Сетевой шум , электрический шум , цикл гул или линии электропередачи шум является звук , ассоциированный с переменным током , который в два раза превышает частоту от электрической сети . Основная частота этого звука, как правило , вдвое больше , чем фундаментальном 50/60 Гц , т.е. 100/120 Гц, в зависимости от локальной частоты питающей сети . Звук часто имеет тяжелую гармоническую составляющую выше 50/60. Гц. Из-за наличия сетевого тока в аудиоаппаратуре с питанием от сети, а также повсеместных электромагнитных полей переменного тока от ближайших приборов и проводки, электрические помехи 50/60 Гц могут попадать в аудиосистемы и слышны как гул от сети из их динамиков. Гул от сети также может быть слышен от мощного оборудования электросети, такого как трансформаторы электросети , вызванный механическими колебаниями, вызванными магнитострикцией в магнитопроводе. На борту воздушного судна (или космический аппарат) частота слышал часто выше стан, в связи с использованием 400 Гц переменного тока в этих установках , так как 400 Гц трансформаторов намного меньше и легче.
Причины
Электрический шум вокруг трансформаторов вызывается паразитными магнитными полями, вызывающими вибрацию корпуса и аксессуаров. Магнитострикция - это второй источник вибрации, при котором железный сердечник мгновенно меняет форму под воздействием магнитных полей. Интенсивность полей и, следовательно, интенсивность «гула» зависит от приложенного напряжения. Поскольку плотность магнитного потока самая высокая в два раза за каждый электрический цикл, основная частота «гудения» будет вдвое больше, чем электрическая частота. Дополнительные гармоники выше 100/120 Гц будут вызваны нелинейным поведением большинства распространенных магнитных материалов.
Вокруг высоковольтных линий электропередач может возникать гудение из-за коронного разряда .
В области звукоусиления (например, в системах оповещения и громкоговорителях ) электрический гул часто вызывается индукцией . Этот шум генерируется колеблющимися электрическими токами, индуцируемыми в чувствительной (с высоким коэффициентом усиления или высоким импедансом) аудиосистеме переменными электромагнитными полями, исходящими от расположенных поблизости устройств с питанием от сети, таких как силовые трансформаторы. Слышимый вид электрического гула создается усилителями и громкоговорителями (обратите внимание, что это не следует путать с акустической обратной связью ).
Другой основной источник шума в звуковом оборудовании - это общие импедансы ; когда сильный ток течет по проводнику ( заземляющему следу), к которому также подключено малосигнальное устройство. Все практические проводники будут иметь конечное, пусть и небольшое, сопротивление, и небольшое имеющееся сопротивление означает, что устройства, использующие разные точки на проводе в качестве опорной точки заземления, будут иметь немного разные потенциалы. Этот гул обычно возникает на второй гармонике частоты сети питания (100 Гц или 120 Гц), так как сильные токи заземления исходят от источников питания переменного тока в постоянный, которые исправляют форму волны сети. См. Также контур заземления .
В вакуумной трубке оборудования, один потенциальный источник шума является ток утечки между нагревателями и катодами трубок. Другой источник - прямая эмиссия электронов из нагревателя или магнитные поля, создаваемые нагревателем. В трубках для ответственных применений цепь нагревателя может питаться постоянным током, чтобы предотвратить появление этого источника шума. [1]
Утечка аналоговых видеосигналов может вызвать гудение, очень похожее на гудение сети.
Профилактика
Часто бывает, что электрический гул на месте проведения мероприятия улавливается через контур заземления . В этой ситуации усилитель и микшерный пульт обычно находятся на некотором расстоянии друг от друга. Шасси каждого элемента заземлено через контакт заземления сети, а также подключается другим путем через провод экранированного кабеля. Поскольку эти два пути не проходят рядом друг с другом, образуется электрическая цепь в форме петли. Такая же ситуация возникает между усилителями музыкальных инструментов на сцене и микшерным пультом. Чтобы исправить это, сценическое оборудование часто имеет выключатель « заземления », который разрывает петлю. Другое решение - соединить источник и приемник через изолирующий трансформатор 1: 1, называемый по-разному аудио- хамбакером или изо-катушкой . Другой чрезвычайно опасный вариант - разорвать контакт с заземляющим проводом с помощью адаптера заземления переменного тока или сломать заземляющий штифт вилки питания, используемой на миксере. В зависимости от конструкции и компоновки аудиооборудования может возникнуть смертельное напряжение между (теперь изолированной) землей на микшерном пульте и землей. Любой контакт между клеммами под напряжением линии переменного тока и шасси оборудования приведет к подаче напряжения на все экраны кабелей и соединенное между собой оборудование.
Хамбакинг
Хамбакинг - это метод введения небольшого количества сигнала линейной частоты, чтобы подавить любой возникший гул, или иным образом организовать электрическую нейтрализацию эффекта наведенного гула линейной частоты .
