DE2714198A1

DE2714198A1 - Akustische messanordnung

Info

Publication number: DE2714198A1
Application number: DE19772714198
Authority: DE
Inventors: Takeshi Matsudaira; Keisuku Sekiguchi; Tadashi Takise
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1977-10-13
Also published as: FR2346800A1; US4124895A; GB1569367A; JPS52119970A; NL7703534A; CA1079842A; FR2346800B1

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISWU } 98 D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

S77P37 30. März 1977

SONY CORPORATION
Tokyo / Japan

Akustische Meßanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine akustische Meßanordnnung, insbesondere auf eine akustische Meßanordnung, die einfach im Aufbau ist und mit der sich sofort Meßergebnisse als analysierte Daten erhalten lassen.

Es ist im allgemeinen sehr wichtig, die akustischen Eigenschaften eines gewissen Raumes, etwa eines Vortrags- und Hörsaals, dessen akustische Eigenschaften zur Debatte stehen, zu kennen, um die Schallgegebenheiten des Raumes zu verbessern.

Zu diesem Zweck wurden bislang verschiedene akustische Meßmethoden oder Anordnungen entwickelt.

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Beim Messen von akustischen Eigenschaften ist es wichtig, die Meßergebnisse am Meßort rasch zu erhalten und auswerten zu können. Um die Meßergebnisse rasch zu erhalten, sollten alle notwendigen Meßinstrumente an den Meßort transportiert werden. Im allgemeinen steigt die Anzahl der notwendigen Meßinstrumente mit der Anzahl der zu messenden Parameter. Der Transportvorgang ist sehr umbequem.

Bei einer akustischen Meßanordnung für den Außendienst, bei welcher ein Kundendienstmann sich in einen mit einer akustischen Einrichtung, wie etwa einem Stereo-Verstärker, ausgestatteten Raum begibt und dort die akustischen Eigenschaften des Raumes mißt, um den Benutzer hinsichtlich der Anordnung der akustischen Einrichtung zu beraten, ist es praktisch unmöglich, die zahlreichen Meßinstrumente zu dem Raum zu transportieren.

Bei dem herkömmlichen akustischen Meßverfahren werden die Meßergebnisse aus dem Raum in die Kundendienststelle gebracht und dort zum Kennenlernen der akustischen Eigenschaften des Raumes in einigen Tagen analysiert. Folglich benötigt das herkömmliche akustische Meßverfahren eine lange Zeit, bis die akustischen Eigenschaften des Raums bekannt sind.

Ziel der Erfindung ist daher, eine Meßanordnung zu schaffen, welche die genannten Nachteile der herkömmlichen Verfahren vermeidet.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßeinrichtung zu schaffen, bei welcher die Meßdaten durch eine vom Meßort entfernt angeordnete Analysiereinrichtung analysiert werden, wodurch die Anzahl der Meßinstrumente, die am Meßort notwendig ist, um die akustischen Eigenschaften des Raumes zu messen, erheblich herabgemindert ist.

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Darüberhinaus ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher eine Meßanordnung über eine DatenUbertragungsschaltung mit einer Datenanalysieranordnung verbunden ist, wodurch möglich wird, daß die Meßergebnisse rasch am Meßort bekannt sind.

Welter ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher eine normale Telefonübertragungsschaltung als DateniJbertragungsschaltung verwendet werden kann, wodurch die Meßanordnung praktisch an jedem Meßort eingesetzt werden kann und sich Information leicht zwischen der Meßanordnung und der Datenanalysieranordnung übertragen läßt.

Daneben ist es Ziel der Erfindung eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher die Meßdaten durch einen Rechner analysiert werden, wodurch sich subjektive Einflüsse bei der .Analyse durch eine Meßperson und Fehler vermeiden lassen, so daß die Meßergebnisse mit hoher Genauigkeit gewonnen werden können.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher die Messung automatisiert und die Datenansammlung erleichtert werden kann.

Darüberhinaus ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher ein Pegelabgleicher mit einer bestimmten Frequenzcharakteristik vorgesehen ist, wodurch alle Frequenzkomponenten des zu messenden Analogsignals gleich behandelt werden können und die Meßgenauigkeit verbessert werden kann.

Weiter ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, welche einen Meßapparat als Endanordnung aufweist, der leicht zu transportieren und einfach im Aufbau ist.

Daneben ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei der die Anzahl der zu messenden Parameter

