Sissejuhatus Taustamürasse Tehnikas

Inseneriüliõpilase või insenerina teate, et elektroonilised süsteemid on kõikjal, alates telefonist kuni autoni ja lõpetades koduseadmetega.

Kuid te ei pruugi teada, et nendel süsteemidel on peidetud vaenlane, mis võib mõjutada nende tööd ja töökindlust: taustmüra.

Taustmüra, nagu elektrijuhtmete sumin või muude seadmete tekitatud häired, võivad signaalide kvaliteeti halvendada ja elektrooniliste süsteemide tööd raskendada.

Seetõttu on oluline teada palju taustamürast ja sellest, kuidas sellest tõhusalt vabaneda.

Selles blogipostituses õpime tundma taustmüra, sealhulgas seda, kust see tuleb, mida see teeb ja kuidas vältida selle elektroonikat sassi ajamist.

Taustmüra mõistmine elektroonilistes süsteemides

Ametlik määratlus:

Soovimatud signaalid, mis on alati elektroonilises või muus süsteemis olemas, sõltumata sellest, kas soovimatu signaal on olemas või mitte.

Taustmüra on igasugune energia, mis on soovimatu või häiriv ja jääb sidesignaali teele. See võib tuleneda looduslikest asjadest, nagu tuul, vihm, lumi, temperatuur, niiskus ja Kuu gravitatsioonijõud.

See võib tuleneda ka asjadest, mida inimesed on loonud, nagu elektroonikasüsteemid, võimsuse spektraalne tihedus, magnetväljad, ülekandeliinid, generaatorid, elektrijaamad, arvutid või mobiiltelefonid.

Taustmüra mõjutab elektrooniliste süsteemide signaalide kvaliteeti, muutes inimeste suhtlemise raskemaks.

Müra on kasuliku infosignaali mittesoovitav viga või juhuslik häire sidekanalis.

S/N ehk SNR tähistab signaali-müra suhet.

Signaali-müra suhe (S/N või SNR) on viis, kuidas võrrelda soovitud signaali tugevust taustmüra tugevusega. Võrguteenuste puhul on kõrgem S/N suhe parem kui madalam.

Näiteks kui Wi-Fi signaalide S/N suhe on liiga madal, võib see kahjustada võrgu jõudlust, kuna seadmete jaoks on raskem eristada soovitud signaali mürast.

See võib põhjustada pakettide väljalangemise ja andmete ikka ja jälle saatmise, mis vähendab läbilaskevõimet ja suurendab latentsust.

Kuidas varjestus ja maandus aitavad vähendada taustmüra

Varjestus ja maandus võivad aidata vähendada taustamüra elektroonikasüsteemides, andes kõikidele seadmetele ühe maanduspunkti, vältides maandussilmusi, suurendades kaugust ründaja ja ohvri võrkude vahel, kasutades varjestatud kaableid ja seadistades korraliku maandussüsteemi.

Varjestatud kaableid saab kasutada selleks, et vältida elektrostaatilise müra sattumist juhtmetesse ja hoida elektrostaatilist müra kilbi sees. Varjestatud kaablite õige kasutamine aitab vähendada tavarežiimist tulenevat elektrostaatilist müra.

Et DAQ-süsteemil oleks vähem müraprobleeme, tuleb projekteerimise ja paigaldamise etapis teha maandus ja maandusühendus.

Neid parimaid tavasid järgides saate vähendada signaalimüra, mis mõjutab protsesside juhtimisvõrke, ja veenduda, et elektroonilised süsteemid töötavad korralikult.

Varjestus võib aidata vähendada elektromagnetilisi häireid (EMI) ja raadiosageduslikke häireid (RFI), asetades seadme ja häirete allika vahele juhtiva barjääri.

Taustamüra jõu vabastamine: häirimisest loomingulise tööriistani

Ikka raske mõista? Lubage mul veidi vaatenurka muuta:

Kas olete tüdinud oma seadmete kristallselgest helist ja lihtsatest ühendustest? Kas soovite muuta oma elektrooniliste süsteemide kasutamise raskemaks ja masendavamaks? Noh, tuleb vaid taustamüra kuulata! Jah, see on õige.

Täiuslikult töötava süsteemi saate muuta kaootiliseks segaduseks, kui lasete elektroonilistes süsteemides alati esinevatel soovimatutel signaalidel joosta.

