Проверка на дорожках. Три новых Иван Иваныча

Наш журнал уже касался вопросов применения недорогих шумомеров в автозвуковом деле. И, судя по откликам читателей, не напрасно. «Иван Иваныч», как обозвали шумомер FWE 33-2055 за простоту и явный демократизм — непременный, уставной инструмент судей FSQ, но это лишь одно из его применений. Другое, более важное — роль «народного спектроанализатора», остро необходимого широким кругам, в силу того, что «антинародные», то есть профессиональные, дороги неизлечимо.
Банальная фраза о том, что жизнь не стоит на месте и новое всегда приходит на место старого, нашла ещё одно подтверждение. Торговая группа DAXX начала поставку в Россию портативных шумомеров нового поколения «Check Mate» от американской фирмы «Galaxy Audio» (в самом деле американской, можете проверить: www.galaxyaudio.com).
Тот, первый «И.И.», который по паспорту FWE 33-2055, представляет собой один из клонов давнишней разработки Radio Shack (известен также под именем Conrad и еще под несколькими). Разработка удачная, но уж очень давнишняя, и это хорошо заметно. Новые «Иван Иванычи» моложе, лучше сложены, более образованны и одеты моднее.
Все три поставляемые модели универсальны по применению, имеют 4-разрядный цифровой дисплей, более удобную и точную систему калибровки (с многооборотным резистором), а отличаются друг от друга сервисными возможностями. По области применения шумомеры полностью отвечают международным стандартам IEC 651 II (это на них написано) и отечественным ГОСТ 17187 и ГОСТ 17188 (здесь уж поверьте нам). И сам бог велел обучить всех троих специальности car audio спектроанализатора. Но вначале — личные дела вновь прибывших.

ТЕПЕРЬ ИХ ТРОЕ...

СМ-130. Самая младшая и самая доступная по цене модель. Корпус, по сравнению с FWE 33-2055 (он же Radio Shack, он же Conrad и т.д.), стал намного уже и тоньше, и держать прибор в руке при измерении намного удобнее. Микрофон теперь полудюймовый и вынесенный вперед, и то и другое — на пользу точности измерений, хотя и по разным причинам. На лицевой панели 5 мягких кнопок для включения и выключения прибора, записи в память максимальных значений измеренного звукового давления, переключения встроенных в шумомер взвешивающих фильтров «А» и «С», переключения скорости отображения на дисплее информации («Fast»/»Slow») и селектор диапазонов измеряемых уровней. В отличие от FWE 33-2055, у СМ 130 таких диапазонов всего четыре, но они расширены и для удобства имеют перекрытие: 40 — 70 дБ, 60 — 90 дБ, 80 — 110 дБ и 100 — 130 дБ. Электретный конденсаторный микрофон обладает круговой диаграммой направленности и оснащён ветрозащитой — надеваемым при порывах ветра поролоновым шариком. Нам это вроде бы и ни к чему, но все равно красиво. Отображение информации на дисплее с шагом через 0,5 дБ, частотный диапазон измеряемых сигналов от 125 Гц до 8 кГц с точностью в пределах допуска для шумомеров второго класса (±2 дБ). На дисплей выводится индикация диапазона измерений и регистрация оперативно заносимых в память максимальных значений измеряемого давления. Питание автономное, от батарейки «Крона» (9 В), с которой СМ-130 может проработать до 70 часов.

У СМ-140 более широкий частотный диапазон, начинающийся с 31,5 Гц, и дополнительные функциональные возможности. По их совокупности он идеально подходит в качестве судейского инструмента на соревнованиях FSQ. Корпус аналогичен модели СМ-130, но у СМ-140 еще более широкое перекрытие диапазонов измеряемых уровней. Теперь диапазонов три: 32 — 80 дБ, 50 — 100 дБ, 80 — 130 дБ. Есть функция долговременного удержания на экране дисплея не только максимальных, но и минимальных измеренных значений. В СМ-140 предусмотрен аналоговый выход (под 3,5-миллиметровый «джек») с выходным напряжением до 1 В (выходное сопротивление 100 Ом). Отображение информации на дисплее уже с шагом в 0,1 дБ, а коридор допусков погрешности измерений сужен до ±1,5 дБ.
К сожалению, как и у предыдущей модели, в комплекте СМ-140 нет резьбового соединения в корпусе для крепления прибора на микрофонной стойке или треноге.

