Измеритель уровня звукового давления TES 1352A Марк ГАСАНОВ Время — деньги (в децибелах) О нас никто не заботится. Или же заботится, но за отдельные, как правило, немаленькие деньги. Вот возьмем, к примеру, задачу измерения частотной характеристики в салоне. Процедура, без которой на пороге третьего тысячелетия как-то неудобно говорить о квалифицированной настройке аудиосистемы. Что имеется в наличии для этой цели?

Есть, например, компьютерный комплекс Linear X pcRTA. Комплект плат для установки в PC плюс измерительный микрофон плюс программное обеспечение зашкаливает за тысячу «уев», это не считая компьютера. Сама ЭВМ при этом поневоле окажется в цеху или гараже, что как-то не радует.

Другой вариант: портативный анализатор, скажем, Audio Control. Это, слава богу, вещь в себе, действительно портативная, хотя, если честно, не карманных габаритов. Но цена — по-прежнему глубоко четырехзначная. Правда, компьютера уже не надо.

Есть еще совсем бюджетный вариант — «Euraudio» (Загляните в №10 за 1999 г., там все про него расписано). По удобству работы прибор вне конкуренции, спору нет, но тоже не бесплатный, полновесную модель 600Pro реально купить или чуть дешевле тысячи, или чуть дороже, как повезет.

Куда, спрашивается, податься, если мерить надо, а с деньгами напряженно? То есть лишних-то нет ни у кого, другое дело, что для крупной установочной студии вложения в измерительную технику вполне оправданны. А вот для эпизодического применения, а тем паче для любителя-экспериментатора — многовато будет. Есть ли обходной путь? Есть, оказывается, и мы его постарались разведать — для всех желающих.

Когда готовился прошлый номер, мы узнали, что «АвтоАудиоЦентр» закупил на пробу партию промышленных измерителей уровня звукового давления фирмы TES. Приборы эти, в принципе, предназначены совсем не для car audio. Ведь о нас никто не заботится. Или же заботится... ну, это вы помните. TES 1352A предназначен для измерения уровня шумов во всяких там производственных, служебных или прочих помещениях. Или, скажем, для измерения шумовых характеристик оборудования. Но то, что поручено, измеряет он исправно, более того, может запоминать результаты и сбрасывать их в компьютер, так что зародилась мысль попытаться использовать прибор в своих корыстных целях. Попробовали и (забегая вперед) — получилось.

Но давайте сначала рассмотрим повнимательнее, что же именно попало к нам в руки. Измеритель уровня звукового давления модели 1352А — портативный, даже совсем портативный, весом всего-то 350 граммов, способный с помощью встроенного микрофона определять уровни звукового давления в большом диапазоне и в широкой полосе частот. Диапазон уровней — от 30 до 130 дБ. В принципе подходит. Рекордные дБ-дрэгстеры померить не удастся, а для иных случаев — вполне. Насколько широка полоса частот? По сопроводительной документации гарантируется горизонтальная АЧХ самого прибора (с точностью до 1,5 дБ) в полосе от 31,5 до 8000 Гц. То есть, если ориентироваться на гарантированную точность, верхнюю октаву-полторы звукового диапазона исследовать будет затруднительно. Правда, там и изменить что-либо трудно, самые ужасные трагедии в реальных условиях происходят именно на низких и средних частотах, на которые приходятся и границы разделения полос акустики, и всевозможные резонансы салона.

Не поверив (по обыкновению) печатному тексту, обратились к прибору. Сначала проверили точность показаний — это довольно простая процедура. Есть (у кого надо) эталонный источник звукового давления, величина которого выгравирована прямо на корпусе устройства, совсем маленького, в руке помещается. Калибруемый микрофон засовывается в отверстие на стенке калибратора, нажимается заветная кнопка, и то, что высветилось на шкале прибора, сравнивается с тем, что выгравировано на корпусе калибратора. Разница между двумя величинами — количественная доля вранья в показаниях испытуемого. В нашем экземпляре погрешность оказалась равной 0,8 дБ, то есть существенно меньше обещанной. Результат вдохновил. Проверили соответствие гарантированной полосы частот фактической. Предчувствие не обмануло: здесь прибор по факту дал доверительные показания вплоть до 11 кГц (при гарантированных 8 кГц). Проверка АЧХ микрофона (или измерителя уровня звукового давления, как в нашем случае) — процедура интересная, кто не знает. Основу составляет широкополосная акустическая система, работающая в связке с эталонным микрофоном-ябедой. На акустику подается тональный или шумовой сигнал, а микрофон-ябеда, о котором точно известно, что у него идеальная АЧХ, корректирует уровень сигнала так, что акустика, пусть даже не идеальная, излучает совершенно равномерно на всех частотах. Кстати, в роли измерительной акустики в наших научных центрах применяются ставшие уже почти былинными динамики «Кинап», сделанные по схеме dual concentric — с центрально расположенной пищалкой. Результаты — на графике, полученном, когда на эталонную акустику подавались третьоктавные полосы розового шума.