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wie übetragungscharakteristik, Nachhallzeit, Verhältnis von direktem und indirektem Schall, Zeitgewichtungsmittelpunkt und Tonschärfewert bei Verwendung der gleichen Meßanordnung durch Umformung allein einer Datenanalysleranordnung frei erhöht oder vermindert werden kann. Daneben ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher, beginnend mit einer vorgegebenen .Adresse, die Meßdaten mehrererMessungen in einen Speicher geschrieben werden und nach dem Ende der Messungen die in dem Speicher gespeicherten Meßdaten ausgelesen und übertragen werden, wodurch sich die Meßdaten der einzelnen Messungen durch nur einen einzigen Auslesevorgang auf eine Datenanalysiereinrlchtung, wie etwa einen Rechner, Übertragen lassen. DarUberhinaus ist es Ziel der Erfindung, eine akustische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher ein Nebengeräuschsignal, welches auf einen F.ingangsanschluß gegeben wird, bevor ein Signal zur Messung der akustischen Eigenschaften eines Raums auf den Eingangsanschluß gegeben wird, in einem Schieberegister gespeichert wird, das zu messende Signal in einem bestimmten Bereich eines Random-Access-Speichers sequentiell gespeichert wird, danach das Nebengeräuschsignal aus dem Schieberegister ausgelesen und in den verbleibenden Bereich des Random-Access-Speichers übertragen wird, wodurch zwei aufeinanderfolgende Informationssignale aufeinanderfolgend in dem Random-Access-Speicher gespeichert werden können.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine akustische Meßanordnung vorgesehen, welche eine Meßanordnung mit einer Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Referenzsignals, mit einem Eingangsanschluß, welcher mit einem zu messenden Analogsignal entsprechend dem Referenzsignal versehen wird, mit einer Verstärkereinrichtung zur Vorverstärkung des Analogsignals, mit einem Analog-Digitalwandler zur Umwandlung des Analogsignals in ein digitales Signal und mit einer ModulationseinrJchtung

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zur Modulation des digitalen Signals zu einem modulierten Signal, eine Analysieranordnung mit einer Demodulatlonseinrichtung zur Demodulation des modulierten Signals zu einem demodulierten Signal und mit einer Datenverarbeitungseinrlchtung zur Verarbeitung des demodulierten Signals derart, daß analysierte Daten erzeugt werden, und eine Kopplungseinrichtung zur Verbindung der Meßanordnung mit der Analyseanordnung über eine DatenUbertragungsschaltung umfaßt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind

Fig.1 eine Darstellung eines Anwendungsbeispiels einer akustischen Meßanordnung nach der Erfindung;

Fig.2 ein Blockschaltbild einer akustischen Meßanordnung gemäß einer Ausführungsform der F.rfindung;

Flg. 3 (A), (B) und (C) graphische Darstellungen von Frequenz-Amplitudencharakteristiken zur Erläuterung eines in der akustischen Meßanordnung verwendeten Pegelabgleichers;

Fig. /+ eine schematische Darstellung eines Speichers zur Erläuterung eines Einsatzverfahrens des Speichers in der akustischen Meßanordnung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer für das Verfahren gemäß Fig. k verwendeten Schaltung;

Fig. 6 eine Wellenform eines Beispiels eines mit der akustischen Meßanordnung zu messenden Analogsignals;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Messung des Analogsignals der Fig. 6; und

Fig. fl eine schematische Darstellung eines Random-Access-Speichers zur Erläuterung von zwei darin enthaltenen Informationsabschnitten.

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Flg. 1 zeigt eine akustische Meßanordnung, die aus einer meßstellenseitigen -Anordnung 2 und einer rechnerseitigen Anordnung 3 besteht. Die meßstellenseitige Anordnung 2 ist in einem Hörsaal aufgebaut, während sich die rechnerseit.lge Anordnung 3 in einer Kundendienststation befindet. Die Daten werden zwischen der meßstellenseitigen Anordnung 2 und der rechnerseitif rn Anordnung 3 über eine Datenlibertragungsschaltung ώ übertragen und empfangen. An einen in der meßstellenseitigen Anordnung 2 befindlichen Eingangsanschluß 5 einer Endapparatur 2· ist ein Mikrofon M angeschlossen,oder es wird an diesen Eingangsanschluß 5 der Endapparatur 2' ein elektrisches Signal S gelegt. Ein beim Abfeuern einer Pistole erzeugter Stoßschall und Nachhall- bzw. Widerhallschall werden von dem Mikrofon M aufgenommen. Das Ausgangssignal des Mikrofons M wird auf den Eingangsanschluß 5 gelegt. Wenn alternativ ein Kurztonsignal über einen Verstärker A von einem Kurztongenerator 20 (Fig. 2) her an einen Lautsprecher SP gelegt wird, dann werden der direkt vom Lautsprecher SP herkommende Schall und der Nachhallschall vom Mikrofon M aufgenommen und da? Ausgangssignal des Mikrofons M wird auf den Eingangsanschluß-5 gegeben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der von der Pistole P oder dem Lautsprecher SP herrührende Stoßschall bzw. direkte Schall und Nachhallschall in einem Tonbandgerät T aufgezeichnet werden, und daß das Wiedergabesignal vom Tonbandgerät T her auf den Eingangsanschluß 5 gegeben wird.

Das oben beschriebene elektrische Signal S kann beispielsweise von einem in einem Stereo-Verstarker angeordneten Vorverstärker gewonnen werden. In diesem Falle können die elektrischen Eigenschaften des Vorverstärkers durch die akustische Meßanordnung gemessen und analysiert werden. Das auf den Eingangsanschluß 5 gegebene Signal wird in der Endapparatur 2¹ in geeigneter Weise, wie im folgenden noch beschrieben wird, verar-

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beitet und dann durch ein in einem akustischen Koppler 15' befindliches MODEM (Modulator und Demodulator) 15 moduliert. Das modulierte Signal wird Über ein normales Telefon 4' auf eine DatenUbertragungsschaltung 4 übertragen.