Kas ei usu meid? Lihtsalt istuge, võtke rahulikult ja laske taustal kostval müral oma ülesanne teha!

Olgu, see oli lihtsalt telereklaami moodi nali.

Lähme nüüd tagasi selgituse juurde...

Taustmüra mõõtmine ja kvantifitseerimine

Taustamüra võib mõjutada elektroonilisi süsteeme.

See võib halvendada signaalide kvaliteeti ja mõjutada võrgu toimimist.

Oluline on mõõta ja lugeda taustamüra, et saaksite paremini mõista, kuidas see teid mõjutab, ja leida viise sellest vabanemiseks.

Taustmüra mõõtmise meetodid

Elektroonilistes süsteemides on taustmüra mõõtmiseks ja loendamiseks mitu võimalust.

Üks võimalus seda teha on müraallikas, mis saadab huvipakkuvasse vooluringi teadaoleva mürasignaali.

See võimaldab mõõta, kui palju juhuslikku müra ahelas on.

Mürategurit kasutatakse ka võimendusmeetodis, mis on veel üks viis taustmüra mõõtmiseks vooluringis.

Ahela müraarvu mõõdetakse võimendusmeetodiga.

Müranäitaja näitab, kui palju müra ahel talle antud signaalile lisab.

Spektrianalüsaator võib mõõta ka müra võimsust väljundis.

See seade mõõdab signaali võimsusspektrit ja seda saab kasutada müraallikate leidmiseks ja nende valjuse väljaselgitamiseks.

Elektrilise mürataseme mõõtühikud

Elektriliste mürataseme mõõtühikute hulka kuuluvad elektrivõimsus N vattides või dBm, ruutkeskmine (RMS) pinge voltides, dBV ja keskmine ruutviga (MSE) voltides ruudus.

Helitaseme mõõturid

Müramõõturid on tööriistad, mis mõõdavad müra suurust detsibellides (dB).

Nendel seadmetel on säte nimega A-kaalumine, mis muudab näitu vastavalt sellele, kuidas inimkõrv reageerib erinevatele sagedustele.

Müramõõtureid kasutatakse sageli keskkonna valju mõõtmiseks ning need on oluliseks vahendiks müra puudutavate reeglite ja määruste kehtestamisel.

Signaali ja müra suhe (S/N)

Signaali-müra suhe (S/N) on viis, kuidas võrrelda soovitud signaali tugevust taustamüra tugevusega.

S/N mõõdetakse tavaliselt detsibellides ja selle välja selgitamiseks saab kasutada 10 baaslogaritmi.

Näiteks kui mõõdate mikrovoltides, saate kasutada järgmist valemit: S/N = 20 log10(Ps/Pn), kus Ps on signaali võimsus ja Pn on taustamüra võimsus.

Taustmüra allikad elektroonilistes süsteemides ja kuidas neid minimeerida või kõrvaldada

Müra võib tulla nii elektroonikasüsteemide seest kui ka väljast. Müra, mis tuleb võimendi seest, nimetatakse sisemiseks müraks. Väljastpoolt süsteemi tulevat müra nimetatakse väliseks müraks.

Juhtiv müra, mis tuleb süsteemi kaablite kaudu, ja kiirgav müra, mis tuleb mujalt õhu või vaakumi kaudu, on mõlemad välismüra tüübid.

Seadmete elektrooniline lülitus, mis ei ole hästi valmistatud ja ei blokeeri piisavalt müra nii seest kui ka väljast, on samuti signaalimüra suhtes vastuvõtlikum.

Filtreerimine ja maandus

Üks viis taustamüra vähendamiseks või sellest vabanemiseks elektroonikasüsteemides on panna kaablitele filtrid, kuhu müra sisse tuleb.

Selleks võiks kaablile lisada ferriitklambrid, et muuta see induktiivsemaks.

Et DAQ-süsteemidel oleks vähem müraprobleeme, tuleb need projekteerida ja paigaldada nõuetekohase maanduse ja maandusega.

Maandusplaadi seadistamine võib aidata vähendada müra ja tagada, et süsteemi kõikidel ahelatel on sama võrdluspotentsiaal, et saaks võrrelda erinevaid signaale.

Ribalaiuse vähendamine

Süsteemi ribalaiuse vähendamine on veel üks hea viis signaalimüra vähendamiseks.

See on sama, mis digitaalsignaali mõõtmiseks kuluva aja lühendamine.

