Потребительские свойства телефонных аппаратов. Принципы построения микрофона и телефона

Некоторые примеры выполнения телефонов

Некоторые примеры реальных телефонов приведены на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Телефонные капсюли: а) ТА-4; б) ТК-67

1 — корпус, 2 — крышка, 3 — мембрана, 4 — полюсные надставки, 5 — электрообмотки, б — каркас катушки, 7 — отверстие, 8 — защитная прокладка, 9 — резьба, 10 — контактный винт, 11 — постоянный магнит.

Телефонный капсюль имеет пластмассовый корпус 1, в дно которого впрессован постоянный магнит 11с полюсными надставками 4. На свободные концы надставок надеты катушки электромагнита телефона. Обмотки катушек соединены последовательно, а их свободные концы припаяны к штифтам, которые впрессованы в корпус телефона. С нижней стороны в штифты ввернуты контактные винты, с помощью которых телефон подключается к схеме ТА. Сверху телефонный капсюль закрыт крышкой 2, которая навинчивается на корпус. В крышке имеются отверстия 7.

Для оценки качества телефона как преобразователя электрических колебаний в звуковые используют понятие чувствительности телефона. Чувствительностью телефона (Па/мВ) называют величину, которая определяется отношением звукового давления , развиваемого испытуемым телефоном в камере искусственного уха, к переменному напряжению , приложенному к его зажимам. Искусственным ухом называется измерительный прибор, акустические параметры которого соответствуют уху человека (прибор, который имитирует среднюю акустическую нагрузку на телефон, создаваемую ухом человека).

Частотная характеристика чувствительности телефона показывает зависимость чувствительности телефона от частоты при постоянном значении напряжения, приложенного к его зажимам. Частотная характеристика чувствительности неравномерна по сравнению с телефонами, имеющими специальные акустические перегородки.

Для выравнивания частотной характеристики чувствительности телефона в его механико-акустическую систему вводят пластмассовую перегородку, которая делит на две части объем под мембраной. Перегородка имеет форму диска с двумя отверстиями, затянутыми шелком, и двумя отверстиями для полюсных надставок, и кладется в специальный паз корпуса таким образом, чтобы полюсные надставки выступали над ней. Объем воздуха между мембраной и акустической перегородкой вместе с воздухом, колеблющимся в отверстиях перегородки, демпфирует (уменьшает) колебание мембраны на резонансной частоте и тем самым выравнивает частотную характеристику чувствительности телефона.

На рис. 1.12 приведены основные параметры телефонов ТА-4, ТК-67[1.12].

Рис. 1.12. Частотные характеристики чувствительности телефонов

Краткие итоги

• Основные потребительские характеристики — это получаемые параметры речи: слоговая, фразовая разборчивость, качество речи по смыслу и узнаваемости.
• Слоговая и фразовая разборчивость зависит не только от телефонного аппарата, но и от всей системы передачи.
• Слоговая (фразовая) разборчивость определяется отношением правильно принятых по испытуемому тракту слогов (фраз) к общему числу принятых и выражается в процентах.
• Узнаваемость речи — это возможность слушателя по звучанию голоса определять конкретного человека, известного ему ранее.
• Смысловая разборчивость — степень правильного определения информационного содержания речи.
• Интегральное качество — общее впечатление слушателя от воспринимаемой речи.
• Для определения качества речи применяется испытательная установка, содержащая телефонный аппарат, переключатель, искусственные абонентскую и соединительную линии.
• Искусственные абонентская и соединительная линии содержат элементы, позволяющие имитировать основные параметры этих линий (прямое сопротивление и сопротивление между проводами (сопротивление утечки), емкость линии) и дают возможность имитировать помехи, воздействующие на эти линии.
• Оценка проводится по таблицам предпочтений при сравнении речи, полученной по эталонному и реальному трактам.
• Для оценки параметров качества речи по пятибалльной системе предлагаются таблицы критериев.
• Испытания могут проводиться в нескольких режимах.
  • Нормальный темп речи — произнесение речи со скоростью, при которой средняя длительность контрольной фразы равна 2,4 с.
  • Ускоренный темп речи — произнесение речи со скоростью, при которой средняя длительность контрольной фразы равна 1,5-1,6 с.
• Процесс оценки качества речи может быть автоматизирован.
• Главные факторы, влияющие на слышимость, — это мощность звукового давления и частота колебаний звука.
• Эти величины определяются с помощью трех взаимосвязанных характеристик.
  • Звуковое давление, обозначенное , измеряется в Паскалях (Па).
  • Удельная мощность, обозначаемая — , измеряется в Вт/м2.
  • Интенсивность (относительная безразмерная величина, обозначаемая и измеряемая в децибелах).
• В определении принято использовать стандартный порог слышимости , а соответствующее ему значение минимальной удельной мощности
• В области 1000 Гц звуки воспринимаются в наибольшем диапазоне от наименьшей интенсивности (удельной мощности, звукового давления).
• Для преобразования акустической энергии в электрическую служит микрофон.
• Для преобразования электрической энергии в акустическую служит телефон.
• Микрофоны бывают угольные, конденсаторные, пьезоэлектрические.
• Угольный микрофон содержит угольный порошок, который под влиянием звуковой энергии меняет свою плотность.
• Конденсаторные микрофоны основаны на применении конденсатора, который имеет одну подвижную обкладку и меняет величину емкости в зависимости от звукового давления.
• Электретные микрофоны предварительно накапливают постоянное напряжение с помощью заряда электрета, тонким слоем нанесенного на мембрану и сохраняющего этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).
• Пьезоэлектрические микрофоны вырабатывают ЭДС при воздействии звукового давления.
• Конструкция угольных микрофонов обеспечивает устойчивость к внешним условиям и безобрывность микрофона при его различных положениях.
• Чувствительность угольного микрофона на различных частотах различна. Резкое возрастание чувствительности на определенной частоте разговорного спектра обусловлено резонансом, возникающим при совпадении частоты звуковых колебаний с частотой собственных колебаний мембраны.
• Амплитудная характеристика микрофона характеризует зависимость переменной ЭДС, развиваемой микрофоном, от изменения звукового давления, действующего на мембрану.
• Частотные характеристики уровня чувствительности микрофонов измеряются относительно 1 В.

