Kaip inžinieriaus studentas ar inžinierius žinote, kad elektroninės sistemos yra visur – nuo telefono iki automobilio iki buitinės technikos.
Tačiau galbūt nežinote, kad šios sistemos turi paslėptą priešą, kuris gali turėti įtakos jų veikimui ir patikimumui: foninį triukšmą.
Foninis triukšmas, pavyzdžiui, elektros laidų ūžesys ar kitų įrenginių trikdžiai, gali pakenkti signalų kokybei ir apsunkinti elektroninių sistemų veikimą.
Dėl šios priežasties svarbu daug žinoti apie foninį triukšmą ir kaip efektyviai jo atsikratyti.
Šiame tinklaraščio įraše sužinosime apie foninį triukšmą, įskaitant iš kur jis kyla, ką jis daro ir kaip sustabdyti, kad jis nesujauktų elektronikos.
Foninio triukšmo supratimas elektroninėse sistemose
Oficialus apibrėžimas:
Nepageidaujami signalai, kurie visada yra elektroninėje ar kitoje sistemoje, nepriklausomai nuo to, ar yra nepageidaujamas signalas, ar ne.
Foninis triukšmas yra bet kokia energija, kuri yra nepageidaujama arba vargina ir trukdo ryšio signalui. Tai gali atsirasti dėl natūralių dalykų, tokių kaip vėjas, lietus, sniegas, temperatūra, drėgmė ir mėnulio gravitacinė trauka.
Tai taip pat gali atsirasti dėl dalykų, kuriuos sukūrė žmonės, pavyzdžiui, elektroninės sistemos, galios spektrinis tankis, magnetiniai laukai, perdavimo linijos, generatoriai, elektrinės, kompiuteriai ar mobilieji telefonai.
Foninis triukšmas turi įtakos signalų kokybei elektroninėse sistemose, nes žmonėms tampa sunkiau bendrauti.
Triukšmas – tai nepageidaujamo naudingo informacijos signalo klaida arba atsitiktinis sutrikimas ryšio kanale.
S/N arba SNR reiškia signalo ir triukšmo santykį.
Signalo ir triukšmo santykis (S/N arba SNR) yra būdas palyginti norimo signalo stiprumą su foninio triukšmo stiprumu. Kalbant apie tinklo paslaugas, didesnis S/N santykis yra geresnis nei mažesnis.
Pavyzdžiui, jei Wi-Fi signalų S/N santykis yra per mažas, tai gali pakenkti tinklo veikimui, nes įrenginiams bus sunkiau atskirti norimą signalą nuo triukšmo.
Dėl to paketai gali būti atmesti ir duomenys gali būti siunčiami vėl ir vėl, o tai sumažina pralaidumą ir padidina delsą.
Kaip ekranavimas ir įžeminimas padeda sumažinti foninį triukšmą
Ekranavimas ir įžeminimas gali padėti sumažinti foninį triukšmą elektroninėse sistemose, suteikiant visiems įrenginiams vieną įžeminimo tašką, užkertant kelią įžeminimo kilpoms, padidinant atstumą tarp agresoriaus ir aukų tinklų, naudojant ekranuotus kabelius ir nustatant tinkamą įžeminimo sistemą.Ekranuoti kabeliai gali būti naudojami, kad elektrostatinis triukšmas nepatektų į laidininkus ir elektrostatinis triukšmas būtų apsaugotas ekrano viduje. Tinkamas ekranuotų kabelių naudojimas padės sumažinti elektrostatinį triukšmą, kuris kyla iš bendro režimo.
Kad DAQ sistema turėtų mažiau triukšmo problemų, projektavimo ir montavimo etapais turi būti atliktas įžeminimas ir įžeminimas.
Laikydamiesi šios geriausios praktikos, galite sumažinti signalo triukšmo, turinčio įtakos procesų valdymo tinklams, kiekį ir įsitikinti, kad elektroninės sistemos veikia tinkamai.
Ekranavimas gali padėti sumažinti elektromagnetinius trukdžius (EMI) ir radijo dažnio trukdžius (RFI), nes tarp įrenginio ir trikdžių šaltinio sukuriamas laidžias barjeras.
