Pada tahun 2000,
Angelo Farina , seorang profesor di Universitas Parma, mengusulkan
metode asli untuk secara simultan mengukur respon impuls dan distorsi nonlinier menggunakan sinyal harmonik dari frekuensi yang berubah secara eksponensial (selanjutnya disebut ESS - sapuan sinus eksponensial).
Untuk mendapatkan karakteristik ini, perlu untuk mencatat efek sinyal ESS pada perangkat yang diuji dan menemukan fungsi timbal balik yang saling terkait dari sinyal yang direkam dengan sinyal ESS asli, tetapi dimodulasi dalam amplitudo (untuk lebih jelasnya, lihat publikasi A.Finin's).
Hasilnya adalah seperangkat karakteristik impuls (IH), yang terakhir adalah respons impuls linier perangkat. Hal ini didahului oleh respons impuls dari nonlinier kuadratik perangkat, sebelum itu adalah respons impuls dari nonlinier kubik, dll. Dalam praktiknya, dimungkinkan untuk memperbaiki nonlinier hingga 20 urutan.
Fitur ini (pemisahan produk nonlinier dari respon impuls linier) adalah keunggulan unik dari metode ESS dibandingkan dengan metode lain. Metode ESS memiliki kelebihan lain:
- Peningkatan resistensi terhadap noise acak. Ini karena sinyal harmonik "memindai" celah frekuensi yang sangat sempit pada setiap interval waktu, yang memungkinkan kita untuk mengurangi tingkat derau acak dalam respons impuls yang dihasilkan. Semakin lama sinyal ESS, semakin terlihat efek pengurangan noise.
- Kemudahan penggunaan. Seluruh prosedur decoding diturunkan ke beberapa perhitungan FFT.
- Kemampuan untuk mengotomatiskan proses pengukuran.
Lokasi karakteristik distorsi relatif terhadap respons impuls linier dapat ditemukan dengan aturan berikut: jika frekuensi sinyal ESS meningkat pada kecepatan 1 oktaf per detik, maka karakteristik nonlinearitas orde kedua akan ditempatkan 1 detik sebelum respons impuls linier; Karakteristik nonlinier orde 4 akan ditempatkan 1 detik sebelum karakteristik orde 2, dll.
Meskipun ada keuntungan yang jelas, metode ESS memiliki batas penerapannya sendiri. Penulis metode sendiri mendaftar pembatasan berikut:
- Respons impuls yang dihasilkan, serta respons frekuensinya, memiliki ketidakrataan yang nyata ("dering")
- Metode ini sensitif terhadap ketidakstabilan sumbu waktu.
Untuk mengurangi respon frekuensi yang tidak rata dan respon impuls A. Farina menyarankan modulasi awal sinyal ESS dalam amplitudo (fade-in), serta menerapkan berbagai teknik penyaringan.
Penggemar lain, Katja Vetter, dalam
penelitiannya, menemukan masalah lain terkait fakta bahwa setiap oktaf sinyal tidak dimulai pada fase nol. Ini menimbulkan kesalahan pada pengukuran harmonik. Sebagai solusi, penulis mengusulkan pendekatan baru untuk pembentukan sinyal ESS: setiap oktaf harus dimulai dengan fase nol.
Contoh-contoh praktis dari penerapan metode ESS.
Dengan memilih dan memodelkan dalam MATLAB, sinyal ESS dihasilkan dengan durasi 43 detik, kisaran 11 oktaf (11,7-24000 Hz), dengan modulasi amplitudo dari tepi sinyal. Ini memungkinkan untuk memperoleh ketidakrataan respon frekuensi <0,2dB di tepi rentang pengukuran (22 dan 23000 Hz) dan tingkat kesalahan relatif <-140dB.
Pengukuran karakteristik sel equalizer (korektor frekuensi).
Metode ESS ternyata sangat berguna ketika mengatur equalizer yang dipasang pada amplifier operasional. Skema ini menunjukkan ketidakstabilan, yang sulit dianalisa. Dengan menggunakan metode ESS, dimungkinkan untuk menentukan bahwa perangkat telah meningkatkan distorsi non-linear dalam rentang frekuensi equalizer.
Pengukuran karakteristik kartu audio komputer.
Dalam contoh ini, output dari kartu audio dihubungkan ke input dan respon frekuensi through perangkat diukur. Seperti yang Anda lihat, beberapa ketidakrataan (di wilayah 20-60 Hz) dikaitkan dengan kesalahan metode ESS itu sendiri. Sisa kontribusi terhadap ketidakrataan berkaitan dengan kartu audio.
Loudspeaker Acoustic Measurement
Contoh ini menunjukkan pengukuran respons frekuensi monitor studio di bidang dekat. Dalam hal ini, rasio signal-to-noise adalah 90 dB, sedangkan pengukuran dilakukan di ruang studio pada tingkat tekanan suara yang moderat (tidak lebih dari 90 dB SPL).
Amplop dari respons impuls terukur dari monitor studio (dapat dilihat bahwa rentang pengukuran dinamis adalah 90dB).Pengukuran karakteristik akustik ruangan
Contoh ini menunjukkan amplop dari respons impuls suatu ruangan. Waktu gema adalah 3,8 detik. Seperti yang Anda lihat, energi meluruh secara merata dan tanpa meledak ke level terendah.
Metode yang diusulkan oleh A. Farin memungkinkan pengukuran presisi tinggi perangkat elektronik dan elektro-akustik, serta sifat akustik dari bangunan tersebut. Diketahui bahwa metode ini berhasil digunakan dalam program pengukuran akustik seperti
CLIO dan
REW .
Tautan yang bermanfaat:
- Pengukuran simultan respons impuls dan distorsi dengan teknik sapuan-sinus
- Kemajuan dalam pengukuran respons impuls oleh sapuan sinus
- Pengukuran respons impuls dengan sapuan sinus dan skema modulasi amplitudo
- Mengoptimalkan sinyal sapuan eksponensial (ESS) untuk pengukuran in situ pada hambatan kebisingan