Mérnökhallgatóként vagy mérnökként tudja, hogy az elektronikus rendszerek mindenhol megtalálhatók, a telefontól az autón át az otthoni készülékekig.
De lehet, hogy nem tudja, hogy ezeknek a rendszereknek van egy rejtett ellensége, amely befolyásolhatja a működésüket és a megbízhatóságukat: a háttérzajt.
A háttérzaj, mint például az elektromos vezetékek zümmögése vagy más eszközök által okozott interferencia, ronthatja a jelek minőségét, és megnehezítheti az elektronikus rendszerek működését.
Emiatt fontos, hogy sokat tudjunk a háttérzajról és arról, hogyan lehet hatékonyan megszabadulni tőle.
Ebben a blogbejegyzésben megismerkedünk a háttérzajjal, beleértve azt is, hogy honnan jönnek, mit csinálnak, és hogyan lehet megakadályozni, hogy összezavarják az elektronikát.
A háttérzaj megértése az elektronikus rendszerekben
Formális meghatározás:
A nem kívánt jelek, amelyek mindig jelen vannak egy elektronikus vagy más rendszerben, függetlenül attól, hogy a nemkívánatos jel jelen van-e vagy sem.
A háttérzaj minden olyan energia, amely nemkívánatos vagy zavaró, és akadályozza a kommunikációs jelet. Természetes dolgokból származhat, például szél, eső, hó, hőmérséklet, páratartalom és a hold gravitációs vonzása.
Ez származhat olyan dolgokból is, amelyeket emberek készítettek, mint például az elektronikus rendszerek, a teljesítmény spektrális sűrűsége, a mágneses mezők, az átviteli vonalak, a generátorok, az erőművek, a számítógépek vagy a mobiltelefonok.
A háttérzaj befolyásolja az elektronikus rendszerek jeleinek minőségét azáltal, hogy megnehezíti az emberek kommunikációját.
A zaj egy hasznos információs jel hibája vagy véletlenszerű zavara egy kommunikációs csatornában, amely nem kívánatos.
Az S/N vagy az SNR a jel-zaj arányt jelenti.
A jel-zaj arány (S/N vagy SNR) egy módja annak, hogy összehasonlítsuk a kívánt jel erősségét a háttérzaj erősségével. Ha hálózati szolgáltatásokról van szó, a magasabb S/N arány jobb, mint az alacsonyabb.
Ha például a Wi-Fi jelek S/N aránya túl alacsony, az ronthatja a hálózat teljesítményét, mert megnehezíti az eszközök számára, hogy meg tudják különböztetni a kívánt jelet a zajtól.
Ez a csomagok eldobását és az adatok újra és újra elküldését okozhatja, ami csökkenti az átviteli sebességet és növeli a várakozási időt.
Hogyan segít az árnyékolás és a földelés csökkenteni a háttérzajt
Az árnyékolás és a földelés segíthet csökkenteni a háttérzajt az elektronikus rendszerekben azáltal, hogy minden eszköznek egyetlen földelési pontot biztosít, megakadályozza a földhurkok kialakulását, növeli a távolságot az agresszor és az áldozat hálói között, árnyékolt kábeleket használ, és megfelelő földelési rendszert hoz létre.Árnyékolt kábelek használhatók arra, hogy megakadályozzák az elektrosztatikus zaj bejutását a vezetőkbe, és az elektrosztatikus zajt az árnyékoláson belül tartsák. Az árnyékolt kábelek megfelelő használata segít csökkenteni a közös üzemmódból származó elektrosztatikus zajt.
Ahhoz, hogy a DAQ rendszernek kevesebb zajproblémája legyen, a földelést és a földelést a tervezési és telepítési fázisban kell elvégezni.
Ezen bevált gyakorlatok követésével csökkentheti a folyamatvezérlő hálózatokat érintő jelzaj mennyiségét, és megbizonyosodhat arról, hogy az elektronikus rendszerek megfelelően működnek.
