Устройство для измерения уровняшума b паузах речи

Устройство для измерения уровняшума b паузах речи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик ()817616 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 10. 05. 79 (21) 2767519/18-21 с присоединением заявки ¹

G 01 и 29/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открыти и (23) Приоритет (53) УДК 621. 317.. 362 (088. 8) Опубликовано 300381. Бюллетень No 12

Дата опубликования описания 30. 03. 81 (72) Авторы изобретения

Ю.К. Ануфриев и И.С. Карпова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА

В ПАУЗАХ РЕЧИ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения уровня шума в электроакустических и радиотелефонных системах.

Известно устройство для измерения уровня шума в паузах речи, содержащее усилитель, амплитудный детектор, фильтр низких частот и анализирующие цепи, каждая из которых содержит аттенюатор, электронный ключ, фильтр низких частот,второй электронный ключ, второй аттенюатор, вентиль, а также исполнительный блок (1j .

Однако в этом устройстве для достижения заданной точности измерения уровня шума необходимо значительное усложнение схемы путем увеличения количества параллельно включенных цепей, содержащих аттенюатор, электронный ключ, фильтр низких частот, второй электронный ключ, второй аттенюатор и вентиль, что приводит к увеличению габаритов, а также затрудняет настройку устройстsa.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее исполнительный блок, последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, синхронный интегратор, амплитудный селектор, первый счетчик импульсов, элемент запрета, реверсинный сумматор, цифроаналоговый преобразователь и интегратор, а также задающий генератор и второй счетчик импульсов, причем выход задающего генератора. одновременно подключен к второму входу синхронного интегратора и к счетному входу второго счетчика импульсов, выход которого одновременно подключен к входу .обнуления первого счетчика импульсов и к второму входу элемента запрета, второй вход реверсивного сумматора подключен к выходу первого счетчика импульсов, а выход интегратора одновременно

2О подключен к второму входу амплитудного селектора и к входу исполнительного блока. Работа устройства основана на измеронии среднего числа превышений заданного уровня сигналом, представляющим собой дискретные выборки, огибающая которых являЬтся либо смесью речевого сигнала с шумам, либо только шумом. Устройство производит подсчет в единицу времени

30 число выборок входного сигнала, 817616 ампл . .туда которых превышает заданный уровень и вырабатывает сигнал рассогласованоя„ изменяющий указанный уро-. вень таким образом, чтобы число выборок, превышающих этот уровень, оставалось постоянным (23 .

Недостатком устройства является узкий динамический ди=пазон входных сигналов, поскольку заведомо предполагается, что уровень входного шума ниже уровня сь.еси речевого сигнала и шума, т.е. накладываются ограничения на динамический диапазон входных сигналов: уровень шума не должен быть больше, а уровень рече вого сигнала не должен быть меньше какого-то порогового значения Мд. 15

Указанный недостаток приводит к неоднозначности измерений, что, в свою очередь, приводит к неверной оценке качества проверяемого канала связи.

Цель изобретения — повышение точ- 2О ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения уровня шума в паузах речи, содержащее последовательно соединенные входной усилитель„ амплитудный детектор, синхронный интегратор и амплитудный селектор, исполнительный блок и последовательно соединенные задающий генератор, первый счетчик, второй счетчик, элемент запрета, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и интегратор, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, выход задающего генератора подключен к второму входу синхронного интегратора, выход амплитудного селектора подключен к второму входу второго счетчика, выход первого счетчика подключен к второму входу элемента запрета, выход 4О второго счетчика подключен к второму входу реверсивного счетчика, в него введены формирователь, третий и четвертый счетчики, второй элемент запрета и аналоговый ключ, причем выход входного усилителя соединен со входом третьего счетчика, выход задающего генератора одновременно подключен к второму входу третьего счетчика, к второму входу второго элемента запрета и к первому входу четвертого. счетчика, выход которого подключен к третьему входу второго элемента запрета, первый выход которого подключен к второму входу четвертого счетчика, а второй вы- 55 ход — к первым входам исполнительного блока и аналогового ключа, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — к второму входу исполнительного блока. 6О

Сущность изобретения заключается в применении более эффективного различения речевого сигнала и шума, основанного на том, что средняя (к ажущаяся ) частота шума, прошедшего через фильтр низких частот с полосой пропускания, соответствующей. стандартному телефонному каналу, больше средней частоты речевого сигнала.