Auf der anderen Seite wird das von der meßstellenseitigen Anordnung 2 übertragene modulierte Signal durch ein weiteres MODEM 17 demoduliert und einer in der rechnerseitigen Anordnung 3 befindlichen Rechneranordnung 19 eingegeben. Das demodulierte Signal wird in der Rechneranordnung 19 verarbeitet, und man erhält analysierte Daten. Die analysierten Daten werden über das MODEM 17 in den Hörsaal rückUbertragen und durch einen in der Endapparatur 2' der meßstellenseitigen Anordnung 2 angeordneten Drucker 2¹P so dargestellt, daß sie unmittelbar verständlich sind.

Im folgenden werden wichtige Teile der meßstellenseitigen Anordnung 2 und der rechnerseitigen Anordnung 3 unter Bezugnahme auf Fig. 2 im einzelnen beschrieben.

Gemäß Fig. 2 ist in der Endapparatur 2¹ ein Regelverstärker 6 mit dem Eingangsanschluß 5 verbunden. Der Ausgang des Regelverstärkers 6 wird auf einen Pegelabgleicher 7 und einen stationären Kontakt 8a eines Umschalters 8 gegeben. Der Ausgang des Regelverstärkers 6 wird durch den Pegelabgleicher 7 auf einen weiteren stationären Kontakt 8b des Umschalters 8 gegeben. Ein Antifaltfilter 9 ist an einem beweglichen Kontakt 8c des Umschalters 8 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Antifaltfilters 9 wird über einen Scheitelpegeldetektor 10 zum Nachweis des Ausgangssignals des Antifa]tfilters 9 auf den Regelverstärker 6 rückgeführt. An das Antifaltfilter 9 ist eine Tastspeicherschaltung 11 angeschlossen. Die Ausgabe der Tastspeicherschaltung wird einem Analog-Digitalwandler eingegeben und durch diesen in ein digitales Signal umgewandelt.

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Die Ausgabegröße des Analog-Digitalwandlers 12 wird in einem Speicher 13 gespeichert. Eine MODEM-Schnittsteile 14 ist an einen Ausgang des Speichers 13 angeschlossen. Das im Speicher 13 gespeicherte digitale Signal wird über die MODEM-Schnittstelle 14 durch das MODEM 15 moduliert und von MODEM

15 auf die rechnerseitige Anordnung 3 übertragen. Das von der rechnerseitigen Anordnung 3 her übertragene Datensignal wird durch das MODEM 15 demoduliert, und das demodulierte Signal wird über die MODEM-Schnittstelle 14 auf einen EinRang

16 für den Drucker 2¹P gegeben. Das MODEM 15 ist im akustischen Koppler 15* angeordnet. Ferner ist in der Endapparatur 2· ein Kurztongenerator 20 zur Erzeugung eines Referenzklanges enthalten. Die Ausgabegröße des Kurztongenerators 20 wird über einen .Ausgangsanschluß 21 gewonnen.

In der rechnerseitigen Anordnung 3 ist das MODEM 17 über eine Datenübertragungsschaltung 4 mit dem MODEM 15 der meßstellenseitigen Anordnung 2 verbunden. Das MODEM 17 ist mit der Rechneranordnung 19 über eine MODEM-Schnittstelle 18 kombiniert.

Als nächstes werden die Wirkungsweisen der oben beschriebenen Anordnungen für den Fall beschrieben, daß die akustischen Eigenschaften eines Hörsaals gemessen werden.

Zunächst wird ein Fall beschrieben, in dem der Umschalter 8 auf dem stationären Kontakt 8a geschlossen ist. Ein weiterer Fall, bei welchem der Umschalter 8 zur Verwendung des Pegelabgleichers 7 auf dem stationären Kontakt 8b geschlossen ist, wird weiter unten beschrieben.

Das vom Eingangsanschluß 5 herkommende Eingangssignal wird über den Regelverstiirker 6,den stationären Kontakt 8a des Um-

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schalters 8 und das Antifaltfliter 9 auf den Scheitelpegeldetektor 10 gegeben. Das Ausgangssignal des Scheitelpegeldetektors 10 wird auf den Regelverstärker 6 gegeben. Die Verstärkung des Regelverstärkers 6 wird durch das Ausgangssignal des Scheitelpegeldetektors 10, orientierend am Scheitelpegel des Eingangssignals des zu messenden Frequenzbereichs, so gesteuert, daß der Dynamikumfang des Analog-Digitalwandlers 12 ein Maximum wird.