Хамбакинг - это процесс, при котором уменьшается "гул", вызывающий нежелательные артефакты, обычно в аудио- или видеосистемах. В звукоснимателе или микрофоне электрогитары хамбакера используются две катушки вместо одной; они расположены с противоположной полярностью, так что гул переменного тока, индуцированный в двух катушках, будет подавляться, но при этом все еще будет подавать сигнал о движении гитарных струн или диафрагмы. [2]
В некоторых радиоприемниках на электронных лампах обмотка динамической полевой катушки динамика была подключена последовательно с источником питания, чтобы помочь устранить любой остаточный гул.
Некоторые другие распространенные применения этого процесса:
- Трансформаторы или катушки хамбакинга, используемые в видеосистемах.
- Телефонная (и другая аудиосистема) и компьютерная проводка связи.
Тон
Предполагая темперированную гамму с A = 440 Гц, тон 60 Гц находится почти точно на полпути между A♯ (58,24 Гц) и B (61,68 Гц) на две октавы ниже средней C , а тон 50 Гц находится между G (49,04 Гц) и G♯ (51,93 Гц) на две октавы ниже средней до , но немного более плоской, чем четверть тона. Эти ноты находятся в диапазоне 4-струнной бас-гитары .
Или рассмотрим следующий сценарий: Предположим , тон 60 Гц является B на две октавы ниже средней С , будет настроен на 427.63 Гц (широко используется в качестве классического поля в период инструментальных ансамблей). И если G♯ на две октавы ниже среднего C - это тон 50 Гц, тогда A устанавливается на 423,79 Гц.
Последствия
В музыке
В музыкальных инструментах гул обычно рассматривается как неприятность, и для его устранения вносятся различные электрические модификации. Например, звукосниматели хамбакеров на электрогитарах предназначены для уменьшения шума. [3] Иногда гул используется творчески, например, в дабе и глитч-музыке .
В аудиосистемах
Гул линии электропередачи можно уменьшить с помощью полосового фильтра . [4]
В видеосистемах
В аналоговом видео гул от сети можно увидеть в виде полос гула (полосы немного разной яркости), прокручивающихся вертикально вверх по экрану. Частота кадров телевещания выбирается в соответствии с частотой линии, чтобы свести к минимуму помехи, которые эти полосы вызывают в изображении. Гудение может быть вызвано контуром заземления в кабелях, передающих аналоговые видеосигналы [5], плохим сглаживанием источника питания или магнитными помехами в электронно-лучевой трубке .
В криминалистике
Анализ частоты электрической сети (ENF) - это судебно-медицинский метод проверки аудиозаписей путем сравнения изменений частоты фонового гула сети в записи с долгосрочными высокоточными историческими записями изменений частоты сети из базы данных. Фактически, гудящий сигнал сети обрабатывается как зависящий от времени цифровой водяной знак, который можно использовать, чтобы определить, когда была создана запись, и помочь обнаружить любые изменения в записи звука. [6] [7] [8]
Смотрите также
- Электромагнитный акустический шум
- Контур заземления
- Высокочастотный шум в ЭЛТ
- Клапанный усилитель
Рекомендации
- ^ Роберт Б. Томер, Получение максимальной отдачи от электронных ламп , Ховард В. Сэмс, Индианаполис, США, 1960, карточка Библиотеки Конгресса США. 60-13843, имеется в Интернет-архиве. Глава 3
- ↑ Tom Hirst, Electric Guitar Construction , Hal Leonard Corporation, 2003 ISBN 1-57424-125-7 , стр. 126
- ^ Томпсон, ст. «Стендовые тесты: крутая блюзовая экипировка». Гитарист . 26 (8): 118.
- ^ Видьялал, Раджасри и Шивананд (2003). Electronics Projects Volume 17 - Простая конструкция высококачественного заградительного фильтра . EFY Enterprises Ltd. стр. 11. ISBN 81-88152-10-2. Проверено 10 августа 2009 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- Перейти ↑ John J. Fay, Encyclopedia of Security Management: Techniques and Technology , Butterworth-Heinemann, 1993, ISBN 0750696605, стр. 372
- ^ Купер, AJ: «Частота электрической сети (ENF) как средство аутентификации судебных цифровых аудиозаписей - автоматизированный подход» ., Доклад конференции, 33-я международная конференция AES, США (2008 г.)
- ↑ Grigoras, C .: «Анализ цифровой аудиозаписи - частотный критерий электрической сети» . Архивировано из оригинала на 2012-03-07 . Проверено 11 октября 2010 ., Международный журнал языка речи и права, вып. 12, вып. 1. С. 63-76 (2005).
- ^ Матеуш Кайстура, Агата Травинска, Яцек Хебенштрайт. «Применение критерия частоты электрической сети (ENF): случай цифровой записи» . Forensic Science International, том 155, выпуск 2, страницы 165-171 (20 декабря 2005 г.)