С помощью дополнительно введенных блоков формирователя, третьего счетчика импульсов, второго элемента запрета, четвертого счетчика импульсов и аналогового ключа) устройство подсчитывает число периодов входного сигнала, т.е. опРеделяет его среднюю частоту и, в зависимости от результата, включает или выключает аналоговый ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора. Таким образом, с выхода интег-. ратора на вход исполнительного блока поступает напряжение только в паузы речевого сигнала. Этим устраняется неоднозначность измерения уровня шума от величины отношения сигнал/шум входного сигнала и от величины входного шума.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит входной усилитель 1, амплитудный детектор 2, формирователь 3, синхронный интегратор 4, задающий генератор 5, счетчики.б-8 импульсов, первый элемент 9 запрета, аналоговый ключ 10, исполнительный блок 11, интегратор 12, амплитудный селектор 13, четвертый счетчик 14 импульсов, второй элемент

15 запрета, реверсивный сумматор 16, цифроаналоговый преобразователь 17.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий собой смесь речевого сигнала и шума или только шум, поступает на вход

-усилителя 1, с выхода которого сигнал поступает на вход амплитудного детектора 2. С выхода амплитудного детектора 2 сигнал поступает на вход синхронного интегратора 4, управляющий вход которого подключен к задающему генератору 5. На выходе синхронного интегратора 4 сигнал представляет собой дискретные выборки частотой 40-50 Гц или длительностью

T . = 0,5 мс, огибающая которых представляет собой или смесь речевого сигнала с шумом или только шум.

Частота следования и длительность выборок на выходе синхронного интегратора 4 определяются параметрами импульсов задающего генератора 5.

Постоянная времени заряда RC-цепи синхронного интегратора 4 для достикения высокой линейности выбрана равной

7„> ют„ а время разряда указанной RC-цепи в синхронном интеграторе 4 ( разр - 7р р

817616

Сквозной коэффициент передачи К, от нхода устройства до выхода синхронного интегратора 4 выбирается из условия (1) 5

К = K ..K К = 1 где К вЂ” коэффициент передачи усили1 теля 1;

К вЂ” коэффициент передачи ам2 плитудного детектора 2;

К вЂ” Коэффициент передачи син)

3 хронного интегратора 4.

С выхода синхронного интегратора 4 сигнал поступает на сигнальный вход амплитудного селектора 13, а с его выхода — на счетный вход счет- 15 чика 14 импульсов, вход обнуления которого подключен к выходу счетчика

8 импульсов. На счетный вход счетчика 8 поступают импульсы от задающего генератора 5. Таким образом, счет- щ чик 14 заполняется импульсами с вы- . хода амплитудного селектора 13 в течение измерительного цикла, определяемого временем заполнения счетчика 8. Объем счетчика 8 выбран из условия

Cyg " оп где Т вЂ” средняя длительность естественной паузы речевого сигнала; частота следования импульо сов задающего генератора.

Объем счетчика 14 выбран из условия

-о„5

С4 ° / o

Сигнал с выхода счетчика 14 одновременно поступает на вход "Сложение" реверсивного сумматора 16 и на 40 первый вход элемента 15 запрета, На другой вход элемента 15 запрета поступают импульсы с выхода счетчика 8.

В случае переполнения счетчика 14 за время анализа, определяемое временем заполнения счетчика 8, каждый импульс переполнения с выхода счетчика 14, поступающий на вход "Сложение" реверсивного сумматора 16, на одну ступеньку, равную значению 50 младшего разряда, повышает напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 17, выход которого через

:интегратор 12 с коэффициентом пере;дачи, равным единице, подключен к. управляющему входу амплитудного селек5S тора 13. Увеличение напряжения на управляющем входе амплитудного селек-: тора 13 приводит к тому, что среднее количество импульсов за единицу вре1мени с выхода амплитудного селектора Я .13, амплитуда которых превышает управляющий уровень, будет уменьшаться до тех пор, пока импульсы с выхода амплитудного селектора 13,поступающие на счетный вход счетчика 14, перестанут вызывать его переполнение.

При отсутствии импульсов переполнения на выходе счетчика 14 элемент 15 запрета разрешает прохождение импульсон с выхода счетчика 8 на вход

"Вычитание" реверсивного сумматора

16. Каждый импульс с выхода счетчика

8, прошедший через элемент 15 запрета, поступая на вход Вычитание" реверсивного сумматора 16, понижает на одну ступеньку напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 17.

Таким образом, амплитудный селектор ,13, счетчик. 8 импульсов, счетчик 14 импульсов, элемент 15 запрета, реверсинный сумматор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, интегратор 12, а также задающий генератор 5 о6разуют систему стабилизации среднего количества импульсов за единицу времени. Стабилизация среднего коли. честна импульсон за единицу времени обеспечивается изменением управляющего напряжения на выходе интегратора 12, нри этом величина управляющего напряжения на его выходе близка к вероятной величине действующего значения уровня сигнала на входе устройства.