Nachdem die Verstärkung des Regelverstärkers 6 in der beschriebenen Weise eingestellt ist, wird das Eingangssignal erneut auf den Eingangsanschluß 5 gegeben und durch den Regelverstärker 6 mit der eingestellten Verstärkung verstärkt. Das verstärkte Eingangssignal wird auf das Antifaltfilter 9 gegeben, durch welches die gefaltete überlagerung zwischen der halben Abtastfrequenz (Sampling-Frequenz) f der Tastspeicherschaltung 11 und der Frequenz des verstärkten Eingangssignals eliminiert wird. Das vom Antifaltfilter 9 herkommende verstärkte Eingangssignal wird auf die Tastspeicherschaltung 11 gegeben und durch diese mit der Abtastfrequenz f entsprechend dem zu messenden Frequenzbereich probenhaft abgetastet. Das Ausgangssignal der Tastspeicherschaltung 11 wird auf den Analog-Digitalwandler 12 gegeben und durch diesen in ein kodiertes Digitalsignal umgewandelt. Das Digitalsignal wird durch den Speicher 13 sequentiell gespeichert. Als Speicher 13 kann beispielsweise ein Random-Access-Speicher (RAM) verwendet werden. Das digitale Signal wird aus dem Speicher 13 mit der zulässigen Geschwindigkeit der Datenübertragungsschaltung 4 ausgelesen und über die MODEM-Schnittsteile 14 auf das MODEM 15 gegeben. Das digitale Signal wird durch das MODEM 15 frequenz-, amplituden- oder in irgendeiner anderen Weise moduliert. Das modulierte Signal wird über die Datenübertragungsschaltung 4 dem MODEM 17 auf der rechnerseitigen Anordnung 3 eingegeben.

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Eine normale Telefonschaltung kann als Datenübertragungsschaltung U verwendet werden.

Das modulierte Signal wird durch das MODEM 17 zum ursprünglichen digitalen Signal demoduliert. Das digitale Signal wird über die MODEM-Schnittstelle 18 auf die Rechneranordnung 19 übertragen und durch die Rechneranordnung 19 analysiert. Je nach den Gegebenheiten des Hörsaals werden unterschiedliche Arten von Daten über die Rechneranordnung 19 erhalten.

Das von der Rechneranordnung 19 kommende Datensignal wird über die MODEM-Schnittstelle 18 dem MODEM 17 eingegeben und durch das MODEM 17 frequenz-, amplituden- oder in irgendeiner anderen Weise moduliert. Das modulierte Signal wird über die Daten-Ubertragungsschaltung 4 auf das MODEM 15 übertragen. Das durch das MODEM 15 demodulierte Signal wird über die MODEM-Schnittstelle 14 auf den Ausgangsanschluß 16 gegeben und durch den an den Ausgangsanschluß 16 angeschlossenen Drucker 2¹P dargestellt.

Bei der akustischen Meßanordnung 1 kann die meßstellenseitige Anordnung 2 kompakt ausgeführt und somit leicht zu transportieren sein. Wenn die Arten der Meßwerte zunehmen, muß nur die rechnerseitige Meßanordnung 3 reorganisiert werden, während dies für die meßstellenseitige Anordnung 2 nicht notwendig ist. Die gleiche meßstellenseitige Anordnung 2 kann für verschiedene Arten von Meßwerten als Meßinstrument verwendet werden. Da die Daten durch den Rechner analysiert werden, lassen sich Fehler und eine subjektive Analyse durch eine Meßperson vermeiden. Die Messung läßt sich automatisieren, und die Daten lassen sich leicht anhäufen. Beispielsweise können mit der akustischen Meßanordnung 1 die übertragungscharakteristik, eine Nachhallzeit einer Nachallkurve, das Verhältnis von direktem zu indirektem Schall, der Zeitgewichtungsmittelpunkt

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und der Tonschärfewert gemessen werden.

Als nächstes wird der Pegelabgleicher 7 aus Fig. 2 beschrieben.

Die Maximalauflösung, nämlich der Dynamikumfang für die Analog-Digitalwandlung hängt von der Bit-Zahl N des Codes ab. Der auf N Bits zu kodierende Maximalwert MAX wird ausgedrückt durch:

MAX = 2^NLSB (1)

wobei LSB das Bit mit dem niedrigsten Stellenwert darstellt. Der Dynamikumfang DRo wird daher ausgedrückt durch:

ΝιΛΧ 2^NI,SM

DRo = 201og _n( ) = 201oi|_in ( · )

^iU LSB J/SH

= 201og_1Q2^N = 6.021.:N(dB) (2)

Das Eingangssignal ist normalerweise Jedoch ein zusammengesetztes Signal, welches verschiedene Frequenzkomponenten enthält. Alle Frequenzkomponenten haben nicht immer den gleichen Dynamikumfang.

Es sei beispielsweise das zusammengesetzte Signal betrachtet, welches zwei Frequenzkomponenten, deren Frequenzen f.. und f~ und deren Amplitudenverhältnis M : 1 (M i 1) sind, enthält.

Die Amplitude des zusammengesetzten Signals wird maximal, wenn die Phasendifferenz der zwei Frequenzkomponenten einen bestimmten Wert annimmt, und minimal, wenn die Phasendifferenz

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zwischen den zwei Frequenzkomponenten einen bestimmten anderen Wert annimmt. Dementsprechend liegt der Dynamikumfang des zusammengesetzten Signals zwischen der Maxima]amplitude und der Minimalamplitude. Obwohl die Verstärkung des Regelverstärkers 6 so eingestellt ist, daß der Analog-Digitalwandler 12 die Maximalauflösung für das zusammengesetzte Signal erhält, werden die Dynamikbereiche der beiden Frequenzkomponenten verengt.