Старший из приборов, СМ-150, чуть-чуть напоминает проскочивший в свое время по нашему небосклону, но быстро куда-то пропавший TES 1352A («АЗ» №7/2000). Корпус у него крупнее, и упаковано устройство в чемоданчик для переноски и хранения. По электрическим параметрам СМ-150 близок к СМ-140, но по оснащению — качественно богаче.
Помимо трёх фиксированных диапазонов появился автоматический выбор шкалы измеряемых уровней. Дисплей большего, чем у предыдущих приборов, размера оснащён, кроме цифрового, параллельно действующим аналоговым индикатором, на манер стрелочного, и отключаемой подсветкой. В комплекте поставки есть небольшая, но весьма удобная тренога, а на корпусе появилось стандартное резьбовое крепление, позволяющее поставить СМ-150 на любой фотоштатив.
Кроме автономного питания от батареи имеется разъём для подключения питания внешнего постоянным напряжением 8 — 15 В (значит — включая бортовое напряжение автомобиля). Особого шарма ради в поставку входит маленькая отвёрточка, используемая при калибровке прибора.
Но главная особенность СМ-150 — дополнительный (помимо аналогового выхода, как в СМ-140) интерфейс RS 232 (в комплекте — соединительный кабель) для подключения к последовательному порту компьютера. Вместе с устройством поставляется диск с программным обеспечением Test Link SE322, позволяющий установить в компьютере программу отображения результатов измерений. В этом случае на экране появляется таблица, по вертикальной оси которой можно судить об измеренном уровне, а по горизонтальной — о времени, когда это происходило. Функция очень удобная, дающая возможность, например, подать на измеряемый акустический звуковой тракт сигнал скользящего тона, а на мониторе, как на спектроанализаторе, увидеть результирующую АЧХ. Правда, пока не в логарифмическом режиме. А чтобы в логарифмическом, нужно приложить определённую сметку, какую и куда, мы расскажем, а пока проверим, не склонны ли наши гости к вранью.

Усредненные поправки к показаниям шумомеров СМ-130, СМ-140 и СМ-150

В КАМЕРУ!
(Звукомерную камеру Акустического центра МТУСИ)

При знакомстве на страницах нашего журнала с «Иван Ивановичем» мы достаточно подробно разбирали отличие измерений уровня звукового давления от измерений уровня громкости. Поэтому лишь вскользь напомним: нелинейность частотного восприятия человеческим ухом звукового давления приводит к необходимости введения в шумомеры встроенных взвешивающих фильтров. С которыми эти шумомеры превращаются в измерители уровня громкости. Фильтры имеют условные названия «А», «В» и «С». При больших уровнях звукового давления (80 — 110 дБ) применяется фильтр «С» с самой меньшей по крутизне коррекцией, на самых малых (30 — 50) — фильтр «А», имеющий наибольшую крутизну. Значение, например, 88 дБС говорит о том, что измеренное звуковое давление соответствует УРОВНЮ ГРОМКОСТИ в 88 дБ.
У шумомеров самого высокого класса точности обязательно есть все три встроенных фильтра и плюс к этому линейная шкала без фильтров («Lin»). Но и стоят они соответственно. Шумомеры второго класса, о которых мы рассказываем, существенно более доступны по цене, но в силу этого имеют только два встроенных фильтра «А» и «С» и даже лишены линейной шкалы. Что касается точности их измерений, то здесь они не так сильно уступают своим более дорогим собратьям. Согласитесь, поле допусков измеренных значений в виде «коридора» в ±0,5 дБ и ±2,0 дБ не столь уж велико. На рис. 1. можно увидеть поле допусков для шумомеров второго класса и заодно типовую АЧХ встроенного фильтра «С».
В статье «Новое дело «Ивана Ивановича» («АЗ» №3/2002) подробно рассказывалось о том, как можно использовать шумомер для снятия АЧХ в салоне автомобиля, и приводилась таблица поправок к показанию шумомеров FWE 33-2055. Ровно такую же технологию измерений мы рекомендуем для новых шумомеров и составили для них шкалу поправок.
Сравнительные измерения показаний СМ-140 и СМ-150 с показаниями измерительного звукового комплекса «Bruel & Kjer» в заглушенной звукомерной камере приведены на рис 2. Для удобства все графики транспонированы в популярный у нас формат SpectraLab. Красным цветом показана АЧХ громкоговорителя, измеренная на эталонном (и чудовищно дорогом) тракте с линейной шкалой, зелёным — АЧХ того же громкоговорителя, измеренная шумомером СМ 150, фиолетовая — СМ-140 (на обоих приборах был включён фильтр «С»). На графиках видно, что показания шумомеров отличаются от оригинала, и было бы удивительно, если бы не отличались. Расхождения обусловлены как «врождённой» погрешностью ±1,5 дБ, оговоренной производителем, так и влиянием встроенного взвешивающего фильтра «С». Чтобы перевести показания прибора из корректированного «С» в линейное, можно пользоваться усреднённой шкалой поправок, приведённой в таблице.
Несмотря на то, что поправки носят усреднённый характер (мы испытывали три экземпляра шумомеров), очевидно, что новая серия СМ на краях частотного диапазона, безусловно, точнее шумомеров FWE. Это вполне объяснимо — результат применения измерительного микрофона меньшего диаметра, вынесенного к тому же вперёд на стойке. Прогресс налицо, но для того, чтобы по праву считаться прогрессом, нужно использовать, так сказать, ЭВМ.

МАЛЕНЬКАЯ ЧЁРНАЯ ВЕРЁВОЧКА...