Išlaisvinkite foninio triukšmo galią: nuo nepatogumų iki kūrybinio įrankio
Vis dar sunku suprasti? Šiek tiek pakeisiu požiūrį:
Ar pavargote nuo aiškaus garso ir lengvų jungčių savo įrenginiuose? Ar norite, kad elektroninės sistemos būtų sunkesnės ir varginančios? Na, tereikia klausytis foninio triukšmo! Taip, tai teisinga.
Puikiai veikiančią sistemą galite paversti chaotiška netvarka, leisdami nepageidaujamiems signalams, kurie visada yra elektroninėse sistemose, paleisti.
Netikite mumis? Tiesiog atsisėskite, atsipalaiduokite ir leiskite triukšmui fone padaryti savo!
Gerai, tai buvo tik pokštas, panašus į TV reklamą.
Dabar grįžkime prie paaiškinimo...
Fono triukšmo matavimas ir kiekybinis įvertinimas
Fono triukšmas gali turėti įtakos elektroninėms sistemoms.
Tai gali pabloginti signalų kokybę ir turėti įtakos tinklo veikimui.
Svarbu išmatuoti ir suskaičiuoti foninį triukšmą, kad galėtumėte geriau suprasti, kaip jis jus veikia, ir sugalvoti būdų, kaip jo atsikratyti.
Fono triukšmo matavimo metodai
Elektroninėse sistemose yra keletas būdų, kaip išmatuoti ir skaičiuoti foninį triukšmą.
Vienas iš būdų tai padaryti yra triukšmo šaltinis, siunčiantis žinomą triukšmo signalą į dominančią grandinę.
Tai leidžia išmatuoti, kiek atsitiktinio triukšmo yra grandinėje.
Triukšmo koeficientas taip pat naudojamas stiprinimo metodu, kuris yra dar vienas būdas išmatuoti foninį triukšmą grandinėje.
Grandinės triukšmo dydis matuojamas stiprinimo metodu.
Triukšmo rodiklis yra matas, kiek triukšmo grandinė prideda prie duodamo signalo.
Spektro analizatorius taip pat gali išmatuoti triukšmo galią išėjime.
Šis prietaisas matuoja signalo galios spektrą ir gali būti naudojamas ieškant triukšmo šaltinių ir nustatyti jų garsumą.
Elektrinio triukšmo lygio matavimo vienetai
Elektros triukšmo lygio matavimo vienetai apima elektros galią N vatais arba dBm, vidutinę kvadratinę (RMS) įtampą voltais, dBV ir vidutinę kvadratinę paklaidą (MSE) voltais kvadratu.
Garso lygio matuokliai
Garso lygio matuokliai yra įrankiai, matuojantys triukšmo kiekį decibelais (dB).
Šie įrenginiai turi nustatymą, vadinamą A-svoriu, kuris pakeičia rodmenis, kad atitiktų žmogaus ausies atsaką į skirtingus dažnius.
Garso lygio matuokliai dažnai naudojami aplinkos triukšmui matuoti, be to, jie yra svarbi priemonė nustatant triukšmo taisykles ir nuostatas.
Signalo ir triukšmo santykis (S/N)
Signalo ir triukšmo santykis (S/N) – tai būdas palyginti norimo signalo stiprumą su triukšmo stiprumu fone.
S/N paprastai matuojamas decibelais, o norint tai išsiaiškinti, galima naudoti 10 bazinių logaritmų.
Pavyzdžiui, jei matuojate mikrovoltais, galite naudoti šią formulę: S/N = 20 log10(Ps/Pn), kur Ps – signalo galia, o Pn – triukšmo galia fone.
Fono triukšmo šaltiniai elektroninėse sistemose ir kaip juos sumažinti arba panaikinti
Triukšmas gali sklisti tiek iš elektroninių sistemų vidaus, tiek iš išorės. Triukšmas, sklindantis iš stiprintuvo vidaus, vadinamas vidiniu triukšmu. Triukšmas, sklindantis iš išorės, vadinamas išoriniu triukšmu.