Wenn die Maximalamplitude der Frequenzkomponente f.. gleich MAX.. ist, dann wird die Maximalamplitude der Frequenzkomponente fp durch MAX₁/M ausgedrückt. Die Beziehung zwischen MAX der Formel (1) und MAX^ ist die folgende:

MAX > MAX₁ + —~— = MAX. (~

1 M 1 M

weshalb MAX₁ <1 _Μ~γ~ ' M** Π)

1 -- M + 1

Der Dynamikumfang DR^ der Frequenzkomponente f.. und der Dynamikumfang DRp der Frequenzkomponente f~ sind die folgen den:

MAX·. ·. ΜΛΧ

201oo₁₀( --gg ) = 201og₁₀( ^₁- · -^₅₅

- ^DR0 -

^ΜΛΧ1 MAX

- DR₀ - 201og₁₀(M+l) (5)

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Im Hinblick auf die obige Formel (4) ist der dynamische Bereich DR₁ der Frequenzkomponente f.. gleich der Maximalauflösung des Analog-Digitalwandlers nur, wenn M unendlich groß, nämlich wenn die Frequenzkomponente f₂ weggelassen ist. Der Dynamikumfang DR₁ der Frequenzkomponente f.. 1st Jedoch um den Wert 201Og_{1 Q}( ■■■■ ) geringer als die Maximalauflösung des Analog-Digitalwandlers.

Im Hinblick auf Formel (5) wird der Dynamikumfang der Frequenzkomponente fp mit zunehmendem Wert für M vermindert. Er ist um den Wert 20log₁₀(M+1) geringer als die Maximalauflösung des Analog-Digitalwandlers.

Normalerweise wird bei der Messung der akustischen Eigenschaften des Hörsaals die Nachhallzeit, der Tonschärfewert und der Zeitgewichtungsmittelpunkt aus der Nachhallkurve gewonnen, wo die Änderung der Frequenzkomponenten mit der Zeit beobachtet wird, und alle Frequenzkomponenten sollten gleich bedient werden. DarUberhinaus sollte der weitest mögliche Dynamikumfang gewährleistet sein. Zu diesem Zweck wird der Pegelabgleicher 7 vor dem Analog-Digltalwandler 12 angeordnet. Das Frequenzspektrum des vom Regelverstärker herkommenden Eingangssignals wird im Pegel durch den Pegelabgleicher gleichgemacht.

Ein Beispiel für die Frequenzcharakteristik des Pegelabglelchers 7 ist in Fig. 3 (B) gezeigt. Die Frequenzcharakteristik ist das Inverse zum Frequenzspektrum des in Fig. 3 (-A) gezeigten Referenz-Eingangssignals.

Das Referenz-Eingangssignal erhält man aus dem Reg^lverstärker 6, wenn die Pistole P in einem schalltoten Raum abgefeuert wird, oder wenn ein Kurztonsignal vom Lautsprecher SP im

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schalltoten Raum ausgesandt wird. Wenn das Referenz-Eingangssignal auf den Eingangsanschluß 5 gegeben wird, ist die Frequenzcharakteristik des Ausgangs des Pegelabgleichers 7 im wesentlichen gerade, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 3 (C) dargestellt ist. Beim Messen der akustischen Charakteristik des Hörsalls wird das zu messende Eingangssignal auf den Eingangsanschluß 5 gegeben und durch den Pegelabgleicher 7 abgeglichen. Die Frequenzcharakteristik des Ausgangssignals des Pegelabgleichers 7 ist entsprechend den Gegebenheiten des Hörsalls gekrümmt, wie durch die gestrichelte Linie c¹ in Fig. 3 (C) dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Pegelabgleichers 7 wird probenhaft abgetastet und in ein digitales Signal umgewandelt. Bei der Analyse durch die Rechneranordnung 19 können alle Frequenzkomponenten so gleich wie möglich bedient werden. Ein vergleichsweise großer Dynamikumfang kann für alle Frequenzkomponenten gewährleistet werden. Dementsprechend wird, wenn der Umschalter 8 auf den stationären Kontakt 8b gelegt ist, die Meßgenauigkeit erhöht.

Als nächstes wird der in der akustischen Meßanordnung 1 verwendete Speicher 13 beschrieben.

Wenn die akustische Charakteristik des Hörsaals mit dem AbfeuerschalL der Pistole gemessen wird, beeinträchtigen allgemeine Störgeräusche auf der Messung die Meßwerte, so daß das Meßergebnis einen gewissen Fehler enthält. Zur Verminderung dieses Fehlers wird in Betracht gezogen, die akustische Charakteristik des Hörsalls in einer geeigneten Anzahl N¹ von Malen wiederholt zu messen und die N Meßergebnisse zu mitteln. Es kostet jedoch einige Mühe und lange Zeit, die akustischen Eigenschaften des Hörsalls N-MaI wiederholt zu messen und die N Meßergebnisse getrennt zu übertragen.

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Im folgenden wird eine Ausführungsform zur Lösung dieses Problems beschrieben. Bei dieser Ausführungaform werden die Meßdaten der N Messungen alle zusammen im Speicher gespeichert und zu gleicher Zeit auf die rechnerseitige Anordnung 3 übertragen.

Fig. A zeigt ein Verfahren, die Meßergebnisse in den Speicher 13 zu schreiben Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm für das Verfahren, bei welchem das zu messende analoge Datensignal in ein digitales Signal umgewandelt, das digitale Signal wiederum in den Speicher 13 geschrieben und das aus dem Speicher 13 ausgelesene digitale Signal auf einen Empfänger 23 übertragen wird.