Одновременно с выхода усилителя

1 сигнал поступает на вход формирователя 3, который вырабатывает импульсы на каждое положительное пересечение нулевой линии напряжением смеси "сигнал+шум", а в паузы речевого сигнала напряжением шума. Импульсы с выхода формирователя 3 поступают на счетный вход счетчика импульсов б, который накапливает их в течение времени, определяемого периодом следования импульсов сброса, поступающих на обнуляющий вход счетчика б от задающего генератора 5.

Период следования импульсов сброса

Т составляет величину 20-25 мс,, а объем счетчика б выбран из условия

i tNÑÔ. 6 ОУ У 7О где Г„, — средняя (кажущаяся) частота шума на входе устройства.

При переполнении счетчика б импульсы с его выхода поступают на первый вход элемента 9 запрета, который при этом запрещает прохождение импульсов сброса с выхода задащего генератора 5 на обнуляющий вход счетчика 7 импульсов. Счетчик

7 накапливает импульсы, поступающие на его счетный вход or задающего

;.генератора 5 и соответствующие циклам обнуления счетчика 6. Объем счетчика 7 выбран из условия о)

/7" где Т " — средняя продолжительность

pÍ естественной паузы реченого сигнала.

817616

Если счетчик 6 переполняется подряд в течение количества циклов, большего N q.qто счетчик 7 импульсов также переполняется. Импульс переполнения с выхода счетчика 7 изменяет состояние элемента 9 запрета, который, в свою очередь, переводит аналоговый ключ в состояние "Включено", при этом сигнал с выхода интегратора 12 проходит на вход исполнительного блока 11. Вышеописанный

1Î механизм работы происходит в том случае, если на вход устройства поступает напряжение, состоящее только из шума или смесь речевого сигнала с шумом с отношением сигнал/шум меньше единицы. Когда отношение 15 сигнал/шум речевого сигнала на входе устройства больше единицы, частота импульсов на выходе формирователя такова, что счетчик 6 не переполняется за время между двумя обнуляющими Щ импульсами. Элемент 9 запрета при этом разрешает прохождение импульсов сброса с выхода задающего генератора 5 на обнуляющий вход счетчика 7 и одновременно переводит аналоговый ключ 10 в положение "Выключено".

При этом сигнал с выхода интегратора

12 не проходит на вход исполнительного блока 11. В течение естественных пауз речевого сигнала длительностью не более Tpq, элемент 9 запрета не изменяет своего состояния и ключ .10 остается в закрытом. состоянии. Это происходит потому, что за время Т „ на .счетный вход счетчика 7 от задаю- щего генератора 5 поступит количество импульсов менее йд,,поэтому счетчик 7 не переполняется и после окончания естественной речевой паузы вновь обнуляется импульсами с выхода генератора 5. 40

С выхода ключа 10 постоянное напряжение, равное вероятной величине действующего значения шума, замеренное во время паузы речевого сигнала, поступает на один из входов исполнительного блока 11.. На другой вход исполнительного блока 11 с выхода элемента 9 запрета поступает сигнал индикации пауз речевого сигнала, больших времени Tpe . Исполнительный

$6 блок 11, например, может отключать проверяемый канал связи при уровне шума, превышающем допустимое значение, индицировать замеренную величину шума, а также индицировать паузу речевого сигнала в контролируемом канале связи.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет устранить неодно1 значность измерения уровня шума в паузах речи, при отношении сигнал/шум входного речевого сигнала п Ф 1 во всем динамическом диапазоне изменения смеси "речевой сигнал + шум" с указанным отношением сигнал/шум, а также во всем динамическом диапазоне изменения входного шума.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня шума в паузах речи, содержащее входной усилитель, амплитудный детектор, синхронный интегратор и амплитудный селектор, исполнительный блок и последовательно соединенные задающий генератор, первый счетчик, второй счетчик, элемент запрета, реверсивный счетчик, ц фроаналоговый преобразователь и интегратор, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, выход задаю щего генератора подключен к второму входу синхронного интегратора, выход амплитудного селектора подключен к второму входу второго счетчика, выход первого счетчика подключен к второму входу элемента запрета, выход второго счетчика подключен к второму входу реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь, третий и четвертый счетчики, второй элемент запрета и аналоговый ключ, причем выход входного усили еля соединен со входом третьего счетчика, . выход задающего генератора одновременно подключен к второму входу третьего счетчика, к второму входу второго элемента запрета и к первому входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьему входу второго элемента запрета,первый выход которого подключен к второму входу четвертого счетчика, а второй выход — к первым входам исполнительного блока и аналогового ключа„ второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход к второму входу исполнительнОго блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 466621, кл. Н 04 В 3/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 605322, кл. Н 04 В 3/46, 1977 (прототип) .

817616

Вход

Тираж 732 Подпжное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, >Х 35 Раушская наб., д. 4/5

Зак аэ 14 32/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель О. Панчерников /

Редактор Н. Кешеля Техред П.Kacтeлeвич Корректор О. Билак