Суммировать сигналы с нескольких микрофонов, Что бы уменьшить шум Опции

[MiklPolikov]

Всем привет.

Пытаюсь суммировать сигналы от нескольких микрофонов, так что бы в результирующем сигнале шум стал меньше.
Но, по результатам измерений, шум меньше не становится. Пытаюсь понять, верны ли мои рассуждения ?

Пусть на выходе каждого микрофона есть Напряжение полезного сигнала Us и напряжение шума UN.
Все три напряжения полезного сигнала равны , и результирующее напряжение полезного сигнала справа, очевидно, равно им же (1)
В то же время, напряжения шума на выходе каждого микрофона в каждый момент времени не равны (2). Посчитаем, чему же равно результирующее напряжение шума справа:
Напряжение шума от каждого из микрофонов проходит делитель R 0.5R , т.е. делится на 3.
Для того, что бы найти результирующее напряжение шума справа, нужно посчитать среднеквадратичное от всех трёх напряжений. Получится, что справа амплитуда шум должна быть в корень из 3 раз меньше чем на выходе каждого микрофона. (3)

Заранее спасибо всем кто направит мои мысли в верную сторону.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MiklPolikov]

Схему - в студию. У вас каждый микрофон на два других нагружены, а нужно каждый отдельно усилить (повторить), а потом складывать.

Да, микрофоны нагружены друг на друга. А чего тут плохого ? Что изменится, если повторить ? Можно даже быть уверенным, что внутри микрофона сигнал берётся из примитивного усилителя-повторителя.

[In_an_im_di]

Да, микрофоны нагружены друг на друга. А чего тут плохого ? Что изменится, если повторить ? Можно даже быть уверенным, что внутри микрофона сигнал берётся из примитивного усилителя-повторителя.

Задача то у вас примитивная. Вопрос только в том, что где и как вы измеряли. А в теории да, всё отлично)

[Меджикивис]

А сигнал - когерентен.

Простите мой юношеский максимализм, но сигналы с разных микрофонов не бывают когерентными НИКОГДА. (Ну кроме может быть совершенно искусственных условий, подогнанных специально с большой тщательностью и только для одной-двух точек). Так что выигрыш - исключительно теоретический.
На практике такого не добиться.

Уж если так сильно хочется использовать возможности нескольких микрофонов - то оцифровывать сигнал от каждого из них самостоятельно, а потом нехилый корреляционный анализ с восполнением недостатков одного сигнала из другого.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Jun 21 2014, 11:15

[SNGNL]

Простите мой юношеский максимализм, но сигналы с разных микрофонов не бывают когерентными НИКОГДА.

Да Вы, юноша, реалист .
Ну кроме, того случая, когда длина акустической волны на несколько порядков превышает расстояние между микрофонами. Тогда, можно рассуждать о псевдокогерентности.
Правда, чувствительность может подвести

[Rst7]

Что-то мне рисование резисторов в цепи сигнала у топикстартера не нравится. Ну ибо эквивалентные шумы современных микрофонов эквивалентны резисторам сопротивлением 100-200 ом в плохом случае. И эти шумы обычно меньше, чем шум окружающей среды. А я подозреваю, что нифига там не сотня ом в сумматоре.

Рассказывайте задачу подробнее, подробнее про применяемые микрофоны и предусилители - думаю, что это суммирование Вам нафиг не надо, а надо просто взять хороший микрофон и сделать к нему вменяемый малошумящий усилитель.

[MiklPolikov]

Рассказывайте задачу подробнее, подробнее про применяемые микрофоны и предусилители - думаю, что это суммирование Вам нафиг не надо, а надо просто взять хороший микрофон и сделать к нему вменяемый малошумящий усилитель.

Речь идёт о разработке диктофона.
Изначально была идея суммировать сигналы из микрофонов для увеличения сигнал/шум.
Кто-то на раннем этапе проекта даже получил экспериментальное подтверждение.
Дизайнер разработал корпус. Корпуса изготовили к количестве нескольких тыс. шт.
В корпусе предусмотрены дырочки для микрофонов, по 3 шт на канал, в линию, со шагом 3.5см.
Сейчас моя задача - используя то что есть, всё-таки сделать диктофон.

P.S.
Рассказывать мне про малошумящие усилители и пр. скорее всего бессмысленно. Я и сам умею ходить по каталогам farnell , digi-key,... и сайтам производителей. Отличать белый шум микрофона от наводок на линии и помех по питанию я то же умею.
Будет здорово, если кто-нибудь предложит свежую идею, что делать с дырочками в корпусе для микрофонов, раз уж идея суммирования провалилась и-за некогерентности сигналов.