Az árnyékolás csökkentheti az elektromágneses interferenciát (EMI) és a rádiófrekvenciás interferenciát (RFI) azáltal, hogy vezető gátat helyez az eszköz és az interferencia forrása közé.
A háttérzaj erejének felszabadítása: a kellemetlenségtől a kreatív eszközig
Még mindig nehéz megérteni? Hadd változtassak egy kicsit a nézőponton:
Eleged van a kristálytiszta hangzásból és az egyszerű csatlakozásokból az eszközökön? Szeretné elektronikus rendszereinek használatát nehezebbé és frusztrálóbbá tenni? Nos, csak hallgatni kell a háttérzajt! Igen ez igaz.
Egy tökéletesen működő rendszert kaotikus rendetlenséggé varázsolhat, ha hagyja, hogy az elektronikus rendszerekben mindig jelen lévő nemkívánatos jelek ámokfutásba lépjenek.
Nem hisz nekünk? Csak dőljön hátra, nyugi, és hagyja, hogy a háttérben zajló zaj tegye a dolgát!
Oké, ez csak egy vicc volt, hogy úgy nézzen ki, mint egy tévéreklám.
Most térjünk vissza a magyarázathoz...
A háttérzaj mérése és számszerűsítése
A háttérzaj hatással lehet az elektronikus rendszerekre.
Ez ronthatja a jelek minőségét, és befolyásolhatja a hálózat működését.
Fontos, hogy mérje és számolja a háttérzajt, hogy jobban megértse, hogyan hat rád, és hogyan lehet megszabadulni tőle.
Módszerek a háttérzaj mérésére
Az elektronikus rendszerekben többféle módon lehet mérni és számolni a háttérzajt.
Ennek egyik módja egy olyan zajforrás, amely ismert zajjelet küld a kívánt áramkörbe.
Ez lehetővé teszi annak mérését, hogy mennyi véletlenszerű zaj van egy áramkörben.
A zajtényezőt az erősítési módszerben is használják, amely egy másik módja a háttérzaj mérésének egy áramkörben.
Egy áramkör zajadatát az erősítési módszerrel mérjük.
A zajszám azt mutatja meg, hogy az áramkör mekkora zajt ad az általa adott jelhez.
A spektrumanalizátor a kimeneti zaj teljesítményét is mérheti.
Ez az eszköz a jel teljesítményspektrumát méri, és használható zajforrások megkeresésére és azok hangosságának megállapítására.
Az elektromos zajszintek mértékegységei
Az elektromos zajszint-mérő egységek magukban foglalják az N elektromos teljesítményt wattban vagy dBm-ben, az RMS feszültséget voltban, dBV-t és az átlagos négyzetes hibát (MSE) volt négyzetben.
Hangszintmérők
A zajszintmérők olyan eszközök, amelyek a zaj mértékét decibelben (dB) mérik.
Ezeknek az eszközöknek van egy A-súlyozásnak nevezett beállításuk, amely úgy módosítja a mért értékeket, hogy azok megfeleljenek az emberi fül különböző frekvenciákra való reagálásának.
A zajszintmérőket gyakran használják a környezet hangosságának mérésére, és fontos eszközei a zajjal kapcsolatos szabályok és előírások megállapításának.
Jel-zaj arány (S/N)
A jel-zaj arány (S/N) egy módja annak, hogy összehasonlítsuk a kívánt jel erősségét a háttérzaj erősségével.
Az S/N-t általában decibelben mérik, és 10-es bázis logaritmussal lehet kiszámolni.
Például, ha mikrovoltban mér, akkor ezt a képletet használhatja: S/N = 20 log10(Ps/Pn), ahol Ps a jel teljesítménye, Pn pedig a háttérzaj teljesítménye.
A háttérzaj forrásai az elektronikus rendszerekben és azok minimalizálása vagy megszüntetése
A zaj az elektronikus rendszerek belsejéből és kívülről egyaránt származhat. Az erősítő belsejéből származó zajt belső zajnak nevezzük. A rendszeren kívülről érkező zajt külső zajnak nevezzük.