Так что с точки зрения точности измерений прибор испытание выдержал, даже с походом. Неплохим оказался и сервис, то есть функции и режимы работы. 1352А переключается в режим быстрого или медленного слежения за уровнем измеряемого звукового давления (время интеграции 0,125 с и 1,0 с соответственно) или фиксирует максимальный уровень. С разъемов на боковой стенке корпуса можно снять сигнал с микрофонного усилителя (например, чтобы исследовать форму сигнала на осциллографе) или же постоянное напряжение, пропорциональное измеряемому уровню звукового давления из расчета 10 мВ/дБ. То есть подключить к этому разъему любой вольтметр постоянного тока — и привет, все будет на шкале. Покажет вольтметр, например, 5,3 В — значит, фиксируемое прибором звуковое давление равно 53 дБ. Элементарно, Ватсон. Но самое главное — устройство способно запоминать результаты измерения и потом перегружать их в компьютер. Для этого нет нужды тащить нежную вычислительную технику в запыленное производственное помещение. В памяти 1352А умещается до 16000 отсчетов, куда уж больше-то. На нижнем торце корпуса, за защитной крышкой, примостился до боли знакомый компьютерный разъем RS-232, который надо прицепить стандартным кабелем (он даже есть в комплекте) к последовательному порту и, предварительно установив немудреное программное обеспечение (тоже прикладывается), все измеренное закачать на диск. Остается теперь придумать, как организовать измерения таким образом, чтобы получать не интегральный уровень звукового давления, а его распределение вдоль оси частот.

Напомним: для определения АЧХ по звуковому давлению уровень этого самого давления необходимо измерять в узких частотных полосах, в практике car audio принята ширина полосы 1/3 октавы. Для этого на входе «взрослого» RTA-анализатора стоит батарея из 30 узкополосных фильтров, каждый вырезает из входного сигнала свою полоску шириной в треть октавы, а потом дальнейшая электроника величину отфильтрованного сигнала измеряет и показывает на дисплее в виде полоски переменной длины или светящейся точки. И так тридцать раз. В результате за одно измерение получается сразу вся кривая АЧХ. Времени на это тратится минимум. Но денег!.. Ведь фильтров и всего, что за ними следует, — тридцать, а это, сами понимаете... Так что измерение в реальном времени (RTA и означает Real Time Analysis) выливается в реальные затраты на оборудование.

Но ведь можно по-другому. Намек на альтернативный подход уже содержится в методике, которой мы воспользовались при калибровке АЧХ прибора, — заранее нарезать третьоктавные полосы и подавать их на вход исследуемого тракта по очереди, фиксируя, какая на сколько свистнет. Потом по этим тридцати точкам построить график — и дело в шляпе. Вот только возникает три вопроса: первый — где их взять нарезанные-то, да чтобы без вранья; второй — как их подать на вход, если вход — это CD-ресивер в машине; ну и третий — нельзя ли как-нибудь без чирканья карандашиком, как в раньшие времена, когда компьютеры назывались ЭВМ, а чертежи чертили по грушевым лекалам.

Вам надо ответов — пожалте. На первые два вопроса ответ один: на диске «IASCA Setup & Test» как раз вот ровно для того, о чем мы толкуем, и записаны аккуратненько наструганные третьоктавные полоски розового шума. С объявлением перед каждой полосой, какая у нее центральная частота. Третий вопрос находит свой ответ как раз в способности 1352А перегружать данные в компьютер.

Опыт мы поставили так: взяли генератор розового шума и с его помощью и при посредстве компьютерного третьоктавного анализатора сняли АЧХ реального громкоговорителя. Нарочно дрянного, чтобы АЧХ была поинтереснее. Получившаяся кривая — на графике.

Теперь вместо генератора на вход усилительного тракта подали сигнал с CD-проигрывателя, заряженного «IASCA Setup & Test», дорожка № 96. На этом треке, как мы выяснили, звучание каждой третьоктавной полосы занимает ровно 12 секунд. Поскольку период измерений прибора можно программировать (от 1 до 8000 секунд с лишним, два часа, в общем), сначала мы хотели поставить период измерения, равный как раз 12 секундам, и получить по одному отсчету на каждую полосу. Попробовали — результаты получались довольно нестабильные, поскольку шумовой сигнал все же хаотичен, и если снять показания в какой-то случайный момент, то не факт, что через секунду он будет таким же. Пошли по другому пути: поставили самый малый период измерений (1 с), запустили диск и включили режим RECORD на приборе. Напомним: на этом этапе компьютер не понадобится, он был нужен для установки периода измерений (перед их началом) и впоследствии — для построения АЧХ (после окончания). Трек №96 играет примерно 8 минут. Можно расслабиться и со вкусом покурить. Когда заветная дорожка закончилась, запись остановили. В принципе, на этом этапе можно было бы прибор выключить и убрать в шкаф на неограниченное время, — все измерения остаются в памяти. Устройство отнесли в офис, подключили к компьютеру и, согласно наставлению, скачали данные. Интересно, что идентификация данных происходит по времени записи (забыл сказать: на дисплее прибора непрерывно работают часы с секундомером). Спасенные данные — это текстовая таблица, в которой приводится дата, время измерения и его результат. У нас получилось триста с чем-то точек. Теперь таблицу можно закачать хоть в Excel, хоть в примитивный Microsoft Graph (входит в стандартный набор примочек к Microsoft Word). И преспокойно построить график. Результат — перед вами. Поскольку между записями шумовых полос вставлены паузы с объявлением частоты (на уровне много ниже номинального), график получается разделенным регулярными «ущельями», по которым нетрудно сориентироваться, где какая частота.

Сравнение полученных кривых показывает: крупные (и даже не очень) огрехи АЧХ вылавливаются довольно уверенно. В принципе, при некотором навыке можно корректировать АЧХ «на лету», следя за показаниями прибора и регулируя усиление в соответствующей полосе эквалайзера, к примеру.

Есть и еще варианты применения новой для нас игрушки. Та же настройка сабвуфера на максимум отдачи, например. Или «отлов» его резонансных горбов. Да мало ли что можно придумать, если время есть...