Laidus triukšmas, patenkantis į sistemą per kabelius, ir skleidžiamas triukšmas, sklindantis iš kažkur kitur per orą ar vakuumą, yra abu išorinio triukšmo tipai.
Elektroninės grandinės įrenginiuose, kurie nėra gerai pagaminti ir nepakankamai blokuoja triukšmą tiek iš vidaus, tiek iš išorės, taip pat bus jautresni signalo triukšmui.
Filtravimas ir įžeminimas
Vienas iš būdų sumažinti foninį triukšmą arba jo atsikratyti elektroninėse sistemose yra uždėti filtrus ant kabelių, į kuriuos patenka triukšmas.
Norėdami tai padaryti, prie kabelio galite pridėti ferito spaustukus, kad jis būtų indukcesnis.
Kad DAQ sistemos turėtų mažiau triukšmo problemų, jos turi būti suprojektuotos ir sumontuotos tinkamai įžeminus ir sujungus.
Įžeminimo plokštumos nustatymas gali padėti sumažinti triukšmą ir užtikrinti, kad visos sistemos grandinės turi tą patį atskaitos potencialą, kad būtų galima palyginti skirtingus signalus.
Pralaidumo mažinimas
Sistemos pralaidumo sumažinimas yra dar vienas geras būdas sumažinti signalo triukšmą.
Tai tas pats, kas sutrumpinti laiką, kurio reikia skaitmeniniam signalui išmatuoti.
Jei stiprintuvo pralaidumas yra toks pat kaip signalo, kurį jis stiprina, jis sukels mažiau išorinio triukšmo nei tas, kurio pralaidumas didesnis.
Fono triukšmo pašalinimo iš garso ar vaizdo įrašų metodai ir geriausia foninio triukšmo prevencijos praktika
Fono triukšmo pašalinimas
Yra įvairių būdų, kaip atsikratyti triukšmo garso ar vaizdo įrašų fone.
Vienas iš būdų yra naudoti filtrą, pvz., „TechSmith Camtasia“ triukšmo mažinimo garso efektą arba „Audacity“ triukšmo mažinimo efektą, kuris apima klipo izoliavimą ir spustelėjimą Effect, Noise Reduction, Get Noise Profile.
Taip pat yra programinės įrangos įrankių, tokių kaip Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad ir NoiseGate, kuriuos galima atsisiųsti ir naudoti foniniam triukšmui sumažinti.
Fono triukšmo prevencija
Yra keletas geriausių praktikų, kurios gali būti naudojamos norint sustabdyti foninio triukšmo įrašymą.
Vienas iš veiksmingų būdų yra filmuoti ramioje aplinkoje.
Tai galima padaryti sumažinant atstumą tarp objekto ir mikrofono, o tarp mikrofono ir triukšmo didinant.
Kai įmanoma, taip pat svarbu atsikratyti foninio triukšmo šaltinių.
Pavyzdžiui, galite išjungti netoliese esančius oro kondicionierius arba persikelti į naują vietą, kurioje eismo triukšmas mažesnis.
Kryptinių mikrofonų naudojimas taip pat gali padėti sumažinti foninį triukšmą, sutelkiant dėmesį į garso šaltinį ir sumažinant garsus iš kitų krypčių.
Priekiniai stiklai ir mikrofono stiprinimas / stiprinimas
Gerų priekinių mikrofonų langų naudojimas įrašant lauke yra dar vienas geras būdas apsaugoti, kad foninis triukšmas netrukdytų.
Priklausomai nuo įrenginio, naudojamo garsams įrašyti, pakeitus mikrofono stiprinimo ar stiprinimo lygį taip pat galima sumažinti triukšmą.
Veiksmų planas
Galiausiai svarbu išmokti elgtis su foniniais triukšmais ir sudaryti planą, ką daryti, jei įrašų ar susitikimų metu pasigirs netikėtas triukšmas.
Tai gali padėti pagerinti garsą ir padaryti foninį triukšmą mažiau pastebimą.
Fono triukšmo pašalinimas ryšių technologijose
Triukšmas fone gali būti didelė problema per internetinius susitikimus ar vaizdo skambučius.
Yra keletas būdų, kaip atsikratyti kompiuterio mikrofonų ar ausinių foninio triukšmo, o tai yra gera žinia.