A vezetőképes zaj, amely kábeleken keresztül jut be a rendszerbe, és a kisugárzott zaj, amely máshonnan a levegőn vagy a vákuumon keresztül érkezik, mindkét típusú külső zaj.
Azok az eszközök elektronikus áramkörei, amelyek nem jól vannak elkészítve, és nem blokkolják eléggé a belső és külső zajt, szintén érzékenyebbek lesznek a jelzajra.
Szűrés és földelés
A háttérzaj csökkentésének vagy megszüntetésének egyik módja az elektronikus rendszerekben az, hogy szűrőket helyeznek el azokra a kábelekre, ahol a zaj bejut.
Ehhez ferrit bilincseket adhat a kábelhez, hogy induktívabb legyen.
Ahhoz, hogy a DAQ rendszereknek kevesebb zajproblémája legyen, megfelelő földeléssel és földkötéssel kell megtervezni és telepíteni őket.
Az alapsík beállítása segíthet a zaj csökkentésében, és megbizonyosodhat arról, hogy a rendszer minden áramköre azonos referenciapotenciállal rendelkezik, így a különböző jelek összehasonlíthatók.
Sávszélesség csökkentése
A rendszer sávszélességének csökkentése egy másik jó módszer a jelzaj csökkentésére.
Ez ugyanaz, mint a digitális jel méréséhez szükséges idő lerövidítése.
Ha egy erősítőnek ugyanolyan sávszélessége van, mint az általa erősített jelnek, akkor kevesebb külső zajt ad, mint egy nagyobb sávszélességű.
Technikák a háttérzaj eltávolítására hang- vagy videófelvételekből, valamint a háttérzaj megelőzésének legjobb gyakorlatai
Háttérzaj eltávolítása
Különféle módon lehet megszabadulni a hang- vagy videofelvételek hátterében lévő zajtól.
Az egyik módja egy szűrő használata, például a TechSmith Camtasia Noise Reduction hangeffektusa vagy az Audacity zajcsökkentő effektusa, amely magában foglalja a klip elkülönítését, és az Effektus, Zajcsökkentés, Zajprofil beszerzése elemre kattintva.
Vannak olyan szoftvereszközök is, mint a Krisp, a Wavosaur, a Samson Sound Deck, a Wavepad és a NoiseGate, amelyek letölthetők és használhatók a háttérzaj csökkentésére.
A háttérzaj megelőzése
Van néhány bevált módszer, amellyel megakadályozható a háttérzaj rögzítése.
Az egyik hatékony módszer a rögzítés csendes környezetben.
Ez úgy tehető meg, hogy a tárgy és a mikrofon közötti teret kisebbre, a mikrofon és a zaj közötti teret pedig nagyobbra szabjuk.
Ha lehetséges, fontos, hogy megszabaduljunk a háttérzaj forrásaitól.
Például kikapcsolhatja a közeli klímaberendezéseket, vagy olyan helyre költözhet, ahol kisebb a forgalom.
Az irányított mikrofonok használata segíthet a háttérzaj csökkentésében is, mivel a hangforrásra fókuszál, és minimalizálja a más irányokból érkező hangokat.
Szélvédők és mikrofon Boost/Gain
Ha jó szélvédőt használ a mikrofonokon, amikor kinti felvételt készít, ez egy másik jó módja annak, hogy megakadályozza a háttérzajt.
A hangrögzítéshez használt eszköztől függően a mikrofon erősítésének vagy erősítésének módosítása is csökkentheti a zajt.
Akcióterv
Végül fontos megtanulni, hogyan kell kezelni a háttérzajokat, és tervet kell készíteni arra vonatkozóan, hogy mit kell tenni, ha váratlan zajok történnek felvételek vagy megbeszélések közben.
Ez javíthatja a hangot, és kevésbé észrevehetővé teheti a háttérzajt.
