声信号指示(二)

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3 声信号的指示装置

3.1 峰值节目电平表

峰值节目电平表( Peak Programme Level Meters，简称PPM表)，是用来指示音乐和语言传输中复杂电信号的准峰值的表。它由两部分构成：电子部分包括放大、整流、积分、对数放大电路；指示部分为动圈型表头或增量式显示器。峰值节目电平表一般分为I型、Ⅱ型和简易型，不同的国家选型不同，德国和斯堪的纳维亚国家广播当局选用I型，英国广播当局选用Ⅱa型，欧洲广播联盟成员国选用Ⅱb型，普通和消费类声频设备常用简易型。

峰值节目电平表的主要特征有：信号最大允许电平（参考指标）、参考输入电平、标尺分度、幅频响应、积分时间、过冲、返回时间、可逆性误差、输入阻抗和接入PPM表导致的失真等。

I型和Ⅱ型峰值节目电平表的主要差别如下：

    1、I型表的标度至少应该覆盖-40dB～+3dB范围；

    2、Ⅱa型表相对于参考指标的标度范围为-20dB～+4dB，Ⅱb型表为-21dB~+3dB；

    3、I型表的标称积分时间（上升时间）为5ms，Ⅱ型表为10ms。

    其他特性基本一致。

峰值节目电平表要求指示器的上升时间非常短，因为信号的峰值很尖锐，变化又很快，要能正确指示信号的峰值必须要求其上升的时间非常短，然而，峰值过后的下降时间(1.7s)则很长。如果下降时间也很快，则使用者还来不及看清就过去了。这里并不要求去测量峰值的大小，而是要知道是否有峰值出现。因此，缓慢的下降对控制者来讲很有利。在下降过程中，如果又出现新的高峰，则表头指示迅速上升，然后再缓慢下降，表的指示常处在高位，反映信号的峰值的变化。

峰值节目电平表的标尺分度：I型表的标尺分度规定在-40dB～+3dB范围内近似为线性，并以分贝标定。信号最大允许电平在分贝标度上标志“0”，在百分数标度上标志“100”。使用1000Hz正弦测试信号校准，参考输入电压为1.55V[+6dB  (0dB=0.775V)]，即标尺分度上的0dB相当于输入1000Hz正弦信号、有效值为1.55V时指示的值。

Ⅱ型表的标尺分度：Ⅱa型表头的标度用编号分度线分成六个近似相等的间隔，每个间隔为4dB，如图3所示。信号最大允许电平在标度尺上标志为“6”，使用1000Hz正弦测试信号，参考输入电压为1.94V校准。Ⅱb型表头的标度用编号分度线分成12个近似相等的间隔，间隔为2dB。主要标志线位于中间位置“TEST”电平标志线左右4dB间隔的各点上，如图4所示。信号最大允许电平在标度上为+9dB，参考输入电压_为2 .18V（1000Hz正弦信号）。在高于“TEST”电平9dB的点上有一条附加的标志线。总标度长度应不小于8cm。



Ⅱa型和Ⅱb型表头的对应关系见表1。



简易型标尺分度：覆盖范围为+6dB～-42dB，高于参考指示6dB、低于参考指示12dB的范围内，分辨率应等于或优于每个元件3dB；参考指示以下12dB到40dB范围内，分辨率应等于或优于每个元件6dB。信号最大允许电平在标度上对应于0dB。图5为一例普通峰值节目电平表显示器。有效频率范围至少为31.5Hz～16kHz。积分时间为5ms，当规定的较低点为参考指示以下20dB时，返回时间应为1.7s±0.3s。当反转不对称输入信号的极性时，响应变化比应不大于1dB。



图5 简易型峰值节目电平表的表头刻度


3.2标准音量表

标准音量表(Standard Volume Indicators，简称vu表)，是用来确定语言和音乐节目的电信号强度的表，它的指示单位为vu，所以标准音量表又称为vu表。它由三部分组成：一个带全波整流器的指示器，一个可调衰减器和一个串联电阻器（固定衰减器）。标准音量表的接线图如图6所示，图中所标的21.22. 23表示线路的两端向左看或向右看的阻抗值。从图6可以看出，标准音量表所示的音量大小应为指示器指示值和衰减器指示值的代数和。它的基准值是在音量表的输入端(AB端)输入1000Hz的稳态简谐信号，电压为1.228V (+4dB，基准电压为0.775V)，可变衰减器的衰减量置于0dB时表头所示值。规定这值在刻度盘上指示为0(即0vu)或100%。其主要特性如下：



图6 标准音量表接线图

    幅频特性：31.5Hz～16kHz(误差0.5vu)；

    响应时间：上升时间300ms±10%，下降时间≈300ms;

    过冲：指针至少过冲1%，不得大于1.5%：

    输入阻抗：7.5kΩ±3%;

    反接引起的误差：小于0.2vu。
标准音量表的表头刻度见图7。表盘用vu值加以校准，其最大刻度为+3vu，最小刻度为-20vu，刻度为对数刻度，基准值为0vu，相当于+4dB(参考值为0.775V)的电平输出。同时还有百分刻度，以0vu为100%，也就是说，音量以0vu为最大值，大于0vu的表盘刻度一般用红线以示警戒。


图7 标准音量表的表头刻度

峰值节目电平表(PPM表)和标准音量表(vu表)在音频工程中分别指示声信号对应的准峰值和准平均值。这两个量值对录音师和调音师在操作过程中都很重要，但是要求一个人同时注意两个表头的不同指示值并不现实。所以，很多使用者希望在一块表头上能够大致估计出另一种表示数值。例如，在峰值节目电平表上读数的同时能估计出音量大小。考虑到一般的音频信号的准峰值比准平均值高约2.8倍，20log2.8≈9dB，也就是说，一个音频信号的准峰值大约比准平均值高9dB。如果在峰值节目电平表上信号最大允许电平为0dB，则在-9dB处刻一条线，有可能来反映音量表上的最大值。这样做，完全是为了使用者的需要。因为从物理角度去看，这两种表头的检波特性和表头的响应时间等完全不同，用同一块表去指示并不合适，指示的两个量是完全不能替代的。但是在工程应用中，只要大致相当就可以，因为我们不用表头去精确测量一个数值，只是用它指示量的变化。因此，有的峰值节目电平表上在-9dB增加了一条线用以反映音量的限值。

flyaudio

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