Sviluppo di procedure di misura complesse basate su tone bursts

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1 Sviluppo di procedure di misura complesse basate su tone bursts M. Bigi, M. Jacchia, D. Ponteggia Metodi di misura e di elaborazione del segnale nella riproduzione elettroacustica del suono Rimini, 38 convegno nazionale AIA,

2 Sommario Introduzione Segnale sinusoidale Hann-burst Sistema di test CLIO con struttura client/server Misurazioni di distorsione armonica Test CEA-2010 Conclusioni 2

3 Introduzione I sistemi elettroacustici sono sollecitati durante il loro normale funzionamento con dei segnali di grande dinamica, non è infrequente trovare dei livelli di picco molto elevati rispetto al valore efficace I segnali di test comunemente utilizzati invece tendono ad avere un rapporto molto più limitato tra picco e valore efficace Tramite l'utilizzo di sinusoidi opportunamente finestrate nel dominio del tempo, è possibile ottenere segnali con valore efficace limitato e valore di picco elevato, in modo da sollecitare i limiti dinamici dei sistemi senza provocare problemi termici 3

4 Segnali di test Sinusoide continua 4

5 Segnali di test Sinusoide con Finestra rettangolare 5

6 Segnali di test Sinusoide con finestra Hanning 6

7 Segnali di test Quando si finestra nel tempo una sinusoide, se ne allarga lo spettro (convoluzione della riga spettrale della sinusoide con lo spettro della finestra) La finestratura permette di alzare il fattore di cresta, definito come: CF=20 log 10 ( ) x peak x rms ( db ) 7

8 Segnale di Keele Keele propone di finestrare un sinusoide con una finestra Hanning di durata 6.5 cicli In questo modo si ottiene una larghezza di banda per il tono generato di circa 1/3 di ottava { ( ) ( 2 π f 0 t ) sin( 2 π f 0 t ) 1 cos f (t)= per 0 t f0 altrove 8

9 Segnale di Keele CF(on)=7.3 db 9

10 Keele Multitone Sommando più toni tipo Keele, ad esempio 31.5, 40, 50, 63 ed 80 Hz, con un minimo di equalizzazione per tenere conto della differente energia dei vari toni (che sono di durata differente, visto che il numero dei cicli è fisso) si ottiene un interessante segnale molto musicale E' un segnale di sintesi con un fattore di cresta molto simile a quello di un segnale musicale, suona come la cassa di una batteria Non permette però di effettuare misurazioni ad esempio di distorsione 10

11 Keele Multitone 11

12 CLIO Remote CLIO Remote è una versione del software che permette di controllare da remoto via TCP/IP il sistema di misura: SCRIPT.ini CLIO affidabilità del sistema di misura REMOTE CMD Scilab programmabilità e potenza delle funzioni di sintesi/analisi di segnali CLIO remote TCP/IP SERVER SCILAB (SOCKET) TEST RESULTS TCP/IP comunicazione CLIENT SIDE GENSIG.wav EXECUTE TEST DUT OUTPUT.bin SERVER SIDE 12

13 CLIO Remote Script.ini [DEVICE] OutLev=3 InGainA=10 [GENERATOR] wavfile=gensig.wav Nloop=2 [MEASUREMENT] AcquiSize=8192 FileName=pluto.bin [] GenSig.wav + 13

14 CLIO Remote [clioremote] fileini=testpath\script.ini [] TCP/IP LOW LEVEL CHA OVERLOAD CHA LOW LEVEL CHB OVERLOAD CHB DONE 14

15 CLIO Remote Pluto.bin 15

16 THD ad alti livelli Si utilizza un segnale di tipo Keele (tono singolo) ma con durata di 11 cicli (stabilito essere un buon compromesso tra banda e durata del segnale) Script automatico Scilab CLIO remote Genera il segnale di stimolo per tutte frequenze a cui realizzare il test Analizza i risultati e produce dei grafici 16

17 THD ad alti livelli FOR ogni frequenza da misurare genera il segnale sinusoidale con finestratura WHILE limiti di dist. e tensione max di uscita non superati effettua una misurazione calcola e memorizza livello calcola e memorizza distorsione aumenta livello uscita END WHILE END FOR 17

18 THD ad alti livelli 18

19 ANSI/CEA-2010 Il test ANSI/CEA-2010 è un metodo standardizzato (basato sul segnale di Keele) per la valutazione del massimo livello di output di subwoofer amplificati. Invece di calcolare la distorsione armonica, lo spettro misurato viene confrontato con una finestra funzione della frequenza. In pratica vengono pesate le singole armoniche e valutato anche il rumore di fondo La misurazione viene effettuata in ground-plane ad una distanza di non meno di 1 metro, la norma specifica in modo chiaro le condizioni del contesto di misura 19

20 ANSI/CEA

21 ANSI/CEA-2010 FOR ogni frequenza da misurare genera il segnale sinusoidale con finestratura WHILE limiti di distorsione non superato effettua una misurazione calcola e memorizza livello verifica distorsione con finestratura ANSI/CEA-2010 aumenta livello uscita END WHILE END FOR 21

22 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-16 dbu SPL=111.5 dbspl Under Threshold 22

23 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-15 dbu SPL=112.8 dbspl Under Threshold 23

24 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-14 dbu SPL=114.2 dbspl Under Threshold 24

25 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-13 dbu SPL=115.9 dbspl Under Threshold 25

26 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-12 dbu SPL=116.9 dbspl Under Threshold 26

27 ANSI/CEA-2010 f=31.5 Hz 6.5 cycles hann Vout=-15 dbu SPL=117.7 dbspl Above Threshold 27

28 ANSI/CEA

29 Conclusioni L'utilizzo di segnali tipo burst permette di effettuare misure molto interessanti Fattore di cresta musicale Energia concentrata nel tempo La flessibilità dell'ambiente matematico (Scilab) e lo strumento di misura programmabile (CLIO) permettono di creare delle procedure di misura molto interessanti che vanno ben oltre quelle offerte dal sistema di misura da solo. 29

30 Question Time Grazie per l'attenzione Per ulteriori informazioni: Domande? 30

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