A háttérzaj kiküszöbölése a kommunikációs technológiákban
A háttérben zajló zaj nagy problémát jelenthet online értekezletek vagy videohívások során.
Van néhány módja annak, hogy megszabaduljon a számítógép mikrofonjaiból vagy fejhallgatóiból származó háttérzajtól, ami jó hír.
A beépített zajszűrő funkciók használata
A kommunikáció számos formája beépített zajcsökkentő funkciókkal rendelkezik, amelyek megkönnyítik értekezletek vagy hívások során a háttérzaj hallását.
Például a Microsoft Teams asztali alkalmazása és az iOS-alkalmazás egyaránt három szintű zajcsökkentéssel rendelkezik, hogy segítse a megbeszélés résztvevőit a feladat elvégzésében.
Harmadik féltől származó háttérzaj-eltávolító alkalmazások használata
A háttérzaj megszüntetésének másik módja az olyan alkalmazások, mint a Krisp, amelyek mesterséges intelligencia által vezérelt technológiát használnak a háttérzaj kioltására.
Más kommunikációs eszközökkel együtt használva ezek az alkalmazások javíthatják a hívások hangminőségét.
A szoba hangszigetelése vagy a hely megváltoztatása
A háttérzajtól a szoba hangszigetelésével vagy költözéssel is megszabadulhat.
A kommunikációs munkamenetek során az olyan egyszerű változtatások, mint az ajtók és ablakok bezárása vagy egy csendesebb helyiségbe költözés, csökkenthetik a zajinterferenciát.
A mikrofon és a hangszóró elhelyezésének beállítása
A mikrofon és a hangszórók elhelyezésének megváltoztatása szintén csökkentheti a háttérzajt.
Ha közelebb helyezi a mikrofont a szájához, akkor felveheti a hangját a zajos háttérhangok felett.
Ha a hangszórókat távol tartja a mikrofontól, csökkentheti a visszacsatolás és a háttérzaj mértékét.
Neat Devices használata
Az ügyes eszközök automatikusan megszüntetik a telefonhívások háttérzajt azáltal, hogy virtuális buborékot hoznak létre az értekezlethez, és csökkentik a zajt a résztvevők tompítása nélkül.
A Neat intelligens mikrofon- és hangszórósáv-technológiája kristálytiszta hangzást tesz lehetővé, és csökkenti a háttérzajt.
A háttérzaj minimalizálása a mindennapi környezetben
A háttérben zajló zaj gyakori probléma otthonokban, iskolákban, munkahelyeken és nyilvános helyeken.
Számos dolgot lehet tenni a háttérzaj csökkentésére vagy megszüntetésére.
Háttérzaj forrásai a mindennapi környezetben
A háttérzaj néhány gyakori forrása a mindennapi életben:
- Ipari források, például textilgyárak, mérnöki üzemek, nyomdák és fémipar.
- Hangos készülékek dübörgő dobokkal vagy zúgó ventilátorokkal az otthonokban.
- Zaj az iskolákban, például az osztálytermekben, a kávézókban, a folyosókon és a játszótereken.
- Munkahelyi zaj nehéz ipari és gyártási környezetben, például farmokon, kávézókban vagy bárokban.
Stratégiák a háttérzaj minimalizálására
- Füldugók és korlátok használata.
Használjon füldugót vagy zajszűrős fejhallgatót a háttérzaj csökkentésére vagy megszüntetésére.
Ezeket munka közben vagy alvás közben is viselheti, hogy csökkentse a környezet által kibocsátott zajt.
A falak, ajtók és ablakok a rezgések és a hangos hanghullámok csökkentésére is használhatók.
- Halkabb készülékek használata.
Az otthonokban a hangos készülékeket, például a dobolódobokat vagy a zúgó ventilátorokat halkabbra kell cserélni.
Ez jelentősen csökkentheti az otthoni zajt.
- Fehér/rózsaszín zajos gépek használata.
