплуатироваться ОДГС можно обозначить как рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону; в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов с уровнем шума 80 дБ. Учитывая специфику и требования к оборудованию для АЭС можно считать с запасом уровень шума в 90 дБ.

По характеру спектра шум следует подразделять на:

широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум следует подразделять на:

постоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике "медленно" шумомера по ГОСТ 17187;

непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике "медленно" шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум следует подразделять на:

колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные в дБ AI и дБ А соответственно на временных характеристиках "импульс" и "медленно" шумомера по ГОСТ 17187, отличаются не менее чем на 7 дБ.

Таким образом, в наихудшем случае эксплуатация ОДГС будет в обстановке широкополосного, постоянного и колеблющегося с импульсным режимом шума.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле

,

где p -- среднее квадратическое значение звукового давления, Па;

p₀ -- исходное значение звукового давления. В воздухе р₀ = 210^-5 Па.

Для ориентировочной оценки (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимости осуществления мер по шумоглушению и др.) допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБ А, измеряемый на временной характеристике "медленно" шумомера по ГОСТ 17187 и определяемый по формуле

,

где р_А -- среднее квадратическое значение звукового давления с учетом коррекции "А" шумомера, Па.

Следовательно, уровень шума в 90 дБА соответствует среднеквадратическом...