[VCO]

Изначально была идея суммировать сигналы из микрофонов для увеличения сигнал/шум.
Кто-то на раннем этапе проекта даже получил экспериментальное подтверждение.

Дык это за счёт расширения суммарной диаграммы направленности, а не за счёт самоликвидации шумов!

[Меджикивис]

Сейчас моя задача - используя то что есть, всё-таки сделать диктофон.

Соединяйте микрофоны последовательно - увеличите напряжение сигнала. Не втрое конечно, из-за некогерентности, но некоторый выигрыш, я думаю будет. Направленность увеличится тоже, как уже отметили.

(А вообще, конечно, лучше бы сперва испытывать макет, прежде чем много тысяч штук сразу делать, сорь за тривиальность).

[Plain]

была идея суммировать сигналы из микрофонов для увеличения сигнал/шум ... Рассказывать мне про малошумящие усилители и пр. скорее всего бессмысленно

Не уверены — и правильно, потому что "идея" давно реализована, и называется микрофонной решёткой (массивом). В частности, поддерживается Windows начиная с Vista.

Так что, можете распечатать соответствующий пресс-релиз 10-летней давности, наколоть его на копьё, и к начальству — за судьбой контейнера корпусов с тремя дырочками, потому что задача реализуема, но совсем другими денюжками.

[petrov]

Будет здорово, если кто-нибудь предложит свежую идею, что делать с дырочками в корпусе для микрофонов, раз уж идея суммирования провалилась и-за некогерентности сигналов.

Берёте многоканальный АЦП, в цифре складываете, коээффициенты фильтров один раз адаптивно вычислить в безэховой камере, в готовых диктофонах никакой адатации, только фильтры.

[Rst7]

Речь идёт о разработке диктофона.
Изначально была идея суммировать сигналы из микрофонов для увеличения сигнал/шум.
Кто-то на раннем этапе проекта даже получил экспериментальное подтверждение.
Дизайнер разработал корпус. Корпуса изготовили к количестве нескольких тыс. шт.
В корпусе предусмотрены дырочки для микрофонов, по 3 шт на канал, в линию, со шагом 3.5см.
Сейчас моя задача - используя то что есть, всё-таки сделать диктофон.

Ох и трэш. Во-первых 3.5см сравнимо с длиной волны в районе верха речевого сигнала (т.е. 3кГц). Это значит, что будет безумно кривая АЧХ и весьма некруговая диаграмма направленности.

Я бы посоветовал сделать вот что. Оставить один микрофон, например, взять такой - http://www.panasonic.com/industrial/compon...m61_a_b_dne.pdf

Его шум на уровне примерно 10dB SPL - это чуть громче, чем ничего - ну примерно как еле слышимое тикание часов.

Ну и с чувством, с толком, с расстановкой посчитать уровень электрического шума на его выходе и выбрать усилитель, который не угробит это соотношение (вроде порядка 12нВ/корень_из_Гц получается). Что по нынешним временам не представляет сложности.

[SNGNL]

Берёте многоканальный АЦП, в цифре складываете,...

Безусловно, но каждый из микрофонов одного канала должен работать на разных участках полосы частот. Уже полоса- больше соотношение С/Ш.
Главное, труд дизайнера не пропадет даром - диктофон будет одинаково хорошо записывать писклявые и басовитые источники.

[petrov]

Безусловно, но каждый из микрофонов одного канала должен работать на разных участках полосы частот..

Не должен.

[MiklPolikov]

Ну и с чувством, с толком, с расстановкой посчитать уровень электрического шума на его выходе и выбрать усилитель, который не угробит это соотношение (вроде порядка 12нВ/корень_из_Гц получается). Что по нынешним временам не представляет сложности.

А как посчитать уровень электрического шума на выходе ?
И интересно, почему его в документации никогда не указывают, в единицах как у усилителей нв/корень из Гц ?

[Rst7]

А как посчитать уровень электрического шума на выходе ?

Есть чувствительность микрофона (определена как напряжение при 1Па, что есть 93dB SPL, и это напряжение получается 17мВ). Есть уровень шумов микрофона, опорный уровень для которого 0.1Па (73dB SPL). При 0.1Па напряжение сигнала будет 1.7мВ, а напряжение шумов - на 62дБ ниже, для круглого счета 1.7мкВ. Осталось разделить на корень из полосы (sqrt(20кГц)=141) - это и есть результат.