A fehérzaj-gépek a háttérzaj elfedésére is használhatók, mivel egyenletes hangot adnak, ami segít elnyomni a többi hangot.
De a fehér zajos gépek nem feltétlenül a legjobb választás minden helyzetben, mert ezek is növelhetik a zajszintet.
- Akusztikus kezelés.
A hanghullámok elnyelésére és a visszhangidő csökkentésére szolgáló anyagok, például panelek vagy csempe használatát akusztikus kezelésnek nevezzük.
Ez különösen hasznos lehet az osztálytermekben és más olyan helyeken, ahol a tanulás zajlik, ahol a háttérben zajló zaj elvonhatja a figyelmet.
- Mérnöki módosítások.
Azokon a munkahelyeken, ahol túl sok a zaj, a munkáltatóknak ki kell deríteniük, hogy mely területek vagy feladatok okoznak túl sok zajt, és lépéseket kell tenniük annak csökkentésére.
Ez azt jelentheti, hogy a zajforrást vagy a munkahelyi környezetet műszakilag kell módosítani.
Példák:
- Hangelnyelő anyagok használata falakban, padlókban és mennyezetekben.
- A zajos berendezések bezárása vagy leválasztása.
- Sorompók vagy hangfüggönyök felszerelése a zaj blokkolására vagy elnyelésére.
- Egyéni védőeszközök.
Ha a technológia nem elegendő a probléma megoldásához, az embereknek egyéni védőfelszerelést is kell adni, például füldugót vagy fülvédőt.
Összességében számos módszer létezik a háttérzaj csökkentésére vagy megszüntetésére.
Ilyen lehet a zajforrás megváltoztatása, egyéni védőfelszerelések használata, bútorok átrendezése, akusztikus panelek használata, fák ültetése, fehér/rózsaszín zajos gépek használata vagy a hangos készülékek halkabbra cseréje.
A háttérzaj kiküszöbölése az elektronikus rendszerekben
Aktív zajszűrés (ANC)
Az Active Noise Control (ANC) technológiát az üzleti világban használják az elektronikus rendszerek háttérzaj csökkentésére.
Az ANC technológia úgy működik, hogy rögzíti a háttérzajt, megfordítja a zajjelet, hogy "zajmentességet" hozzon létre, majd hozzáadja a kimeneti jelhez.
Az ANC történhet analóg áramkörökkel vagy digitális jelek feldolgozásával.
Digitális zajcsökkentés (DNR)
A digitális zajcsökkentési (DNR) sémák célja, hogy csökkentsék a hallókészülékek által keltett hang mennyiségét zaj esetén.
A DNR algoritmusok megvizsgálják a háttérzaj hullámformáját, és olyan jelet adnak, amely vagy megváltoztatja a frekvencia fázisát, vagy valós időben gyengíti azt.
A digitális aktív zajszűrés (ANC) technológia több mint 40 dB-el szünteti meg a háttérzajt, ami a legjobb a piacon.
Speciális algoritmusok
Speciális zajcsökkentést fejlett algoritmusok segítségével lehet elvégezni.
A kettős omnidirekcionális mikrofonok vagy a négyirányú mindenirányú mikrofonok hangjelek felvételére szolgálnak a környezetből.
Ezeket az audiojeleket egy digitális jelfeldolgozó processzorhoz (DSP) küldik, amely algoritmusokat használ a háttérzaj elkülönítésére és megszüntetésére.
Fejlettebb algoritmusokkal ez magában foglalhatja a beszéd elkülönítését és felerősítését, hogy Ön tisztán hallhasson, bármilyen hangos is legyen.
Az aktív zajszűrés, a digitális zajcsökkentés és a fejlett algoritmusok mind fejlett módszerek, amelyeket az iparban használnak az elektronikus rendszerek háttérzaj csökkentésére.
Ezeket a dolgokat megteheti analóg áramkörökkel vagy digitális jelfeldolgozással, és használhat két vagy négy körsugárzó mikrofont a környezet hangjainak felvételére.