Kui võimendi ribalaius on sama kui signaalil, mida see võimendab, lisab see vähem välismüra kui suurema ribalaiusega võimendi.

Heli- või videosalvestistelt taustmüra eemaldamise meetodid ja taustmüra vältimise parimad tavad

Taustamüra eemaldamine

Heli- või videosalvestiste taustal tekkivast mürast vabanemiseks on erinevaid viise.

Üks võimalus on kasutada filtrit, näiteks müra vähendamise heliefekti TechSmith Camtasias või müra vähendamise efekti Audacitys, mis hõlmab klipi isoleerimist ja klõpsamist efekti, müravähenduse, hangi müraprofiili abil.

Samuti on olemas tarkvaratööriistad, nagu Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad ja NoiseGate, mida saab alla laadida ja kasutada taustamüra vähendamiseks.

Taustamüra vältimine

Taustmüra salvestamise peatamiseks saab kasutada mõnda parimat tava.

Üks tõhus viis on salvestada vaikses keskkonnas.

Seda saab teha nii, et vähendate objekti ja mikrofoni vahelist ruumi ning suurendate mikrofoni ja müra vahelist ruumi.

Võimaluse korral on oluline vabaneda ka taustmüra allikatest.

Näiteks võite välja lülitada läheduses olevad kliimaseadmed või kolida uude kohta, kus on vähem liiklusmüra.

Suundmikrofonide kasutamine võib aidata vähendada ka taustmüra, keskendudes heliallikale ja minimeerides teistest suundadest tulevaid helisid.

Tuuleklaasid ja mikrofoni võimendus/võimendus

Heade tuuleklaaside kasutamine mikrofonidel väljas salvestamisel on veel üks hea viis taustamüra takistamiseks.

Sõltuvalt helide salvestamiseks kasutatavast seadmest võib müra vähendada ka mikrofoni võimenduse või võimenduse taseme muutmine.

Tegevuskava

Viimaseks on oluline õppida, kuidas tulla toime taustamüraga ja koostada plaan, mida teha, kui salvestuste või koosolekute ajal tuleb ette ootamatuid helisid.

See võib aidata parandada heli ja muuta taustamüra vähem märgatavaks.

Taustmüra kõrvaldamine sidetehnoloogiates

Taustal olev müra võib olla suureks probleemiks võrgukoosolekute või videokõnede ajal.

Arvutimikrofonide või peakomplektide taustamürast vabanemiseks on mõned viisid, mis on hea uudis.

Sisseehitatud mürasummutavate funktsioonide kasutamine

Paljudel suhtlusviisidel on sisseehitatud mürasummutusfunktsioonid, mis muudavad taustamüra kuulmise koosolekute või kõnede ajal lihtsamaks.

Näiteks Microsoft Teamsi töölauarakendusel ja iOS-i rakendusel on kolm mürasummutuse taset, mis aitavad koosolekul osalejatel oma ülesannet täita.

Kolmandate osapoolte taustamüra eemaldamise rakenduste kasutamine

Teine viis taustmürast vabanemiseks on kasutada selliseid rakendusi nagu Krisp, mis kasutavad AI-toega tehnoloogiat taustamüra summutamiseks.

Muude sidevahenditega kasutamisel võivad need rakendused kõnede helikvaliteeti parandada.

Ruumi heliisolatsioon või asukoha muutmine

Taustamürast saad vabaneda ka ruumi heliisolatsiooni või kolimisega.

Suhtlemisseansside ajal võivad lihtsad muudatused, nagu uste ja akende sulgemine või vaiksemasse ruumi kolimine, aidata vähendada mürahäireid.

Mikrofoni ja kõlarite paigutuse reguleerimine

Mikrofoni ja kõlarite asukoha muutmine võib samuti aidata vähendada taustamüra.

Kui asetate mikrofoni suule lähemale, võib see teie häält mürarikaste taustahelide peale kosta.

Kõlarite mikrofonist eemal hoidmine võib vähendada tagasisidet ja taustamüra.

Puhaste seadmete kasutamine

Korralikud seadmed kõrvaldavad automaatselt telefonikõnede taustamüra, luues teie koosoleku jaoks virtuaalse mulli ja vähendades müra ilma osalejaid summutamata.

Neati nutika mikrofoni ja kõlaririba tehnoloogia aitab muuta heli kristallselgeks ja vähendab taustamüra.