Integruotų triukšmo slopinimo funkcijų naudojimas
Daugelyje komunikacijos formų yra įmontuotos triukšmo slopinimo funkcijos, kurios padeda lengviau girdėti susitikimų ar skambučių metu, kai yra foninis triukšmas.
Pavyzdžiui, „Microsoft Teams“ darbalaukio programėlėje ir „iOS“ programoje yra trys triukšmo slopinimo lygiai, padedantys susitikimo dalyviams tęsti savo užduotis.
Trečiųjų šalių foninio triukšmo šalinimo programų naudojimas
Kitas būdas atsikratyti foninio triukšmo yra naudoti tokias programas kaip Krisp, kurios naudoja dirbtinio intelekto technologiją, kad pašalintų triukšmą fone.
Naudojant su kitais ryšio įrankiais šios programos gali pagerinti skambučių garso kokybę.
Kambario garso izoliacija arba vietos keitimas
Taip pat galite atsikratyti foninio triukšmo izoliuodami kambarį arba persikraustydami.
Bendravimo seansų metu paprasti pakeitimai, pvz., durų ir langų uždarymas arba perkėlimas į tylesnę patalpą, gali padėti sumažinti triukšmo trukdžius.
Mikrofono ir garsiakalbių padėties reguliavimas
Mikrofono ir garsiakalbių padėties pakeitimas taip pat gali padėti sumažinti foninį triukšmą.
Jei padėsite mikrofoną arčiau burnos, jis gali pakelti jūsų balsą per triukšmingus foninius garsus.
Laikydami garsiakalbius toliau nuo mikrofono, galite sumažinti grįžtamąjį ryšį ir foninį triukšmą.
Naudojant tvarkingus įrenginius
Tvarkingi įrenginiai automatiškai pašalina foninį telefono skambučių triukšmą, sukurdami virtualų jūsų susitikimo burbulą ir sumažindami triukšmą, neslopindami dalyvių.
Išmaniojo mikrofono ir garsiakalbių juostos technologija „Neat“ padeda padaryti garsą aiškų ir sumažina foninį triukšmą.
Fono triukšmo mažinimas kasdienėje aplinkoje
Triukšmas fone yra dažna problema namuose, mokyklose, darbo vietose ir viešose vietose.
Yra keletas dalykų, kuriuos galima padaryti norint sumažinti foninį triukšmą arba jo atsikratyti.
Fono triukšmo šaltiniai kasdienėje aplinkoje
Kai kurie įprasti foninio triukšmo šaltiniai kasdieniame gyvenime:
- Pramoniniai šaltiniai, pvz., tekstilės gamyklos, inžinerinės gamyklos, spaustuvės ir metalo pramonė.
- Namuose triukšmingi prietaisai su besisukiojančiais būgnais arba sūkuriais ventiliatoriais.
- Triukšmas mokyklose, pavyzdžiui, klasėse, kavinėse, koridoriuose ir žaidimų aikštelėse.
- Darbinis triukšmas sunkioje pramonės ir gamybos aplinkoje, pavyzdžiui, fermose, kavinėse ar baruose.
Fono triukšmo mažinimo strategijos
- Ausų kištukų ir barjerų naudojimas.
Naudokite ausų kištukus arba triukšmą slopinančias ausines, kad sumažintumėte arba pašalintumėte foninį triukšmą.
Juos galima nešioti darbe arba miegant, kad sumažintumėte aplinkos keliamą triukšmą.
Sienos, durys ir langai taip pat gali būti naudojami vibracijai ir garsioms garso bangoms sumažinti.
- Tylesnių prietaisų naudojimas.
Namuose triukšmingus prietaisus, tokius kaip būgniniai būgnai ar sūkuriuojantys ventiliatoriai, reikėtų pakeisti tylesniais.
Tai gali žymiai sumažinti triukšmą namuose.
- Balto/rožinio triukšmo mašinų naudojimas.
Baltojo triukšmo mašinos taip pat gali būti naudojamos foniniam triukšmui nuslėpti, nes jos skleidžia pastovų garsą, kuris padeda užgožti kitus garsus.
