Ш
i
ffi
О
ас >
ca
О
|
|
|
|
|
|
|
|
; fy
|
-^
|
|
|
|
|
|
&>S%v%'i
|
л ч
|
|
|
|
f
|
_ £&?££, &\
|
J
|
|
|
|
|
' 1
|
|
|
|
|
'О
|
1 |
|
≈≈≈≈≈≈≈≈≈ 1
|
|
|
|
|
j j
|
^ХУХ/ХУЧ^
|
|
|
|
|
J.
|
' ≈≈≈≈≈≈≈ - ≈≈≈≈≈≈≈≈ ^
|
|
|
|
|
|
|
|
72
Когда требуется высокая разрешающая способность анализа, применяют последовательный 3. а. (метод гетеродинирования), при к-ром с помощью спец. генератора (гетеродина) и нелинейного элемента получают электрлч. напряжение с разностной /г≈/с (или суммарной /г+/с) частотой, где /г ≈ частота гетеродина, /с ≈ частота сигнала. Полосный фильтр шириной Д/ настроен при этом на нек-рую фиксированную частоту /п. Меняя /г, добиваются, чтобы все частотные составляющие сигнала последовательно образовывали с /г разностную частоту /г≈/с≈/п± Д//2. Зависимость напряжения на выходе фильтра от частоты дает амплитудно-частотный спектр звука. Анализаторы гетеродинного типа проводят 3. а. с пост, шириной полосы.
Частотные спектры многих практически важных звуков (речь, звуки голосов животных, шум машин и механизмов при изменении режима работы) изменяются во времени. Чтобы проследить эти изменения, применяют частотно-временной, или сонографический, анализ (рис. 3). Частотные спектры, полученные за последовательные интервалы времени, отображаются
Рис. 3. Сонографическое изображение звуковых сстгнолол: J ≈ чистый тон с частотой /0, 2 ≈ короткий импульс в момент времени tD, 3 ≈ амплитудно-мо-аулированный сигнал, 4 ≈ частотно-модулированный ситнал+ 5 ≈ полосовой шум, Е диапа-зоне от /, до /2, длящийся от момента времени (, до t2.
на спец. электрочувствит. бумаге в координатаv «частота≈время». Степень почернения бумаги характеризует значение спектральной составляющей а(/) из данном интервале времени.
Для 3. а. наряду с аналоговыми методами, основанными на применении фильтров, гетеродинных анализаторов, сопографов, в настоящее время широко применяются численные методы с использованием ЭВМ. Применение ЭВМ позволяет выполнять как частотный, так и временной 3. а.; возможно также разложение звукового сигнала по другим функциям, отличным от синусоидальных.
3, а. применяют при изучении свойств источников звука, среды его распространения, при обнаружении звукового сигнала на фоне других мешающих звуков, при распознавании звукового сигнала и т. п. Напр., анализируя звуки животных, можно выяснить биол. назначение этих звуков. Наблюдая изменение спектров зи у на с расстоянием, выявляют способность воздушной или водной среды проводить, поглощать и рассеивать авук. Сопоставляя спектры шумов сердца у больных людей с характером заболевания, выполняют акустич. диагностику сердца. 3, а. полезен при борьбе с шумом и вибрациями на пронз-ве и транспорте, Напр., зная спектр шума автомобильного двигателя, можно рассчитать рациональную конструкцию глушителя. Знание спектров речевых и музыкальных звуков позволяет правильно выбрать частотную характеристику электроакустич. передающих трактов, обеспечивающих требуемое качество воспроизведения звука. На основе 3. а. работают системы автоматич. распознавания речи.
Для анализа случайных звуковых сигналов применяют корреляционный анализ (см. Корреляция), позволяющий определить степень статистич. взаимосвязи либо одного и того же сигнала р1т но в разд. моменты времени, отстоящие на интервал т, либо разных зну-ковых сигналов рг и p2j напр, звукового поля в разных точках пространства. В нервом случае эта связь характеризуется автокорреляционной фацией;
Т
Rn (t) = -~
- т
во втором ≈ взаимно-корреляционной ф-цией:
г
1
≈ 7*
(здесь Т ≈ временнбй интервал, за к-рый проводится анализ). Методами корреляционного анализа решаются такие задачи, как предсказание характера изменения процесса во времени, выделение слабых, акустич. сигналов на фоне помех> измерение искажений вещательных сигналов при их передаче электроаку-стич. системой н др. По корреляционным функциям могут быть найдены многие фиа. характеристики аку-стнч. процессов, систем и звуковых полей, представляющие практич. интерес.
3. а. в живой природе производится слуховыми органами животных, прич╦м чем выше на ступени аволюц. лестницы находится животное, тем изощр╦ннее его 3. а. Так, слух насекомых анализирует звук только по его временнбй структуре, тогда как амфибии и млекопитающие (включая человека) имеют развитую систему 3. а.: частотного (параллельного на улитке органа слуха) и частотно-временного (в нейронных структурах головного мозга). Наиб, развитыми формами 3. а. обладают эхолоцирующие животные (дельфины, летучие мыши), к-рые, излучая зондирующие импульсы и сравнивая их спектры со спектрами эхосигналов от разных объектов в среде, оценивают свойства объектов (напр., съедобный≈несъедобный), их размер, форму, внутр. структуру, расстояние и скорость движении объекта.
Лит.: Харкевич А. А., Спектры и анализ, 4 изд., М,, 1962; Френке Л., Теория сигналов, пер. с англ., М., 1974; С к у ч и к Е,, Основы акустики, пер. с англ., т. 1, М., 1976; Бельков и ч В. М., Дубровский Н. А., Сенсорные основы ориентации китообразных, Л., 1976.
Н. А,. Дубровский,
ЗВУКОВЙДЕНИЕ ≈ получение оптически видимых изображений предметов с помощью акустич. ьолн. В зависимости от назначения и используемого диапазона частот применяют устройства 3., основанные на след, принципах.
Линзовое 3., при к-ром для построения акустич. изображения предмета используется звуковая оптика (линзы акустические). Предмет 3 «освещается» звуковым полем от излучателя 2 (рис. 1), а акустич. линза 4 созда╦т звуковое изображение предмета в нек-рой плоскости, где устанавливается пространств.
Рис. 1. Принцип линзового Рис. 2. Принцип голографи-звуковидсния: 1 ≈ УЗ-гснора- чсского звуковиденип: 1 ≈ УЗ-гор; 2 ≈ излучатель; 3 ≈ пред- генератор; 2,3 ≈ излучатели; мет; 4 ≈ акустическая линза 4 ≈ предмет; 5 ≈ акустический (объектив); 5 ≈ акустический пространственный детектор, пространственный детектор с электрическим или оптическим преобразованием сигнала.
детектор 5, преобразующий распределение поля давлений либо непосредственно в оптич. изображение, либо в электрич. сигнал с последующим преобразованием в оитич. изображение.
Голографическое 3. использует принцип голографии (рис. 2) и не нуждается в звуковой оптике. Помимо рассеянного предметом поля pf на плоскость пространств, детектора 5 направляется т. н, опорная звуковая волна р(). Возникающая интерференц. картина стоячих воли (акустич, голограмма) регистр пру-