Taustmüra minimeerimine igapäevastes keskkondades

Müra taustal on tavaline probleem kodudes, koolides, töökohtades ja avalikes kohtades.

Taustmüra vähendamiseks või sellest vabanemiseks saab teha mitmeid asju.

Taustmüra allikad igapäevastes keskkondades

Mõned levinumad taustamüra allikad igapäevaelus on järgmised:

• Tööstuslikud allikad, nagu tekstiilitehased, inseneritehased, trükipressid ja metallitööstus.
• Valjuhäälsed seadmed koos trummide või vulisevate ventilaatoritega kodudes.
• Müra koolides, näiteks klassiruumides, kohvikutes, koridorides ja mänguväljakutel.
• Töömüra rasketes tööstus- ja tootmiskeskkondades, nagu farmid, kohvikud või baarid.

Taustmüra minimeerimise strateegiad

• Kõrvatroppide ja barjääride kasutamine.

Kasutage taustamüra vähendamiseks või sellest vabanemiseks kõrvatroppe või mürasummutavaid kõrvaklappe.

Neid saab kanda tööl või magades, et vähendada keskkonnast tulenevat müra.

Seinu, uksi ja aknaid saab kasutada ka vibratsiooni ja valjude helilainete vähendamiseks.

• Vaiksemate seadmete kasutamine.

Kodudes tuleks valjuhäälsed seadmed, nagu trummid või vulisevad ventilaatorid, asendada vaiksemate vastu.

See võib kodus müra oluliselt vähendada.

• Valge/roosa müraga masinate kasutamine.

Valge müra masinaid saab kasutada ka taustmüra varjamiseks, kuna need tekitavad ühtlast heli, mis aitab teisi helisid summutada.

Kuid valge müra masinad ei pruugi olla kõigis olukordades parim valik, sest need võivad samuti suurendada mürataset.

• Akustiline ravi.

Materjalide, nagu paneelid või plaadid, kasutamist helilainete neelamiseks ja järelkõlaaja lühendamiseks nimetatakse akustiliseks töötlemiseks.

See võib olla eriti kasulik klassiruumides ja muudes õppekohtades, kus taustal kostev müra võib häirida.

• Tehnilised muudatused.

Töökohtadel, kus on liiga palju müra, peaksid tööandjad välja selgitama, millised valdkonnad või ülesanded põhjustavad liiga palju müra, ja astuma samme selle vähendamiseks.

See võib tähendada müraallika või töökeskkonna muudatuste tegemist tehnika abil.

Näited:

• Heli neelavate materjalide kasutamine seintes, põrandates ja lagedes.
• Müra tekitavate seadmete sulgemine või isoleerimine.
• Tõkete või helikardinate paigaldamine müra blokeerimiseks või neelamiseks.
• Isikukaitsevahendid.

Kui probleemi lahendamiseks tehnoloogiast ei piisa, tuleks inimestele anda ka isikukaitsevahendeid, nagu kõrvatropid või kõrvaklapid.

Üldiselt on taustmüra vähendamiseks või sellest vabanemiseks mitmeid viise.

Need võivad hõlmata müra allika muutmist, isikukaitsevahendite kasutamist, mööbli ümberpaigutamist, akustiliste paneelide kasutamist, puude istutamist, valge/roosa müraga masinate kasutamist või valjude seadmete asendamist vaiksemate vastu.

Taustmüra kõrvaldamine elektroonilistes süsteemides

Aktiivne mürasummutus (ANC)

Aktiivse mürakontrolli (ANC) tehnoloogiat kasutatakse ärimaailmas elektrooniliste süsteemide taustmüra vähendamiseks.

ANC-tehnoloogia salvestab taustmüra, inverteerib mürasignaali, et tekitada "antimüra", ja lisab selle seejärel väljundsignaalile.

ANC-d saab teha kas analoogskeemidega või digitaalsete signaalide töötlemisega.

Digitaalne müra vähendamine (DNR)

Digitaalse müra vähendamise (DNR) skeemid on loodud selleks, et vähendada helitugevust, mida kuuldeaparaadid tekitavad müra korral.

DNR-algoritmid vaatavad taustamüra lainekuju ja annavad signaali, mis kas muudab selle sageduse faasi või muudab selle reaalajas nõrgemaks.

Digital Active Noise Cancellation (ANC) tehnoloogia summutab taustmüra>40 dB võrra, mis on turu parim.

