HELI TEHNIKA konspekt (0)

HELI TEHNILISED NÄITAJAD:
Heliks nim igasugust mehaanilist võnkumist, mis levib laine nähtusena elastses keskkonnas (gaasides, vedelikes , tahketes ainetes). Inimene tajub heli, mille võnkesagedus on 16 Hz...20 000 Hz.
Alla 16 Hz – infraheli, üle 20 kHz – ultraheli
Heli allikast levib heli laine sfääriliselt igas suunas. Levimise kiirus esineb keskkonna tihedusest ja temperatuurist. Õhus 20°C v = 340 m/s
340 m/s = 340*36 000 = 1224 km/h
Lainepikkus: λ = v/F
Laia sagedusliku katteteguri tõttu on väga keerukas elektronakustilistele muunditele suunatoimet ja ühtlasi näitajaid kõikidel sagedustel . Lainenähtustena on helilainetel kõik omadused, mis esinevad laineprotsessidel.

Liikumine ehk interferents

Paindumine takistuste taha – difraktsioon

Neeldumine ehk helitugevuse vähenemine materjalides. Suur neeldumine on väikese tihedusega poorsetes ainetes

Peegeldumine – suure tihedusega materjalidelt

Murdumine erineva tihedusega kk-de piirilt
Õhuta ( vaakumis ) ruumis heli ei levi!
Levikiirused:
Õhk v = 340m/s
Vesi v = 1500 m/s
Metallid v = 5000 m/s
Heli neeldumine materjalides sõltub sagedusest [f]. Madalad f-id neelduvad rohkem. Näo poolt saabuva heli suund on kahe kõrva toimel määratava täpsusega 3-4°. Kukla poolt tulenev heli on määratav väikese täpsusega. Helilaine suuna määramist kahe kõrva abil nim binauraalefektiks.
TEHNILISED PÕHINÄITAJAD:

Heli tugevus e. intensiivsus I - see on energia hulk, mida kannab helilaine ühes ajaühikus läbi laine levimissuunaga risti asetseva pinnaühikuga.
Mõõteühik |W/m2|
kuuldelävi: I0 = 10-12 |W/m2|
valulävi: Imax = 102 |W/m2|
IdB = 10 log I/I0

Heli dünaamiline diapasoon
D = Imax/I0 = 102/10-12 = 1014
DdB =10 log D
Dünaamika ala: DdB =10 log 1014 = 140 dB
Muusika dünaamika enamasti (piano pianissimo ―› forte) D
90dB
NB! Dünaamika ala näitab kõige nõrgema ja kõige tugevama heli vahet.
Vaikne aed (lehed liiguvad) I = 20 dB
Vaikne klass (SA – 04) I = 30...35 dB
Pärnu mnt. Tänav I = 40...45 dB
Rock orkester Iork max = 70...85 dB
Raadiotehniliste vahenditega on võimatu nii suurt dünaamikat edastada kuna nõrgematele helidele panevad piirid mürad ja tugevamatele saatja väljundvõimsus.
RAADIOTEHNILISED SEADMED :
Saatjad , vastuvõtjad D = 40...60 dB
Dünaamika laiendid – ekspanderlaiendid
Δ D
10...15 dB
IB
0 UB
Dünaamika ahendid – kompressorvõimendid
Δ D
10...15 dB

Helirõhk p [Pa] –lisarõhk, mis helilaine läbimisel keskkonnast liitub keskkonna rõhule.
Kuuldelävi p0 = 2*10-5 Pa
Valulävi pmax =20 Pa
PdB = 20 log p/p0
Helitugevus ja helirõhk on omavahel ruutsõltuvuses, st 4-ja kordne heli tugevdamine suurendamine põhjustab 2-e kordse helirõhu suurendamise.
Δ p =
ΔI =Δp2

Heli valjus – helitugevuse subjektiivne tajumine inimkõrva poolt ja on võrdeline logaritmiga helirõhust. Helitugevuse tajumine oleneb heli sagedusest ja heli tugevusest. Kõige tundlikum on inimese kõrv sagedusalas 500 Hz...4000 Hz. Kõige halvemini tajub kõrv madalasageduslikke nõrku helisid .
Sellek, et kõrv tajuks 20Hz-list heli sama tugevalt kui 1000Hz-list tuleb esimesele anda juurde 70 dB helitugevust. Helivaljuse ühtlaseks muutmiseks valmistatakse paremates aparaatides toonkompensatsioonahelatega regulaatorid .