На одном конце — мини-джек 3,5 мм, на другом — до боли знакомый разъем RS-232. Это превращает шумомер CM-150 в компьютеризованный прибор для снятия АЧХ. Для измерений подойдёт любой компьютер под Windows, способный воспроизвести звуковой файл (.WAV) скользящего тона (на звуковом слэнге — свип-тон). Его можно записать в любом звуковом редакторе (например, SoundForge), вписав в начало и конец фонограммы щелчки, или использовать подготовленный специально для наших читателей файл, скачав его с сайта www.lasinfo.ru.
Сам процесс измерения прост: звук скользящего тона с компьютера подаём на вход звукового тракта испытываемой аудиосистемы. Шумомер СМ-150 подключается к компьютеру через СОМ-порт с помощью входящего в комплект поставки кабеля. Сигнал с шумомера поступает в компьютер и регистрируется программой Test Link SE322, которую, разумеется, надо прежде установить с прилагаемого к СМ-150 диска.
Если измерения проводить с установкой в программе Sample Rate прибора, равной 0,1 с (режим «Fast»), то, задаваясь необходимой точностью измерений (количеством частотных полос, на которые разбивается весь диапазон измерений), можно рассчитать и время звучания тестового сигнала.
Например, если длина свип-тона равна 102,4 с, то мы получим 1024 полос, если длина свип-тона составляет 25 с, то получаем разбиение измеряемого частотного диапазона на 250 полос. В начале и в конце тестового сигнала, отступив примерно по 0,5 — 1 с, можно вставить щелчок.
Итак, запускаем измерения в программе Test Link SE322, а затем, переключившись в MediaPlayer, стартуем воспроизведение свип-тона. С завершающим щелчком останавливаем измерения и в окне графика «SE322» видим АЧХ системы. Однако совсем уж радоваться рано, у полученного графика есть свои «косяки»:
- шкала частоты имеет линейную развертку, что не совсем удобно;
- нет привязки данных к частотному диапазону (шкала частот не имеет меток частоты);
- график имеет лишние краевые значения.
А потому не будем пока расслабляться, это недолго, несложно и того стоит. Экспортируем полученные данные в текстовый файл и открываем старым добрым Exel. Из таблицы значений построим диаграмму точечного типа и удалим лишние краевые точки. Их номера можно легко узнать, подводя курсор мыши к точкам графика (см. рис. 3 и рис. 4). После этого мы получим на АЧХ только интересующие нас данные.
Если сделать формат горизонтальной оси логарифмическим, АЧХ окончательно примет привычный вид, только горизонтальная ось всё ещё будет представлена в условных единицах, а не в герцах. А посему привяжем данные к частоте. Для этого достаточно разделить частотный диапазон проводимых измерений на количество полученных точек. Например: (22000 — 20)/1024 = 2,1289. Это расстояние между соседними измерениями в герцах. Вставим пустой столбец слева от измеренных значений. В самую верхнюю клетку запишем нижнюю границу измеряемого диапазона (20 Гц), а затем, выделив весь столбец, заполним его арифметической прогрессией с вычисленным шагом. Теперь каждое значение имеет свою частотную метку. Стало намного удобнее, это сразу видно (рис. 5).
Но и это ещё не всё (специально для перфекционистов на бюджете). Для построения графика АЧХ, совершенно уже безукоризненного по форме представления (масштабная логарифмическая сетка), можно воспользоваться программой SpectraLab. Если у вас ее нет, что, вообще-то, удивительно, то задайте вопрос в любой конференции по предмету и получите пять ответов в первые полчаса. Там и возьмите. Итак, выделим 2 столбца в таблице Exel, содержащие частотный ряд и ряд измеренных данных, и скопируем их в буфер обмена. Откроем обиходную программку Notepad и, вставив данные из буфера, сохраним файл с расширением «.ovl», который можно открыть SpectraLab’ом.
И здесь мы с удовольствием увидим измеренную характеристику акустического тракта в самом шикарном и профессиональном виде виде (рис. 6).
На этом рисунке красным цветом отмечена АЧХ уже известного нам измеряемого громкоговорителя, измеренная на эталонном тракте (рис. 2). Зелёным цветом — его АЧХ, измеренная с линейного выхода СМ-150 (также приведена на рис. 2). Синяя кривая — АЧХ, снятая только что описанным способом, с помощью программы Test Link SE322 и экспорта из Exel в SpectraLab (две последние АЧХ с фильтром «С»). Нетрудно заметить, что синяя кривая имеет более плавный характер, поскольку количество точек измерения здесь составляет 256. На практике этого более чем достаточно.
Процедура измерения АЧХ через СОМ-порт компьютера на самом деле не так нудна, как представляется при её детальном описании. А поковыряться потом в полученных данных на компьютере с тем, чтобы увидеть, как работает собственная аудиосистема... Ну, если и это лениво, чего-либо достичь в автозвуке будет трудно...

Источник: журнал Автозвук, 01/2004. Дмитрий СВОБОДА, Александр СЕРЕБРЯННИКОВ