Tačiau baltojo triukšmo mašinos gali būti ne geriausias pasirinkimas visose situacijose, nes jos taip pat gali padidinti triukšmo lygį.
- Akustinis gydymas.
Medžiagų, tokių kaip plokštės ar plytelės, naudojimas garso bangoms sugerti ir aidėjimo laikui sutrumpinti vadinamas akustiniu apdorojimu.
Tai gali būti ypač naudinga klasėse ir kitose vietose, kur vyksta mokymasis, kur triukšmas fone gali blaškyti dėmesį.
- Inžinerinės modifikacijos.
Darbo vietose, kuriose yra per daug triukšmo, darbdaviai turėtų išsiaiškinti, kurios sritys ar užduotys sukelia per daug triukšmo, ir imtis priemonių jį sumažinti.
Tai gali reikšti triukšmo šaltinio arba darbo vietos aplinkos pakeitimus naudojant inžineriją.
Pavyzdžiai:
- Garsą sugeriančių medžiagų naudojimas sienoms, grindims ir luboms.
- Triukšmingos įrangos uždarymas arba izoliavimas.
- Užtvarų arba garso užuolaidų įrengimas, siekiant blokuoti arba sugerti triukšmą.
- Asmeninės apsaugos priemonės.
Kai technologijos nepakanka problemai išspręsti, žmonėms taip pat turėtų būti duotos asmeninės apsaugos priemonės, pvz., ausų kištukai ar ausinės.
Apskritai, yra keletas būdų, kaip sumažinti foninį triukšmą arba jo atsikratyti.
Tai gali būti triukšmo šaltinio keitimas, asmeninių apsaugos priemonių naudojimas, baldų pertvarkymas, akustinių plokščių naudojimas, medžių sodinimas, balto/rožinio triukšmo mašinų naudojimas arba garsių prietaisų keitimas tylesniais.
Fono triukšmo pašalinimas elektroninėse sistemose
Aktyvus triukšmo slopinimas (ANC)
Aktyvaus triukšmo valdymo (ANC) technologija naudojama verslo pasaulyje, siekiant sumažinti foninį triukšmą elektroninėse sistemose.
ANC technologija veikia įrašydama foninį triukšmą, apversdama triukšmo signalą, kad sukurtų „antitriukšmą“, o tada pridedant jį prie išvesties signalo.
ANC gali būti atliekamas naudojant analogines grandines arba apdorojant skaitmeninius signalus.
Skaitmeninis triukšmo mažinimas (DNR)
Skaitmeninio triukšmo mažinimo (DNR) schemos sukurtos siekiant sumažinti klausos aparatų skleidžiamą garsą, kai yra triukšmo.
DNR algoritmai žiūri į foninio triukšmo bangos formą ir sukuria signalą, kuris arba pakeičia to dažnio fazę, arba susilpnina jį realiuoju laiku.
Skaitmeninio aktyvaus triukšmo slopinimo (ANC) technologija panaikina foninį triukšmą> 40 dB, o tai yra geriausia rinkoje.
Išplėstiniai algoritmai
Pažangus triukšmo slopinimas gali būti atliktas naudojant pažangius algoritmus.
Dviejų krypčių mikrofonai arba keturių krypčių mikrofonai naudojami garso signalams iš aplinkos paimti.
Šie garso signalai siunčiami į skaitmeninį signalų procesorių (DSP), kuris naudoja algoritmus, padedančius atskirti ir pašalinti foninį triukšmą.
Naudojant pažangesnius algoritmus, tai gali apimti kalbos izoliavimą ir sustiprinimą, kad galėtumėte girdėti ir būti aiškiai girdėti, kad ir koks garsus jis būtų.
Aktyvus triukšmo slopinimas, skaitmeninis triukšmo mažinimas ir pažangūs algoritmai yra pažangūs metodai, naudojami pramonėje, siekiant sumažinti foninį triukšmą elektroninėse sistemose.
Tai galite padaryti naudodami analogines grandines arba skaitmeninį signalo apdorojimą, taip pat galite naudoti du ar keturis įvairiakrypčius mikrofonus, kad gautumėte garsus iš aplinkos.