Kõlavärving ehk tämber – heli kõlamine oleneb helisignaalis sisalduvatest sageduskomponentidest ning müradest. Põhitooniks on kõige madalama sagedusega siinusvõnkumine. Kõik helis sisalduvad ülejäänud siinusvõnkumised ( harmoonilised ) on põhitooni täisarvu kordsed. Heli kõla ehk tämbri määrab ülemtoonide arv, nende sagedused nende tugevused ning mürad.
Helisignaalide tehnilised näitajad
Helisignaalid saadakse mikrofonide või salvestusseadmete elektroakustiliste muundite kaudu. Signaalide põhinäitajad on:

Spektri laius

Signaali tase, nivoo

Ning signaali dünaamika ala
Signaali spekter – kujutab signaali elektrilise pinge harmooniliste komponentide amplituude erinevatel sagedustel. Helisignaalid on väga laia spektriga, kuid normaalseks heli taastamiseks piisab suurema amplituudiliste komponentide edastamist. Põhjus on selles, et 1) kõrvalsagedusala on piiratud (16 Hz – 20 kHz) ning ka dünaamika ala on piiratud. Teiseks põhjuseks – helisignaali võimsuse spektraaltihedus on teatavast piirist väga hõre ja kõrv ei märka vähese tihedusga spektriosa puudumist. 3) väga väikese amplituudiga signaali komponendid jäävad allapoole süsteemi omamüra ja pole mõtet edastada. 4) Raadioleviks eraldatud laineastmikud on piiratud sagedusalaga ja ei võimalda signaali täieliku spektri ülekannet.
Signaali nivoo ehk tase - väljendatakse voltides, vattides või detsibellides. Detsibellid on suhtelised logaritmühikud kus signaali väärtust võrreldakse logaritmiliselt. Signaali hetkvõimsus muutub pidevalt suures ulatuses, kuid kesmine võimsus on suhtelselt ühtlane. Signaali keskmist ehk dünaamilist nivood mõõdetakse impulssmeetritega, mille põhiosadeks on detektor ja integreeriv ahel.
Signaali nivooks nim keskmist võimsuse suhet tingliku 0 nivooga, milleks loetakse 1mW või 1W. Ühikuteks on (dB mw) või (db W). Rohkem levinud on signaali taseme määramine voltides, tingliku 0 nivoo suhtes 1mW võimsuse ja 600 Ω koormuse juures. Väga harva väljendatakse 0 nivoo signaali voolu järgi.
PSign=1mV R=600Ω
Madalavoldilistes heliseadmetes on rahvusvaheliselt levinud signaali tase +6cB=1,55V
Mitmeastmelistes heliseadmetes ja stuudiotraktides väljendatakse signaali taset ka graafiliselt. Graafilist joonist nim nivoo diagrammiks.­­­­
Kodutöö:
Teostada stuudio helikanali pingenivoode arvutus eelneva näiteülesande järgi. Arvutustulemused koondada kahte tabelisse. Vastavalt neile joonestada nivoodiagramm. arvutusi kontrollida vähemalt kolme kontrolltehtega.
U2=70 mV
K2=-17dB
U4=5V
K=63dB
Näide1:
Võimendi 1 – Ku=20 dB =10 x
Võimendi 2 – Ku=26 dB =20x
Näide2:
Vastuvõtja tundlikkus on E=-44dB (Uo=0,775V)
E=0,775*0,0063=4,9mV
Sagedusmoonutusi väljendatakse detsibellides. See on põhjustatud kondedest, induktiivsustest, transi- ning skeemi sisemahtuvustest.
0,5dB= 1,06
1dB= 1,12
2dB= 1,26
3dB= 1,41
4dB= 1,6
5dB= 1,8
6dB= 2,0