In Fig. 5 wird das auf den Eingangsanschluß 5 gegebene analoge Datensignal durch einen Vorverstärker 6¹, der dem Rege3-verstärker 6 der Fig. 2 entspricht, verstärkt, um auf diese Weise einen geeigneten Pegel zu erhalten, der in ein digitales Signal umgewandelt werden soll. Das verstärkte analoge Signal wird durch den Analog-Digitalwandler 12 in das Digitalsignal umgewandelt. Das Digitalsignal wird mit einem dem Speicher 13 von einer Steuerschaltung 22a her eingegebenen Schreibbefehl in den Speicher 13 geschrieben. Die im Speicher 13 gespeicherten Daten werden mit einem dem Speicher 13 von der Steuerschaltung 22a her eingegebenen Auslesebefehl aus dem Speicher 13 ausgelesen und auf den Empfänger 23 übertragen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Blockdiagramms der Fig. 5 im einzelnen beschrieben. Es wird der Fall beschrieben, daß die Anzahl der Meßdaten für eine Messung gleich ist, und daß die Anzahl N¹ der Messungen gleich 5 ist. In diesem Fall wird ein Meßwert in eine Adresse des Speichers 13 geschrieben, und die Meßwerte werden in Adressen des Speichers in numerischer Ordnung, beginnend mit einer Adresse 0,

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geschrieben,.

Zu Beginn der ersten Messung gibt ein Zeiger 13' des Speichers 13 die Adresse O an. Hundert Meßdaten der ersten Messung werden in numerischer Ordnung in die Adressen O bis 99 geschrieben. Mit Beginn der zweiten Messung gibt der Zeiger 13¹ des Speichers 13 die Adresse 100 an. Hundert Meßdaten der zweiten Messung werden in numerischer Ordnung in die Adressen 100 bis 199 geschrieben. Ähnlich werden hundert Meßdaten der dritten Messung und hundert Meßdaten der vierten Messung in die Adressen 200 bis 299 bzw. 300 bis 399 geschrieben. Wenn hundert Meßdaten der fünften Messung in die Adressen AOO bis 499 geschrieben worden sind, gibt der Zeiger 13 eine Adresse 500 an.

Beim übertragen der gespeicherten Meßwerte der fünf Messungen in den Empfänger 23 werden die Meßdaten der fünften Messung zuerst aus dem Speicher 13 ausgelesen. Die vom Zeiger 13' angezeigte Adressennummer nimmt mit Übertragung eines Meßdatums jeweils um 1 ab. Wenn der Zeiger 13¹ die Adresse O anzeigt, endet das Auslesen. Ein Informationssignal, daß alle Meßdaten der fünf Messungen auf den Empfänger 23 übertragen sind, wird vom Speicher 13 her auf den Empfänger* 23 gegeben. Dadurch unterscheidet der Empfänger 23 die Zahl der Messungen.

Das obige, anhand von Fig. 5 erläuterte Verfahren kann für den Speicher 13 der in Fig. 2 gezeigten akustischen Meßanordnung 1 verwendet werden.

Wenn beispielsweise die niedrigen Frequenzkomponenten des Eingangssignals in der akustischen Meßanordnung 1 gemessen werden, wird eine niedrige Abtastfrequenz f für die Tastspeicherschaltung 11 ausgewählt. Für das Messen der höheren

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Frequenzkomponenten des Eingangssignals mit der akustischen Meßanordnung 1 wird fur die Tastspeicherschaltung 11 eine höhere Abtastfrequenz f ausgewählt. Wenn beispielsweise die Speicherkapazität des Speichers 13 8000 ist, die Abtastfrequenz f für die Messung der niedrigen Frequenzkomponenten 1 kHz und die Abtastzeit 1 Sekunde ist, können die Meßdaten von acht Messungen in dem gemäß dem Verfahren der Fig. 4 in acht Teile unterteilten Speicher 13 gespeichert werden. Wenn die höheren Frequenzkomponenten gemessen werden, dann werden Teile des unterteilten Speichers 13 miteinander vereinigt.

J\ls nächstes wird der Fall beschrieben, daß die Schallsituation des Hörsaals gemessen und das sich ergebende Eingangssignal im Speicher 13 gespeichert wird, bevor die Pistole abgefeuert oder der Kurzton von Lautsprecher SP ausgesandt wird.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Wellenform des auf den Eingangsanschluß 5 der Endapparatur 2¹ gegebenen Eingangssignals. Zum Zeitpunkt t,. wird die Pistole abgefeuert oder der Kurzton vom Lautsprecher SP ausgesandt. Die Zeit t~ ist die vorgegebene Meßzeit. Wenn das in Fig. 6 gezeigte Eingangssignal nach der Zeit t^ auf den Eingangsanschluß 5 gegeben wird, ist es des öfteren notwendig, das Eingangssignal vor dem Zeitpunkt t^ zu messen. In diesem Fall können, wenn ein Schieberegister als Speicher 13 verwendet wird, die in den Speicher geschriebenen Daten nicht von einem beliebigen Speicherbereich des Schieberegisters ausgelesen werden. Das ist unzweckmäßig. Bei Verwendung eines Random-Access-Speichers (RAM) als Speicher 13 ist die Steuerung der Adressenreihenfolge kompliziert.

Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform zur Lösung des oben dargelegten Problems in Verbindung mit Fig. 7 und Fig. 0 beschrieben, diese Ausfuhrungsform wird In der akustischen Meßanordnung 1 verwendet.

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Bevor die Pistole P abgefeuert oder der Kurzton vom Lautsprecher SP ausgesandt wird, wird das Nebengeräusch-Signa] vom Zeltpunkt t = O an als Eingangssignal auf den F.ingariRsanschluß 5 gegeben und mit Hilfe des Analog-DigitaJwandlers 12 in ein digitales Signal umgewandelt. Das digitale Signal wird dann sequentiell auf das Schieberegister 13a gegeben. Der Random-Access-Speicher 13b hört auf zu arbeiten.

Nach der Zelt t.. wird die Pistole abgefeuert oder der Kurzton vom Lautsprecher SP ausgesandt. Dies wird durch den Pegel detektor 2k nachgewiesen. Das Detektionssignal des Pegeldetektors 2k wird auf eine Steuerschaltung 22b gegeben. Der Pegeldetektor 2k ist beispielsweise so aufgebaut, daß er das Detektionssignal erzeugt, wenn ein Eingangssignal mit einem höheren Spitzenpegel als der Hälfte eines vorgegebenen Pegels auf den Pegeldetektor 2k gegeben wird. Der Pegeldetektor 2k kann an einer beliebigen Stelle in der Leitung zwischen dem Eingangsanschluß 5 und dem Analog-Digitalwandler 12 angeordnet sein.

Mit dem Anlegen des Detektionsslgnals an die Steuerschaltung 22b erhält man von der Steuerschaltung 2.2b ein Triggersignal, das sowohl auf das Schieberegister 13a als auch auf den Random-Access-Speicher 13b gegeben wird. Auf das Triggersignal hin hört das Schieberegister 13a zu arbeiten auf, und der Random-Access-Speicher 13b beginnt zu arbeiten. Das vom Analog-Digitalwandler 12 kommende digitale Signal wird in den Random-Access-Speicher 13b geschrieben. Um einen Speicherbereich für die Information vor der Zeit t^ zu belassen, wird das vom Analog-Digitalwandler 12 kommende digitale Signal von einer Adresse S^ ab in den Random-Access-Speicher geschrieben.

Wenn die Bit-Zahl des Schieberegisters 13s η und das Abtastintervall T , dann werden Im Schieberegister 13a in der Zeit t,, η χ Τ Informationen gehalten. Mit dem Verstreichen

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der vorgegebenen Meßzeit t~ erhält man ein Signal von der Steuerschaltung 22b. Mit dem Signal hört das Schreiben vom Analog-Digitalwandler 12 in den Random-Access-Speicher 13b auf, und das Schieberegister 13a beginnt zu arbeiten. Die gehaltenen Informationen werden aus dem Schieberegister 13a in den Random-Access-Speicher 13b geschoben. Die gehaltenen Informationen werden in den Speicherbereich zwischen einer Adresse 0 und einer Adresse (S₁ - 1), wie in Fig. 8 gezeigt, geschrieben. So werden die Informationen A und B vor bzw. nach dem Abfeuern der Pistole oder dem Abstrahlen des Kurtons durch den Lautsprecher SP in den Random-Access-Speicher 13b geschrieben.

Es wurde zwar der Fall beschrieben, daß das Blockdiagramm der Fig. 7 für die akustische Meßanordnung der Fig. 2 verwendet wird, jedoch läßt sich das Blockdiagramm der Fig. 7 in allen Fällen verwenden, in denen zwei Informationen vor und nach einer bestimmten Zeit so in den Random-Access-Speicher 13b geschrieben werden, daß sie unterschieden werden können.

Zusammenfassend gesagt umfaßt die akustische Meßanordnung gemäß der Erfindung eine Meßanordnung mit einem Eingangsanschluß für ein zu messendes Analogsignal, einem Analog-Digitalwandler zur Umwandlung des Analogsignals in ein digitales Signal und einem Ausgangsanschluß zur Ausgabe eines analysierten Ergebnisses des Analogsignals,und eine Analysiereinrichtung zur Verarbeitung der Daten des digitalen Signals und zur Erzeugung des analysierten Ergebnisses. Die Meßanordnung und die Analysiereinrichtung sind über eine Dateniibertragungsschaltung mit MODEMs miteinander gekoppelt.

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Claims

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER 27U198 Sony Corporation S77P37 Patentansprüche

1. Akustische Meßanordnung mit einer Meßanordnung, die eine Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Referenzsignals, einen Eingangsanschluß, der mit einem dem Referenzsignal entsprechenden, zu messenden Analogsignal beaufschlagt wird, und einer Verstärkereinrichtung zur Vorverstärkung des Analogsignals und Gewinnung eines Meßwertes umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Meßanordnung (2) einen Analog-Digltalwandler (12) zur Umwandlung des Analogsignals in ein digitales Signal und eine Modulationseinrichtung zur Modulation des digitalen Signals in ein moduliertes Signal aufweist, und ferner gekennzeichnet durch eine Analysieranordnung (3) welche eine Demodulationseinrichtung zur Demodulation des modulierten Signals zu einem demodulierten Signal und eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung des demodulierten Signals derart, daß analysierte Daten erzeugt werden, aufweist und durch eine Kopplungseinrichtung zur gegenseitigen Verbindung der Meßanordnung und der Analysieranordnung über eine DatenUbertragungsschaltung (4).

2. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysieranordnung (3) eine zweite Modulationseinrichtung zur Modulation der analysierten Daten zu einem zweiten modulierten Signal zur Aufgabe auf die DatenUbertragungsschaltung (4), und daß die Meßanordnung (?) eine

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ORIGINAL INSPECTED

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zweite Demodulationseinrichtung zur Demodulation des zweiten modulierten Signals zu einem zweiten demodulierten Signal und einen mit der zweiten Demodulationseinrichtung verbundenen Ausgangsanschluß (16) zur Ausgabe des zweiten demodulierten Signals aufweist.

3. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) eine mit dem Ausgangsanschluß (16) verbundene Druckereinrichtung (2¹P) zum Ausdrucken des zweiten demodulierten Signals als analysierte Daten aufweist.

k. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) ein aus der ersten Modulationseinrichtung und der zweiten Demodulationseinrichtung aufgebautes erstes MODEM (15) und eine erste, zwischen dem ersten MODEM, dem Ausgangsanschluß (16) und dem Analog-Digitalwandler (12) angeordnete Schnittstelleneinrichtung (14) aufweist, und daß die Analysieranordnung (3) ein aus der zweiten Modulationseinrichtung und der ersten Demodulationseinrichtung aufgebautes zweites MODEM (17) und eine zwischen dem zweiten MODEM und der Datenverarbeitungseinrichtung (19) angeordnete Schnittstelleneinrichtung (18) aufweist.

5. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsschaltung (4) eine TelefonUbertragungsschaltung ist.

6. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Verstärkereinrichtung der Meßeinrichtung (2) aus einem Regelverstärker (6) aufgebaut ist.

7. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) eine mit einem Ausgang des Regelverstärkers (6) verbundene Scheitelpegelnachweiseinrichtung (10) zur Erzeugung eines Nachweissignals zur steuerung der Verstärkung des Verstärkers derart aufweist, daß sie einem Dynamikumfqng des Analog-Digltalwandlers (12) entspricht.

8. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) eine zwischen einen Ausgang der Verstärkereinrichtung und den Analog-Digitalwandler (12) geschaltete Tastspeicherschaltung (11) und eine zwischen den Ausgang der Verstärkereinrichtung und die Tastspeicherschaltung geschaltete Filtereinrichtung (9) zur Elimination einer gefalteten Überlagerung der halben Abtastfrequenz der Tastspeicherschaltung und einer Frequenz des Analogsignals aufweist.

9. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung eine zwischen einen Ausgang der Verstärkereinrichtung und den Analog-Digitalwandler (12) geschaltete Pegelabgleichsschaltung (7) mit einer Frequenzcharakteristik, die die Pegel des Frequenzspektrums des Referenzsignals abgleicht, aufweist.

10. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) eine Schalteinrichtung (8) mit einem

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ersten Eingangsanschluß (8a) und einem zweiten Eingangsanschluß (8b) und einem Ausgangsanschluß aufweist, wobei der erste Eingangsanschluß direkt und der zweite Eingangsanschluß Über die Pegelabgleichsschaltung (7) mit der Verstärkereinrichtung verbunden ist, und wobei der Ausgangsanschluß mit dem Analog-Digitalwandler (12) verbunden ist.

11. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (2) eine zwischen dem Analog-Digitalwandler (12) und der Modulationseinrichtung angeordnete Speichereinrichtung zur Aufzeichnung des vom Analog-Digitalwandler kommenden Digitalsignals aufweist.

12. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen mit dem Analog-Digitalwandler (12) verbundenen Speicher (13) und eine Steuereinrichtung (22a) zur Erzeugung von einem oder mehreren Steuersignalen zur Steuerung des Speichers hinsichtlich des Speicherns und/oder des Auslesens des digitalen Signals aufweist.

13. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (13) eine Anzahl von Speicherbereichen aufweist, wobei in allen Speicherbereichen eine Anzahl von von dem Analog-Digitalwandler (12) her zügeführten Digitalsignalen gespeichert wird und die in den Speicherbereichen gespeicherten Digitalsignale sequentiell ausgelesen werden.

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14. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 1?,

d a du rch gekennzeichnet, daß der Speicher (I3)einen mit dem Analog-Digitalwandler (12) verbundenen Random-Access-Speicher (13b) und ein zwischen den Analog-Digitalwandler und den Random-Access- Speicher geschaltetes Schieberegister (13a) umfaßt.

15. Akustische Meßanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Random-Access-Speicher (13b) einen ersten und einen zweiten Speicherbereich aufweist, und daß der Analog- Digitalwandler (12) erste und zweite digitale Signale seriell ausgibt, wobei das erste digitale Signal auf das Schieberegister (13a) gegeben wird,dann das zweite digitale Signal auf den ersten Speicherbereich des Random-Access- Speichers und wobei danach das erste digitale Signal aus dem Schieberegister in den zweiten Bereich des Random-Access-Speichers geschoben wird.

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