Galiausiai pažangus triukšmo slopinimas padeda atskirti ir blokuoti foninį triukšmą, todėl kalba tampa aiškesnė ir sumažėja nepageidaujamų garsų.
Kaip pašalinti foninį triukšmą „Audacity“.
Patarimas: jei reikia, įjunkite antraštės mygtuką. Jei nesate susipažinę su šnekamąja kalba, nustatymų mygtuke pasirinkite „automatinis vertimas“. Gali tekti pirmiausia spustelėti vaizdo įrašo kalbą, kad jūsų mėgstamiausia kalba taptų prieinama versti.
Ar šie garsai gali būti naudingi?
| Naudojamas: | Apibūdinimas: |
|---|---|
| Garso maskavimas: | Kai kuriose vietose, pvz., atviro plano biuruose ar ligoninėse, gali būti sunku išlaikyti privatumą ir neleisti žmonėms jums trukdyti. Garso maskavimas yra vienas iš sprendimų. Tai yra tada, kai tyčia pridedamas foninis triukšmas, kad būtų sunkiau girdėti pokalbius ir kiti garsai.Pavyzdžiui, balto triukšmo mašina arba natūralaus garso generatorius gali būti naudojamas raminančiam foniniam garsui sukurti, kuris uždengia labiau dėmesį blaškančius garsus aplinkoje. |
| Garso vandens ženklas: | Garso vandenženklis yra būdas sekti, iš kur atkeliavo garso signalas arba kam jis priklauso, pridedant prie jo unikalų identifikatorių arba kodą. Vienas iš būdų tai padaryti – pridėti tam tikro tipo foninį triukšmą prie garso signalo, kurio žmonės negirdi. Bet tai gali atpažinti programinė įranga arba įranga su tinkamo tipo jutikliais. |
| Signalo apdorojimas: | Kai kurios signalo apdorojimo užduotys, pvz., kalbos atpažinimas ar vaizdo apdorojimas, gali būti tikslesnės pridedant nedidelį foninio triukšmo kiekį. Taip yra todėl, kad foninis triukšmas gali padėti sumažinti sistemos perpildymo ar šališkumo poveikį ir padaryti ją atsparesnę įvesties pokyčiai. |
| Garso ar muzikos gamyba: | Foninis triukšmas gali būti naudojamas kūrybiškai, norint dainai ar įrašui suteikti tekstūros ar atmosferos. Pavyzdžiui, lietaus ar eismo garsas gali būti naudojamas dainos fone, norint sukurti tam tikrą nuotaiką ar sceną. |
| Testavimas ir vertinimas: | Atliekant bandymus ir vertinimus, foninis triukšmas kartais gali būti tyčia įtrauktas į elektronines sistemas, kad jos būtų panašesnės į realų pasaulį arba patikrintų, kaip jos veikia esant įtampai. Pavyzdžiui, automobilių gamintojas gali išbandyti automobilio elektroninę sistemą skirtingose sistemose. Fono triukšmo, kad įsitikintumėte, jog jis gerai veikia visose situacijose. |
Išvada
Galų gale foninis triukšmas yra didelė problema inžinerijos pasaulyje, į kurią dažnai nepaisoma.
Kaip matėme, tai gali turėti įtakos elektroninių sistemų kokybei ir patikimumui ir gali būti sunku visiškai atsikratyti.
Tačiau gera žinia ta, kad yra daug būdų sumažinti jo poveikį – nuo paprastų, pavyzdžiui, ekranavimas ir įžeminimas, iki sudėtingesnių, tokių kaip signalo apdorojimo algoritmai ir aktyvus triukšmo slopinimas.
Inžinieriai gali sukurti stiprias, patikimas ir efektyvias elektronines sistemas, žinodami, iš kur kyla foninis triukšmas ir ką jie gali padaryti, kad jo atsikratytų.
Taigi, kai kitą kartą susidursite su triukšminga elektronine sistema, atminkite, kad foninis triukšmas nėra tik erzina; tai taip pat inžinerinis iššūkis, kuriam reikia kūrybiškų sprendimų ir techninių žinių.
Pasidalinti…