Täiustatud algoritmid

Täiustatud mürasummutust saab teha täiustatud algoritmide abil.

Kahesuunalisi või neljasuunalisi mikrofone kasutatakse helisignaalide vastuvõtmiseks keskkonnast.

Need helisignaalid saadetakse digitaalsele signaaliprotsessorile (DSP), mis kasutab taustamüra eraldamiseks ja sellest vabanemiseks algoritme.

Täiustatud algoritmidega võib see hõlmata kõne eraldamist ja võimendamist, et saaksite kuulda ja olla selgelt kuulda, olenemata sellest, kui valju see on.

Aktiivne mürasummutus, digitaalne mürasummutus ja täiustatud algoritmid on kõik täiustatud meetodid, mida tööstuses kasutatakse elektrooniliste süsteemide taustmüra vähendamiseks.

Saate neid asju teha analoogskeemide või digitaalse signaalitöötluse abil ning võite kasutada kahte või nelja mitmesuunalist mikrofoni, et koguda keskkonnast helisid.

Lõpuks aitab täiustatud mürasummutus eraldada ja blokeerida taustmüra, mis muudab kõne selgemaks ja vähendab soovimatuid helisid.

Kuidas eemaldada Audacityst taustamüra

Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Valige seadete nupust "automaattõlge", kui te ei ole kõnekeelega tuttav. Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.

Kas need mürad võivad olla kasulikud?

Kasutatakse:	Kirjeldus:
Heli maskeerimine:	Mõnes kohas, näiteks avatud planeeringuga kontorites või haiglates, võib olla raske hoida oma privaatsust ja hoida inimesi teid häirimast. Heli varjamine on üks lahendus. See on siis, kui taustamüra lisatakse tahtlikult, et raskendada vestluste kuulamist ja muud helid. Näiteks saab valge müra masina või loomuliku heli generaatori abil luua rahustava taustaheli, mis katab keskkonnas häirivamad helid.
Heli vesimärk:	Heli vesimärgi abil saate jälgida, kust helisignaal pärineb või kellele see kuulub, lisades sellele kordumatu identifikaatori või koodi. Üks võimalus seda teha on lisada helisignaalile teatud tüüpi taustmüra, mida inimesed ei kuule. Kuid seda saab tuvastada tarkvara või õiget tüüpi anduritega seadmetega.
Signaali töötlemine:	Mõningaid signaalitöötlusülesandeid, nagu kõnetuvastus või pilditöötlus, saab muuta täpsemaks, lisades väikese taustamüra. Seda seetõttu, et taustmüra võib aidata vähendada süsteemi ülepaigutamise või kallutatuse mõju ja muuta selle vastupidavamaks muutused sisendis.
Heli või muusika tootmine:	Taustamüra saab loovalt kasutada, et lisada laulule või salvestusele tekstuuri või atmosfääri. Näiteks vihma või liikluse heli saab laulu taustal kasutada teatud meeleolu või stseeni loomiseks.
Testimine ja hindamine:	Testimise ja hindamise käigus võidakse mõnikord lisada elektroonilistele süsteemidele sihilikult taustmüra, et muuta need reaalse maailmaga sarnasemaks või testida, kui hästi need töötavad stressi tingimustes. Näiteks võib autotootja testida auto elektroonilist süsteemi erinevates taustamüra, et see toimiks hästi igas olukorras.

Järeldus

Lõppkokkuvõttes on taustamüra insenerimaailmas suur probleem, mis sageli tähelepanuta jäetakse.

Nagu oleme näinud, võib see mõjutada elektrooniliste süsteemide kvaliteeti ja töökindlust ning sellest võib olla raske täielikult vabaneda.

Kuid hea uudis on see, et selle mõju vähendamiseks on palju viise, alates lihtsatest, nagu varjestus ja maandus, kuni keerukamateni, nagu signaalitöötlusalgoritmid ja aktiivne mürasummutus.

Insenerid saavad luua tugevaid, töökindlaid ja tõhusaid elektroonilisi süsteeme, teades, kust taustmüra pärineb ja mida nad saavad teha, et sellest vabaneda.

Seega, järgmine kord, kui kohtate mürarikka elektroonilise süsteemi, pidage meeles, et taustmüra ei ole lihtsalt häiriv; see on ka insenertehniline väljakutse, mis vajab loovaid lahendusi ja tehnilist oskusteavet.