Végül a fejlett zajcsökkentés segít elkülöníteni és blokkolni a háttérzajt, ami tisztábbá teszi a beszédet és csökkenti a nem kívánt hangokat.
Hogyan távolítsuk el a háttérzajt az Audacityben
Tipp: Kapcsolja be a felirat gombot, ha szüksége van rá. Ha nem ismeri a beszélt nyelvet, válassza az „automatikus fordítás” lehetőséget a beállítások gombban. Előfordulhat, hogy először a videó nyelvére kell kattintania, mielőtt kedvenc nyelve elérhetővé válik a fordításhoz.
Hasznosak lehetnek ezek a zajok?
| Használt: | Leírás: |
|---|---|
| Hang maszkolás: | Egyes helyeken, például egyterű irodákban vagy kórházakban, nehéz lehet megőrizni magánéletét, és megakadályozni, hogy az emberek zavarjanak. A hangmaszk az egyik megoldás. Ilyenkor szándékosan háttérzajt adnak hozzá, hogy megnehezítsék a beszélgetések és a beszélgetések hallását. Egyéb hangok.Például egy fehérzaj-gép vagy egy természetes hanggenerátor használható nyugtató háttérhang létrehozására, amely elfedi a környezet zavaróbb hangjait. |
| Hangos vízjel: | Az audio vízjel segítségével nyomon követhető, honnan származik az audiojel vagy ki a tulajdonosa, egyedi azonosító vagy kód hozzáadásával. Ennek egyik módja az, hogy egy bizonyos típusú háttérzajt adnak hozzá az audiojelhez, amelyet az emberek nem hallanak. De ezt a megfelelő típusú érzékelőkkel rendelkező szoftver vagy berendezés felveheti. |
| Jelfeldolgozás: | Egyes jelfeldolgozási feladatok, például a beszédfelismerés vagy a képfeldolgozás, pontosabbá tehetőek kis mennyiségű háttérzaj hozzáadásával. Ennek az az oka, hogy a háttérzaj csökkentheti a túlillesztés vagy torzítás hatásait a rendszerben, és ellenállóbbá teheti a rendszert változások a bemenetben. |
| Hang- vagy zenei gyártás: | A háttérzaj kreatív módon felhasználható textúra vagy atmoszféra hozzáadására egy dalhoz vagy felvételhez. Például az eső vagy a forgalom hangja felhasználható egy dal hátterében egy bizonyos hangulat vagy jelenet beállítására. |
| Tesztelés és bírálat: | A tesztelés és értékelés során néha szándékosan háttérzajt adnak az elektronikus rendszerekhez, hogy jobban hasonlítsanak a való világhoz, vagy hogy teszteljék, mennyire jól működnek stressz alatt. Például egy autógyártó tesztelheti egy autó elektronikus rendszerét különböző körülmények között. Különböző háttérzajokat, hogy minden helyzetben jól működjön. |
Következtetés
Végül is a háttérzaj nagy probléma a mérnöki világban, amelyet gyakran figyelmen kívül hagynak.
Amint láttuk, ez befolyásolhatja az elektronikus rendszerek minőségét és megbízhatóságát, és nehéz lehet teljesen megszabadulni tőle.
De a jó hír az, hogy számos módszer létezik a hatások csökkentésére, az egyszerű módszerektől, mint az árnyékolás és a földelés, a bonyolultabbakig, mint a jelfeldolgozó algoritmusok és az aktív zajszűrés.
A mérnökök erős, megbízható és hatékony elektronikus rendszereket készíthetnek, ha tudják, honnan jön a háttérzaj, és mit tehetnek annak megszüntetése érdekében.
Tehát, ha legközelebb zajos elektronikus rendszerrel találkozik, ne feledje, hogy a háttérzaj nem csak bosszúság; ez egyben mérnöki kihívás is, amely kreatív megoldásokat és műszaki know-how-t igényel.
Oszd meg…