Задачи и упражнения

1. Используя рис. 1.1, нарисуйте схему автоматизированного испытания методом сравнения с устройством, устанавливающим соединение и принимающим речевые образцы на приеме.

   Какие устройства должны быть на исходящем конце для передачи образцов речи?

   Какие устройства должны быть на приемном конце для приема образцов речи?

   По каким параметрам может проводиться анализ совпадения этих образцов?
2. Как будет воздействовать ускорение темпа речи на качество ее передачи при различных скоростях передачи цифрового тракта? Например, для низкоскоростного (скорость цифрового потока менее 16 КГц) и высокоскоростного трактов (скорость цифрового потока более 16 КГц).
3. Какие из факторов, перечисленных в этом разделе, влияют (улучшают, ухудшают) на качество речи?
4. Как, по вашему мнению, на качество речи влияет увеличение мощности передачи речи?
5. Пусть заданы значения звукового давления:
   1. 
   2. 
   3. 
   4. 
   5. 
   6. 
   7. 

   Используя пороговое значение звукового давления, вычислите интенсивности звука.
6. Пусть заданы значения звукового давления:
   1. 
   2. 
   3. 
   4. 
   5. 
   6. 
   7. 

   Используя пороговое значение удельной мощности, вычислите интенсивности звука.
7. Пусть заданы значения интенсивности в дБ:
   1. 
   2. 
   3. 
   4. 
   5. 
   6. 
   7. 

   Используя пороговое значение удельной мощности, вычислите удельную мощность звука.
8. Определите по рис. 1.7 уровень чувствительности микрофона МК-10 (в дБ) при следующих частотах:
   • 0,3 КГц
   • 2 КГц;
   • 3 КГц.
9. Определите неравномерность уровня чувствительности микрофона МК-10.
10. Определите рис. 1.7 уровень чувствительности микрофона МК-16 (в дБ) при следующих частотах:
    • 0,3 КГц;
    • 2 КГц;
    • 3 КГц.
11. Определите неравномерность уровня чувствительности микрофона МК-16 и сравните ее с величиной по п. 2.
12. Проведите такие же вычисления по рис. 1.8 для микрофонов МКЭ-3 и МКЭ-378, взяв частоты крайних точек рабочего диапазона.
13. Рассчитайте максимальный ток, порождаемый звуковым давлением, если:
    • исходное сопротивление микрофона 400 Ом;
    • коэффициент изменения сопротивления при звуковом давлении ;
    • сопротивление линии 1000 Ом.
14. • исходное сопротивление микрофона 400 Ом;
    • коэффициент изменения сопротивления при звуковом давлении ;
    • сопротивление линии 400 Ом.
15. • исходное сопротивление микрофона 1000 Ом;
    • коэффициент изменения сопротивления при звуковом давлении ;
    • сопротивление линии 1000 Ом.

      Оцените полученные результаты.
16. Определите по рис. 1.12 уровень чувствительности телефонов ТК-47, ТК-67, ТА-4 (в дБ) при следующих частотах:
    • 0,3 КГц;
    • 2 КГц;
    • 3 КГц.
17. Укажите элементы микрофона на рис. 1.3 и на рис. 1.7.
18. Укажите элементы телефона на рис. 1.9а и на рис. 1.11.